«La Cigale» - Projet de rénovation Chauffage par pompes à chaleur solaires couplées à des stocks à changement de phase - retour d expérience

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1 «La Cigale» - Projet de rénovation Chauffage par pompes à chaleur solaires couplées à des stocks à changement de phase - retour d expérience Avant la rénovation Après la rénovation

2 Les partenaires du projet Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 2

3 Sommaire 1. Introduction 2. ICESOL 3. Consommation de chaleur 4. Production de chaleur & bilans 5. Optimisations 6. Prix de revient par kwh 7. Perspectives 3

4 «La Cigale» en quelques mots La plus grande rénovation Minergie-P (273 logements, SRE m 2 ) en Suisse m 2 de toiture solaire thermique = plus grand champ de capteurs en Suisse Chantier rapide, 13 mois de travaux, soit en moyenne 1 mois par allée Coût de la rénovation CHF 19.9 Mio Projet phare de l OFEN Subventions CHF 2 Mio Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 4

5 Données clés du système de chauffage Vermont SRE: m2 Toiture Solaire AS: 649 m2 PAC : 130kW (B-9/W45) 200kW (B0/W35) Stock de glace: 30m3 Accumulateur sensible: 12 m3 Chaudière gaz: 130 kw Conservation de la distribution de chauffage par radiateurs existante. Vidollet SRE: m2 Toiture Solaire AS: m2 PAC : 195kW (B-9/W45) 300kW (B0/W35) Stock de glace: 30m3 Accumulateur sensible: 20 m3 Chaudière gaz: 200 kw Conservation de la distribution de chauffage par radiateurs existante. Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 5

6 Projet phare subventionné par l Office Fédéral de l Energie Durée du projet : 2 ans Suivi et analyse de la consommation et production de chaleur thermique Optimisation du système de production de chaleur Elaboration de modèles de simulation Projet de communication Collaboration avec l Université de Genève Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 6

7 Sommaire 1. Introduction 2. ICESOL 3. Consommation de chaleur 4. Production de chaleur & bilans 5. Optimisations 6. Prix de revient par kwh 7. Perspectives 7

8 ICESOL : Combinaison intelligente de la technique courante Capteurs solaires sélectifs non-vitrés Stock de changement de phase: Eau / glace Pompe à chaleur Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 8

9 ICESOL - Principe de fonctionnement Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 9

10 Sommaire 1. Introduction 2. ICESOL 3. Consommation de chaleur 4. Production de chaleur & bilans 5. Optimisations 6. Prix de revient par kwh 7. Perspectives 10

11 Comparaison objectifs/réalité Minergie P Objectif Réalité Température dans les habitations Max. 20 C Max. 21 C C Consommation d eau chaude sanitaire par habitant [50 C] 53 l/j 71 l/j Vermont: 95 l/j Vidollet: 72 l/j Comportement utilisateurs : pas habitués aux radiateurs «froids», ouverture des fenêtres, etc. Réseau de distribution de chauffage d origine datant des années 50. Consommation d eau chaude sanitaire hors norme. Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 11

12 Consommation d énergie finale pour l eau chaude sanitaire Consommation d énergie finale (kwh/m 2 /an) Bâtiment Vermont - SRE: m % Avant rénovation Minergie P Mesures 2ième année année Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 12

13 Consommation d énergie finale pour le chauffage Consommation d énergie finale (kwh/m 2 /an) Bâtiment Vermont - SRE: m <<<< Avant rénovation Minergie P Mesures 2ième année année Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 13

14 Consommation d énergie de chauffage et eau chaude Consommation d énergie finale (kwh/m 2 /an) Bâtiment Vermont - SRE: m <<<< Avant rénovation Minergie P Mesures 2ième année Mesures 2 ème année Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 14

15 Sommaire 1. Introduction 2. ICESOL 3. Consommation de chaleur 4. Production de chaleur & bilans 5. Optimisations 6. Prix de revient par kwh 7. Perspectives 15

16 Production de chaleur bilan 2 ème année bâtiment Vermont 3% 6% 1% 13% COP Système = Auxiliaires y compris non auxiliaires compris 21% Energie solaire directe Energie solaire indirecte Electricité PAC Electricité périphériques Energie chaudière Pertes chaudière 56% Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 16

17 Production de chaleur bilan 2 ème année bâtiment Vermont Unité: kwh/m2.an, Période: 06/ /2016; 3054 degrés jours 21/15 C Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 17

18 Emissions de CO 2 bilan 2 ème année bâtiment Vermont 1000 Gaz naturel: 10% renouvelable Avant rénovation Objectif (NOM) 2ième année année Unité: Tonnes par année, Période: 06/ /2016 Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 18

19 Quel aurait-été le bilan si le consommateur avait été conforme au profil Minergie-P? bâtiment Vermont COP Système = Auxiliaires y compris non auxiliaires compris 3% 2% 16% 21% Energie solaire directe Energie solaire indirecte Electricité PAC Electricité périphériques Energie chaudière Pertes chaudière 57% Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 19

20 Sommaire 1. Introduction 2. ICESOL 3. Consommation de chaleur 4. Production de chaleur & bilans 5. Optimisations 6. Prix de revient par kwh 7. Perspectives 20

21 Optimisations mises en œuvre pendant les 2 années de suivi Pompes à chaleur: Demande des valeurs limites de fonctionnement pour maximiser l utilisation des PACs. Ventilation double flux : Valeur de consigne de température de reprise trop basse; dès que la température de l air repris était de >20 C la récupération de chaleur était interrompue. Résultat : 14% d économies. Plage de fonctionnement PAC Réglage du chauffage: Coupure du chauffage selon température instantanée ET moyenne journalière. Correction de la courbe de chauffage. A réaliser encore: équilibrage du réseau de distribution. Boucle de circulation sanitaire: Réglage de l horaire de fonctionnement de la circulation d eau chaude sanitaire. Ventilation: effet des changements sur les températures de pulsion Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 21

22 Optimisations pour de futures installations OBJECTIF: Coefficient de performance du système ICESOL > 4.0 Stocks de glace avec échangeurs et raccords métalliques. Les raccords sur les échangeurs en plastique des stocks de glace de la Cigale s avèrent fragiles. Pompes à chaleur pouvant produire l eau chaude sanitaire avec une source de chaleur à une température négative. Pompes à chaleur avec de meilleurs COPs pour des plages d amplitude de températures importantes. Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 22

23 Optimisations Impact d une PAC plus performante % de l énergie couverte par la chaudière 6.0% 5.0% 4.0% 3.0% 2.0% 1.0% 0.0% Mesures 2ième année PAC performante Conso 2ième année PAC performante conso Minergie-P COP système, non compris périphériques COP système, y compris périphériques 2.0 Mesures 2ième année année PAC PAC performante Conso 2 2ième année année PAC performante conso Minergie-P Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 23

24 Sommaire 1. Introduction 2. ICESOL 3. Consommation de chaleur 4. Production de chaleur & bilans 5. Optimisations 6. Prix de revient par kwh 7. Perspectives 24

25 Prix de revient comparatif de la chaleur IceSol Chaudière à gaz + solaire thermique SRE Bâtiments La Cigale (m2) m2 Consommation chauffage (kwh/m2.an) kwh/m2.an Consommation ECS (kwh/m2.an) kwh/m2.an Consommation électricité (kwh/an) kwh/an Consommation gaz (kwh/an) ' kwh/an Investissement chaufferie + distribution chaufferie (CHF) 1' CHF Prix par kwh (CH/kWh)* CHF/kWh Durée d amortissement 25 ans Prix gaz Vital Biogaz (y compris abonnement, taxe CO2, taxe puissance) = 0.12 CHF/kWh (pour le système gaz + solaire), 0.16 CHF/kWh (pour le système ICESOL) Prix électricité Vital Vert 100% renouvelable = 0.22 CHF/kWh Indexation du prix de l électricité & du gaz incl. Frais de maintenance incl. Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 25

26 Sommaire 1. Introduction 2. ICESOL 3. Consommation de chaleur 4. Production de chaleur & bilans 5. Optimisations 6. Prix de revient par kwh 7. Perspectives 26

27 Perspectives pour la Suisse 45% des bâtiments en Suisse sont énergivores. Une rénovation similaire à la «Cigale» de ces bâtiments permettrait d économiser l équivalent de GWh/an, ce qui représente la production annuelle de 2.8 centrales d une puissance de Mégawatts (centrale nucléaire de Gösgen) m 3 de pétrole par an CHF 2.1 milliard d importation de pétrole par an. Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 27

28 Merci de votre attention Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 28

29 Annexe: règles de dimensionnement Les règles de dimensionnement préliminaires d un système «IceSol» pour des constructions respectant idéalement les valeurs cibles des normes SIA 380/1 sont les suivantes : Puissance de la PAC en B0W35 (kw pac) 1.3 x Puissance à fournir Prise en compte de la baisse de puissance lorsque la source chute en température. Limites idéales de fonctionnement de la PAC B-9W45, B-5W55, B18W55 Surface de capteurs solaires sans vitrage 3.0 à 4.0 m 2 /kw pac Inclinaison minimale 20 Orientation Sud +/- 45 Volume latent du stock à changement de phase 0.1 à 0.15 m 3 /kw pac Env. 75% du volume brut Surface d échange stock à changement de phase 1.0 à 1.5 m 2 /kw pac Epaisseur de glace 3 à 5 cm Bernard Thissen, ENERGIE SOLAIRE SA 29