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7/24/2019 pacteecs.pdf

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Le PACTE ECS rveil le leau chaude

Avri l 2015

Un programme de recherche de lADEME pour rpondre au dfi de lEau Chaude Sanitaire(ECS) dans lhabitat

lheure o loffre de btiments faibleconsommation nergtique se multiplie, leauchaude sanitaire (ECS) devient un vritable enjeupour diminuer la consommation nergtique deslogements qui reprsente plus de 45 % de laconsommation nergtique nationale.

Afin didentifier et de dbloquer les verroustechnologiques qui freinent le dveloppement desystmes de production deau chaude sanitaireperformants et conomes en nergie, lADEME a

lanc en aot 2009, un appel projets sur lEauChaude Sanitaire concernant le march rsidentielindividuel et collectif (Programme dActionsConcert sur les Technologies delEnergie relatives leau chaude sanitaire ouPACTE ECS), dans le cadre de la Plateformenationale de Recherche et dExprimentation surlEnergie dans le Btiment (PREBAT). Deux axesde recherche avaient t dfinis : des solutionspropres aux logements neufs et des solutions desubstitution aux quipements existants cots

matriss.Les objectifs techniques du PACTE ECS taientdaboutir, court terme (horizon 3-4 ans), la misesur le march dquipements de production deauchaude sanitaire permettant dobtenir un niveau deconsommation conventionnelle RT 2005 de

15 kWhEP/m2.an pour cet usage tout en

garantissant si possible un niveau minimum entermes de gain nergtique (facteur 2 par rapportaux technologies de rfrence), une dure de vie(15 ans) et un temps de retour sur investissementde la moiti de la dure de vie de lquipement.

Les travaux mener dans le cadre de ce PACTEvisaient galement amliorer, dune part, lacomprhension et la prise en compte de ladimension socio-comportementale de lusage de

lECS et, dautre part, la capacit modliser,simuler et valuer le fonctionnement desquipements.

Pour rpondre ce dfi, lADEME et lespartenaires laurats du PACTE ECS ont investiplus de 8 millions deuros en 5 ans dans ceprogramme (en aide sur les projets de R&D et enaccompagnement et animation du programme).Une partie du financement apport par lADEMEfait lobjet davances remboursables de la part desindustriels partenaires.

Laccompagnement et lanimation ont t confisau COSTIC et ALPHEEIS, dont les missions ontt dapporter de la cohrence et de latransversalit au programme avec galementlorganisation de sminaires internes.


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UN PACTE ECS RICHE DE PAR LA SYNERGIE ENTRE SES 33 PARTENAIRES

Coordination Accompagnement

Projet BBC PACS

Figure 1 : Les diffrents partenaires du PACTE ECS

Projet SCHEFF

Solaire Collectif Haute Efficacit

Projet SCE-ECS (Synergie Confor t Energie pour l ECS)

Projet PAC ECS

Projet RcupAIR EAU


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De multiples partenariats pour amliorer lefficacit nergtique de lECS

Loriginalit de ce PACTE de lADEME a t derassembler la majorit des acteurs de la filire pourdes actions de R&D visant rduire limpactnergtique de lECS : industriels, centres derecherches, bureaux dtudes, installateurs,

exploitants, nergticiens

Cinq consortiums, soit 33 partenaires au total,soutenus par lADEME ont particip au PACTEECS, accompagns par le COSTIC et ALPHEEIS.Les projets mens par ces cinq consortiums taientcomplmentaires de par la diversit des systmesdvelopps :

BBC PACS (Eau chaude sanitairethermodynamique pour les btimentsrsidentiels basse consommation), projet

coordonn par ATLANTIC. Ce projet a portsur le dveloppement industriel de chauffe-eau thermodynamiques collectifs et individuelspour lhabitat neuf : chauffe-eau collectifs surair extrieur ou utilisant la rcupration dechaleur sur les eaux uses, chauffe-eauindividuels sur lair des combles. Lesdiffrentes sources dnergie disponibles pourune production dECS thermodynamique ontt galement tudies.

PAC ECS, projet coordonn par CIAT. Ce

projet a port sur le dveloppement industrieldune pompe chaleur collective sur air extraitde moyenne puissance assurant la productiondECS. Une contribution de lnergie solairephotovoltaque a t galement tudie. Lessecteurs viss sont les btiments collectifsneufs et existants.

RecupAIREAU, projet coordonn parALDES. Ce projet a port sur ledveloppement dun chauffe-eauthermodynamique individuel sur air extraitcoupl un systme de rcupration

dnergie sur les eaux uses destin lhabitat collectif et individuel en neuf et enrhabilitation.

SCE-ECS (Synergie Confort Energie pourl'Eau Chaude Sanitaire), projet coordonn parGDF SUEZ /CRIGEN. Ce projet a port sur ledveloppement des pompes chaleur gaz absorption pour la production dECS et lechauffage : pompe chaleur absorptionarothermique ou gothermique collectiveavec rcupration dnergie sur lair extrait,pompes absorption pour lhabitat individuel.Une valuation in situ des performances despompes chaleur individuelles absorption etadsorption et des rcuprateurs de chaleursur les eaux uses et une tude doptimisationtechnico-conomique des chauffe-eau solairesont galement t menes.

SCHEFF(Solaire Collectif Haute Efficacit),projet coordonn par TECSOL. Ce projet aport sur le dveloppement industriel dun

systme solaire collectif appoint individualis(CESCI) optimis la fois en termes deperformances et de cots destination desbtiments de logement collectifs neufs etexistants en rhabilitation lourde.

Des actions t ransversales entre les quipes, une orig inalit de ce programme

Outre limportant travail collaboratif au sein des

quipes, lintrt du PACTE ECS a t de menerdiffrentes actions transversales afin de partager etenrichir les connaissances sur lECS :

Quatre sminaires ont t organiss entre2011 2015 afin de permettre dchanger surles travaux de recherches en cours ainsi quesur dautres thmatiques communes telles quela rglementation thermique, le march de lasalle de bains, la prvention des risquessanitaires, les pertes de bouclages

Un important travail de mutualisation et desynthse des travaux sur les besoins dECS a

t ralis par le COSTIC qui se finalisera par

un ouvrage de rfrence.

Les quipes ont aussi bnfici durant ces cinqannes dune veille sur lECS effectue parALPHEEIS.

Ces actions transversales ont permis de donner dela cohrence aux travaux mens par chaqueconsortium et didentifier les besoins et les travaux mener en collaboration (travail sur les pertes debouclage, besoins dECS, titre V).

Les sminaires ont galement t loccasion de

faire intervenir des experts sur des sujetstransversaux entre les diffrentes quipes tels queles besoins dECS et les pertes de bouclage


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(COSTIC), la rglementation thermique 2012 et lestitres V (DHUP), la directive Eco-conception(ADEME), les appareils terminaux et la robinetterie

(AFSIB), le risque lgionelle (CSTB) ou encore lespratiques sociales en matire deau chaudesanitaire (CERTOP).

Des dmonstrateurs pour valuer les performances relles des produits dvelopps

Des approches similaires ont t adoptes dans laplupart de ces projets pour le dveloppement denouveaux quipements.

Des simulations ont t menes afindtudier le comportement et doptimiser lesperformances des quipements. Pour cela desmodles de calcul ont t dvelopps, parexemple de chauffe-eau thermodynamiques.Ces simulations ont permis dtudierlinfluence de nombreux paramtres sur lesperformances du systme : la stratgie de

rgulation, le fluide frigorigne utilis, larcupration ou non de chaleur sur les eauxuses, le dimensionnement du systme, lahauteur des piquages et de la sonde dergulation sur le ballon, les profils desoutirage, les tempratures et les dbits de lasource froide, les plages tarifaires Dessimulations ont t galement menes surdautres systmes que ceux dvelopps afinde comparer leurs performances.

Des essais en laboratoiresur des prototypes

ont t galement raliss. Ils ont permis

dobserver le fonctionnement rel dessystmes, de contribuer leur mise au pointet de valider les modles dvelopps.

Des dmonstrateurs ont t installs dansdes btiments dhabitation afin de mesurer lesperformances des systmes dans desconditions relles dutilisation. Cela a permisgalement davoir des retours de terrain sur lamise en uvre de ces quipements.

La rgulation des systmes a fait lobjet, danstous les projets, dimportants travaux de recherche.

De nouveaux algorithmes ont t dvelopps afinde grer de manire optimale les diffrentsparamtres de fonctionnement du systme (vitessedu compresseur, enclenchement de lappoint,)pour rpondre des besoins dECS trs variables.Le rle de la rgulation est essentiel dans le cas deces systmes utilisant plusieurs sources dnergieet ayant recours un stockage dECS.

La plupart des travaux mens pour ledveloppement de ces nouveaux quipements font

lobjet dune confidentialit.

DEMONSTRATEURS DU PROJET BBC PACS

Solution collective sur air extrieur :

Figure 1 : Le site est compos de 12 logements initialement quips de chauffe-eau lectriques accumulationindividuels. Par consquent, un rseau de distribution deau chaude a t cr pour alimenter les logements partir de

linstallation collective mise en uvre au sous sol. Le systme est constitu dune pompe chaleur sur air extrieur(PAC principale), 2 ballons de stockage de 750 litres chacun et un rchauffeur thermodynamique (PAC secondaire)pour la boucle de distribution.


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Solution collective avec rcupration sur eaux grises :

Figure 2 : Le site est compos de 89 logements initialement quips dune chaudire gaz collective. Unesparation deaux grises et deaux noires a t ralise en sous-sol. Le systme est constitu dune pompe chaleur

sur les eaux grises pour assurer les besoins en ECS et maintenir la boucle, 2 ballons de stockage dECS de1 000 litres chacun, 7 ballons de stockage deau chaude caloportrice de 1 000 l chacun, 10 cuves deaux grises de

1 300 l chacune, dun filtre autonettoyant et dune station de distribution.

DEMONSTRATEURS DU PROJET PAC ECS

Figure 3 : Le premier dmonstrateur retenu est un btiment existant de 14 logements en habitat social avec uneventilation Simple Flux Auto-rglable. Le systme PAC ECS sintgre dans des travaux de rnovation. Des gaines

existantes vont tre utilises pour faire passer le rseau hydraulique reliant le caisson de rcupration sur lair extrait(plac en combles) la source froide de la pompe chaleur (place en chaufferie). Lobjectif est dobtenir un COP

proche de 4 grce une ressource en air extrait relativement constante (temprature & dbit) et une absence de cyclesde dgivrage.

DEMONSTRATEURS DU PROJET RECUPAIR EAU

Figure 4 : Le site est compos de 9 logements quips de chauffe-eau thermodynamique T-Flow avec rcupration

de la chaleur sur lair extrait par la VMC (hygro-rglable microwatt de type B avec dbits dair entrants et sortantsrguls en fonction du taux dhumidit), coupl au systme Powerpipe de rcupration de chaleur sur les eauxuses. La production deau chaude sanitaire est instrumente (sondes de tempratures, dbitmtre, ) pour suivre en

temps rel les performances du systme.


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DEMONSTRATEURS DU PROJET SCE-ECS

Solution collective PAC absorption, avec rcupration sur air extrait, en logements collectifs existants :

Figure 5 : Dans le cadre de ces tudes sur les logements collectifs rnovs, le CRIGEN de GDF SUEZ a instrumentune installation thermique quipe dune pompe chaleur absorption fonctionnant au gaz naturel avec rcupration

sur air extrait au niveau de lvaporateur. Linstallation est situe en toiture-terrasse dun immeuble de 2000m Belfort.

Solution individuelle PAC absorption :

Figure 6 : Le prototype de 2megnration de la pompe chaleur absorption gaz Air/Eau GAHP 18 kW du fabricantROBUR a t install sur un pavillon exprimental du CRIGEN.Le projet SCE-ECS a mesur les performances sur

une anne pour une analyse dtaille des performances dans les modes hiver (chauffage + ECS) et t (ECS seule).

DEMONSTRATEURS DU PROJET SCHEEF

Capteurs

solaires

Circulateur

Clapet anti-retour

Vanne NO

Vanne NFRgulateurdi ffrentiel

Sonde de rgulation

Compteur volumtrique

metteur d'impulsions

Vanne d'quilibrage

Purgeur d'airaut omatique

Soupapede scuritSonded'ensoleillement

R+2

R+1

RDC

Principe de raccordement des ballons

Mitigeur

thermostatique

Groupe

de

scurit

Eaufroide

Eauchaudemitige

Production ECS solaire collective individualise

Principe gnral des installations en configuration "parapluie"

Sonde ensoleillement

VE

Ballon bi-nergie

Figure 7 : Le projet Jardins dEspagne a constitu le projet pilote principal du projet SCHEFF. Linstallation solaire at installe pour le promoteur immobilier priv URBAT par lentreprise Qualisol local IBANEZ. Les caractristiques dubtiment cible sont : 53 logements neufs, du T2 au T4 sur 3 niveaux Perpignan. Les caractristiques techniques delinstallation solaire sont les suivantes : 33 capteurs VIESSMANN pour 76 m et 53 ballons VIESSMANN bi nergie

lectriques pour un productible solaire totale annuel de 45 000 kWh. Chaque appartement a t quip pour le projetSCHEFF de 2 compteurs de calories et dun compteur lectrique pour un suivi des performances sur plus de 2 annes.


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Le rsultat du PACTE ECS, cest la mise sur le march de nouveaux produits hauteefficacit nergtique des cots optimiss

Le PACTE ECS a dores et dj permis daboutir la mise sur le march de produits et doffres.Plusieurs dmonstrateurs tant toujours ltude,ce chiffre devrait encore augmenter dans les mois

qui viennent en fonction des retours terrains de cesinstallations, et des tudes conomiques etmarketing suivre (le projet PAC ECS vientnotamment de mettre en place son dmonstrateurde pompe chaleur collective sur air extrait).

Bien que lensemble des travaux initis par lesquipes nait pu aboutir directement la mise surle march de nouveaux produits ou de nouvellesoffres dans le cadre du PACTE ECS, ils ontnanmoins permis daugmenter les connaissances

des diffrents partenaires dans le domaine delECS. Un certain nombre de rflexions conduitesdans le cadre du PACTE ECS permettrontdalimenter les dveloppements mens par lesindustriels dans les prochaines annes, permettantainsi daboutir indirectement la mise sur lemarch de nouveaux produits ou offres de march.

Les produits issus du PACTE ECS :

Hydrapac, commercialis par Atlantic,prparateur dECS thermodynamique collectif

sur air extrieur directement issu des travauxdu projet BBC PACS.

La PAC Facteur 7, dveloppe par EreIE,solution de production dECS combinant larcupration de chaleur sur les eaux grises etune pompe chaleur issue des travaux duprojet BBC PACS.

Un CESCI optimis, actuellementpartiellement commercialis par Viessmann,solution issue du projet SCHEFF visant une

rduction dun tiers du cot de cettetechnologie.

Un systme de rcupration sur air extraitsera commercialis dans le cadre dudveloppement des PAC absorption gaznaturel gothermique.

La PAC gaz Air/Eau GAHP 18 kW du fabricantROBUR est actuellement en phase de pr-commercialisation.

Les composants du systme PAC ECS sontdores et dj disponibles (PAC, caisson dercupration, Ballon) et une offre systmeest en cours dtude et sera ventuellementlabore en fonction des retours dexpriencedes dmonstrateurs.

Afin de proposer des produits performantsnergtiquement des cots matriss, lesquipes du PACTE ECS ont travaill surloptimisation conomique dun ensemble decomposants parmi lesquels le ballon de stockage,ou les capteurs solaires et leur structure de supportdans le cas des solutions solaires.

Conformment aux objectifs fixs par lADEME, lessolutions dveloppes permettent un gainnergtique au moins dun facteur 2 par rapport des technologies traditionnelles (chauffe-eaulectriques accumulation ou chaudire gaz enproduction individuelle et chaufferie gaz enproduction collective) compte tenu de leursperformances optimises, du recours aux nergiesrenouvelables et la rcupration ventuelle dechaleur sur les eaux uses.

Les rsultats des travaux mens dans le cadre du

PACTE ECS montrent la pertinence de lobjectifde 15 kWhEP/m

2Shon.an de consommationconventionnelle du poste ECSfix par lADEME.Atteignable en production individuelle ou collectiveindividualise grce au recours aux nergiesrenouvelables, une optimisation desperformances des systmes de production et larcupration de chaleur sur les eaux uses, cetobjectif parat en revanche plus difficile atteindreavec une production collective du faitprincipalement des pertes de bouclage.

En raison de lobjectif de mise sur le march desolutions techniques court terme (horizon de 3-4 ans), les travaux des quipes du PACTE ECSont essentiellement cibls des concepts maturesou en cours de dveloppement (exemple systmesthermodynamiques), garantissant de fait desdures de vie suprieures 15 ans pour lesproduits issus du PACTE ECS.


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Etudesdessourcesfroides

(potentiels,accessibilit,)

Rcuprationdechaleur(sur

eauxgrises,airextrait,

instantane

ou

accumule)

Fluidesfrigorignes

(nouveauxfluides)

Etudesdespertes(valuationet

rductionparisolation)

Amliorationdelastratification

Dveloppementdeproduits

spcifiques(solairethermique)

Etudessurlespertesdedistribution

(analysedeschmasdedistribution,

valuationdespertes)

Analysedesquipements

terminaux:robinetteries,appareils

sanitaires,lavelinge,lavevaisselle

(march,tendances,innovations,

dispositifsconomes)

Dveloppementdemthode

dvaluation,demodlisation

etdesimulation(outilsde

calculs,bancdessai)

Etudessociologiques

(pratiqueslieslECS,

perceptiondesinnovations

technologiques)

Ractualisationdes

valeursdebesoinsdECS

Adaptationdelargulation(aux

nouvellessourcesdechaleur,des

niveauxdetempraturesdiffrents,)

Adaptabilitdusystme(aux

plagestarifaires,auxprofilsde

soutirage)

Amliorationdesperformances

Le PACTE ECS, cest aussi des travaux de recherches sur toutes les composantes delECS jusqu lutilisateur final

Outre le dveloppement de systme de production,ce programme de recherche a permis dexplorer denombreux axes sur lECS. Il apparait en effetindispensable de considrer lensemble de

linstallation et son usage pour limiter limpact duposte dECS et pas seulement la productiondECS. Des travaux ont ainsi t mens pardiffrents consortiums sur les pratiques desmnages lies lECS, la distribution, lesterminaux, les diffrentes sources dnergie

utilisables, Des actions transversales, uneoriginalit du PACTE ECS, ont t galementralises sur les besoins dECS par le COSTIC etsur la veille par ALPHEEIS. Tous ces travaux ont

donn lieu des changes enrichissants entre lesdiffrents partenaires au cours des sminairesdchanges organiss sur toute la dure duPACTE.Ci-aprs quelques exemples de travaux mutualissparmi les nombreux travaux raliss.

DES TRAVAUX DE RECHERCHES SUR TOUS LES POSTES

Figure 8 : Les travaux de recherches raliss dans le cadre du PACTE ont port sur tous les postes lis lECS afindoptimiser lefficacit nergtique de lensemble de linstallation.

Production

Stockage

Distributionet

terminauxSimulations

Usages

Rgulation


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Des tudes sociologiques pour mieux connatre les pratiques lies lECS et la perceptiondes innovations technologiques

La dimension socio-comportementale de lusagede lECS est une composante importante qui a faitlobjet de plusieurs travaux.

Une enqute quantitative par Internet sur lespratiques de consommation dECS auprs de600 personnes habitant aussi bien en maisonquen appartement a t ralise par TBC dans lecadre du projet RECUPAIR EAU. Cette enqutemontre notamment que :

la pratique du bain est supplante par celle dela douche. Le nombre moyen de bainsdclars par personne, par semaine et parfoyer est de 0,6 pour ceux possdant une

baignoire et le nombre de douches de 5,6. Cesont les foyers avec les enfants en bas gequi prennent le plus de bains. 42% dclarentprendre leur douche le matin, 31% le soir et28% autant le matin que le soir,

peu de personnes ralisent maintenant deslessives la main rgulirement. 48%rpondent ne jamais faire de lessive la main,

26% plus rarement et 12% 2 fois par mois,96% ayant un lave-linge. Par contre bien que68% possdent un lave-vaisselle, plus de 50%font la vaisselle la main au moins une plusieurs fois par jour,

un manque dECS est rarement ressenti. 75%nont jamais la sensation de manquer dECS,22% parfois et 3% souvent,

une sensibilit aux conomies deauimportante. 82% dclarent faire attention leur consommation deau. 44% indiquentpossder un conomiseur sur au moins un deleur robinet et une de leur douche.

PLUS LAGE CROIT, PLUS LA DUREE DES DOUCHES EST COURTE

Figure 9 : Exemple de rsultat obtenu lors de lenqute mene par TBC dans le cadre du projet RecupAirEauauprs de 600 personnes. Plus la personne est ge, plus la dure moyenne de sa douche diminue. Ainsi, si 27% des

18-20 ans dclarent prendre des douches durant 10 15 minutes, ils ne sont plus que 8% chez les plus de 61 ans.Pour la majorit des rpondants (53%) tout ge confondu, la dure de la douche dclare est entre 5 et 10 minutes.

Une tude sociologie qualitative sur lespratiques et reprsentations des mnages lies lECSa t galement mene par le CRIGEN deGDF-SUEZ dans le cadre du projet SCE-ECS. Ellesappuie sur 16 entretiens semi-directifs raliss audomicile des enquts. Il ressort notamment decette tude que :

lducation joue un rle prpondrant dans lecomportement futur de lusager. Des effets de

gnration et de cycle de vie sont par ailleursobservs,

le levier actuellement est surtout lesconomies deau. Il est souvent difficile deconnatre la part lie lECS au niveau desfactures,

linnovation technique est la bienvenue mais simplicit et rentabilit sont les deuxmots dordre,


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le relais dinformation principal des usagersest Internet via le C to C (consumer toconsumer). Une forte attente en termes de neutralit de conseil est attendue dusecteur public.

Une autre tude sociologique qualitative sur les

pratiques et les reprsentations des acteurs de lafilire professionnelle en matire dinnovationtechnique a t galement ralise par leCRIGEN de GDF-SUEZ. La perception des

professionnels a t recueillie travers 5 focusgroupes regroupant des bureaux dtudes, desinstallateurs, des architectes, des maitresdouvrage et des entreprises de maintenancesensibles linnovation. Les principaux leviersdacceptation de nouvelles technologies identifislors de cette tude sont rcapituls dans la figure

ci-aprs. Une exploration du web social avec unecartographie et une analyse des conversations surlECS a t galement effectue.

QUELS SONT LES LEVIERS DACCEPTATION DES SOLUTIONS NOUVELLES ?

Installateurs/Exploitants

Matres

douvrage

Architectes

Bureaux

dtudes

Unaccompagnementdanslessolutionsnouvellesdelapartdesindustriels/fabricants/fournisseursdnergies(information,

formationtechnique

de

qualit,

visite

de

chantiers,

dinstallations,

formations

multi

mtiers

sur

site)

Retoursdexpriences(lesfaciliter,lesorganiserenlesfaisantsuivrededbatsentrelesdiffrentsacteurs)

Informationsurlarglementationetsesconsquences

Avantagesfiscaux,aides,subventionsquicrentlademande

Partenariatsderecherche(avecdesindustriels,

fournisseursdnergies,pledecomptence)

Participationdestestsdesolutionsnouvelles

Partenariatavecles

bureauxdtudessur

desprojetsinnovants

Formationspratiquesettrsconcrtes(montage,

dmontagede

matriels,

remise

de

schmas

dinstallationparfaitementclairsetdtaills)

Partagederesponsabilitsavecles

industriels/fabricantset/ouacteursduchantier

notammentsurlescotsdinstallation,

maintenanceetrecoursclient

Figure 10 : Rsultats dune tude sociologique qualitative mene par le CRIGEN de GDF-SUEZ dans le cadre duprojet SCE-ECS qui a permis notamment didentifier les leviers dacception dinnovation technologique en fonction desacteurs de la filire professionnelle. Les retours dexprience et le niveau dinformation sur le produit sont un facteur

dcisionnel important.

La ractualisation des valeurs de besoins dECS en habitat, le fruit dune synergie initiepar le PACTE ECS

Une meilleure connaissance des besoins savreimportante aussi bien pour optimiser ledimensionnement des systmes que pourlestimation des consommations dnergie et pourla R&D. En effet, les valeurs utilises usuellementdans la profession sont relativement anciennes etdivergent selon les sources. Partant dun constatunanime de tous les acteurs du PACTE, ce travailtransversal a t initi afin de ractualiser lesvaleurs de besoins en habitat en cohrence avec

ceux du terrain. LADEME a confi cette mission auCOSTIC qui a capitalis et mutualis les travauxmens par tous les consortiums sur ce sujet et lesa enrichi en exploitant des donnes issues desuivis instruments rcents. Ces donnes quiproviennent aussi dune mutualisation montrentgalement tout lintrt de ces travauxtransversaux initis par le PACTE. Ces fichiers dedonnes ne proviennent pas uniquement detlsuivis mens par le COSTIC mais aussi par de


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11

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

1/1 1/2 4/3 4/4 5/5 5/6 6/7 6/8 6/9 7/10 7/11 8/12

Besoinsjournaliers/besoinsmoyens

annuelsdel'immeuble40C

Temps

Evolutiondesbesoinsjournaliers40Caucoursde

l'anned'unimmeublede25logements

0.0

0.5

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1.5

2.0

2.5

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3.5

4.0

4.5

5.0

1/1 1/2 4/3 4/4 5/5 5/6 6/7 6/8 6/9 7/10 7 /11 8 /12Be

soinsjournaliers/Besoinsmoyens

annuelsdel'appartement40C

Temps

Evolutiondesbesoinsjournaliers40Caucoursde

l'anned'unT4occuppar4personnes

nombreux autres partenaires du PACTE ECS :TECSOL, EDF, CEA-INES, ALDES, CIAT. Au totalenviron 300 suivisde consommationsdECS demaisons, appartements ou immeubles ont tanalyss par le COSTIC. Des relevs annuels decompteurs dECS denviron 2 900 appartements de

lOPAC de Savoie ont galement enrichi cesanalyses.

De nombreux indicateurs lchelle du logement etde limmeuble ont t dtermins par le COSTIC partir de ces donnes de manire rpondre auxdiffrentes applications vises : des valeurs de

besoins journaliers moyens, maximaux, minimaux,des valeurs de pointe sur 10 minutes, sur plusieursheures, des profils de consommations Lobjectiftait galement de mieux quantifier les variationsdes besoins afin de mieux les apprhender.

Aprs consolidation de ces donnes, lambitionest maintenant de valoriser les rsultats de cetravail au travers dun guide destination desprofessionnels afin de constituer une nouvellerfrence partage par lensemble de la filire(publication ADEME-COSTIC prvue courant2016).

UNE VARIATION DES BESOINS JOURNALIERS PLUS FAIBLE A L ECHELLE DE L IMMEUBLEQUE DU LOGEMENT

Figure 11 : Exemple dexploitation de deux tlsuivis ralise par le COSTIC dans le cadre de ses travaux transversesau PACTE ECS sur les besoins. Ces deux exemples montrent que les besoins journaliers dECS varient moins au

cours de lanne lchelle de limmeuble qu celle du logement compte tenu du foisonnement. A lchelle dulogement, les variations sont trs importantes et peuvent aller jusqu plus de 5, 7 voire 9 fois la valeur moyennejournalire du logement. Moins le nombre doccupant du logement ou le nombre de logement dun immeuble est

important, plus les variations sont marques. Les donnes exploites proviennent dun suivi instrument dunappartement ralis par le COSTIC et dun suivi dun immeuble effectu par TECSOL.

Les quipements terminaux, un levier ne pas ngliger pour limiter les consommations

Une tude a t mene dans le cadre du projetSCE-ECS sur les terminaux (robinetteries,douchettes, baignoires,) ; des quipements quipeuvent influer de manire importante sur lesconsommations dECS. Les possibilits deraccordements des lave-linge et lave-vaisselle surlECS, qui peuvent savrer intressants dans lecas de production dECS performante, ont tgalement tudies.

Il ressort de lanalyse de loffre ralise en 2011que la limitation des consommations au niveau

des terminaux passe soit par une rduction dudbit (mousseurs, douchettes conomes,) soitpar une incitation des usagers rduire le dbit ou

la temprature (mcanismes bute, point dur surle rglage de la temprature et/ou du dbit sur lesrobinetteries). La quantification des conomiesralises grce ces quipements est difficile carles gains sont fortement lis aux comportements.

Les mitigeurs thermostatiques, robinetteries deplus en plus utilises, permettent eux aussi derduire la quantit dECS consomme enminimisant les pertes durant la phase de rglage.Des suivis mens sur plusieurs sites en habitat parle COSTIC montraient une conomie deau et

dnergie entre une douche quipe dunmlangeur et dun mitigeur thermostatique enmoyenne denviron 10% sur la phase de rglage.

Besoinmoyendelappartement Besoinmoyendelimmeuble


12/16

12

621000

30600

1205000

99

200 88100

Baignoire

nue

Balno Parois

de

douche

Cabines

de

douche

simple

Cabines

hydro

+

hammam

Volumesdesventesdebaignoiresetdouchesen2011

900

000

5510000

705000

2535000

Mlangeurs Mitigeurs Mitigeurs

thermostatiques

Robinetsd'vier

Volumesdesventesderobinetterieen2011

A noter galement que certains quipementsconomes sont proscrire pour des raisonsdhygine et de dangerosit. Les mcanismes stop-douche par exemple gnrent desmlanges deau froide dans leau chaude etpeuvent conduire lexplosion du flexible dedouche. Des problmes dintercommunication

entre leau froide et leau chaude provoqus parlusage dconomiseurs limitant trs fortement lesdbits sur des douchettes ont t galementconstats sur le terrain par des exploitants enhabitat collectif.

Au niveau des lave-linge et lave-vaissel le,lanalyse de loffre ralise en 2011 dans le cadrede cette tude montre que peu de produitsdisposent dune double alimentation (eau froide et

chaude). Leau est trs souvent rchauffe laidedune rsistance lectrique. Il existe galement deskits pour les lave-linge permettant de raliser cetype de branchement mais lutilisation en estcontraignante car il faut adapter les rglages auxcycles de lavage.

La prsentation de lvolution du march de lasalle de bainsfaite par lAFSIB lors du sminaireorganis en 2011 a apport un clairagecomplmentaire au niveau des terminaux. Uneprogression des ventes de mitigeurs et surtout desmitigeurs thermostatiques est constatecontrairement aux mlangeurs. Le march de labalno et surtout des douches hydro est enrgression depuis ces derrires annes etreprsente un faible volume des ventes.

LES VENTES DE DOUCHE HYDRO ET DE BALNEO RESTENT MARGINALES

Figure 12 : Les chiffres du march en volume de la robinetterie, des douches et des baignoires en 2011indiqus parlAFSIB. Les tendances observes en 2011, savoir laugmentation des ventes de mitigeurs et mitigeurs

thermostatiques et la diminution des ventes de balno et de cabines Hydro, se confirment sur plusieurs annes.

Des pertes de bouclage qui peuvent tre suprieures aux besoins dECS, un verrou lever

Les pertes de distribution dECS et plus

particulirement les pertes thermiques lies aubouclage est un sujet qui a fait lobjet galementdune mutualisation des travaux de recherches ausein du PACTE ECS. Le COSTIC a prsent lorsdun sminaire, une synthse des rsultats obtenuspas les consortiums BBC-PACS, SCE-ECS etSCHEFF : des rsultats de calculs et de suivis.Cette prsentation a galement suscit denombreux changes sur ce sujet entre lesdiffrents partenaires du PACTE ECS.

Ces travaux montrent que le poids des pertes parbouclage est tout particulirement important. Il estessentiel au stade de la conception dadopter une

isolation performante. Un rglage optimal de la

temprature de dpart dECS permettant de limiterles pertes thermiques et les risques lis auxlgionelles est galement indispensable. Pour cela,la boucle doit tre dimensionne selon le NF DTU60.11. Dans les btiments existants, sur une partiedes installations, les colonnes montantes ne sontpas calorifuges. Leur isolation reprsente ungisement dconomie ne pas ngliger.Lobligation rglementaire de calorifuger cesrseaux date seulement de la RT 2000.

Les retours de terrain du consortium SCHEFFmontrent trs souvent des pertes de bouclagesuprieures aux besoins dECS. Autre retour de


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terrain galement observ dans des btimentsneufs, des passages de boucle en dalle noncalorifugs pour desservir les logements partir dela gaine palire, gnrateur dimportantes pertes.Pour satisfaire les exigences de 8 mtresmaximum dantenne terminale imposes par le NF

DTU 60.11 ainsi que larrt du 23 juin 1978modifi, il est indispensable de prvoir une gainetechnique pour un ou deux logements maximum

par niveau et non une seule gaine palire et desboucles horizontales. Cela permet de limiter lespertes en recourant des paisseurs disolationplus importantes et facilite galement lquilibrage.Le Pacte BBC PACS dmontre galement quelutilisation dun rchauffeur de bouclethermodynamique apporte un gain nergtiquesignificatif pour traiter les dperditions lies aubouclage.

IL EST PRIMORDIAL DOPTIMISER LE RESEAU DE BOUCLAGE DS LA CONCEPTION

Figure 13 : Pertes thermiques des canalisations en fonction des classes disolation dfinies selon la normeNF EN 12828. En optant pour une isolation performante, il est possible de fortement diminuer les pertes thermiques de

bouclage, source importante de pertes sur une installation collective dECS.


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La rcupration dnergie sur les eaux uses, une autre voie explore

La plupart des consortiums se sont intresss larcupration dnergie sur les eaux uses, soitpour une utilisation comme source froide dunepompe chaleur soit pour un prchauffage delECS.

Une tude gnrale sur les diffrentes sourcesdnergie disponibles pour une productionthermodynamique dECS, en habitat individuel, at mene par ARMINES dans le cadre du PACTEBBC PACS. Les diffrentes sources froidestudies, identifies pralablement pour leur intrtnergtique et leur niveau de temprature taient,outre les eaux grises, lair extrieur, lair extrait, lair

de volumes non chauffs (combles, vide sanitaire,garage), le sol ( 1 m de profondeur) et lagothermie ( 9 m de profondeur). ARMINES aralis une analyse exgtique de ces diffrentessources partir de simulations.

Il ressort de cette tude que les eaux grises, lagothermie et lair extrait sont les sources froidesles mieux classes sur un plan exgtique etnergtique quels que soient la zone climatique etles scnarios horaires considrs.

LEXERGIE SPECIFIQUE DISPONIBLE DANS LEAU GRISE EST LA PLUS ELEVEEPARMI TOUTES LES AUTRES SOURCES

Comparaison des sources dnergie

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

Q Source /m (kWh / kg/s) 45750 47682 835732 46015 45983 207029 325760

W Apporte/m (kWh / kg/s) 13245 9507 107974 12581 12743 60640 94863

Ex Source/m (kWh / kg/s) 29063 25455 39870 22212 33609 18853 30110

Air extrieur La

RochelleAir extrait Eaux grises Combles Vide sanitaire Sol Gothermie

Figure 13: Rsultats issus de ltude mene par ARMINES dans le cadre du PACTE BBC PACS sur les diffrentessources dnergie disponible en habitat individuel pour une production dECS thermodynamique. Ce graphe permet decomparer le potentiel nergtique de diffrentes sources (Q source), leur exergie (Ex Source) et le travail apport par

la machine par dbit spcifique de source froide.

Lintrt de la rcupration de chaleur sur leseaux grisesa t galement tudi dans le cadredu projet RECUPAIR EAU. Ce projet a travaill surle couplage dun chauffe-eau thermodynamique surair extrait avec un systme power-pipe. La chaleurrcupre sur les eaux uses de la douche par lesystme power-pipe tait utilise pour prchaufferleau froide lentre du chauffe-eau. Les suivisraliss durant deux mois dhiver dans deux

logements ayant des consommations dECSvoisines, lun quip dun chauffe-eauthermodynamique sur air extrait avec un power-pipe et lautre sans montrent un gain de 27 % surle COP grce la rcupration de chaleur sur leseaux uses. Sur ces 2 mois dhiver, lnergiefournie par le Power Pipe varie de 0,26 1,25 kWh/jour suivant les appartements.


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Une veille au serv ice du PACTE ECS

Dans le cadre de sa mission daccompagnementdu PACTE ECS, un travail de veille a t men parALPHEEIS afin de donner aux quipes deslments de comprhension de thmes lis leauchaude sanitaire et identifier les volutions

techniques, conomiques et rglementaires.La veille rglementaire a permis, dune part,didentifier les nouvelles contraintesrglementaires qui ont ou auront un impact sur ledomaine de leau chaude sanitaire et lesconsquences attendre de ces nouvellesrglementations (directive europenne sur lco-conception, rglement europen F-Gaz, colabelsur la robinetterie au niveau europen ; rvisiondes DTU Plomberie, rglementation thermique2012 au niveau national)et, dautre part, de suivreles volutions technologiques et leur prise encompte dans les politiques publiquesen faveurde la rduction des consommations nergtiqueset des missions atmosphriques (notamment travers le suivi des demandes de titre V pour laprise en compte de systmes dans lesrglementations thermiques RT 2005 puisRT 2012 et RT-Ex et lvolution des oprationsstandardises dconomies dnergie ouvrant droitaux CEE, qui permettent dobserver les axesdamlioration pour la production deau chaudesanitaire et sa distribution).

La veille technologique a mis en avant lesvolutions technologiques et techniques permettantde rpondre aux nouvelles contraintesrglementaires, nergtiques et environnementales(en particulier lentre en vigueur de la RT 2012 etla gnralisation de la basse consommation).Parmi les volutions concernant les quipementsde chauffage et de production deau chaudesanitaire, les plus importantes sont unegnralisation des systmes hybrides mixant

plusieurs nergies (traditionnelles etrenouvelables) et/ou plusieurs quipements, ledveloppement des quipements polyvalentsrpondant plusieurs besoins (lment deconstruction, chauffage, refroidissement,

ventilation, production deau chaude sanitaire...),ladaptation des puissances des quipements des besoins moindres, la croissance des plages demodulation des chaudires condensation afin derpondre la fois aux besoins dECS et auxbesoins rduits de chauffage, le dveloppementdoffres packages cls en main , Lobservation des brevets publis dans le domainede lECS au cours du PACTE a galement permisde suivre les volutions technologiques du secteur(au total 85 brevets ont t slectionns etanalyss dans le cadre de la veille).

La rduction des consommations nergtiqueslies lECS ne se limitant pas uniquement laproduction deau chaude, le travail de veille agalement analys la distribution dECS(optimisation de la distribution, choixdquipements sanitaires conomes, optimisationdes pratiques, rduction des pertes thermiques), larcupration dnergie fatale des btiments (enparticulier la rcupration de chaleur sur les eauxgrises) et le traitement et la qualit sanitaire delECS (lutte contre les lgionelles).

Enfin, le travail de veille a permis, dune part,danalyser le march de lECS en France et sesvolutions (analyse du parc de logements ;analyse des solutions techniques mises en uvreen BBC ; scnarios dvolution de laconsommation dECS) et, dautre part, de suivrelvolution des marchs des diffrentestechnologies de production dECSen France eten Europe.

Brevetsfranais

Brevetseuropens

Brevetsinternationaux

Systmes domestiques dalimentation en eauchaude 19 10 20

Appareils de chauffage de leau possdant desmoyens de production de chaleur

10 5 6

Appareils de chauffage de fluides utilisant despompes chaleur

4 4 3

Utilisation de la chaleur solaire 2 1 5

Autres rubriques de la Classification internationaledes Brevets

3 1 5

Non classs - - 6

Figure 14 : Rpartition des brevets analyss dans le cadre de la veille du PACTE ECS par rubriques de laclassification internationale des brevets


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De nouvelles pis tes de recherche qui restent explorer

Le PACTE ECS a permis didentifier un certainsnombres dactions dans le domaine de la matrisedes consommations deau chaude sanitaire, etmme si tout nest pas encore rsolu, ceprogramme a constitu un premier pas vers une

prise de conscience de la filire sur les prochainsdfis rsoudre.

En juillet 2013, un atelier organis dans le cadredun des sminaires annuels du PACTE ECS avaitpour objet de dfinir les prochains dfis de lECSen R&D. Cet atelier conduit avec de nombreuxacteurs du domaine, a montr que de certainespistes restaient encore explorer, comme parexemple : lacceptabilit des usagers dunerduction des dbits et de manques ventuelsdECS, sur lauto-adaptabilit des systmes deproduction dECS, sur la valorisation de laproduction dlectricit partir de sources

dnergies renouvelables et intermittentes(Photovoltaque, olien), etc.

Cependant, le tertiaire et la rnovation enrsidentiel restent encore des marchs o doiventse poursuivre ou sengager les efforts de R&D.

Depuis le PACTE, lADEME convaincue que lECSest un vritable axe de progrs des prochainesdcennies, continue de conduire et dinvestir desactions dans ce domaine et plus largement sur lesquipements climatiques, au travers notamment deses appels manifestations dintrts(Investissements dAvenir), ses appels projets deR&D, ses actions prospectives menes sur le sujetet ses aides linvestissement (fonds chaleur etfonds NTE). A noter, un guide destination desprofessionnels sur les besoins dECS seraprochainement dit permettant un meilleurdimensionnement des installations dECS.

Contacts :

Anne LEFRANCCoordinatrice PACTE ECSService [email protected]

Cdric [email protected] [email protected]

Etienne [email protected]

pacteecs.pdf

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