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La chasse aux watts perdus est ouverte

Jean-Charles Guézel |  le 24/01/2014  |  NumériqueMaîtrise d'ouvragePerformance énergétiqueEnvironnementRéglementation thermique

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Efficacité energétique -

Les maîtres d’ouvrage connaissaient surtout la ventilation double flux. Aujourd’hui, ils découvrent les atouts de la récupération de chaleur sur eaux usées, de la chaleur informatique et des dalles podoélectriques.

Fatale… C’est ainsi qu’est qualifiée l’énergie que l’on est, en temps normal, contraint de laisser s’échapper faute de pouvoir la récupérer. La chaleur produite par un moteur automobile par exemple, ou encore l’eau chaude qui coule dans un lavabo. Un terme assez mal choisi au demeurant, car il n’y a pas vraiment de fatalité dans ce domaine. Pour preuve, dans le bâtiment et la ville, la floraison de récupérateurs de chaleur sur l’air extrait et les eaux usées, ou encore la généralisation de la récupération d’énergie pour les ascenseurs. « Grâce aux échangeurs thermiques à double flux, l’air vicié des bâtiments constitue la plus grande source d’énergie fatale facilement accessible aujourd’hui », estime Nicolas Doré, ingénieur en systèmes énergétiques à l’Ademe. « Avec la réglementation thermique 2012, le double flux tend à se généraliser dans le tertiaire », confirme Laure Mouradian, chargée de mission ventilation et traitement d’air au Cetiat. Une technique de récupération, dont les performances ne cessent d’ailleurs d’augmenter - avec des rendements qui frisent désormais les 90 % -, et qui ne vise plus seulement la chaleur mais aussi le froid.

Fenêtres pariétodynamiques

Autre tendance : la valorisation thermique de l’air des parkings, sous-sols et autres vides sanitaires. Des volumes en général plus chauds en hiver (ou plus frais en été) que l’extérieur, et donc autant de sources calorifiques ou frigorifiques cachées ne demandant qu’à être exploitées par des pompes à chaleur. « Il y a de nombreux projets de recherche en ce sens », note Jean-Christophe Visier, directeur Energie Santé Environnement au CSTB. D’après ce dernier, il y aurait également beaucoup à attendre de la fenêtre pariétodynamique. « C’est un système où l’air neuf circule à l’intérieur d’un triple vitrage de façon à récupérer, grâce à l’effet de serre, une chaleur qui aurait été perdue autrement », explique-t-il.
Mais pour la plupart des énergéticiens, le deuxième grand gisement d’énergie fatale dans le bâtiment, derrière l’air intérieur, n’est autre que la chaleur habituellement gaspillée dans les eaux usées. De même qu’on peut réchauffer l’air neuf d’un bâtiment avec un échangeur double flux, il est relativement simple de préchauffer l’eau de ville par mise en contact thermique avec l’eau chaude évacuée d’une douche ou d’un lave-vaisselle. C’est le principe des récupérateurs des marques Power-Pipe ou Zypho par exemple. Ce dernier, à partir d’une eau évacuée à 38 °C, s’avère capable de porter gratuitement à 22 °C une eau de ville dont la température de départ serait de 10 °C. Selon son fabricant, le temps de retour sur investissement serait compris entre deux et quatre ans. « L’inconvénient de ce type de dispositif est qu’on doit être en mesure de réutiliser immédiatement l’énergie récupérée ; ils fonctionnent donc pour une douche, mais pas pour un bain », analyse Nicolas Doré. Une contrainte qu’il est toutefois possible de contourner grâce au stockage dans un ballon d’eau chaude, comme le proposent notamment Biofluides Environnement, avec son système ERS (lire ci-contre), ou Lyonnaise des Eaux, avec l’offre « Degrés bleus eau chaude ». Dans le même registre, mais à l’échelle d’un quartier, la filiale de Suez Environnement développe un procédé de récupération de la chaleur des égouts faisant appel à des plaques échangeuses parcourues par un fluide caloporteur et posées au fond des collecteurs. Raccordé à une pompe à chaleur réversible, un tel dispositif pourra assurer le chauffage mais aussi le rafraîchissement d’un hôpital ou d’une maison de retraite.

Watts informatiques

A plus grande échelle encore, des projets émergent pour valoriser les quantités colossales d’énergie dissipées dans les centres de données informatiques. « Cette chaleur fatale, qu’il faut nécessairement évacuer, est pénalisante pour les exploitants. C’est donc tout bénéfice s’ils parviennent à la céder à des voisins qui en ont l’usage », commente Jean-Christophe Visier. L’expérience est en cours à Marne-la-Vallée (lire page 41). Mais grâce à Internet, les mêmes équipements informatiques peuvent aussi être délocalisés là où se situe la consommation de chauffage. Développée par l’entreprise Qarnot Computing (lire aussi page 39) sous le nom de Q.rad, cette nouvelle approche, réglable en puissance par le consommateur, a d’ores et déjà séduit la Régie immobilière de la Ville de Paris pour un immeuble du 15 e  arrondissement.

« Récupérer, oui, mais s’il y a simultanéité entre l’offre et la demande »

« La diminution des besoins de chauffage des bâtiments rend le concept de récupération de chaleur fatale de plus en plus séduisant. Mais avant de concrétiser un projet, il faut se poser trois questions. Premièrement, la quantité d’énergie récupérable est-elle suffisamment importante vis-à-vis de la consommation du bâtiment pour justifier un investissement supplémentaire ? C’est la notion de pertinence économique. Deuxièmement, sachant qu’un bâtiment basse consommation se passera de chauffage pendant les deux tiers de l’année, est-on certain qu’il y aura simultanéité entre l’offre et la demande ? Les besoins d’eau chaude sanitaire, moins variables dans le temps, peuvent régler le problème. Mais dans le cas contraire, toute la chaleur disponible ne pourra pas être valorisée, ce qui diminuera l’intérêt du projet. Enfin, il faut tenir compte du coût de transport ou de mise à disposition de l’énergie récupérée. La ventilation double flux, par exemple, réclame deux ventilateurs au lieu d’un seul. C’est un élément important dans le bilan énergétique du bâtiment. »

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PHOTO - 770286.BR.jpg - © Vincent PANCOL/LE MONITEUR
« Avant tout, bien faire le bilan environnemental global du projet »

« La récupération d’énergie fatale est une belle idée. Pour autant, il ne faut pas se précipiter tous azimuts mais bien évaluer chaque projet non seulement en termes énergétiques, mais aussi d’impact environnemental global. On peut trouver intéressant, par exemple, de récupérer la chaleur d’un centre de données informatiques. Toutefois, seule l’analyse du cycle de vie (ACV) de l’ensemble de l’installation permettra de dire si l’on est gagnant en fin de compte. Dans ce cas précis, sans doute le sera-t-on sur l’aspect purement récupératif du dossier. Mais que devient le bilan si l’on doit quand même prévoir, pour des raisons pratiques, une production autonome de froid en été, pour le datacenter, et une autre possibilité de se chauffer l’hiver, côté utilisateur ? Avec une telle redondance d’équipements, le gain risque d’être faible, voire négatif. D’autres idées séduisantes a priori, comme récupérer la chaleur du métro, peuvent se révéler trop complexes à mettre en œuvre pour être massivement déployées. »

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PHOTO - 770972.BR.jpg - © ADEME
Logement social - Un immeuble recycle 55 % de la chaleur contenue dans ses eaux grises

Diviser par plus de deux la consommation d’énergie nécessaire à la préparation de l’eau chaude sanitaire (ECS) : c’est le résultat remarquable auquel est parvenu le maître d’ouvrage ICF Habitat La Sablière dans le cadre du projet du 138 rue de Charonne, à Paris. Inaugurée en juin 2013, cette nouvelle résidence de 17 logements sociaux a été équipée d’un système qui recycle la chaleur contenue dans les eaux grises issues des lave-vaisselle, lave-linge, douches et autres éviers. Avant d’être rejetées à l’égout, ces eaux usées passent dans une cuve de 2 000 litres dotée d’un échangeur thermique lui-même couplé au circuit évaporateur d’une pompe à chaleur (PAC) eau/eau. Baptisé Energy Recycling System (ERS) et conçu par l’entreprise Biofluides Environnement, ce dispositif abaisse la température de rejet de 28 °C en moyenne à seulement 9 °C, en récupérant au passage une énergie qui est ensuite valorisée par la PAC afin de produire une eau à 55 °C avec un coefficient de performance de 3,2 (3,2 kWh produits pour 1 kWh électrique consommé). A la consommation électrique de la PAC s’ajoute l’appoint, limité, nécessaire pour porter la température à 60 °C dans le réseau ECS de l’immeuble. Au final, sur les 28 300 kWh suffisant en principe à couvrir les besoins en ECS des locataires, 15 400 kWh, soit près de 55 %, seront issus du recyclage. Le procédé ERS est déployé actuellement dans une vingtaine de réalisations en France.

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PHOTO - 771053.BR.jpg - © ICF Habitat/Thibaut ROBERT
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PHOTO - 770999.BR.jpg - © e.r.s
Tertiaire - Une pépinière d’entreprises chauffée par un « datacenter »

Le réseau de chaleur qui alimente la pépinière d’entreprises du Val-d’Europe (ci-dessus à droite), à Serris (Seine-et-Marne), près de Disneyland Paris, préfigure peut-être le « chauffage vert » de demain en zone urbaine. Réalisé par Dalkia, ce réseau tire son énergie d’un « datacenter » de 10 000 m 2 appartenant à la banque Natixis. Aussi gourmand en électricité qu’une ville de plusieurs dizaines de milliers d’habitants, ce centre de données bourré de cartes électroniques produit une chaleur considérable. D’où l’idée de la récupérer afin de chauffer des bâtiments proches. Une solution qui passe par l’installation d’un échangeur thermique de plusieurs mégawatts chez Natixis, mais qui lui évite, en contrepartie, de devoir refroidir son bâtiment au moyen de groupes de production de froid qui représentent eux-mêmes 30 % de consommation supplémentaire. Parcourues par une eau à 55 °C au départ, les canalisations (ci-dessus à gauche) amènent la chaleur d’origine informatique jusqu’à l’abonné qui se raccorde au réseau par l’intermédiaire d’un deuxième échangeur. Tarif pratiqué par Dalkia : environ huit centimes d’euro le kWh. Outre la pépinière d’entreprises (1 800 m 2 ), ce réseau alimente un important centre aquatique. D’ici quelques années, il devrait subvenir aux besoins de près de 600 000 m 2 de bureaux, hôtels et logements du secteur.

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PHOTO - 768696.BR.jpg - © Y. PIRIOU/SAN VAL D’EUROPE
Sols et aménagements - Produire de l’électricité en marchant… ou en dansant

En quelques années, l’idée a fait son chemin. Au lieu de se déhancher inutilement sur les dancefloors, pourquoi ne pas convertir les calories perdues en bons et beaux kilowattheures ? En 2008, les Néerlandais ont été les premiers à passer à l’action en équipant la piste du bien nommé Club Watt, à Rotterdam, de dalles piézo-électriques capables de transformer l’énergie mécanique des pas de danse en énergie électrique (photo ci-contre, en bas). En générant de 5 à 20 watts par danseur, selon son activité, le système allège sensiblement la facture d’éclairage de la boîte de nuit et constitue aujourd’hui, sous le nom de Sustainable Energy Floor (SEF), le fer de lance commercial de la société Sustainable Dance Club (SDC). En France, après adaptation par la société Viha Concept, aidée par un laboratoire de recherches de l’Ecole nationale supérieure d’électrotechnique, d’électronique, d’informatique, d’hydraulique et des télécommunications de Toulouse (ENSEEIHT), l’idée a été mise en œuvre sur un trottoir toulousain (photo du haut) afin d’alimenter un candélabre basse consommation à LED. Au-delà des trottoirs, de tels dispositifs pourraient prendre place dans les ralentisseurs urbains ou sous les pieds des visiteurs des grands musées et tours de bureaux. Un projet serait à l’étude à Boulogne-Billancourt (Hauts-de-Seine).

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PHOTO - 770678.BR.jpg - © PHILIPPE LEJEAILLE
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PHOTO - 771007.BR.jpg - © ENERGY FLOORS
Appareillage communicant autoalimenté

De plus en plus présentes dans les bâtiments intelligents, les communications radio entre équipements pèsent aussi de plus en plus en termes énergétiques. Un inconvénient que balaie Enocean avec ses microgénérateurs électriques. En version électromécanique (photo du haut), ils activeront un interrupteur communicant sans fil d’une simple pression du doigt. Il existe aussi une version thermoélectrique (en bas) pour les dispositifs producteurs de chaleur.

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PHOTO - 768685.BR.jpg - ©
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PHOTO - 768686.BR.jpg - © ENOCEAN
Ascenseur à récupération et stockage d’énergie

Grâce à une puissance appelée dix fois moindre que celle d’un équipement classique, le GeN2 Switch est, selon Otis, le premier ascenseur du marché à se contenter d’un branchement électrique monophasé. Il tire sa sobriété du couplage inédit entre un système de récupération d’énergie mécanique et un stockage par batterie (en lieu et place de la réinjection sur le réseau). Avantage : l’ascenseur recycle 61 % de sa consommation électrique et ne prélève sur le réseau que le nécessaire pour maintenir sa batterie en charge.

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PHOTO - 768683.BR.jpg - © OTIS
Radiateur/calculateur informatique

Véritable plaie lorsqu’elle est concentrée dans une salle informatique, la chaleur générée par les ordinateurs devient une aubaine à travers les services de la société Qarnot Computing. Cette dernière propose aux entreprises de délocaliser la capacité de traitement dont elles ont besoin en installant chez des particuliers des calculateurs faisant aussi office de radiateurs. Qarnot Computing vend sa puissance de calcul mais cède la chaleur gratuitement.

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PHOTO - 768688.BR.jpg - © QRAD
Porte tournante électrogène

Trois ou quatre vantaux, 2 600 mm de hauteur de passage, 2 000 à 2 800 mm de diamètre : à première vue, rien ne distingue la NRG + 2 des autres portes tournantes. La différence se situe dans le bandeau supérieur. On y trouve en effet un volant qui, via un système de poulies, entraîne un générateur d’électricité d’une puissance de 180 watts. L’énergie produite peut servir à l’éclairage par exemple, le surplus étant stocké dans une batterie de supercondensateurs.

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PHOTO - 769679.BR.jpg - © photos Boon Edam
Vanne intelligente sans piles ni câblage

Plus efficaces que de simples robinets thermostatiques, les vannes programmables ou intelligentes réclament une alimentation non seulement pour les circuits électroniques mais aussi pour leur moteur. Grâce à un module à effet thermoélectrique capable de générer un courant électrique, puis de recharger un accumulateur à partir de la différence de température (au-delà de 4 °C) entre un radiateur et l’air ambiant, la vanne iTRV de Micropelt ne nécessite ni piles ni câblage.

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PHOTO - 770285.BR.jpg - © MICROPELT

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