Viessmann Vitocaldens 222-F : pompe à chaleur hybride pour la rénovation

Bientôt disponible en France, le générateur hybride Viessmann Vitocaldens 222-F, imaginé par le premier fabricant mono marque d'équipements de chauffage en Europe, est un appareil compact combinant une chaudière à condensation au gaz Vitodens 222-F de 19kW avec échangeur de chaleur Inox-radial et brûleur cylindrique MatriX modulant, une pompe à chaleur air-eau bi-bloc Vitocal 200-S (5, 8 ou 11kW) et un réservoir d'eau chaude de 130 litres optimisé.

Ce système hybride est une solution de rénovation idéale en remplacement d’une ancienne chaudière existante, tout en étant aussi adaptée également aux nouvelles constructions.

Chaudière à granulés bois : du nouveau chez Viessmann et Okofen

Viessmann vient de présenter sa nouvelle chaudière modulante à granulés « Vitoligno 300-C » destinée au marché du neuf, tandis qu'Okofen dispose dorénavant d'une « Pellematic Smart 2 » destinée aussi à la rénovation avec des puissances supérieures.

Découvrez les nouvelles caractéristiques de ces 2 chaudières à granulés en images et en vidéo.

Chaudière à condensation : technologie la plus installée en France en 2013.

Pour la première fois en France, les ventes de chaudières à condensation ont dépassé, en nombre, celles de chaudières « classiques », a annoncé le syndicat de constructeurs Uniclima, qui vient de dévoiler les chiffres du secteur pour l’année 2013.

Au total, c’est 319.000 chaudières à condensation qui ont été vendues au cours de l’année écoulée, contre 279.000 appareils « basse température ». Soit un taux de pénétration de 53% pour les chaudières individuelles (72% pour les chaudières collectives).

Les questions essentielles sur le granulé bois !

Le granulé de bois connait actuellement une très forte progression en France depuis maintenant 5 ans. Mais cette forte croissance, mélangée à une certaine désinformation véhiculée par des « vendeurs » peu scrupuleux (on va devoir couper des arbres pour faire du granulé, les chaudières bois sont responsables des pics de pollutions, le prix du granulé bois va fortement augmenter …) suscite aussi beaucoup d’interrogations chez les utilisateurs, voir en particulier chez les futurs acquéreurs qui souhaitent ou s’apprêtent à investir dans cette énergie.

Nous vous résumons ci-dessous tout l’intérêt et les avantages de l’énergie granulé bois, tout en essayant de tordre le cou à certaines fausses informations sur cette énergie. Vous disposez ainsi de tout l’argumentaire nécessaire pour vous faire une opinion objectif sur cette énergie.

Vers la fin des chaudières basse température en 2015 !

En septembre 2015, la Directive Européenne Ecoconception (ou Eco-design) visant à la disparition du marché des appareils de chauffage à fort impact environnemental, entrera en vigueur. Les chaudières dites « basse température » (ou haut rendement) seront donc certainement amenées à disparaître, et dans tous les cas un nombre important de modèles.

La Directive Européenne Ecoconception 2009/125/EC fixe en effet pour les états membres de l’Union Européenne, des règles d’exigences communes pour les produits consommateurs d’énergie et ceux ayant un impact sur les économies d’énergie. L’objectif est ainsi d’améliorer la performance environnementale et faciliter la libre circulation des produits en Europe.

Combien coûte votre eau chaude sanitaire ?

Tout d'abord, un petit rappel de physique : si vous plonger une résistance électrique dans un ballon d'eau, elle va consommer de l'électricité et fournir de la chaleur en échange. Cette énergie calorifique produite (Q) est proportionnelle à la puissance du corps de chauffe (P) et au temps de chauffe (t) :

Q = P x t

Pour élever en température n'importe quel corps, il faut lui fournir une énergie en quantité dépendant de sa masse (m), de son aptitude à être réchauffé (c : chaleur massique) et des températures initiale et finale (ΔT : différence entre température finale et température initiale) :

Q = m x c x ΔT

Avec ces deux formules, on peut alors obtenir la formule suivante :

P x t = m x c x ΔT

Pour l'eau, 1 litre=1kg et c=4.180J/(kg.°C) = 0,00116kWh/(kg.°C). Il faut donc :

1,162kWh pour chauffer 1000 litres d’eau de 1°C

Pour une résistance électrique dans un chauffe-eau, en considérant que le rendement est proche de 100% (toute la chaleur produite électriquement est communiquée à l'eau), pour chauffer 1m³ d'eau de 12°C (température moyenne de l’eau en entrée d’habitation, environ 10°C en hiver, 15°C en été) à 40°C (moyenne estimée de la température d'usage de l'eau chaude), soit un ΔT de 28° (40-12), il faut donc dépenser environ :

1,162 x 28° x 1000 = 33kWh pour chauffer 1m³ d'eau de 12 à 40°C

Attention toutefois, une production d’eau chaude sanitaire comporte toujours des pertes qui augmentent forcément la consommation :

• Les pertes dans l'enveloppe des ballons : Elle est indiquée par les fournisseurs dans les documentations techniques sous le terme de "consommation d'entretien". La consommation d'entretien type pour un ballon électrique de 200 litres est de l'ordre de 1,7kWh par jour (pour un ballon réglé à 65°C et dans une ambiance de 20°C), soit environ 620kWh/an. Attention, cette consommation peut aussi fortement augmenter en cas d’entartrage de la résistance du ballon ou de la position du chauffe-eau dans un local froid.
• Les pertes dans les tuyaux : elles combinent à la fois de la perte d’énergie (isolation des tuyauteries) et perte d’eau (distance du générateur d'eau chaude au point de puisage entraînant à puiser plusieurs litres d'eau avant d'obtenir de l'eau chaude au robinet).
• Les pertes dans la chaudière : que ce soit une chaudière à gaz, à fioul, ou à bois, destinée par ailleurs au chauffage de la maison, le rendement varie tout au long de l’année, puisque en été, la chaudière va être sollicitée de façon intermittente pour la préparation d'eau chaude, entraînant entre chaque sollicitation, le refroidissement de l'eau contenue dans le circuit de la chaudière.

Un ballon de base (résistance "blindé") de 100L à 60°C dans une ambiance à 10°C perd ainsi environ 0,5°C/heure (en prenant une constante de refroidissement de 0.28, fonction de l'isolation du ballon, à trouver dans ses caractéristiques). Attention, ceci est une simple estimation et ordre de grandeur, le calcul étant bien plus complexe que celui ci-dessous, et surtout variant dans le temps !

100L d'eau perd : 100L x (60°-10°) x 0,28 = 1.400Wh en une journée, soit 58Wh/h.

La capacité thermique massique de l'eau étant d'environ 1.162Wh/(kg.°C) :

une perte de 58Wh représente environ 0,5°C en une heure (100L d'eau = 100kg)

Attention à nouveau, cette valeur n'est pas constante dans le temps. En effet au bout d'une heure, la température de l'eau sera donc < 60°C et la perte ne sera plus de 58Wh par heure mais inférieure (le ΔT entre la température de l'eau et l'ambiance varie en permanence au fur et à mesure du refroidissement). Mais sur 24H, on peut estimer que l'eau chute d'environ 12°C.

Selon les sources, les régions, le type d'habitat, une famille de 4 personnes consomme en moyenne de l'ordre de 120 à 200m³ d'eau par an. Pour les calculs suivants, nous prendrons une moyenne de 160m³ : 40% de cette eau sert au bain et à la douche et 5% à la cuisine. On retiendra donc qu'environ 45% de la consommation d'eau est chauffée, soit environ 70m³.

Alors combien coûte cette quantité d’eau chaude pour une famille de 4 personnes avec les différentes énergies (sans compter le prix de l’eau en moyenne à 4 euros le m³). Avec prix énergie au 02/2017.

Chauffe-eau électrique

Dans le cas le plus défavorable, l'eau est chauffée par de l'électricité au tarif des heures pleines soit 0,1459€/kWh (contrat 6kVA).

(70 x 33 + 620) x 0,1459 = 428 euros / an en tarif de base

Avec une tarification heures pleines/heures creuses et un chauffe-eau électrique qui ne fonctionne qu'en heures creuses le coût de l'énergie devient :

(70 x 33 + 620) x 0,1270 = 372 euros / an en tarif HP/HC

NOTA : la différence entre un abonnement 6kVA "base" et "heures creuses" n'est que de 4,01€TTC/an pour un différentiel de consommation d'environ 56€/an, ce qui pousserai donc ce dernier à être souscrit. Mais attention, ceci est vrai pour une consommation d'environ 4 personnes (capacité de chauffe-eau importante), sachant aussi que le prix du kWh en heures pleines est pratiquement 1cts €TTC plus cher ! Ainsi, pour des chauffe-eau de faibles capacités (avec aussi une utilisation assez continu tout au long d'une journée) ou une faible utilisation d'eau chaude, si vous n'avez pas d'autres usages importants en électricité notamment la nuit, le tarifs HC/HP pour un chauffe-eau électrique n'est pas forcément adapté !

Gaz naturel

Si on considère un rendement moyen de chaudière de l’ordre de 85% (intégrant les différentes pertes), avec un tarif du kWh de gaz de l’ordre de 6cts€ pour un abonnement de plus 6.000 kWh/an (logement aussi chauffé au gaz - tarif B1) :

70 x 33 x 1,15 x 0,06 = 160 euros / an

Fioul

Le prix du fioul domestique est à 80cts€ le litre, le rendement des chaudières variant entre 75 et 95%, l'énergie récupérée est de l’ordre de 7,5 à 9,5kWh/litre. Nous prendrons comme pour le gaz 85% de rendement, soit 8,5kWh/litre :

70 x 33 x 0,8 / 8,5 = 217 euros / an

Chauffe-eau thermodynamique

Compte tenu de son coefficient de performance, une pompe à chaleur air/eau chauffant principalement l’eau, ce type de ballon peut engendrer jusqu'à 70% d’économie d’énergie, soit un coût annuel d’environ :

128€/an avec un tarif électrique de base

Comme vous avez pu vous en rendre compte, l’enjeu économique d’une famille de 4 personnes pour la production d’eau chaude sanitaire n’est pas très important (d’où le nombre très important de chauffe-eau électriques dans le parc français), et une amélioration de 30% de la consommation énergétique n’engendrait que quelques dizaines d’euros d’économies. Il faut donc clairement considéré en premier lieu cette amélioration comme un enjeu environnemental.

On peut cependant, et plus particulièrement dans les installations existantes, trouver des solutions pour consommer à la fois moins d'eau et moins d'énergie :

• isolation des tuyaux de l'installation
• amélioration de l'isolation des ballons, ou déplacement de ceux-ci dans des pièces chauffées
• installation d’un ballon thermodynamique (voir solaire) lors d’un remplacement de chauffe-eau électrique (voir amortissement chauffe-eau thermodynamique)
• utilisation de chauffe-eau instantanés ou de plusieurs ballons de tailles différentes en fonction des usages
• système de production d'eau chaude différent en été et en hiver
• réduction des délais d'attente de l'arrivée de l'eau chaude lors des puisages (ex. bouclage sanitaire).

Pourquoi opter pour une pompe ou un circulateur électronique ?

Les auxiliaires représentaient par le passé 10 à 15% de la consommation d’énergie d’une construction. Aujourd'hui, opter pour un circulateur électronique à haute efficacité énergétique pour son installation de chauffage permet d’obtenir jusqu'à 80% d'économies d'énergie sur sa facture !

Avec l’avènement des bâtiments super-isolés thermiquement, disposant d’un éclairage basse-consommation, de ventilations performantes, … avec les efforts d’économies d’énergie faits sur les générateurs (chaudières, pompes à chaleur, …), les émetteurs, leurs régulation, … le mode de fonctionnement en continu des pompes et circulateurs « traditionnels », proposant généralement plusieurs vitesses fixes, en débit toujours maximal malgré des besoins qui sont 90% du temps en dessous du régime maxi, devenait une aberration thermique.

Un circulateur, composé d’un stator (partie fixe) et d’un rotor (partie tournante), est une pompe de circulation d’une installation de chauffage, d’eau chaude sanitaire ou de climatisation. Il permet de remonter la pression et de faire circuler du fluide dans le circuit hydraulique du chauffage. Son fonctionnement dépend de deux paramètres, le débit et la pression. Statistiquement, le profil de fonctionnement type d’un circulateur dans le temps est le suivant :

• 100% des besoins maximum : 6% du temps
• 75% des besoins maximum : 15% du temps
• 50% des besoins maximum : 35% du temps
• 25% des besoins maximum : 44% du temps

Ceci démontre déjà que le débit maximum n’est requis que moins de 10% du temps, et qu’une installation de chauffage n'a donc pas besoin de fonctionner à plein débit ou à plein régime tout le temps. Le régime maximal avec le maximum de débit n'est utile que pendant les besoins les plus forts, soit statistiquement moins de 10% du temps. Ceci signifie par ailleurs la consommation des auxiliaires, tels que les pompes et circulateurs, 24h24, 7jours/7, génère une consommation électrique accrue et des dépenses énergétiques inutiles pendant 90% du temps !

Les circulateurs de dernière génération sont donc à débit variable, avec un dispositif VEV ou Variation Electronique de Vitesse, permettant un gain d’énergie de l’ordre de 40%. Ces circulateurs disposent en outre d’un moteur « ECM », c’est à dire d’un moteur synchrone à aimants permanents, qui ajoute encore un gain de 40% en éliminant une part importante des pertes du moteur et assurant un couple de démarrage maximal pour éviter les phénomènes de gommage du moteur. Soit au total près de 80% d’économies d'électricité et d'énergie.

La variation électronique de vitesse ou VEV permet à la pompe d’adapter son débit au juste besoin hydraulique. Par exemple, lorsque les robinets thermostatiques des radiateurs se ferment, la pression dans le circuit augmentant, la pompe adapte automatiquement l’installation à un débit plus juste. La pompe, au lieu de fonctionner alors dans une zone d’échauffement et de mauvais rendement, travaille ainsi en continu sur une courbe caractéristique de rendement optimum, sans influence néfaste sur les vannes restées ouvertes. Comme la Puissance (en Watt) est proportionnelle au « Débit x Pression », la consommation électrique est ainsi largement réduite, les économies électriques pouvant aller jusqu'à 80% ! Soit un amortissement inférieur à 3 ans par rapport à un circulateur traditionnel.

Opter pour un circulateur électronique à haute efficacité énergétique permet :

• Une consommation électrique réduite : la puissance absorbée par une pompe centrifuge varie avec le cube de sa vitesse de rotation. Si on réduit de moitié sa vitesse, la puissance absorbée est divisée par 8 !
• Moins de risque de sur-dimensionnement : les circulateurs étant livrés d’origine dans les chaudières pour des installations « moyennes », dans le cas de « petites » installations, les modèles électroniques peuvent s’adapter.
• Une réduction des bruits : lorsque l'on diminue la vitesse de rotation d'une pompe, son niveau sonore diminue. Il n’y a plus non plus de sifflements et des bruits hydrauliques au niveau des robinets thermostatiques.
• Une plus grande fiabilité et durée de vie : les équipements sont préservés : les démarrages et arrêts du système sont souples, ils n'engendrent pas de surintensités. L'installation n'est plus soumise à des surpressions régulières sous forme de coups de bélier. La pompe ne tourne plus en permanence à sa vitesse maximale, voir s’arrête complètement. Les roulements, la garniture métallique sont donc moins sollicités.
• Moins d’entretien et plus de tranquillité : l’électronique dispose de fonction de dégommage automatique pour assurer le démarrage du circulateur après l’arrêt évitant les interventions lors de la remise en chauffe.

La directive CE 2005/32 dite EuP/ErP (Energy Using Products - Energy Related Products) impose donc aujourd’hui de fabriquer des produits à haute efficacité énergétique, comme les pompes et circulateurs, et d’éliminer les autres. Au 1er janvier 2013, l’Indice d’Efficience Energétique (EEI) doit être inférieur ou égal à 0.27, et au 1er août 2015, il devra être inférieur ou égal à 0.23. En outre, la variation de débit des circulateurs qui suit en continu la courbe des besoins devient une quasi-obligation pour atteindre des niveaux de performance BBC ou moins.

Néanmoins, les constructeurs ayant encore par dérogation possibilité d’écouler leurs stocks de pompes, vous trouverez encore sur le marché par exemple des chaudières fournies nativement avec des circulateurs à vitesse fixe. Le passage à un modèle électronique est alors une option fortement recommandée lorsque vous remplacez par exemple votre chaudière gaz ou fioul. Pensez à choisir de préférence une pompe à vitesse variable, le surcoût étant rapidement amorti par les économies engendrées sur la facture électrique et sur la partie maintenance, avec de surcroît un fonctionnement optimal pour votre installation.

Le CESI « Optimisé » : une solution gaz / solaire performante !

L'application de la RT 2012 depuis le 1er Janvier 2013 a rendu notamment obligatoire l'usage d'une énergie renouvelable (EnR) pour les maisons individuelles neuves. Mais force est de constater que le chauffe-eau solaire individuel ou CESI tel que nous le connaissons, même s'il est aidé au niveau du crédit d’impôt possède quelques inconvénients au niveau de son installation et de son coût, et peine en France à pénétrer en masse le marché de l'habitat individuel, souvent « remplacé » par un chauffe-eau thermodynamique plus accessible en prix.

C'est pourquoi, dès 2010, GrDF, en partenariat avec de nombreux industriels, a envisagé un CESI plus simple et plus abordable en prix : le « CESI Optimisé ». Commercialisé depuis 2012, le Chauffe-Eau Solaire Individuel (CESI) Optimisé est une des solutions développées par la majorité des fabricants de chaudières en collaboration avec GrDF et le Centre de Recherche et d'Innovation sur le Gaz et les Energies Nouvelles (CRIGEN).

En termes de coût, en raisonnant uniquement pour l’eau chaude sanitaire, un chauffe-eau solaire standard pour une maison individuelle sera installé pour environ 5000 à 6000€ TTC, entre 3500 et 4000 € TTC pour un CESI optimisé qui quant à lui pourra être aussi utilisé pour le chauffage du bâtiment.

Le CESI Optimisé, c'est quoi ?

Le CESI Optimisé est la combinaison d’un Chauffe-Eau Solaire Individuel à appoint séparé au gaz naturel qui comprend un seul capteur solaire thermique de 2m² et un ballon de stockage solaire de 110 à 200 litres maximum couplé à une chaudière à condensation instantanée ou micro accumulée.

Après s'être réchauffé par son passage dans le capteur solaire, le fluide caloporteur transmet son énergie à l'eau contenue dans le ballon solaire monovalent via un échangeur noyé et la préchauffe. La chaudière à condensation, montée en série avec le ballon de stockage solaire, apporte si besoin, le complément d'énergie nécessaire pour porter l'ECS à sa température de consigne. La chaudière module sa puissance en fonction du débit et de la température d'eau qui la traverse.

Pourquoi parle-t-on de « CESI optimisé » ?

Le volume du ballon a été réduit à seulement 150 litres : les pertes thermiques de stockage sont 5x moins importante que pour un chauffe-eau solaire individuel « classique ».

En outre, la production d’eau chaude a été revue : au lieu de maintenir en température en permanence un important volume de stockage, le ballon solaire préchauffe l'eau puis la chaudière micro accumulée vient si besoin compléter le chauffage de l'eau chaude sanitaire pour garantir un haut niveau de confort (débit).

Le CESI optimisé est équipé d'un ballon monovalent, c'est-à-dire un ballon qui ne contient qu'un seul échangeur thermique ce qui permet lorsqu'il n'y a pas de demande aux différents points de puisage, que la chaudière ne fonctionne pas et de réaliser des économies d'énergie. De plus, les pertes thermiques liées au ballon sont gratuites puisque seule l'énergie solaire est stockée dans ce ballon.

Ce nouveau dimensionnement permet d’obtenir un Cep (RT 2012) quasiment identique à celui d’un CESI classique.

Des atouts à tous les niveaux

Le CESI Optimisé présente de nombreux avantages techniques et économiques :

• grâce à son coût maîtrisé, c'est une des solutions les moins chères en RT2012 avec un prix réduit (-30% par rapport aux CESI classiques)
• une solution performante qui, quelle que soit votre région, répond aux exigences réglementaires à un bâti Bbio très proche de Bbio max
• une installation facilitée (1 jour environ) par rapport aux produits solaires plus classique permettant de gagner en temps et donc en coût d’investissement
• un gain de 40 à 70% sur leur facture d'ECS et un niveau de confort constant et garanti tout au long de l'année
• un encombrement réduit, la chaudière pouvant être installée au-dessus du ballon.

CESI optimisé - Animation principe de fonctionnement