POMPES À CHALEUR
Install Magazine 946 – décembre 2017
Une PAC air-eau pour une ferme rénovée
L’air aspiré est préchauffé via la toiture
Le toit est l’élément central dans le concept énergétique : non seulement il fournit l’électricité via des panneaux solaires, mais en plus, l’air qui alimente la PAC est aspiré via la structure du toit.
Une pompe à chaleur Vitocal 350A de 15 kW couvre la charge de base.
L’électricité nécessaire à la PAC est fournie par l’installation photovoltaïque.
Dans les étages ont été placés des radiateurs surdimensionnés qui fonctionnent au même régime que le chauffage par le sol.
La tour de guet de la ferme rénovée sert aujourd’hui de chambre d’ami.
Lorsque l’architecte Frank Vissers décida se transformer une ancienne ferme près de Durbuy en maison de campagne, il se mît en quête d’un système de chauffage éco-énergétique correspondant au profil d’utilisation et aux propriétés du bâtiment. De par la grande inertie thermique des murs épais, il était effectivement plus indiqué de maintenir le bâtiment à température que le laisser refroidir à chaque fois, et d’ensuite à nouveau le réchauffer. Cela devait toutefois s’opérer d’une manière écologique. La solution qui sortît du lot fut celle d’une combinaison intelligente entre une pompe à chaleur air-eau Viessmann et des panneaux solaires.
Éviter les temps de mise en température trop longs
La maison de campagne est un ferme rénovée située dans le petit village idyllique de Bohon, près de Durbuy. La structure du bâtiment est totalement traditionnelle, avec des murs épais en pierre naturelle. Le profil d’utilisation irrégulier –le bâtiment n’est habituellement occupé que quelques jours par semaines- posait des problèmes de confort thermique. La masse du bâtiment avait en effet une inertie thermique considérable, et cela pouvait donc mettre un certain temps avant que le bâtiment n’arrive à température. Comme Frank Vissers l’a lui-même exprimé : « Auparavant, j’allumais le poêle dès que j’arrivais, et lorsque je repartais, cela commençait à peine à chauffer. »
Il chercha donc une méthode pour maintenir constamment la masse du bâtiment à température, afin de limiter au maximum le temps nécessaire pour arriver à une température de confort. Autre condition absolue : il devait s’agir d’une technique respectueuse de l’environnement. Cela n’a en effet pas beaucoup de sens de se retirer dans la campagne et, dans le même temps, de brûler constamment du mazout.
Panneaux photovoltaïques et toit en acier
La solution qui fut trouvée fut celle d’une combinaison entre une PAC air-eau et des panneaux photovoltaïques. Le toit du bâtiment principal possède une orientation est-ouest, ce qui permît de placer des panneaux solaires des deux côtés. Il s’agit au total de 40 panneaux d’une puissance de 10,8 kW(p) chacun. La toiture d’origine fut remplacée lors de la rénovation par une structure en acier, au sommet de laquelle furent posés les panneaux solaires. Ils produisent de l’électricité verte, qui entraîne la pompe à chaleur. Il en résulte un chauffage pauvre en CO2.
La structure de la toiture permet une application intelligente. Entre la structure en acier et les panneaux solaires, il y a un espace de 5 cm. Normalement, de la chaleur va s’accumuler dans cet espace, un effet qui est encore renforcé par le rayonnement solaire sur les panneaux photovoltaïques. Afin d’utiliser le plus utilement possible cette chaleur, la PAC aspire l’air dans l’espace sous les panneaux solaires. L’effet est double : on fait d’une part appel à de la récupération de chaleur pour préchauffer l’air aspiré par la PAC, ce qui améliore le rendement ; et on garantit d’autre part un certain degré de refroidissement pour les panneaux solaires, ce qui se révèle également favorable au rendement.
Il est jusqu’à présent trop tôt pour tirer des conclusions sur ce que fournit concrètement le système, notamment parce qu’il y a encore de la marge en termes d’optimalisation. On vérifie ainsi si on ne pourrait pas adapter le fonctionnement de la PAC afin d’améliorer le rendement des panneaux photovoltaïques, en réchauffant le ballon tampon lorsque du courant solaire est disponible. D’après les estimations, le rendement devrait être supérieur de quelques pourcents à celui d’un dispositif traditionnel avec aspiration directe de l’air extérieur.
La récupération de chaleur à l’aide d’une PAC air-eau offre certainement d’intéressantes possibilités, tel que cela ressort d’un autre projet que Frank Vissers a dirigé, à savoir la rénovation d’un bureau d’assurances à Brasschaat (voir aussi L’Entreprise 938, mars 2017).
Une PAC pour du chauffage par le sol et des radiateurs
L’habitation est chauffée par une Vitocal 350A de 15 kW, couplée à un ballon tampon de 400 litres. Le système d’émission se compose d’un chauffage par le sol au rez-de-chaussée, associés à des radiateurs surdimensionnés pour les étages, le tout fonctionnant au même régime. Cette installation couvre la charge de base et permet de maintenir la maison à une température constante de 18°C. Le poêle à bois sert alors de chauffage de confort lorsque l’habitation est occupée.
L’expérience de Viessmann est venue à point lors de la réalisation de ce projet concret. De par la configuration avec aspiration via l’espace sous le toit, aucune donnée standard n’a pu être utilisée pour le calcul des déperditions thermiques ou des gaines de ventilation. Viessmann possédait toutefois suffisamment de compétence et d’expérience pour mener à bien la conception.
Des résultats favorables
L’installation, qui a démarré au printemps 2016, a depuis lors traversé une saison de chauffe complète. Frank Vissers est en tout cas très satisfait des résultats. Il dispose du confort exigé, pour une consommation très raisonnable. De l’apport de 7200 kWh des panneaux photovoltaïques, il en reste encore environ 1200 kWh à la fin de l’année, après déduction de la consommation totale incluant le chauffage et le sanitaire. Le système est par ailleurs très peu néfaste pour l’environnement, dans la mesure où l’ énergie est produite par le soleil, avec un complément de bois local. À ce titre, Frank Vissers met l’accent sur l’importance du compteur intelligent. Outre le fait que l’avantage écologique de la combinaison PAC-PV soit évident, il est également économiquement pertinent de pouvoir laisser tourner le compteur en sens inverse en été, afin de compenser la consommation supplémentaire en hiver. Le stockage dans des batteries n’est de fait pas envisageable : les modèles usuels ont encore trop peu de capacité pour couvrir le fonctionnement de la PAC. Si le gouvernement veut favoriser la combinaison PAC-PV, il faut aussi tenir compte des aspects relatifs à la structure tarifaire de l’électricité.
Par Alex Baumans
