Production d eau chaude sanitaire. Exploitation des sources de chaleurs liées au logement. Dossier de veille réalisé par Energie Information services

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1 Production d eau chaude sanitaire Exploitation des sources de chaleurs liées au logement Dossier de veille réalisé par Energie Information services

2 Production d eau chaude sanitaire Exploitation des sources de chaleurs liées au logement Positionnement du problème L entrée en vigueur de la réglementation thermique 2012 a validé la généralisation des bâtiments BBC et impose désormais une consommation d énergie primaire inférieure à 50 kwhep/m 2 Shon.an en moyenne pour toute nouvelle construction. Dans l atteinte de cet objectif, des efforts lors de la conception et la réalisation du bâtiment au niveau bioclimatisme, isolation thermique et étanchéité à l air permettent de réduire à leur minimum les déperditions thermiques et les consommations de chauffage et de les ramener à un niveau proche de 15 kwhep/m 2 Shon.an. Les autres équipements du bâtiment (production d eau chaude sanitaire, ventilation, éclairage et auxiliaires) doivent dans le même temps répondre à un objectif de très faible consommation. Dans l habitat, du fait de la diminution de la part du chauffage, la production d eau chaude sanitaire devient prépondérante dans la consommation énergétique du logement, pouvant atteindre la moitié de l objectif de 50 kwhep/m 2 Shon.an. La réduction des dépenses énergétiques liées à ce poste apparaît donc comme la direction à suivre pour aller plus loin dans la réduction des consommations, d autant que la marge d optimisation des autres postes est faible voire nulle au niveau réglementaire. Contrairement au poste chauffage, il est difficile de réduire les besoins d eau chaude sanitaire sans impacter de manière négative le confort des occupants. Il apparaît alors nécessaire de travailler sur les systèmes de production, de distribution et de diffusion de l eau chaude. Energie Information Services Energie Information Services (EIS) est une entreprise, créée en 2009, par trois bureaux d études spécialisés dans le secteur de l énergie et du bâtiment : Allie Air, Alphéeis et Pierre Barles Consultant. EIS a pour objectif de promouvoir les solutions performantes d'ʹun point de vue énergétique et sanitaire dans le secteur du bâtiment. Sa mission est la fourniture de services de collecte, de diffusion d information et de veille sur les aspects innovants du bâtiment et des équipements. Energie Information services développe également des activités de formation Pierre Nolay Gérant Positionnement du problème 1

3 Dans ce contexte, il apparaît intéressant de tirer profit des différentes sources de chaleur disponibles dans et autour du bâtiment. Ces sources de calories «gratuites» permettront de diminuer l énergie nécessaire à la production d eau chaude sanitaire aussi bien en maison individuelle qu en logement collectif. Description et analyse critique des différents procédés Typologie des solutions envisageables Deux procédés différents permettent la récupération d énergie sur les sources de chaleur disponibles dans et autour des bâtiments et leur valorisation à travers la production d eau chaude sanitaire. Les calories peuvent effectivement être récupérées via une pompe à chaleur, la source de chaleur servant alors de source froide et l eau à chauffer de source chaude, ou via un échangeur de chaleur, qui permet de transférer directement la chaleur à l eau froide et donc de préchauffer celle- ci. Cette seconde configuration permet de récupérer l énergie des eaux usées (douche, bain, lave- linge ou lave- vaisselle, vaisselle, ) afin de préchauffer de l eau froide. Différentes stratégies permettent de récupérer ces calories : cette chaleur peut effectivement être utilisée en préchauffage du chauffe- eau (ou d un autre dispositif de production d eau chaude sanitaire), en préchauffage de l eau froide alimentant un point de puisage (douche essentiellement) ou en couplant les deux solutions précédentes. Description et analyse critique des différents procédés 2

4 Description et analyse critique des solutions Récupération de chaleur via une pompe à chaleur La production d eau chaude sanitaire à l aide d un chauffe- eau thermodynamique ouvre le champ à l exploitation de différentes sources froides présentes dans ou à proximité des logements. Dans la suite de ce paragraphe, ces sources de calories ont été divisées en 3 catégories en fonction du vecteur de transmission de la chaleur : l air, l eau ou le sol. Sur air : Les chauffe- eau thermodynamiques commercialisés permettent essentiellement de tirer profit de 3 sources de chaleur différentes : l air extérieur, l air intérieur (ou air ambiant) et l air extrait. Néanmoins d autres sources froides moins conventionnelles peuvent également être exploiter par cette technologie. L air extérieur pouvant être considéré comme une source froide inépuisable, les contraintes liées à l exploitation de cette source sont d ordre structurel. Il est effectivement nécessaire, soit de placer l évaporateur du système thermodynamique à l extérieur du bâtiment afin de capter les calories de l air et ainsi créer une liaison frigorifique avec l intérieur du logement et le condenseur du dispositif (cas des chauffe- eau thermodynamiques bi- blocs), soit d équiper le chauffe- eau de gaines traversant l enveloppe du bâtiment (cas des chauffe- eau thermodynamiques monobloc). Les principaux inconvénients de la première solution sont le bruit engendré par les ventilateurs placés à l extérieur et la Chauffe- eau thermodynamique gainé sur air quantité de fluide frigorigène nécessaire (conditionnée extérieur (GIFAM ) directement par la distance entre l évaporateur et le condenseur). La seconde solution, quant à elle, peut avoir des impacts néfastes sur l étanchéité du bâtiment et n est pas toujours réalisable en rénovation. Le principal inconvénient de cette source froide est sa grande amplitude de températures au cours de l année : caractérisée par une moyenne de 12 à 16 C suivant la zone climatique, la température de l air extérieure peut varier de - 6 à 35 C en fonction des saisons. En cas de température inférieure à 7 C et par temps humide, les cycles de dégivrage deviennent nécessaires, détériorant les performances de la pompe à chaleur, et le recours à la résistance électrique d appoint augmente la consommation globale de l installation de production d eau chaude sanitaire. Il est donc intéressant de chercher à exploiter des sources de chaleur dont la température est supérieure à celle de l air extérieur. Une solution pour contourner cet inconvénient est de tirer profit de l air d un espace non chauffé dont la température Chauffe- eau thermodynamique split sur air Description et analyse critique des différents procédés 3 Chauffe- eau thermodynamique sur air ambiant

5 serait supérieure à celle de l air extérieur, notamment pendant la période la plus froide de l année. Un logement, qu il soit individuel ou collectif, peut, selon son architecture, offrir différentes sources froides répondant à ce critère : l air ambiant d une pièce non chauffée, l air des combles, l air d un vide sanitaire, l air d un sous- sol ou encore l air d un parking enterré. Description et analyse critique des différents procédés 4

6 La température de ces sources froides sera toujours supérieure à la température extérieure. La température au sein de ces espaces tampon peut être caractérisée par un facteur de réduction de l écart de température entre l intérieur du logement et l extérieur. La réglementation thermique 2012 fournit les valeurs de ce facteur pour les différentes configurations d espace non chauffé 1. Ainsi au sens de cette réglementation : la température dans une pièce non chauffée est 20 à 60 % supérieure à la température extérieure en fonction du nombre de murs en contact avec l extérieur et des ouvertures de la pièce sur l extérieur ; la température d un sous- sol est 20 à 50 % supérieure à la température extérieure en fonction des ouverture dont dispose cet espace ; la température d un espace sous toiture est 0 à 30 % à la température extérieure en fonction de l isolation de l espace et de son taux de renouvellement ; la température de l air d un vide sanitaire est 20 % supérieure à la température extérieure. Bien que ces sources froides constituent des espaces de stockage importants, leur volume est limité, contrairement à l air extérieur. Cette particularité implique de prendre des précautions lors de la mise en œuvre d un chauffe- eau thermodynamique sur une de ces sources. Diminuant la température de l espace dans lequel il se trouve, l évaporateur doit être placé dans un endroit bien isolé du volume chauffé. La présence de cette technologie peut avoir des conséquences indirectes sur la consommation de chauffage du logement si l espace est accolé à des pièces chauffées et mal isolé : en fonction de la source froide choisie il faudra donc veiller à renforcer l isolation du plafond, du plancher bas ou des murs. Dans le cas où le chauffe- eau thermodynamique est placé dans une pièce non chauffée, les industriels recommandent que celle- ci soit d un volume supérieur à 20 m 3 et disposent d une source d énergie «gratuite» pour le chauffage de cet espace (perte de chaudière, appareils électroménagers, garage enterré ou semi enterré, ). Dans le cas où le volume de la source froide ne serait pas suffisant (vide sanitaire en particulier), il est possible d envisager une solution et un système de régulation permettant de prélever des calories sur cette source froide et sur l air extérieur en fonction de la température de chacune des sources. Pour les logements ne disposant pas d espace tampon non chauffé susceptible d alimenter un chauffe- eau thermodynamique, en particulier les appartements, il est possible de se tourner vers une autre source de chaleur : l air extrait. L air extrait des logements par les systèmes de ventilation est rejeté à une température comprise entre 18 et 20 C, l équivalent de la température à l intérieur de l habitation. Cet air contient une énergie calorifique importante qui peut être récupérée en sortie de VMC et exploitée comme source froide pour la production thermodynamique d eau chaude sanitaire. Cette source de 1 Le facteur de réduction de température est noté bu dans la réglementation thermique et ces valeurs sont données dans le tableau D.4 Chauffe- eau thermodynamique sur air extrait (GIFAM ) Description et analyse critique des différents procédés 5

7 chaleur présente comme principaux avantages une température élevée, constante et toujours supérieur à la température extérieure ; et un niveau d humidité important qui permet une récupération de la chaleur latente. Lors de sa mise en œuvre, on privilégiera les systèmes de ventilation simple flux, les solutions double flux récupérant la plupart des calories de l air extrait pour réchauffer l air entrant. Le principal inconvénient de l air extrait concerne la disponibilité de cette source : les débits d extraction d air sont limités et imposés par la réglementation, ce qui engendre un temps de fonctionnement long du chauffe- eau en rapport avec l énergie disponible. Par ailleurs, la mise en œuvre de cette solution peut être complexe lorsque la liaison air extrait - évaporateur du chauffe- eau thermodynamique n a pas été initialement prévue, en rénovation en particulier. Description et analyse critique des différents procédés 6

8 Production d eau chaude sanitaire Sur l eau : Les eaux grises, provenant des douches, baignoires, lavabos, machines à laver et autres sources, sont une source élevée de calories qui est habituellement évacuée vers les réseaux d assainissement sans que cette chaleur ne soit exploitée. La température élevée de ses eaux rend l exploitation de cette source comme source froide d un chauffe- eau thermodynamique intéressante. Une première solution est de récupérer l énergie des eaux grises au sein du logement ou du bâtiment. Les eaux grises domestiques ont une température comprise entre 10 et 35 C lors de leur évacuation selon les lieux, les saisons et les usages dont elles sont extraites (éviers, douches, baignoires, lave- vaisselle, lave- linge, ). Cette solution a pour avantage de lier production et consommation d eau chaude sanitaire, et de ne pas dépendre d un autre Récupération de chaleur sur le réseau de drainage urbain (Lyonnaise des Eaux ) équipement et de son mode propre de fonctionnement (ventilation en particulier dans le cas de l air extrait). La mise en œuvre de ce dispositif nécessite néanmoins quelques aménagements comme l isolation du réseau d eau usées et le stockage de cette ressource. Cette dernière contrainte implique une taille importante du système par rapport aux dispositifs exploitant des sources de chaleur sur air. Une seconde solution, destinée aux installations de plus grande échelle (grandes installations tertiaires ou quartier résidentielle), est la récupération de chaleur des eaux grises via le réseau de drainage urbain. Les eaux circulent dans les circuits d assainissement à une température comprise entre 10 et 20 C tout au long de l année, faisant de ces eaux une source de calories intéressante. Un échangeur de chaleur tubulaire placé dans la partie inférieure de la conduite d eaux usées permet un échange de chaleur entre ces eaux et le fluide caloporteur circulant dans l échangeur. Ce fluide est alors amené à alimenter l évaporateur d une pompe à chaleur installée au sein du bâtiment. Sur le sol : Les calories nécessaires à la production d eau chaude sanitaire peuvent également être prélevées dans le sol. En fonction de la profondeur des capteurs, on différenciera la géothermie de faible profondeur de la géothermie de moyenne et forte profondeur. Les pompes à chaleur utilisant le sol comme source froide peuvent à priori aussi bien convenir à une production d eau chaude sanitaire individuelle que collective. Température du sol Description et analyse critique des différents procédés 7

9 La température du sol peut être modélisée, au cours de l année, sous la forme d une courbe sinusoïdale basée sur la moyenne annuelle de la température de l air extérieur. Comme le montre le graphique de droite, tiré de la norme NF EN 15241, la profondeur impacte la température du sol de deux manières : l amortissement et le déphasage augmentent avec la profondeur. Ainsi la température du sol à un mètre de profondeur suit les variations de l air extérieur avec un léger déphasage alors que la géothermie profonde permet d accéder à une température quasi- constante. Dans les faits, la géothermie faible profondeur nécessitent des capteurs horizontaux enterrés sur une grande surface, rendant cette solution plus intéressante pour le logement individuel : plus la demande d énergie est élevée, moins cette source froide est adaptée. D un autre côté, les lourds investissements nécessaires à la mise en œuvre de la géothermie moyenne et forte profondeur en font une solution plutôt adaptée au logement collectif. Alors que le rechargement du sol à des profondeurs assez faibles est assuré par les apports solaires et la pluie, l exploitation de la géothermie moyenne profondeur pose le problème du rechargement du sol. La présence de l évaporateur dans le sous- sol peut progressivement refroidir le sol. Il est obligatoire de respecter les procédures administratives. Le tableau suivant permet de récapituler les niveaux de température, avantages et inconvénients de chaque source froide : Sources froides Température Avantages Inconvénients Air extérieur Air ambiant pièce non chauffée Espace sous toiture Sous-sol Vide sanitaire Air extrait Eaux usées Géothermie - faible profondeur Géothermie - moyenne et forte profondeur De - 6 à + 35 C en fonction de la zone géographique et de la saison Température de 20 à 60 % supérieure à l air extérieur Température de 0 à 30 % supérieure à l air extérieur Température de 20 à 50 % supérieure à l air extérieur Température 20 % supérieure à l air extérieur Aux alentours de C en hiver, températures supérieures en été De 10 à 35 C lors de l évacuation, de 10 à 20 C dans le réseau d assainissement Température supérieure à l air extérieur en hiver Température proche de la température moyenne extérieure annuelle Source inépuisable, investissement faible Température supérieure à la température extérieure Température supérieure à la température extérieure et constante, humidité élevée Température élevée, source inépuisable car liée à la production et à l utilisation Pas de besoin de recharger le sol, température assez élevée avec peu de variations Température élevée et quasiconstante. Performances détériorées en cas de température basse (inférieure à 7 C et par temps humide), contraintes d installation, températures très variables Température variable au cours de l année, nécessite une isolation renforcée entre la source froide et le volume chauffé, contraintes d installation (pour combles et vide sanitaire), risque d obstruction de l évaporateur (pour le vide sanitaire), volume d air limité Débit d air limité, nécessite un temps de fonctionnement long Traitement et stockage des eaux grises nécessaire, isolation du réseau d eaux usées, Emprise au sol des capteurs Pas de rechargement du sol, fort investissement, procédure administrative Description et analyse critique des différents procédés 8

10 Récupération de chaleur via un échangeur Les dispositifs de récupération de chaleur des eaux usées ont pour but de valoriser l énergie thermique des eaux usées. La température des eaux grises domestiques est comprise entre 10 et 35 C au moment de l évacuation en fonction du lieu, de la saison et de l usage dont elles ont fait l objet (évier, baignoire, douche, lave- vaisselle, lave- linge, ). Bien que plusieurs technologies existent selon le principe d échange thermique souhaité, le mode opératoire de ces systèmes est identique. L échange thermique entre les eaux usées et l eau que l on souhaite préchauffer est réalisé à l aide d un échangeur. Les systèmes de récupération de chaleur sans accumulation permettent de réaliser directement un échange de chaleur entre les eaux usées évacuées et l eau froide, nécessitant ainsi une consommation et un rejet d eau chaude simultanée (cas typique des douches). La récupération de chaleur peut se faire sur l eau froide en amont du système de production d eau chaude sanitaire ou en amont de l alimentation du mitigeur de la douche. Dans la première configuration, la sortie d eau préchauffée est directement connectée au chauffe- eau et alimente celui- ci à mesure que l utilisateur tire de l eau chaude. Cette solution permet de diminuer la quantité d énergie nécessaire à la production d eau chaude sanitaire. La seconde configuration permet de diminuer l appel d eau chaude lors de la douche. L eau froide ne pouvant être préchauffée qu en cas d évacuation d eau chaude, cette configuration rencontre une certaine inertie, la température au robinet d eau froide mettant un temps à se stabiliser (il est donc nécessaire de disposer d un mitigeur thermostatique afin de préserver le confort d utilisation de la douche). Du point de vue de la réglementation sanitaire 2, la température de sortie de l eau froide au mitigeur sera bridée à 25 C, ce qui aura pour impact de limiter l efficacité du dispositif. Les échangeurs verticaux sont généralement constitués d un conduit d arrivée d eau froide enroulé au tour du Récupération de chaleur en amont du chauffe- Récupération de chaleur en amont du mitigeur (Solénove ) conduit principal de drainage des eaux usées. Les matériaux utilisés et la configuration de l échangeur en contre- courant permettent d atteindre de bonnes performances de récupération 2 Circulaire n DGS/EA4/2010/448 du 21 décembre 2010 relative aux missions des Agences régionales de santé dans la mise en œuvre de l arrêté du 1er février 2010 relatif à la surveillance des légionelles dans les installations de production, de stockage et de distribution d eau chaude sanitaire. Description et analyse critique des différents procédés 9

11 d énergie sur les eaux usées. Cependant, placé dans une autre position qu en position verticale, l efficacité d un tel système se voit grandement diminuée. Pour les logements ne disposant pas d une hauteur suffisante pour l installation d un échangeur vertical, typiquement une maison individuelle de plain- pied, il est possible de mettre en œuvre un échangeur horizontal. Placé sous le bac de douche, un tel système permet de valoriser uniquement l eau chaude rejetée lors d une douche. Grâce à leur coût peu élevé et leur facilité de mise en place, ces dispositifs conviennent particulièrement au secteur résidentiel et permettent une période de retour sur investissement très faible. Les systèmes sans accumulation permettent la récupération d énergie sur les eaux usées à condition que le rejet des eaux usées et la demande en eau chaude soient simultanés. Afin de contourner cette contrainte et de rendre la récupération d énergie indépendante de cette demande en eau froide, il est possible d installer un système avec accumulation. Ce dispositif permet ainsi de traiter l intégralité des eaux usées, y compris dans les situations où demande en eau chaude et évacuation sont différées (typiquement le fonctionnement de lave- vaisselle ou lave- linge). Les eaux grises traversent un échangeur tubulaire placé dans une cuve tampon contenant de l eau froide. La stratégie de régulation et les consignes de températures mises en place détermine ensuite l évacuation de l eau préchauffée vers le système de production d eau chaude sanitaire ou vers le réseau d eau froide du bâtiment. Récupération de chaleur avec accumulation (énergie efficiente ) Ces systèmes, d un coût plus élevé que les systèmes sans accumulation, nécessitent d avoir une consommation d eau chaude importante pour que le temps de retour sur investissement soit intéressant. Par ailleurs, l encombrement d un tel dispositif ne permet pas de le mettre facilement en œuvre en rénovation. Enfin, ce système doit faire l objet d une maintenance plus fréquente, le passage des eaux usées dans l échangeur tubulaire pouvant engendrer des détériorations et de l encrassement. Description et analyse critique des différents procédés 10

12 Présentation de quelques produits Récupération de chaleur via une pompe à chaleur Un grand nombre d industriels proposent dans leurs gammes de solutions de production d eau chaude sanitaire des chauffe- eau thermodynamique sur air extérieur, air ambiant ou air extrait. Pour être commercialisé, chacun de ces produits doit posséder la marque NF Electricité ou NF Electricité performance. Il est donc possible de récupérer la liste des produits certifiés auprès de l organisme mandaté pour la gestion de cette marque, LCIE France 3. Alors que l offre en chauffe- eau thermodynamique sur air extérieur et air ambiant est très importante, celle en produits utilisant l air extrait comme source froide pour la production d eau chaude sanitaire st plus limitée. Parmi ces produits, on retrouve la gamme Aéraulix d Atlantic, le chauffe- eau OBONO AIR d Enalsa, la gamme Aéromax de Thermor et la gamme T.Flow d Aldès. En fonction des produits, ces chauffe- eau thermodynamiques opèrent sur air extrait en mode auto- réglable ou en mode hygroréglable. Les dispositifs permettant d exploiter l air d un espace sous toiture ou d un vide sanitaire font actuellement l objet de recherche et de réalisation de prototypes mais ne sont pas encore commercialisés. Malgré son potentiel intéressant, les eaux grises représentent une source de chaleur encore peu exploitée pour la production d eau chaude sanitaire via une pompe à chaleur et rares sont les systèmes actuellement disponibles sur le marché. Le dispositif Biofluides ERS (EnergyRecycling System), développé principalement pour le logement collectif et les bâtiments du secteur tertiaire, exploite la chaleur contenue dans les eaux usées provenant d usages domestiques ou industriels (condensats de vapeur d eau, eaux de lavage, ) via une pompe à chaleur spécialement développée pour cette application. Le fabricant distributeur affirme que la performance du dispositif est de plus de 50 % pour un investissement de euros par logement (investissement moyen pour 50 logements). L entreprise EReiE commercialise également un dispositif de récupération de chaleur sur eaux grises, la pompe à chaleur facteur 7. L énergie contenue dans ces eaux est transférée en deux étapes vers l eau de ville, d abord par un échangeur puis par l évaporateur de la pompe à chaleur. D après des mesures menées en laboratoire, ce système permettrait d atteindre un COP annuel de 6,4 et de couvrir la totalité de la production d eau chaude sanitaire. Récupération de chaleur via un échangeur La récupération de chaleur sur les eaux usées lors de leur évacuation peut se faire à l aide d un échangeur vertical à contre courant. Tirant parti du principe de la tension superficielle selon lequel les eaux usées tendent à s écouler le long de la paroi du tuyau d évacuation vertical, cet échangeur se substitue au tuyau d évacuation des eaux usées. Il permet de préchauffer l eau alimentant le chauffe- eau ou de chauffer l eau du réseau d eau froide. Trois produits se partagent le marché : 3 La liste des chauffe- eau thermodynamiques certifiés est accessible sur le site de LCIE à l adresse : ELECTRICITE_Chauffe- eau_thermo.pdf Présentation de quelques produits 11

13 le power- Pipe, distribué en France par la société Solénove met en œuvre un serpentin de 4 à 6 tubes en cuivre enroulé au tour du tuyau d évacuation ; un dispositif commercialisé par la société Retherm utilise le même principe que le Power- Pipe mais met en œuvre un double échangeur afin de diminuer les débits et limiter les perte de charge ; le système Recoh- vert de Hei- tech, commercialisé en France par Gaïa Green, tire parti d un échangeur coaxial. Power-Pipe (Solénove ) Recoh-Vert (Gaïa Green ) On peut également citer le produit développé et commercialisé en Suisse par Joulia qui transforme le receveur de la douche en système de récupération des calories sur l eau usée ou encore «la douche du futur» proposé par Cintep en d Australie, qui recycle l eau et récupère des calories. Le système Joulia semble permettre des gains énergétiques de l'ordre de 500 à 1000 kwh par an, soit l'équivalent de 2 à 4 m 2 de capteur solaire thermique dans le cas d'une maison individuelle. Joulia Cintep Présentation de quelques produits 12

14 Les échangeurs horizontaux permettent de récupérer la chaleur contenue sur les eaux grises évacuées lors d une douche. Placés sous le bac de douche, ces échangeurs permettent un échange au plus près du point d évacuation des eaux usées. Gaïa Green commercialise en France deux dispositifs répondant à ces critères : le Recoh- Tray est un disque en cuivre qui se place directement sous le bac de douche adapté, l eau chaude évacuée se répartie sur le disque alors que l eau froide parcoure le serpentin avant d alimenter le mitigeur de la douche ou le système de production d eau chaude sanitaire. Le distributeur annonce 40 % de récupération d énergie ; le Recoh- Drain est un échangeur de chaleur placé directement sous la grille de l'ʹévacuation. L'ʹeau usée coule via le répartiteur sur le récupérateur de chaleur dont les plaques en cuivre sont parcourues par l'ʹeau froide alimentant le robinet thermostatique de la douche ou le préparateur d'ʹeau chaude. Ce dispositif permettrait, selon le distributeur de récupérer jusqu à 40 % de l énergie des eaux usées. L entreprise EHTEC commercialise également deux dispositifs d échangeur à placer à proximité de l évacuation de la douche : écorc et Obox. Ces dispositifs permettraient de récupérer jusqu à 60 % de l énergie des eaux grises. Deux systèmes de récupération de chaleur sur eaux usées avec accumulation sont également présents sur le marché français : Le produit Thermocycle WRG, fabriqué en Autriche par Forstner et distribué en France par la société Energie- efficiente, permet une récupération de chaleur de près de 50 % d après le distributeur. La chaleur des eaux usées est transmise à l eau froide dans un échangeur en acier inoxydable. Le processus de nettoyage du filtre, entièrement automatique, rejette à intervalle de temps les résidus vers l égout. Le système CalH2O, développé et commercialisé par la société Domelys, exploite le même principe : les eaux grises passent dans le circuit secondaire d un échangeur thermique dont le circuit primaire est raccordé à l eau froide. Le système est équipé d un dispositif anti- tartre côté primaire et d un filtre autonettoyant côté secondaire. A partir d un certain niveau d encrassement une électrovanne se déclenche automatiquement entraînant un effet chasse d eau. Retours d expérience En 2010, le Costic a réalisé, avec le soutien de l ADEME et de la FFB à la demande de l UECF, une campagne d évaluation de chauffe- eau thermodynamiques afin de disposer de mesures réelles de performances 4. Au cours de cette étude, deux types d essais ont été menés sur 3 modèles de chauffe- eau thermodynamiques (deux sur air extérieur et un sur air ambiant) : un premier basé sur la norme d essai alors en vigueur (EN 255-3) mesurant la performance de la production de chaleur et un second plus proche des conditions réelles d utilisation (basé sur des profils de puisages et des phases de maintien en température) mesurant la performance en usage quotidien (COP journalier). Les essais normatifs ont confirmé l ordre de grandeur des performances annoncées (COP de 2,8 à 3,5 4 Synthèse des résultats de la campagne d évaluation de chauffe- eau thermodynamique en laboratoire, ADEME / FFB / Costic Retours d expérience 13

15 suivant le modèle) alors que la seconde partie des essais montre que l efficacité journalière des chauffe- eau thermodynamiques se situe entre 1,6 et 1,9. L étude a par ailleurs permis d étudier la sensibilité des performances à la température de source froide (diminution du COP de l ordre de 2% par degré perdu par l air), la température de consigne (impact très important, dans le cas le plus défavorable le chauffe- eau ne fonctionne plus que sur l appoint), et le profil de puisage (augmentation du COP de 11% entre un profil de puisage de 130 L et un de 230 L). Enfin, la seconde partie de l étude a permis de comparer les consommations énergétiques d un chauffe- eau thermodynamique sur air extrait et un chauffe- eau électrique à effet Joule de catégorie B : le premier produit consomme 2,5 à 3 fois moins que le second. Les chauffe- eau thermodynamiques sur air extrait sont aujourd hui essentiellement installés dans des maisons individuelles ou des petits collectifs (avec une production d eau chaude sanitaire individuelle) visant le niveau de construction passif. Les logements labellisés Passivhaus en France ont souvent recours à des systèmes de ventilation thermodynamique assurant ventilation, chauffage et production d eau chaude sanitaire. Concernant la récupération d énergie des eaux grises au moyen d une pompe à chaleur, un hôtel de 130 chambres situé à Saint- Priest est équipé depuis avril 2012 d un prototype de pompe à chaleur facteur 7 afin de vérifier le bon fonctionnement et de mesurer la performance énergétique du système global. De son côté, l entreprise Biofluides environnement a déjà réalisé plusieurs installations de son dispositif ERS, notamment sur 82 logements sociaux du bailleur ICF Habitat à Paris. Il est intéressant de noter que ce système disposait d un titre V pour sa prise en compte dans la réglementation thermique 2005, lui permettant ainsi d être valorisé du point de vue réglementaire. Synthèse Le chauffe- eau thermodynamique est une solution de production d eau chaude sanitaire en plein développement actuellement. Alors que unités avaient été vendues en 2009, le marché des chauffe- eau thermodynamique a connu trois années consécutives de hausse pour atteindre pièces en Sur un marché des pompes à chaleur plutôt morose au cours de cette dernière année, le chauffe- eau thermodynamique est le seul segment à avoir connu une hausse de ces ventes (+ 31 % par rapport à 2011). Cette technologie devrait de plus profiter de l entrée en vigueur de la réglementation thermique Cette réglementation impose effectivement le recours aux énergies renouvelables en maisons individuelles et cite le chauffe- eau thermodynamique comme une alternative à la production d eau chaude sanitaire solaire ou au raccordement à un réseau de chaleur alimenté à plus de 50 % par une énergie renouvelable ou de récupération. Le marché de la rénovation devrait également profiter à cette technologie à travers le remplacement des chauffe- eau électriques à accumulation. Synthèse 14

16 D après le GIFAM 5, le prix public (hors taxes et crédit d impôt) d un chauffe- eau thermodynamique varie de à en fonction de la technologie utilisée, de la capacité de stockage et des performances du produit (prix hors pose et accessoires). Le temps de retour sur investissement pour une famille de 5 personnes par rapport à une solution chauffe- eau électrique à accumulation est alors évalué à 5 ans pour un chauffe- eau sur air extérieur et 6 ans pour un chauffe- eau sur air extrait. A titre de comparaison et d après l ADEME, le prix d'ʹun chauffe- eau solaire individuel standard équipé de 3 à 5m2 de capteurs et d'ʹun ballon de 200 à 300 litres, selon les modèles concernés, est compris, en 2012, entre et TTC, pose comprise, avant prise en compte des soutiens publics. En exploitant l énergie thermique disponible dans ou autour d un bâtiment et en tirant profit d un COP élevé, un chauffe- eau thermodynamique permet de diminuer la consommation d énergie liée à la production d eau chaude sanitaire. Néanmoins, et malgré les performances élevées annoncées par les industriels, les retours d expérience permettant de mesurer l efficacité de cette technologie en exploitation sont encore peu nombreux et les performances du chauffe- eau thermodynamique restent à confirmer. 5 Guide filière sur le chauffe- eau thermodynamique, GIFAM, novembre 2012 Synthèse 15

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