IceSol - Système de chauffage avec pompe à chaleur solaire et stock à changement de phase

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1 IceSol - Système de chauffage avec pompe à chaleur solaire et stock à changement de phase ENERGIE SOLAIRE SA, Bernard Thissen solaire.com JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 1/29 Energie Solaire SA: Fondée en 1973 en Suisse, Energie Solaire S.A. est fière de ses 40 années d expérience dans le domaine de l énergie solaire thermique. La société produit des panneaux solaires exclusivement en Suisse. Un autre domaine d acyvités important de la société est la fabricayon et commercialisayon de panneaux climayques pour le rafraîchissement et le chauffage de bâyments. FondaHon : 1973 (depuis 1987 à Sierre) Nombre de collaborateurs: 29 Surface de produchon: m 2 Capacités de produchon: env m 2 JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 2/29

2 Index: 1. IceSol l idée 2. Le concept 3. Les composants clés 4. Principe de foncyonnement 5. Exemple «La Cigale» 6. Avantages JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 3/29 L idée Soleil Air Terre Eau/ Glace ICESOL chauffage et eau chaude sanitaire JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 4/29

3 IceSol c est o Un champ de capteurs solaires largement dimensionné, pour un maximum d apports solaires. o Le couplage des capteurs solaires, par faible ensoleillement, à un stock à changement de phase (eau/ glace), le tout servant de source d énergie de la pompe à chaleur. o L uylisayon opymale des apports solaires, également à des températures très basses. o 70 à 80% de l énergie est fournie par les panneaux solaires. o Un système développé e.a. en collaborayon avec l InsYtut Solaire Suisse SPF et dans le cadre de la Tâche 44 de l Agence InternaYonale de l Energie. o Des références de taille conséquente prouvant la performance et la rentabilité de ce système de chauffage novateur. JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 5/29 Index: 1. IceSol l idée 2. Le concept 3. Les composants clés 4. Principe de foncyonnement 5. Exemple «La Cigale» 6. Avantages JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 6/29

4 Le concept Capteurs solaires Chaudière (secours) Pompe à chaleur Stock de glace Chauffage Eau chaude Stockage JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 7/29 Le concept variante incluant la récupérahon de chaleur sur la venhlahon simple flux VenYlaYon Simple flux Capteurs solaires Stockage Chaudière (secours) Pompe à chaleur Stock de glace Chauffage Eau chaude JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 8/29

5 ICESOL PAC solaire avec stock à changement de phase Index: 1. IceSol l idée 2. Le concept 3. Les composants clés 4. Principe de foncyonnement 5. Exemple «La Cigale» 6. Avantages JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 9/29 ICESOL PAC solaire avec stock à changement de phase Composants clés: capteurs solaires sélechfs non vitrés Capteurs solaires modulaires uylisés comme revêtement de toitures, façades, Toiture Solaire AS JPPAC 15, Lausanne Capteur solaire AS ENERGIE SOLAIRE SA Façade solaire solaire.com 10/29

6 Rendement Composants clés: Capteurs sélechfs non- vitrés Capteur solaire thermique DOUBLE FONCTION Capteur sélectif non-vitré AS Capteur plan vitré X=(Tm-Ta)/I Echangeur de chaleur sur l air ambiant Apports dépendants de: - convecyon (vent) - condensayon sur les capteurs - pluie Apports typiques: 150 W/m² Les capteurs peuvent être uylisés comme source de chaleur pour la pompe à chaleur, même la nuit sans rayonnement solaire. JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 11/29 Composants clés: Stock à changement de phase eau/glace Le stock de glace est uylisé comme stock de chaleur primaire pour la pompe à chaleur lorsque les capteurs solaires ne fournissent pas de chaleur à une température suffisamment haute. Le stock d'eau / glace stocke une grande quanyté d'énergie de manière compacte et sans pertes. JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 12/29

7 Composants clés: Stock à changement de phase eau/glace UYlisaYon de chaleur latente: La température reste constamment à 0 C lors du changement d'eau en glace car c'est la chaleur latente qui est rendue (changement de phase). Le volume du stock de glace est dimensionné de manière à toujours présenter une source de chaleur primaire à min 0 C à l entrée de l évaporateur de la PAC. On mainyent ainsi un COP élevé même par condiyons météorologiques défavorables. 0 Chaleur - 20 latente / énergie de Température sorhe stock de glace [ C] cristallisayon JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 13/29 COP [- ] Energie disponible [kwh/m3] W35 W55 Plage de température évaporateur PAC Température entrée évaporateur [ C] Plage de température évaporateur PAC Index: 1. IceSol l idée 2. Le concept 3. Les composants clés 4. Principe de foncyonnement 5. Exemple «La Cigale» 6. Avantages JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 14/29

8 Principe de fonchonnement: uhlisahon solaire directe Capteurs solaires Chaudière (secours) Pompe à chaleur Stock de glace Chauffage Eau chaude Stockage JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 15/29 Principe de fonchonnement: uhlisahon solaire indirecte Capteurs solaires Chaudière (secours) Pompe à chaleur Stock de glace Chauffage Eau chaude Stockage JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 16/29

9 Principe de fonchonnement: uhlisahon de chaleur latente Capteurs solaires Chaudière (secours) Pompe à chaleur Stock de glace Chauffage Eau chaude Stockage JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 17/29 Principe de fonchonnement: solaire indirect & secours Capteurs solaires Chaudière (secours) Pompe à chaleur Stock de glace Chauffage Eau chaude Stockage JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 18/29

10 ICESOL PAC solaire avec stock à changement de phase Index: Un projet de rénovation énergétique UniqUe en SUiSSe Le plus grand projet de rénovation Les travaux réalisés = 98% des surfaces de Suisse! en rénovation du canton de genève 1. IceSol l idée 80% de production de la chaleur couvert par les énergies renouvelables réduction des besoins énergétiques de 70% après rénovation réduction de 95% du recours aux énergies fossiles 1'700m2 de panneaux solaires thermiques non vitrés Concept de chauffage novateur combinant pompe à chaleur, accumulateur de glace et toiture solaire thermique exemple reproductible de rénovation de bâtiments en site urbain habité répondant aux objectifs de la société à 2000 Watts 2. Le concept 3. Les composants clés genèse du projet L importante consommation de mazout de ces bâtiments datant de 1952 a incité la régie Brolliet, gérant des immeubles et partenaire de "La Cigale", à commander en 2009 un audit à une équipe pluridisciplinaire, composée de l atelier d architecture François Baud & Thomas Früh, du bureau BG Ingénieurs Conseils SA et de la société Signa-Terre SA. 4. Principe de foncyonnement De 2010 à 2013, avec une démarche participative incluant le Conseil d Administration de "La Cigale" et la régie Brolliet, la même équipe élabore un projet répondant aux objectifs suivants : 5. Exemple «La Cigale» Amélioration du confort et de la qualité de vie Pérennisation des bâtiments 6. Avantages Les principes adoptés ont permis une réalisation rapide des travaux de février 2013 à mars 2014 (13 mois). Plusieurs aspects de la démarche ont été déterminants : Sensibilisation des occupants aux enjeux énergétiques et de confort, concrétisée par des séances d information et la diffusion de documents explicatifs. Mise en oeuvre de modes constructifs adaptés à un chantier en site occupé et aptes à minimiser les nuisances et la durée des travaux. Suivi des installations techniques, impliquant les Services Industriels et l Université de Genève durant plusieurs années après l achèvement des travaux. JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 19/29 ICESOL PAC solaire avec stock à changement de phase Exemple «La Cigale» o La plus grande rénovayon Minergie- P (273 logements, SRE m2) en Suisse o m2 de toiture solaire thermique = plus grand champ de capteurs en Suisse o 80% d économies d énergies par rapport à l état antérieur. o 80% des nouveaux besoins thermiques couverts par l énergie solaire. o to d économie par an de CO2 o Prix Cantonal Genevois du développement durable 2014 o Prix solaire Suisse 2014 o Plus d info sous : lacigale.ch JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 20/29

11 Exemple «La Cigale» JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 21/29 Exemple «La Cigale» Comparaison entre IceSol et autres systèmes de chauffage Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3 Scénario 4 Scénario 5 Scénario 6 PAC Géo Gaz PAC Toiture Stock Bois PAC GLN Th Th AS Th Th Th IceSol Efficacité énergétique Efficacité chauffage Efficacité ECS Couverture EnR ECS Consommation énergétique primaire (Indice Minergie ) Coût d'investissement et d'exploitation Investissement total CHF Subventions CHF Coût annuel amortissement et exploitation CHF/an Coût annuel pour l'énergie CHF/an Coût annuel total CHF/an Compatibilité avec variantes enveloppe Compatibilité avec variante A (SIA380/1) Oui Oui Oui - Oui Oui Compatibilité avec variante B (Minergie-Audit) Oui Oui Oui - Oui Oui Compatibilité avec variante C (Minergie-P) Oui Non Oui - Non Oui JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 22/29

12 Exemple «La Cigale» Consommation d'énergie pour le chauffage et l'eau chaude sanitaire (kwh/an) 395' '053 Besoins de chauffage selon bilan Minergie Besoins d'eau chaude sanitaire selon bilan Minergie o Besoins de chauffage: 13.2 kwh/m2.an o Besoins d'eau chaude sanitaire, rapportés à la SRE: 20.8 kwh/m2.an ConsommaYons selon le bilan Minergie- P du bâyment Rue du Vidollet 31 à 45 et du bâyment Rue Vermont 23 à 31 JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 23/29 Exemple «La Cigale» Consommation d'énergie pour le chauffage et l'eau chaude sanitaire (kwh/an) 2% 17% 29% Apport d'énergie solaire direct Apport d'énergie solaire indirect 52% Electricité (PACs, groupes hydrauliques et régulation) Consommation de gaz o Coefficient de performance annuel du système de chauffage IceSol (SPF): 5.2 consommayon gaz calculée avec COP = 1.0 o Coefficient de performance annuel awendu sur base de la consommayon réelle (supérieure à celle du JusYficaYf MINERGIE- P) : 4.0 JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 24/29

13 Exemple «La Cigale» BâHment Vidollet: bilan mensuel de la produchon et consommahon de chaleur JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 25/29 Index: 1. IceSol l idée 2. Le concept 3. Les composants clés 4. Principe de foncyonnement 5. Exemple «La Cigale» 6. Avantages JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 26/29

14 Les avantages Un concept innovant, mais réunissant des composants convenyonnels & éprouvés (PAC saumure/eau, panneaux solaires, stock de glace, ) ExploitaYon maximale de l énergie solaire thermique, également dans la plage de basse température (<- 20 C) habituellement non uylisable. ExploitaYon de rejets de chaleur basse température (0 à 20 C) en complément des capteurs solaires thermiques : eaux usées, eaux grises, rejets de chaleur industrielle, récupérayon sur venylayon simple flux, etc. COP annuel élevé: 4,0 à 5,0. Bonne rentabilité et faibles coûts d'entreyen. UYlisaYon de la pompe à chaleur presque uniquement lors de la période de chauffage. JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 27/29 Les avantages Haute réducyon des émissions de CO 2, réducyon des taxes CO2 et contribuyon à une meilleure protecyon de l environnement. SoluYon intéressante lorsque la pose d une PAC géothermique est impossible : zone urbaine (manque de place), zones à interdicyon de forages, sol non propice, etc. Pas besoin d autorisayons contrairement aux PAC à sondes géothermiques. Pas de forage de sondes qui retardent parfois fortement le déroulement du gros oeuvre. Silencieux, contrairement aux pompes à chaleur air / eau. JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 28/29

15 Merci pour votre afenhon ENERGIE SOLAIRE SA Bernard Thissen Rue des Sablons 8 CH SIERRE T: solaire.com JPPAC 15, Lausanne ENERGIE SOLAIRE SA solaire.com 29/29

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