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Générateurs de chauffage et d'ECS : étendre la modulation de puissance
Condenseur de chaudière - © © Vergne Innovation

Générateurs de chauffage et d'ECS : étendre la modulation de puissance

PASCAL POGGI |  le 23/10/2013  |  EquipementTechnique

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Après la recherche du rendement le plus élevé, voici le nouvel objectif : la course à la modulation de puissance.

La rénovation performante en existant, la RT2012 en construction neuve, qu’on imagine bientôt suivie par les bâtiments à énergie positive (Bepos) a eu une conséquence importante en logement : les besoins de chauffage ont radicalement baissé, tandis que les besoins d'ECS demeurent élevés, voire continuent de croître.

Les déperditions en conditions extérieures de base (-7°C) sont inférieures à 1 kW pour un appartement RT2012 de 70 m² en étage intermédiaire. Elles atteignent péniblement 1,5 à 2 kW pour une maison RT2012 de 100 m². Et il s'agit des déperditions quand il fait le plus froid. Ce qui veut dire que durant plus de 80% de la saison de chauffe, tous types de logements confondus, les déperditions seront inférieures à 1 kW et se situeront entre 300 et 400 W en mi-saison.

Dans le même temps, l'équipement de nos salles de bains s'enrichit par exemple de douche pluie dont le débit dépasse 20 l/min à 40°C... Bref, il faut moduler la puissance chauffage de 500 W à 2 ou 3 kW, 5 kW au maximum pour les maisons individuelles les plus vastes. En même temps, il nous faut une puissance de 24 à 30, voire 35 kW pour satisfaire nos besoins d'ECS en production instantanée ou alors nous devons opter pour un stockage destiné à passer les pointes de puisage, en décidant d'un équilibre entre volume de stockage et puissance disponible pour sa régénération. Le standard classique, c'est un gros volume de 200 l ou davantage, associé à une faible puissance de 3 kW maximum. Encombrant, il se prête mal à l'équipement des logements collectifs, voire des petites maisons. Le standard nouveau en train d'émerger s'oriente vers un stockage de 150 l, associé à une puissance plus importante de 5 à 12 kW pour sa régénération.

De nouvelles exigences pour les générateurs individuels

 Ces nouveaux besoins imposent donc des générateurs à la puissance fortement modulante. Ces générateurs doivent être capables, sans dommage, de fonctionner à de faibles puissances en continu. Pour l'ECS, il nous faut en revanche une production instantanée avec une puissance de 20 kW au moins. A ce cahier des charges sévère s'ajoutent encore deux exigences. Premièrement, il n'est pas question de transiger sur le rendement. Si nous en étions tentés, la Directive européenne Ecoconception est là pour nous rappeler à l'ordre. Cela signifie donc que les générateurs doivent conserver un rendement excellent tout au long de leur plage de modulation de puissance, qu'ils soient en mode chauffage ou en mode production d'ECS. Deuxièmement, la RT2012 impose en maisons individuelles, une contribution minimum des énergies renouvelables (ENR) au bilan énergétique annuel. Ce qui veut dire que les nouveaux générateurs doivent prévoir un fonctionnement en partie à base d'ENR.

L'offre est au rendez-vous

Il leur a fallu quelques années, mais les industriels ont pris conscience de ces nouvelles nécessités et plusieurs d'entre eux proposent des solutions astucieuses à partir de technologies différentes. Les machines 3 en 1, d'abord, qui utilisent le vecteur air et couvrent les besoins de ventilation double-flux, assurent la récupération de chaleur, produisent le chauffage et l'ECS, n'ont pas réussi à décoller sur le marché français, bien qu'elles y soient présentes depuis plusieurs années. Le fait que le moteur de calcul RT2005 d'abord, puis RT2012 aujourd'hui les ignore n'a pas aidé. Les Titres V sont longs et coûteux à obtenir. Hora, par exemple, a obtenu un Titre V RT2005 pour sa machine 3 en 1, seulement en 2012 et, du coup, a décidé de ne pas solliciter un Titre V RT2012. En revanche, il existe des réponses en chaudières à granulés de bois, chaudières à gaz, pompes à chaleur et pompes à chaleur hybrides associées à une chaudière gaz à condensation.

Focus :

1 - Les chaudières  à granulés de bois


La P1 Pellet
La P1 Pellet - © © Fröling

Seules les chaudières bois utilisant les granulés plutôt que du bois bûches ou des plaquettes sont capables, grâce à un pilotage simultané de l'introduction des granulés (le combustible) et de l'air comburant, tout à la fois de moduler leur puissance, de conserver une bonne qualité de produits de combustion et un bon rendement tout au long de la plage de modulation. Plusieurs fabricants montrent de tels générateurs à Interclima, dont Hoval, HS France, Froling et le français Novotek. La plupart des chaudières à granulés présentées par ces exposants sont conçues pour un raccordement à un Cesi (chauffe-eau solaire individuel).

2 - Les chaudières gaz à forte modulation de puissance


La chaudière Hydroconfort
La chaudière Hydroconfort - © © Frisquet


Deux constructeurs français présentent à Interclima 2013 des générateurs à condensation, qui condensent aussi en mode ECS, sont prêts pour le raccordement d'un Cesi, voire embarquent le Cesi et, surtout, modulent très fortement leur puissance. La chaudière pour la chaudière à condensation Hydromotrix Hydroconfort solaire de Frisquet module sa puissance de 0 à 100 % : 0 à 14 ou 0 à 20 kW de puissance modulante, rendement de 109% sur PCI, Cesi embarqué, 50 à 60% de couverture solaire des besoins d'ECS avec un seul capteur, etc. Vergne Innovation expose la chaudière à condensation MC3 avec une puissance modulant de 0,8 à 28 kW en continu, avec un rendement de 108% sur PCI tout au long de la plage de modulation, condensation en mode ECS, prête pour le raccordement d'un Cesi.

3 - Pompes à chaleur et chaudières hybrides


Module intérieur de la PAC Hysae
Module intérieur de la PAC Hysae - © © Atlantic

En ce qui concerne les chaudières, Atlantic présente la chaudière hybride (pac + chaudière à condensation murale gaz) Hysae Hybrid : pac air/eau split de 2,8 kW, COP 4,25 (A7/W35), chaudière à condensation murale, rendement de 108,5% à 30% de charge, modulation de 4 à 16 kW en chauffage, puissance fixe de 28 kW en ECS. Lorsqu'on combine le fonctionnement des deux générateurs, la modulation de puissance en chauffage varie de 1 à 16 kW. Panasonic a mis au point une gamme de PAC air/eau spécialement pour les maisons haute performance : la gamme Aquarea Haute Performance de 3 à 16 kW au R410A, pour laquelle il revendique des COP de 5 (A7/W35). Ce sont des pac à régulation par inverter, donc le modèle de 3 kW, par exemple, est capable de fonctionner indéfiniment à 300 W de puissance fournie. Par -15°C à l'extérieur, ce modèle offre encore une puissance de chauffage de 3,2 kW et un COP de 2,3. Panasonic fabrique également les panneaux photovoltaïques HIT à haut rendement. Il propose d'associer une de ses pac à une installation photovoltaïque pour fonctionner autant que possible en auto-consommation de l'électricité produite sur site.

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