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REALISER UN AUDIT SOLAIRE
tude de faisabilit dun grand systme solaire thermique
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PAGE 2 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
REALISER UN AUDIT SOLAIRE Etude de faisabilit d'un grand systme
solaire thermique
SOMMAIRE
CONTENU.........................................................................................................................................
3
OBJECTIF.........................................................................................................................................
3 PUBLIC-CIBLE
.................................................................................................................................
3 1. QU'EST-CE QU'UN AUDIT SOLAIRE ?
.................................................................................
4 2. METHODE DE REALISATION DE L'AUDIT SOLAIRE
.......................................................... 4 3
TABLEAU SYNTHETIQUE DES HYPOTHESES CONSIDEREES POUR L'AUDIT
............................................................................................................................................
5 4 PRESENTATION DE
L'ETABLISSEMENT.............................................................................
6 5 INTEGRATION TECHNIQUE DUN CHAUFFE-EAU SOLAIRE DANS
L'INSTALLATION EXISTANTE
........................................................................................................
7 6 DETERMINATION DES CONSOMMATIONS DEAU CHAUDE ET DE COMBUSTIBLES
ASSOCIEES
........................................................................................................
8 7 PRE-DIMENSIONNEMENT A LOPTIMUM ECONOMIQUE DU CHAUFFE-EAU
SOLAIRE..............................................................................................................
10 8 IMPACT DU CHAUFFE-EAU
SOLAIRE................................................................................
13 9 MESURES DE CONSERVATION DENERGIE ET ASPECTS
SANITAIRES...................................................................................................................................
17 10 CONCLUSIONS
....................................................................................................................
17 ANNEXE 1 : TABLEAU SYNTHETIQUE DES RESULTATS DE L'AUDIT
SOLAIRE.........................................................................................................................................
18 ANNEXE 2 : REFERENTIELS SOLAIRE THERMIQUE
.................................................................
19
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PAGE 3 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
CONTENU De nombreuses tudes dont l'une mene en Rgion wallonne en
2003, montrent que bon nombre d'tablissements d'accueil ou
d'hbergement de collectivits prsentent un potentiel certain pour la
production d'eau chaude au dpart de l'nergie solaire. Pour valuer
l'intrt d'une installation solaire thermique de production d'eau
chaude dans un tablissement donn (piscine, hpital, maison de repos,
centre d'hbergement, immeuble de logement, etc.) il est presque
toujours indispensable de raliser une tude de (pr-) faisabilit,
communment appele audit solaire. Le prsent document est un
rfrentiel d'information destin aux bureaux d'tudes chargs de
raliser ce type d'tude. Il propose une structure d'audit qui, une
fois ralis, permet au commanditaire de saisir les implications
conomiques et environnementales de l'installation d'un Chauffe-eau
solaire dans son tablissement et de dcider de la poursuite du
projet sur base de critres technico-conomiques objectifs et
quantifis..
OBJECTIF Ce rfrentiel a pour objectif d'accompagner les bureaux
d'tudes dans la ralisation d'tudes de faisabilit de grands systmes
solaires thermiques, communment appeles audits solaires
thermiques
PUBLIC-CIBLE Les bureaux d'tudes actifs dans le domaine de
l'nergie solaire thermique y trouveront une mthode, une approche et
des outils pour valuer au mieux la faisabilit et le dimensionnement
d'une grande installation solaire thermique de production d'eau
chaude.
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PAGE 4 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
INTRODUCTION Les tudes de faisabilits telles que laudit solaire
sont subsidiables concurrence de 50% dans le cadre : des primes
nergie pour le secteur tertiaire et industriel afin damliorer
la
performance nergtique des btiments. Pour plus dinformations,
rendez-vous sur:
http://www.ibgebim.be/Templates/Professionnels/Informer.aspx?ID=3230&langtype=2060
des primes nergie pour le logement collectif afin damliorer la
performance nergtique des btiments. Pour plus dinformations,
rendez-vous sur::
http://www.ibgebim.be/Templates/Professionnels/Informer.aspx?ID=3228&langtype=2060
1. QU'EST-CE QU'UN AUDIT SOLAIRE ? Un audit solaire est une tude
de (pr-)faisabilit relative l'installation d'un grand systme
solaire thermique de production d'eau chaude. L'audit solaire est
normalement effectu au stade de l'avant-projet, entre l'valuation
de la pertinence du projet et l'tude technique de la conception du
systme. Au dpart de donnes relatives la consommation d'eau chaude
et de caractristiques techniques propres au btiment, lauditeur
dtermine un profil de puisage de l'eau chaude et une srie de
contraintes ou opportunits ayant un impact sur l'installation d'un
chauffe-eau solaire. Il effectue ensuite un pr-dimensionnement de
l'installation l'aide d'un logiciel de simulation, permettant de
dterminer la taille du systme (surface de capteurs, volume de
stockage,) correspondant un optimum technico-conomique. Le rapport
daudit analyse les modalits d'intgration des composants solaires
dans le systme de production d'eau chaude existant et fournit un
bilan conomique, nergtique et environnemental de lopration. . 2.
METHODE DE REALISATION DE L'AUDIT SOLAIRE L'tude de (pr-)faisabilit
dun grand chauffe-eau solaire dans un tablissement donn a pour
objectif d'valuer l'intgration technique du chauffe-eau solaire
dans le systme de chauffage existant, de caractriser le systme
technique recommand et den estimer l'impact nergtique, conomique et
environnemental. L'intgration technique consiste dterminer si, en
fonction des caractristiques de l'tablissement (profil de demande
en eau chaude, contraintes techniques et/ou architecturales,
quipements existants, ), l'installation d'un chauffe-eau solaire
dans ltablissement considr est envisageable. Les amnagements
annexes ventuellement ncessaires seront pris en compte et inclus
dans le calcul de rentabilit. Caractriser le systme technique
recommand consiste : dresser la liste des composants techniques
mettre en uvre et dcrire brivement la
configuration recommande; dterminer la surface du champ de
capteurs et le volume du stockage de chaleur
correspondant l'optimum conomique Le dimensionnement
correspondant l'optimum conomique s'obtient en simulant le
fonctionnement de plusieurs tailles de chauffe-eau solaires au
dpart des besoins en eau chaude de l'tablissement, pour finalement
retenir la taille de systme qui permet de produire le maximum
d'nergie solaire utile au cot d'investissement par unit de
combustible conomis le plus bas. Ltude d'impact de linstallation
dun chauffe-eau solaire passe par le calcul des bilans nergtique,
conomique et environnemental du projet. Cette tape fourni au
commanditaire des rsultats chiffrs fiables, reposant sur des
critres technico-conomiques et environnementaux objectifs et
quantifis. Le rsultat de ces bilans, doit permettre au responsable
de l'tablissement de fonder sa dcision de poursuivre (ou non) la
ralisation du projet. Selon les rgles de bonne pratique, il est
conseill de suivre les 3 tapes de cette mthode d'audit, largement
valide, afin d'obtenir une tude de faisabilit complte et cohrente.
Le cas chant, l'auditeur adaptera la mthode en fonction de la
spcificit de l'tablissement. Dautres mthodes de ralisation d'audits
solaires existent et peuvent se rvler adquates galement.
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PAGE 5 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
3 TABLEAU SYNTHETIQUE DES HYPOTHESES CONSIDEREES POUR
L'AUDIT
En dbut de rapport, l'auditeur prsente les principales hypothses
considres pour effectuer l'audit, en distinguant les hypothses
techniques, nergtiques, conomiques et environnementales. Les
hypothses de calcul utilises sont conservatrices, afin dviter de
mauvaises surprises en cours d'excution des travaux. Les hypothses
et les raisons du choix des hypothses sont claires et transparentes
afin de permettre la comparaison avec d'autres solutions
technologiques sur base d'hypothses de calcul comparables ou
identiques. Hypothses Valeurs conservatrices
Techniques
Caractristiques de linstallation Type de capteurs Nombre et
emplacement des ballons de stockage et changeurs
Energtiques
Besoins en chaleur Dduire la part des besoins en chaleur qui ne
peut pas tre produite par le systme solaire
Rendement de(s) chaudire(s) / unit(s) de production d'eau chaude
existante(s)
Considrer le rendement annuel moyen de la production d'eau
chaude (prciser : rendement saisonnier, rendement d'exploitation)
pour dterminer les besoins nets en chaleur
Economiques
Dure de vie conomique 25 ans. Certains fournisseurs offrent 30
ans de garantie sur leurs capteurs, il ne s'agit donc pas du nombre
d'annes d'opration des capteurs, mais d'une dure d'amortissement de
l'investissement
Investissement Montant "tout compris" (capteurs, stockage,
changeurs, rgulation, gnie civil, connexions, primes dduites ) +
marge de scurit ventuelle
Prix du combustible (achat) Prix actuel, ristournes dduites
Evolution du prix du combustible + 3% par an (gaz naturel et
mazout)
Prix des entretiens Inclure une provision pour les rparations
mineures (circulateur, vannes, ), compter 0.5 1% de
l'investissement
Evolution du prix des entretiens (inflation)
+ 2% par an
Taux dactualisation + 3% si pas demprunt + 6% si emprunt
Environnementales
Coefficient d'mission de CO2 des diffrents combustibles
Valeurs utilises par l'IBGE
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PAGE 6 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
4 PRESENTATION DE L'ETABLISSEMENT Deux types dinformations
relatives ltablissement sont utiles en pratique : le type
d'tablissement ; les installations de production de chaleur
existantes et leur capacit fournir l'appoint
au chauffe-eau solaire.
4.1 Type d'tablissement
L'auditeur prcisera le type d'tablissement tudi et dtaillera :
1. L'affectation principale de l'tablissement ainsi que les
activits annexes ; 2. La taille et le nombre de btiments
(superficie, nombre de chambres ou de lits, ) ; 3. La frquence
d'utilisation des installations de production d'eau chaude
(saisonnire, continue, en semaine, ) ; 4. Les limites de l'audit
(btiments concerns, usage(s) de la chaleur produite, ) ;
4.2 Installation de production deau chaude Pour l'installation
thermique, on dcrira : 5. Le systme de production de chaleur utilis
pour leau chaude (chaudires classique/modulante/ condensation,
rsistance lectrique, pompe chaleur, ) ; 6. La taille de
l'installation de production de chaleur (nombre d'units, puissance,
) et le(s) rgime(s) de temprature ; 7. La combinaison avec la
production de chaleur pour le chauffage dambiance des locaux; 8.
Le(s) type(s) de combustible utilis(s) (gaz naturel, mazout, bois,
huiles vgtales, ) ; 9. L'anne de construction et les rendements
saisonniers estims (pas les rendements de combustion); 10. Le type
de rgulation (en cascade, coupure la nuit et/ou en t,
fonctionnement continu,); 11. Le systme de gestion des quipements
(GTC, ) ; 12. Les quipements annexes (quipements de mesure, vase
d'expansion, chauffage urbain, pompe chaleur, cognration, ) ; 13.
Les caractristiques de la boucle de distribution deau chaude
(longueur, configuration, isolation des conduites, )..
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PAGE 7 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
5 INTEGRATION TECHNIQUE DUN CHAUFFE-EAU SOLAIRE DANS
L'INSTALLATION EXISTANTE
Sur base des besoins en eau chaude mesurs ou estims et des
caractristiques de linstallation de production de chaleur
existante, l'ingnieur qui effectue l'audit propose linstallation
solaire la plus approprie et prsente un schma de principe de
l'installation.
Figure 1 : Schma de principe de linstallation solaire propose A
cette fin, il relve au cours de la visite de ltablissement,
lensemble des contraintes et opportunits techniques ayant un impact
sur lintgration du chauffe-eau solaire. Parmi les contraintes et
opportunits, on notera gnralement : La surface disponible en
toiture pour poser les capteurs solaires ; L'encombrement des
locaux techniques ou de l'endroit pressenti pour installer les
ballons de
stockage, conduites et changeurs de chaleur ; La connexion
hydraulique au rseau de distribution deau chaude ; La compatibilit
entre le chauffe-eau solaire et les autres quipements (chaudire
condensation, pompe chaleur, cognration, rseau de chauffage
urbain, ). L'acheminement des composants du chauffe-eau solaire
jusqu' l'endroit pressenti pour leur
installation. La liste des contraintes et opportunits permet
didentifier les mesures et dispositifs annexes ventuellement
ncessaires et dvaluer les surcots qu'elles entranent par rapport
une situation de rfrence. Dans certains cas, les contraintes
identifies peuvent aboutir la conclusion immdiate qu'installer un
chauffe-eau solaire dans l'tablissement tudi n'est pas envisageable
d'un point de vue technique ou conomique.
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PAGE 8 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
6 DETERMINATION DES CONSOMMATIONS DEAU CHAUDE ET DE COMBUSTIBLES
ASSOCIEES
6.1 Dfinition des consommations d'eau chaude
Leau chaude consomme peut-tre de nature diffrente et des
tempratures diffrentes, par exemple : Eau chaude sanitaire 55C Eau
de renouvellement pour les bassins de natation 28C Un profil
spcifique doit tre tabli pour chacune des ces consommations. 6.2
Consommations annuelles et variations mensuelles
Les consommations annuelles (de combustible) et leurs variations
mensuelles peuvent tre dduites de relevs de facturation, dans
certains cas elles font l'objet d'une comptabilit nergtique. En
revanche, la consommation annuelle d'eau chaude et fortiori, les
variations hebdomadaires et journalires de celle-ci ne pourra tre
obtenue de manire fiable et prcise qu'aprs une campagne de
mesures.
6.2.1 Choix de l'anne de rfrence Le dimensionnement d'un
chauffe-eau solaire se fait sur base des consommations d'eau et de
combustibles d'une anne entire. Il est donc primordial de choisir
l'anne la plus reprsentative de l'activit de l'tablissement au
cours de la dcennie qui suivra l'installation du chauffe-eau
solaire. Soit une anne de consommation faible, si l'activit est
susceptible de diminuer et/ou
si des mesures d'Utilisation Rationnelle d'Energie sont prvues ;
Soit une anne de consommation leve, si l'activit est susceptible
d'augmenter,
suite une extension de l'tablissement, par exemple. Une analyse
des consommations d'eau chaude des dernires annes permet de
connatre la tendance ( la hausse ou la baisse) pour les annes
venir. Des facteurs correctifs peuvent tre pris en compte afin de
se rapprocher le plus possible de l'activit future.
6.2.2 Les variations hebdomadaire et journalire Les relevs de
facturation ne permettent pas de connatre les variations
hebdomadaire et journalire de la consommation deau chaude. Or, la
rentabilit du chauffe-eau solaire sera fonction du profil de
puisage de leau chaude. La seule manire de connatre ces profils de
manire prcise et fiable est de mesurer la consommation deau chaude
par le placement dun dbitmtre ou d'un compteur de passage qui sera
relev chaque jour durant une priode correspondant 40 jours
d'occupation normale de l'tablissement (soit six semaines
minimum).
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PAGE 9 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
6.3 Elaboration dun profil type de consommation deau chaude
Sur ces bases, on labore un profil de consommation nette de leau
chaude. De ce profil, on dduit les volumes non concerns par la
production du chauffe-eau solaire (par ex. les parties de
ltablissement qui ne sont pas desservies par le chauffe-eau
solaire).
Profil mensuel type (ECS)
0200400600
80010001200
1400160018002000
Janvier
Fv
rier Mars Avr
il Mai
Juin Juillet Ao
t
Septem
breOct
obre
Novemb
re
Dcemb
re
m3/mois( 60C)
Figure 2 : Exemple de profil mensuel de consommation deau
chaude
6.4 Dtermination des consommations de combustibles correspondant
la production deau chaude La consommation dnergie correspondant la
production deau chaude est obtenue en divisant le contenu nergtique
de leau chaude consomme par le rendement saisonnier de
linstallation de production deau chaude existante. Ce rendement
saisonnier de production d'eau chaude sanitaire tient compte des
pertes l'arrt des chaudires (au travers des parois et via la
chemine). A ne pas confondre avec le rendement de combustion, mesur
de manire instantane et pleine puissance. L'objectif est de
connatre ce que permettra dconomiser "rellement" le chauffe-eau
solaire. Le rendement saisonnier d'une chaudire rcente haut
rendement ou condensation se situe entre 80 et 90 %. Par contre,
pour une chaudire conventionnelle ou ancienne, le rendement
saisonnier de la production d'eau chaude sanitaire peut
littralement chuter et ne plus dpasser 60 voir 50%.
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PAGE 10 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
7 PRE-DIMENSIONNEMENT A LOPTIMUM ECONOMIQUE DU CHAUFFE-EAU
SOLAIRE
7.1 Principe du dimensionnement loptimum conomique
7.1.1 Le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible
conomis Une manire correcte d'valuer l'intrt conomique de
l'investissement dans un chauffe-eau solaire consiste calculer le
cot de lnergie solaire produite et le comparer ensuite avec le cot
de lnergie normalement utilise pour produire l'eau chaude. Les
donnes ncessaires pour calculer le cot de lnergie solaire produite
sont : L'investissement NET, hors TVA, subsides dduits, frais
d'tude et dinstallation
compris. La dure de vie (conomique) escompte du chauffe-eau
solaire, soit 25 ans
minimum ; Les apports solaires au niveau du ballon de stockage,
exprims en kWh/an . La formule suivante donne le cot d1
kilowattheure dnergie solaire produit, ce qui constitue une premire
indication de l'intrt conomique de l'investissement :
Investissement Net .COT = Dure de Vie * Apport Sol
Pour pouvoir comparer ce cot avec celui de lnergie consomme pour
produire l'eau chaude dans la situation de rfrence (sans
chauffe-eau solaire), l'auditeur calculera la quantit de
combustible que le chauffe eau solaire permet dconomiser.
Connaissant le rendement dexploitation annuel de la chaudire et la
production solaire, on peut calculer lnergie d'appoint conomise
grce au chauffe-eau solaire en divisant les apports solaires par le
rendement dexploitation de la chaudire :
Apports SolairesEnergie Economise = Rdt Appoint
Connaissant le rendement de linstallation existante de
production de chaleur, on peut galement calculer le cot du
chauffe-eau solaire par kWh de combustible conomis; soit le cot du
kWh de chaleur solaire utile divis par le rendement de
linstallation existante de production de chaleur. Cette notion de
cot d'investissement dans le chauffe-eau solaire par unit de
combustible conomis (exprime en cEUR / kWh de combustible) permet
de comparer objectivement: si conomiser un kWh de combustible avec
un chauffe-eau solaire "cote" moins cher
que le prix actuel du kWh de combustible, alors le matre
d'ouvrage a un intrt conomique installer un chauffe-eau solaire
pour produire une partie de son eau chaude,
si conomiser un kWh de combustible avec un chauffe-eau solaire
"cote" plus cher que le prix actuel de ce kWh de combustible,
l'intrt conomique est moindre.
Le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible conomis se
calcule de la manire suivante :
( ) 100* = chaudireSolaireCES EnINVC
O : CESC = cot du CES par kWh de combustible conomis (en
cEUR/kWh de
combustible) INV = investissement Net total dans le CES,
subsides dduits (en EUR) n = dure de vie escompte du chauffe-eau
solaire (en anne). SolaireE = apport nergtique solaire annuel utile
(en kWh/an). chaudire = rendement global annuel de l'installation
existante de production de
chaleur (en %). 100 = facteur de conversion EUR en centimes
d'euro. En fonction des sources utilises pour estimer le cot du
chauffe-eau solaire (devis d'entrepreneur, tarifs des fournisseurs
d'quipements, etc. l'on considre une marge d'incertitude plus ou
moins importante sur les montants considrs dans le rapport
daudit.
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PAGE 11 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
Cela tant, l'estimation du cot de l'investissement par unit de
chaleur solaire produite est relativement simple, dans la mesure o
: les cots dinvestissement de linstallation solaire peuvent tre
estims avant mise en uvre, les cots d'exploitation (achat de
combustible) sont pratiquement nuls (nergie solaire gratuite,
maintenance supplmentaire limite), la quantit de chaleur
produite en moyenne par linstallation solaire peut tre value au
dpart
des caractristiques du chauffe-eau solaire et du systme
d'appoint. 7.2 Dtermination du prix de rfrence pour le combustible
utilis par linstallation existante Le cot de l'investissement dans
un chauffe-eau solaire par kWh conomis prsent ci-dessus peut-tre
compar directement avec le prix dachat du combustible utilis par
linstallation de production de chaleur existante. Ce prix est
dtermin sur base de lanalyse des factures nergtiques de
ltablissement. Les conditions tarifaires (forfait annuel, facteur
proportionnel la consommation, taxes) en vigueur pour ltablissement
y sont en gnral reprises. Lorsque les factures nergtiques de
ltablissement ne sont pas disponibles, on se rabattra sur les prix
publis par le ministre des affaires conomiques, en choisissant la
catgorie tarifaire dapplication pour ltablissement.
7.3 Dtermination des performances du chauffe-eau solaire
7.3.1 Simulation dynamique sur base annuelle Les performances du
chauffe-eau solaire sont dtermines par simulation informatique
dynamique sur une anne entire. Lensemble de linstallation de
production de chaleur (tant la partie solaire que la partie
appoint) est modlis au moyen dun logiciel appropri. On value de
cette manire, pour diffrentes tailles dinstallation (caractrises
par une superficie de capteurs solaires et un volume de ballons de
stockage), la quantit de chaleur utile produite et la quantit de
combustible conomis. Pour arriver ces rsultats, le logiciel value
les pertes de stockage et les pertes de distribution de la chaleur.
Le cot de production de leau chaude est calcul en fonction dun cot
indicatif des composants, de la maintenance et de linstallation du
chauffe-eau solaire, et des subsides disponibles pour
l'installation d'un chauffe-eau solaire. Dans le cas dinstallations
complexes (tablissements prsentant plusieurs units de production
deau chaude ou plusieurs tempratures de production deau chaude
diffrentes), plusieurs configurations dinstallations doivent tre
modlises et simules.
7.3.2 Schma du chauffe-eau solaire simul Le(s) modle(s)
retenu(s) lors de ltape de simulation est (sont) prsent(s) dans le
rapport daudit. Un (ou plusieurs) schma(s) de principe sont inclus
de manire en faciliter la comprhension. Les figures ci-dessous
reprsentent deux modles utiliss lors dun mme audit. La figure 3
dcrit linstallation de production deau chaude sanitaire, la figure
4 linstallation de production de chaleur pour la piscine.
Figure 1 : Schma de principe de linstallation solaire de
production deau chaude sanitaire
Figure 2 : Schma de principe de linstallation solaire de
chauffage de la piscine
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PAGE 12 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
7.4 Rsultats du pr-dimensionnement
7.4.1 Dtermination de loptimum conomique Les rsultats des
simulations de pr-dimensionnement loptimum conomique sont synthtiss
sur un graphique tel que celui prsent la figure 5. Pour chacune des
tailles de chauffe-eau solaire simul, le cot par kWh de combustible
conomis est report sur le graphique. Linstallation correspondant
l'optimum conomique est celle pour laquelle ce cot sera minimum.
Dans lexemple ci-dessous, linstallation solaire prsentant la
meilleure rentabilit est caractrise par une surface de capteurs de
140 m et un volume de stockage (solaire) de 5 000 l. L'option
comprenant 120 m de surface de capteurs et 4 000 l de stockage
solaire est galement proche de l'optimum conomique. Ceci est d au
fait que pour le btiment considr, le cot par kWh conomis varie peu
entre 120 et 140 m de surface de capteurs. Si lespace disponible
pour linstallation du stockage solaire est limit, cette option est
privilgier.
0.050
0.051
0.052
0.053
0.054
0.055
0.056
0.057
0.058
0.059
0.060
60 80 100 120 140 160 180Surface des capteurs [m]
Co
t pa
r kW
h de
ga
z c
onom
is
H
OR
S S
UBS
IDE
S [
/kW
h]
3000 l4000 l5000 l
Figure 5 : Pr-dimensionnement de linstallation solaire
contribuant la production de chaleur pour leau chaude sanitaire
7.4.2 Caractristiques du chauffe-eau solaire l'optimum conomique
Les caractristiques des chauffe-eau solaires susceptibles de
prsenter un intrt pour le matre douvrage sont synthtises dans un
tableau (voir ex. Tableau 1.). On y renseigne la taille de
linstallation solaire, la quantit de combustible conomise par an et
le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible conomis.
Superficie de capteurs plans vitrs
[m]
Volume de stockage solaire
[litres]
Economie dnergie [kWh/an]
Cot par kWh dnergie conomise (HORS TVA et
SUBSIDES) [cEur/kWh]
120 4 000 75 795 5,26
Tableau 1 : Ex. de Cot de linstallation solaire par kWh de
combustible conomis HORS SUBSIDES
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PAGE 13 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
8 IMPACT DU CHAUFFE-EAU SOLAIRE En dbut ou en fin de rapport, on
prsente un tableau rcapitulatif synthtisant les bilans nergtique,
conomique et environnemental afin de donner en une page au matre
d'ouvrage l'ensemble des lments utiles la dcision. En effet, la
motivation premire pour installer un chauffe-eau solaire est
gnralement d'ordre environnemental, mme si l'aspect conomique
s'avre souvent dterminant dans la dcision finale.
8.1 Bilan nergtique
8.1.1 Economie de combustible Etant donn que la Rgion
bruxelloise importe la quasi-totalit de son nergie et que les
ressources fossiles seront puises terme, rduire notre consommation
de combustibles fossiles est primordial. L'installation d'un
chauffe-eau solaire entrane une rduction immdiate et parfois
considrable de la consommation d'nergie fossile et des missions
associes de gaz effet de serre, il n'est pas inutile de le
rappeler. Les conomies dnergie primaire occasionnes par le
chauffe-eau solaire seront synthtises dans un tableau (voir ex.
Tableau 2.) Ce tableau prsente pour chacune des options retenues,
lconomie de combustible totale et le taux dconomie de combustible.
Ces conomies prennent en compte tant les pertes de stockage que les
pertes de la boucle de distribution.
Taille du systme (capteurs plans vitrs)
Consommation dnergie dappoint
[kWh/an]
Economie dnergie[kWh/an]
Taux dconomie dnergie
120 m et 4 000 l 309 217 75 795 20 % Tableau 2 : Economie de
combustible Les chiffres les plus pertinents du tableau seront
expliqus en une phrase simple, comprhensible par une personne non
experte. Le bilan nergtique est loccasion de signaler limportance
des mesures de conservation de l'nergie mettre en uvre paralllement
ou pralablement l'installation d'un chauffe-eau solaire pour rduire
la consommation deau chaude de ltablissement.
8.2 Bilan conomique Divers aspects conomiques (investissement
initial, rentabilit, bnfice annuel) sont abords dans ce point.
L'auditeur veillera rappeler les hypothses prises pour chacun
dentre eux.
8.2.1 Rappel des hypothses Un tableau synthtique des rsultats de
laudit solaire thermique est prsent en annexe 1. On synthtise ici
les principales hypothses concernant : 1. Le prix dachat de
linstallation solaire (incluant tous les cots dinstallation et
dadaptation de linstallation existante, gnralement hors TVA) ; 2.
Les cots de maintenance (trs fortement dpendants du type de
maintenance en vigueur dans ltablissement considr) et de la mise en
ouvre ou non d'une Garantie de Rsultat Solaire (GRS) impliquant un
monitoring complet de l'installation; 3. Les cots de financement,
pour autant que le matre douvrage demande explicitement des les
inclure dans ltude et qu'il fournisse les donnes ncessaires.
8.2.2 Cot dinvestissement Le cot dinvestissement d'une
installation solaire thermique de production d'eau chaude est
gnralement lev. Cependant, par rapport un systme de chauffage
conventionnel, un chauffe-eau solaire offre l'avantage de convertir
des frais de fonctionnement (achat de combustible) en cots
d'investissement subsidiables. Il est utile de le rappeler au matre
douvrage et de lui soumettre la liste des diffrents subsides
octroys par les pouvoirs publics (les subsides "nergie" accessibles
au secteur public et au secteur priv sont repris en annexe 1).
Chacune des options considres, le cot dinvestissement avant et aprs
subside nergie . Laccs ventuel dautres subsides ( la rnovation,
prts sans intrts, ) sera signal explicitement.
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PAGE 14 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
Taille du systme
(capteurs plans vitrs) Economie
dnergie sur la dure de vie
[kWh]
Cot (hors TVA et tudes)
[]
Cot (TVA et tudes
inclues) []
Cot par kWh
(TVA et tudes inclues) [c/kWh]
120 m et 4 000 l 1 894 870 99 648 132 532 6,99
AVEC SUBSIDES IBGE 2008 ET SIBELGA 80 280 4,24 AVEC SUBSIDES
IBGE 2008 ET SIBELGA + SLRB1 60 210 3,18
Tableau 3 : Cot de linstallation solaire Linclusion dun
commentaire reprenant les chiffres les plus significatifs du
tableau aide gnralement la bonne comprhension de ce point par le
matre douvrage.
8.2.3 Rentabilit Comme signal prcdemment, le cot de
linvestissement dans l'installation solaire par kWh de combustible
conomis est le paramtre le moins biais pour valuer la rentabilit
dun chauffe-eau solaire. Un tableau synthtique, accompagn dun bref
commentaire, reprendra donc ce cot, hors et avec subside(s) pour
chacune des options retenues. Ci-dessous, diffrents scnarios
d'volution du prix du gaz naturel font apparatre la rentabilit pour
un investissement initial dans un systme solaire thermique incluant
tous les cots dinstallation, frais dtudes et la TVA, diminu des
subsides IBGE, Sibelga (2008) et du prt de la SLRB spcifique la
rnovation/construction de logements sociaux.
-70 000 -60 000 -50 000 -40 000 -30 000 -20 000 -10 000
0 10 000 20 000 30 000 40 000 50 000
Anne 0 Anne 5 Anne 10 Anne 15 Anne 20 Anne 25 Anne 30
Bila
n cu
mul
de
s co
ts
et
bn
fice
s [
de
2004
]
Scenario 1 : Prix gaz (Rf) 3,11 Scenario 2 : Prix gaz 3,89
Scenario 3 : Prix gaz 4,20 Scenario 4 : Prix gaz 4,51
Figure6 : Evolution du bilan cumul des cots et bnfices de
linvestissement solaire tous subsides, toutes taxes et tous frais
dtudes inclus (en de 2004) On observe quaprs 25 ans, le scnario 3
correspondant un prix moyen sur 25 ans du gaz de 4,20 c/kWh entrane
un bnfice global de prs de 20 000 (en de 2004).
1 Subside de la SLRB aux socits immobilires de service public
pour rnovation/construction de logements sociaux sous forme d'un
prt sans intrt, remboursable en 33 ans concurrence de 75% du
montant investi.
-
PAGE 15 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
8.2.4 Gain annuel net sur la facture nergtique Les matres
douvrage cherchent gnralement chiffrer lconomie annuelle que leur
permettra de raliser linstallation dun chauffe-eau solaire. Cette
conomie financire (indpendante de toute forme de subside, mais lie
au prix de lnergie) est ds lors fournie pour chacune des options
retenues. Il est crucial de mentionner ici que cette conomie
financire n'est valable que pour le tarif nergtique de rfrence (Rf)
et qu'elle voluera en fonction du prix du combustible. Une
augmentation moyenne de 50% du cot du combustible utilis par
l'tablissement au cours des 25 prochaines annes (soit une
augmentation annuelle de moins de 3%, chaque anne durant 25 ans),
rsulte en un accroissement de 50% de lconomie financire gnre par le
chauffe-eau solaire. De la mme manire, le temps de retour calcul en
divisant simplement le cot de l'investissement dans le chauffe-eau
solaire par l'conomie financire qu'il engendre, est rviser la
baisse chaque augmentation du prix de l'nergie; l'inverse du cot
par kWh conomis qui reste un indicateur conomique stable et garanti
pendant toute la dure de vie de l'installation.
Taille du systme (capteurs plans vitrs)
Economie dnergie [kWh/an]
Gain financier annuel au prix de rfrence du gaz
au moment de l'tude (S0) [/an]
Gain financier annuel au prix moyen du gaz estim
par le Bureau du Plan (S2)
[/an]
120 m et 4 000 l 75 795 2 357 3 183 Tableau 4 : Rduction de la
facture nergtique
8.3 Bilan environnemental
8.3.1 Economie dnergie primaire Lconomie de combustible dtaille
ci-dessous peut le cas chant tre convertie en conomie dnergie
primaire. En effet, chaque kWh de gaz ou de mazout achet par
l'utilisateur final correspond une consommation nettement plus leve
de ressources nergtiques lorsquon prend en compte lnergie ncessaire
l'extraction, au traitement et au transport du combustible ainsi
que les pertes de distribution. Il n'est pas inutile de le rappeler
au matre douvrage.
Note : Les facteurs de conversion de kWh de combustible en kWh
dnergie primaire en Rgion de Bruxelles-Capitale sont disponibles
dans les bilans nergtiques annuels de la Rgion bruxelloise.
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PAGE 16 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
8.3.2 Emissions de CO2 vites Les missions de CO2 ont un impact
ngatif sur l'quilibre climatique de la plante. Connaissant les
rpercussions d'un tel bouleversement, tels qu'inondations,
scheresses, tornades, lvation du niveau de la mer, extension
gographique des maladies infectieuses, pollution des rserves d'eau
potable, etc. il est primordial de tout mettre en uvre pour rduire
massivement et rapidement les missions de CO2. Le recours accru
l'nergie solaire permet de rduire ces missions de manire
significative. Les missions de CO2 vites grce au chauffe-eau
solaire dimensionn selon un optimum conomique sont synthtises dans
un tableau (voir ex. Tableau 5). Ce tableau prsente pour chacune
des options retenues, les missions de CO2 vites chaque anne et le
total des missions vites sur la dure de vie minimum de
linstallation.
Taille du systme (capteurs plans vitrs)
Economies dnergie
Rduction des missions de CO2 [tonnes de CO2]
[KWh/an] Par an Sur 25 ans
120 m et 4 000 l 75 795 16,5 411 Tableau 5 : missions de C02
vites par le systme solaire optimal Cela tant, l'installation d'un
systme solaire de production d'eau chaude aux fins de diminuer les
missions de CO2 doit s'inscrire dans une approche globale de
rduction de la consommation d'nergie du btiment qui privilgie
lisolation de lenveloppe, le remplacement des anciennes chaudires
et la parfaite rgulation des quipements de production de chaleur et
de froid. Note : Les coefficients d'mission de CO2 varient dun
combustible lautre et d'une rgion l'autre. Les valeurs retenir pour
la Rgion bruxelloise sont celles fournies par l'IBGE exprimes en kg
quivalent CO2 par MWh primaire sur PCI, incluant les missions lies
la production et au transport du combustible, soit : gaz naturel :
217 kg CO2 / MWh mazout : 306 kg CO2 / MWh charbon : 385 kg CO2 /
MWh
-
PAGE 17 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
9 MESURES DE CONSERVATION DENERGIE ET ASPECTS SANITAIRES La
plupart des tablissements visits dans le cadre de nos audit
solaires prsentaient une installation de production deau chaude peu
optimale (voir vtuste), tant du point de vue de la production, du
stockage que de la distribution de chaleur. Le bureau dtudes a tout
intrt recommander dans son rapport daudit les mesures de
conservation de l'nergie mettre en uvre paralllement ou
indpendamment de linstallation du chauffe-eau solaire. Les
recommandations les plus courantes en la matire concernent : la
rduction des consommations deau chaude, lisolation des ballons de
stockage et de la boucle de distribution, Par ailleurs, comme dans
toute installation de production deau chaude de grande taille, il
faut sassurer que le temps de sjour et la temprature de leau
sanitaire dans les ballons de stockage assure une protection
suffisante contre le risque de prolifration des bactries
(lgionelles et autres). Les recommandations les plus courantes en
la matire concerne : le temps de sjour et la temprature de leau
dans le ballon dappoint de chaleur, la temprature de leau dans la
boucle de distribution (temprature de retour comprise
entre 55C minimum et 60C maximum). 10 CONCLUSIONS Les
conclusions du rapport daudit sont loccasion de prsenter de manire
synthtique les avantages et inconvnients des diffrentes options
soffrant au matre douvrage, la lumire des rsultats obtenus et des
hypothses "conservatrices" retenues. C'est ce stade que le bureau
d'tudes prconise la dimension, le type de capteurs solaires et de
stockage de chaleur pour l'tablissement concern. L'option retenue
pourra tre adapte en fonction de l'importance relative accorde par
le commanditaire l'un ou l'autre des critres de dcision quantifis
dans le rapport (cot par kWh de combustible minimum, gain annuel
maximum, rduction des missions CO2 maximum, ). Les rsultats chiffrs
les plus significatifs seront repris dans la conclusion. Pour le
dtail des autres rsultats chiffrs, le rapport renverra au
paragraphe correspondant.
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PAGE 18 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
ANNEXE 1 : TABLEAU SYNTHETIQUE DES RESULTATS DE L'AUDIT
SOLAIRE
En dbut ou en fin du rapport, l'auditeur synthtisera les
rsultats de l'tude afin que le commanditaire puisse saisir en un
coup d'il l'ensemble des rsultats chiffrs et des critres
dcisionnels. Ceux-ci sont de nature technique, conomique et
environnementale et doivent permettent au matre d'ouvrage de fonder
sa dcision de poursuivre ou non son projet d'installation d'un
systme solaire thermique de production d'eau chaude. Ces critres
sont illustrs ci-dessous et dans le reste du rfrentiel, par
l'exemple d'un rapport d'audit solaire effectu pour un immeuble de
logements sociaux, fin 2004.
Projet Etablissement Immeubles rsidentiels Frquentation annuelle
291 rsidents rpartis
dans 136 logements
Consommations du btiment Eau chaude sanitaire 3 281 m3/an 58C
Cot actuel du kWh de gaz 2,6 c/kWh HTVA
3,1 c/kWh TVAC Cot moyen du kWh de gaz pour les 25 prochaines
annes selon les hypothses du Bureau fdral du Plan
3,5 c/kWh HTVA 4,2 c/kWh TVAC
Pr-dimensionnement de linstallation solaire Superficie de
capteurs plans 120 m2 Volume de stockage (solaire + appoint) 4 000
litres
Bilan Energtique de linstallation solaire Economie annuelle
dnergie 75 795 kWh Taux de combustible conomis (Fraction solaire
utile)
20 %
Bilan Economique HORS SUBSIDES, TVA et frais dtudes Cot du
systme sans subsides - HTVA 99 648 Cot par kWh dnergie conomise
5,26 c/kWh
Bilan Economique AVEC SUBSIDES (IBGE, SIBELGA) 2008 & prt
SLRB2 TVA et frais dtudes compris
Cot de linstallation tous frais et subsides considrs
60 210
Cot par kWh dnergie conomise 3,18 c/kWh Bilan Economique pour la
collectivit des locataires
Augmentation du loyer annuel de la collectivit
1 825 /an
Diminution moyenne de la facture nergtique de la collectivit
(selon hypothses du Bureau du Plan)
3 183 /an
Bilan Environnemental Emissions de CO2 vites par an 16,5
tonnes/an Emissions de CO2 vites sur 25 ans de dure de vie
411 tonnes
2 subside de la SLRB aux socits immobilires de service public
pour rnovation/construction de logements sociaux sous forme d'un
prt sans intrt, remboursable en 33 ans concurrence de 75% du
montant investi
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PAGE 19 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
ANNEXE 2 : REFERENTIELS SOLAIRE THERMIQUE
La Rgion Bruxelles-Capitale met votre disposition une srie de
cahiers des charges-type, de manuels et de check-list destins au
gestionnaire, au Responsables Energie ou aux bureaux d'tudes
impliqus dans un projet d'amlioration de l'efficacit nergtique d'un
btiment. Ces documents sont disponibles sur le site Internet de
Bruxelles Environnement: http://www.bruxellesenvironnement.be La
liste ci-dessous reprend uniquement les documents de rfrence ayant
trait l'nergie solaire thermique. D'autres rfrentiels, relatifs
lURE, la cognration et aux nergies renouvelables sont disponibles
ou en prparation. Il appartient chacun dy prendre ce qui lui semble
le plus intressant et le plus adapt son cas particulier. Ces
rfrentiels sont libres de droit, dans un souci de promotion des
dmarches URE, des copies dextraits ou de l'intgralit de ces textes
sont autorises. Cahier des charges type pour l'excution des travaux
d'installation d'un chauffe-eau solaire Rfrentiel destin aux
Bureaux d'tudes : Raliser un audit solaire Rfrentiel destin au
Matre d'ouvrage : check-list des lments essentiels retrouver dans
le
cahier des charges pour l'excution des travaux d'installation du
Chauffe-eau solaire Cahier des charges type avec Garantie de
Rsultat Solaire Quick Scan Solaire Thermique Guide pour la
maintenance des installations solaires thermiques
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PAGE 20 SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION
...............................................................................................................................
4 1. QU'EST-CE QU'UN AUDIT SOLAIRE
?...................................................................................
4 2. METHODE DE REALISATION DE L'AUDIT
SOLAIRE............................................................
4 3 TABLEAU SYNTHETIQUE DES HYPOTHESES CONSIDEREES POUR L'AUDIT
.............................................................................................................................................
5 4 PRESENTATION DE L'ETABLISSEMENT
..............................................................................
6 4.1 TYPE
D'ETABLISSEMENT.....................................................................................................
6 4.2 INSTALLATION DE PRODUCTION DEAU
CHAUDE............................................................
6 5 INTEGRATION TECHNIQUE DUN CHAUFFE-EAU SOLAIRE DANS
L'INSTALLATION
EXISTANTE..........................................................................................................
7 6 DETERMINATION DES CONSOMMATIONS DEAU CHAUDE ET DE COMBUSTIBLES
ASSOCIEES
.........................................................................................................
8 6.1 DEFINITION DES CONSOMMATIONS D'EAU
CHAUDE....................................................... 8 6.2
CONSOMMATIONS ANNUELLES ET VARIATIONS
MENSUELLES.................................... 8
6.2.1 Choix de l'anne de rfrence
.........................................................................................................................................8
6.2.2 Les variations hebdomadaire et
journalire....................................................................................................................8
6.3 ELABORATION DUN PROFIL TYPE DE CONSOMMATION DEAU CHAUDE
...........................................................................................................................................
9 7 PRE-DIMENSIONNEMENT A LOPTIMUM ECONOMIQUE DU CHAUFFE-EAU
SOLAIRE...............................................................................................................
10
7.1.1 Le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible
conomis...........................................................................10
7.3.1 Simulation dynamique sur base annuelle
.....................................................................................................................11
7.3.2 Schma du chauffe-eau solaire simul
.........................................................................................................................11
7.4.1 Dtermination de loptimum
conomique....................................................................................................................12
7.4.2 Caractristiques du chauffe-eau solaire l'optimum
conomique...............................................................................12
8 IMPACT DU CHAUFFE-EAU
SOLAIRE.................................................................................
13 8.1.1 Economie de combustible
.............................................................................................................................................13
8.2.1 Rappel des hypothses
..................................................................................................................................................13
8.2.2 Cot
dinvestissement...................................................................................................................................................13
8.2.3 Rentabilit
.....................................................................................................................................................................14
8.2.4 Gain annuel net sur la facture nergtique
...................................................................................................................15
8.3.1 Economie dnergie primaire
.......................................................................................................................................15
8.3.2 Emissions de CO2
vites.............................................................................................................................................16
9 MESURES DE CONSERVATION DENERGIE ET ASPECTS SANITAIRES
...................................................................................................................................
17 10
CONCLUSIONS.....................................................................................................................
17 ANNEXE 1 : TABLEAU SYNTHETIQUE DES RESULTATS DE L'AUDIT
SOLAIRE.........................................................................................................................................
18 ANNEXE 2 : REFERENTIELS SOLAIRE THERMIQUE
.................................................................
19 TABLE DES
MATIERES.................................................................................................................
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PAGE 21 SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL
2009
Rdaction : Bernard Huberlant Comit de lecture : Franois Cornille
Editeurs responsables : J.-P. Hannequart & E. schamp Gulledelle
100 1200 Bruxelles Autres renseignements :
www.bruxellesenvironnement.be