Les solutions pompes à chaleur électriques

La technologie est clairement la solution n°1 pour réussir la décarbonation du chauffage, du rafraîchissement et de la production d’eau chaude sanitaire du fait de son efficience. Pour mémoire : la pompe à chaleur produit 3 à 5 fois plus d’énergie qu’elle n’en consomme, ce qui lui permet d’afficher les meilleurs coefficients de performance énergétique (COP). 75 % de son énergie thermique fournie est d’origine renouvelable (air, eau, sol) et ses émissions de CO2 sont faibles : jusqu’à 90 % en moins par rapport à une chaudière au fioul et jusqu'à 70 % en moins par rapport aux solutions 100 % gaz naturel.

Le matériel est certifié, les fabricants disposent de fiches PEP pour l’analyse des cycles de vie et sont passés à des fluides frigorigènes à l’empreinte environnementale plus vertueux. Très majoritairement le R32, dont le potentiel de réchauffement global (GPW) de 675 est conforme à la réglementation F-Gas jusqu’en 2025, mais aussi l’arrivée de solutions utilisant des fluides naturels aux GPW ultra faible comme le R290 (propane), le R744 (CO2) ou encore le R717 (ammoniac).

À noter également des unités intérieures qui progressent en termes de silence, de compacité et de connectivité pour un pilotable via une appli ou à la voix mais, aussi et surtout, de filtration et de purification de l’air. Enfin la pérennité des installations est renforcée avec l’obligation d’une maintenance annuelle pour les puissances supérieures 4 kW.

Côté ventes, les volumes sont passés de 300 000 à plus d’1,2 million en 10 ans, avec une progression de toutes les technologies. 

• La PAC air/air continue de progresser : 837 629 unités vendues en 2021 (+3 % vs 2020), entre les mono et les multisplits, avec une estimation de 35/40 % de systèmes assurant le chauffage, en plus du rafraîchissement. 
• La PAC air/eau (thermodynamique) repart également très fortement à la hausse (+52,5 % vs 2020) à 267 221 unités, boostées par les aides à la rénovation.
• La PAC géothermique (sol/eau et eau/eau), encore très marginales (2 719 unités en 2021) retrouve également le chemin de la croissance (+10,3 % vs 2020).
• Le chauffe-eau thermodynamique (CET), qui assure la production d’eau chaude sanitaire, arrive à 150 615 unités (+36 % vs 2020).

L’avenir prometteur des systèmes hybrides PAC + Chaudière

Encore peu développée, cette solution associant une pompe à chaleur air/eau à une chaudière gaz sera demain de plus en plus intéressante, notamment en logement collectif, pour plusieurs raisons : 

• Le gaz naturel commence son virage vers la décarbonation avec l’injection dans les réseaux de gaz vert (biométhane et hydrogène) ;
• Leur double énergie (élec + gaz) permet de garantir le chauffage et l’ECS durant la période hivernale, en cas de pic de consommation électrique, quand le rendement des PAC est moins efficace ou encore pour choisir l’énergie la moins chère. L’offre devrait s’enrichir dans les années à venir

Les performances des solutions intégrant des PAC

Le moteur de calcul de la RE2020 ayant évolué en avril 2022, avec notamment l’intégration des PAC hybrides, de nouvelles études sur le niveau de performances et le respect des seuils énergie, carbone et confort d’été sont en cours. On peut toutefois envisager le classement suivant pour les systèmes chauffage + eau chaude bénéficiant d’une PAC.

En maison individuelle : 

• La PAC sur vecteur eau (air/eau et eau/eau) et, sous réserve de confirmation, la PAC hybride passent la RE2020. À noter que les solutions Chaudière gaz + CET et Solution EJ+CET ne passent pas.
• Les associations PAC air/air + EJ + CET, Poêle + EJ + CET et PAC air/air réversible passent avec une amélioration de l’isolation du bâti et/ou une optimisation du confort d’été.

En logement collectif :

• La PAC Double Service collective, la PAC hybride Gaz individuelle, la PAC hybride gaz collective + CET collectif passent la RE2020 ;
• La PAC air/air + EJ + CET et la PAC air/air gainable + CET passent également, avec la contrainte d’une unité extérieure par logement. À noter que les solutions chaudière gaz individuelle + CET et EJ+ CET sur air extrait ne passent pas.

Des évolutions intéressantes à venir : l’enjeu du logement collectif

SI la PAC est la solution reine en maison individuelle neuve, elle est encore très en retard en logements collectifs. La filière travaille sur plusieurs pistes comme l’adaptation de PAC tertiaires pour le chauffage centralisé et le développement de solutions PAC individuelles sans unité extérieure ou l’amélioration de l’intégration architecturale.

Destinée au logement neuf, la PAC Atlantic R32 Loria double service est connectée, compatible photovoltaïque et silencieuse (niveau sonore unité extérieure 35 dB(A). 4 à 8 kW.

Silencieuse, compacte, connectée et design, l’unité intérieure de la PAC airHome 400 d’Hitachi bénéficie d’une qualité de l’air renforcée avec un nouveau filtre anti-virus et 2 technologies pour l’autonettoyage et le séchage préventif de l’échangeur pour garantir les performances et supprimer l’humidité. 2 à 5 kW.

Les solutions EnR biomasse

Le bois est l’autre grande énergie renouvelable qui permet de répondre aux exigences de la RE2020 avec un faible impact environnemental, d’autant que la France est le 2ème pays européen producteur de bois énergie, en exploitant seulement 50 % de l’accroissement de ses forêts. Deux solutions sont possibles.

La chaudière bois par boucle d’eau

Elle assure le chauffage et l’eau chaude sanitaire, mais nécessite une place suffisante pour installer la chaudière bois, son silo d’alimentation et un savoir-faire en fumisterie. Elle est, le plus souvent, poly-combustible et accepte du bois déchiqueté, des copeaux, des granulés, mais aussi des plantes comme le miscanthus. Les progrès portent sur la régulation, la simplification de pose et l’encombrement, certaines modèles ne prenant qu’1 m² au sol et s’installant en une journée.

Côté ventes, avec un marché total de près de 35 000 unités en 2021, contre 17 300 en 2020 (+102 % vs 2020), le marché est en très forte croissance, selon les chiffres du Syndicat Français des Chaudiéristes Biomasse (SFCB). Plus précisément, les ventes de chaudières à granulés ont doublé (de 14 000 à 31 000 unités). Si les modèles de puissance inférieure à 36 kW connaissent la plus forte progression (+120 %), les installations de 36 à 499 kW sont également à la hausse (de 65 % à 79 %), ce qui souligne leur progression dans le collectif, le tertiaire et l’industrie.

Chaudière poly-combustible Heizomat avec silo de 50 m3. Entreprise Optelium.

Le poêle à granulés 

Le choix est très large entre les fabricants français et les importateurs avec de nombreuses versions en sortie murale ou en tirage naturel. L’offre des poêles canalisables permettant de chauffer plusieurs pièces s’est enrichie et les appareils bénéficient d’évolutions fortes en termes de filtration des fumées, de rendement (combustion + régulation), et de programmation.

Poêle à granulé canalisable Ecofire Palazzeti. 9 kW, rendement 91,4 %

Les solutions EnR solaire

Le soleil est évidemment un bon moyen d’atteindre les seuils énergie et carbone de la RE2020 ; en déduisant l’apport solaire du bilan énergétique pour le chauffage et/ou l’eau chaude sanitaire. De plus, la tension sur le prix et la disponibilité des énergies classiques entrainent un fort regain d’intérêt des Français pour l’autoconsommation énergétique pour des raisons économiques, mais aussi écologiques

Le capteurs solaire thermique

Après 8 ans de baisse, le marché renoue enfin avec la croissance avec 53 600 m² en 2021 (+16 %).

• Les livraisons de chauffe-eau solaires individuels (CESI) s’établissent à 7 300 unités en 2021 représentant 26 300 m² (+42 % vs 2020). La surface moyenne reste stable à 3 m² et les solutions sont un CESI seul avec appoint électrique dans la majorité des cas, ou associé à une chaudière gaz. 
• Les systèmes solaires combinés (SSC), assurant-le chauffage et l’eau chaude sanitaire, connaissent une croissance similaire de +43 %. 470 unités représentant 5 800 m² ont été installées en 2021 avec une surface moyenne de capteurs stable à 10 m². 

En logement collectif, le solaire thermique est clairement une solution intéressante pour aider les solutions gaz collectives à passer les seuils de la RE2020. Un des freins à son développement est le manque d’entreprises qualifiées, notamment pour les systèmes SSC qui nécessitent plus de compétences.

Le panneau photovoltaïque

Solution solaire la plus mise en œuvre, et de très loin, la technologie est en plein essor. Elle progresse constamment sur plusieurs plans pour améliorer le rendement, la fiabilité, la durabilité, la facilité de mise en œuvre et le prix des installations. La résistance des panneaux, la pose avec des solutions pour des inclinaisons de 15 à 60° de toiture et en façades verticale, et l’intégration avec un choix de couleur de panneaux (gris ardoise, rouge terre cuite…), plusieurs dimensions de modules ou encore des systèmes d’intégration coulissant à tous les formats portrait et paysage du marché.

Les accessoires et les options progressent également avec des ensembles panneaux PV + système de fixation pour les toitures tuiles et bacs aciers, des onduleurs plus puissants ou encore des systèmes de stockage par rack de batteries plus esthétiques.

Mais, surtout, depuis la découverte de l’énergie solaire photovoltaïque par Edmond Becquerel en 1839, les cellules silicium continuent leur course à l’efficacité, passant d’un rendement de conversion de 6 % en 1954, jusqu’à 25 % avec les dernières technologies faisant appel à la chimie - hétérojonction, pérovskites et couches minces organiques. La barre des 30 % de production devrait être dépassée dans les années à venir, et le solaire photovoltaïque devrait continuer sa marche en avant, d’autant qu’il bénéficie de nouveaux dispositifs de soutien spécifiques, notamment pour les installations sur les toits des bâtiments.

Toit photovoltaïque intégré SunStyle®

Le capteur hybride

Cette technologie se décline en 2 produits : 

• Le capteur hybride à eau (PV/T eau) est un capteur photovoltaïque pourvu d’un échangeur de chaleur à eau permettant à la fois de refroidir le panneau et de produire de l’eau chaude pour la production d’eau chaude sanitaire et/ou le chauffage.
• Le système aérovoltaïque (PV/T air) est un capteur photovoltaïque, dont la face arrière est ventilée afin de récupérer et de diffuser de l’air chaud dans un logement et/ou dans la prise d’air d’un ballon thermodynamique. 

Si ces solutions, qui représentent quelques dizaines de milliers de m², notamment dans le résidentiel, sont une réponse à la RE2020, elles sont encore très peu connues et les ventes sont orientées à la baisse depuis 2017, concurrencées par la technologie des pompes à chaleur.

Les réseaux de chaleur et de froid renouvelable et de récupération 

Cette solution pour chauffer et rafraichir les logements avec l’appui de générateurs EnR (bois-énergie, géothermie, solaire, gaz renouvelable) est également une réponse efficace pour atteindre les objectifs de la RE2020. Le taux d’énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) dans les réseaux est passé de 31 % en 2009 à presque 60 % aujourd’hui. En parallèle, le contenu carbone est en diminution constante : de 190 g par kWh en 2009 à 107 g par kWh. Ce verdissement a été porté par la biomasse (de 3 % en 2009 à environ 24 % en 2021) et la géothermie qui a doublé durant cette période. La croissance du secteur est aussi positive avec un développement assez dynamique des réseaux de chaleur. De 24 000 bâtiments raccordés, à 41 000, soit de près 70 % de croissance. Reste que le seuil de 6 Kg CO2/m² proposé par la RE2020 à partir de 2024, va poser un problème à la filière, 45 % des réseaux actuels ne pouvant pas y répondre. Poursuivre le verdissement des réseaux de chaleur est la priorité de la filière qui plaide pour des seuils RE2020 un peu décalés dans le temps, afin de permettre cette adaptation.

En 10 ans, la production de chaleur verte a doublé

Le puits climatique

Enfin, dernière solution de ce panorama, le système low-tech puits climatique, également nommé puits canadien ou puits provençal, dont les performances thermiques sont enfin prises en compte par la RE2020. Pour rappel, cette solution géothermique consiste à enterrer un réseau d’air qui va profiter de la température stable du sol pour récupérer naturellement des calories l’hiver ou des frigories l’été, par écart de température afin de préchauffer ou rafraichir l’air de la ventilation du bâtiment. Cette énergie renouvelable passive est obtenue sans aucune machinerie et les premiers calculs RE2020, menés dans le cadre de la filière, montrent qu’elle est en bonne place des solutions passives. De plus, si la fabrication des canalisations émet du CO2 en fabrication, il est compensé, notamment pour les solutions fonte ductile par l’exceptionnelle pérennité du système : une durée de vie de 70 à 100 ans et une recyclabilité totale.

Puits climatique en fonte PAM Building en installation tertiaire

Cyrille Maury
Photo de une : Adobe Stock