Cegibat a montré qu’une chaudière collective gaz associée à une pompe à chaleur (PAC) électrique respecte les seuils RE2020 2025 pour les bureaux et bâtiments d’enseignement (cf. vecteurGAZ n°144 et 147). Avec une PAC couvrant 20 à 40 % des déperditions, cette solution hybride est plus compétitive qu’une solution 100 % électrique, malgré un investissement élevé. Son mode réversible permet aussi de rafraîchir les locaux.
Objectifs et Méthodologie
Le Costic et Enerlab ont modélisé les bâtiments avec Pleiades pour calculer charges et déperditions. Ensuite, ils ont dimensionné la PAC selon la RE2020, en validant le seuil Ic Énergie avec la puissance minimale. Enfin, une simulation thermique dynamique a évalué le confort d’été avec la PAC réversible, dimensionnée pour le chauffage.
Deux stratégies d’affectation de la puissance de froid disponible sont étudiées :
- Répartition uniforme sur l’ensemble du bâtiment (rafraîchissement) ;
- Répartition ciblée sur certaines zones du bâtiment (climatisation).
Ces deux stratégies seront comparées à des solutions de froid électrique dimensionnées à 100 % des besoins de froid des bâtiments dans les zones climatiques H2b et H3.
Les types de bâtiments tertiaires étudiés
Quel dimensionnement pour les solutions hybrides dans chaque cas ?
Après le calcul des charges et déperditions, le Costic et GRDF ont validé le choix et la puissance des PAC. Pour les bâtiments d’enseignement, les PAC ont été dimensionnées dans les fourchettes hautes pour respecter la RE2020. Pour les bureaux, une solution gaz seule peut suffire.
Les solutions hybrides retenues sont compétitives face au 100 % électrique, tout en offrant une forte puissance de rafraîchissement. L’intérêt : bénéficier d’un rafraîchissement quasi gratuit avec une solution conforme à la RE2020.
Inconfort initial des bâtiments
Les simulations thermiques dynamiques évaluent le taux d’inconfort, soit le pourcentage de temps où la température intérieure dépasse 26 °C pendant l’occupation. Ce taux dépend de la conception du bâtiment, de son orientation et des matériaux utilisés.
Les bâtiments sont regroupés en deux segments : bureaux et enseignement.
- En zone H3 : inconfort très prononcé dans les bureaux, prononcé dans l’enseignement.
- En zone H2b : inconfort modéré dans l’enseignement, limité dans les bureaux.
Gain en rafraîchissement des solutions hybrides
La stratégie 1, qui répartit toute la puissance thermodynamique en froid sur les pièces à rafraîchir, améliore le confort d’été de 60 % à 80 %. Dans la majorité des cas, le confort devient acceptable à très satisfaisant. En zone H3, le DH reste élevé (850 degrés-heures) malgré une nette amélioration.
La réversibilité de la solution hybride permet de réduire fortement l’inconfort d’été, même si elle ne suffit pas à passer sous le seuil des 350 DH en climat chaud. Elle évite toutefois l’ajout d’un système de froid dédié.
Un investissement initial réduit de 32 % à 48 % par rapport à une solution 100 % électrique.
Une réduction de l’inconfort estival allant jusqu’à 80 %.
La solution hybride pour climatiser
La stratégie 2 consiste à concentrer la puissance froid de la solution hybride réversible sur certaines zones du bâtiment, pour y maintenir 26 °C en période chaude. Selon le dimensionnement retenu, cette approche permet de climatiser une partie ciblée de la surface totale.
Si la solution hybride ne couvre pas tous les besoins de froid, elle permet de climatiser des zones stratégiques sans ajout technique. L’arbitrage se fait selon l’usage, l’exposition ou le rôle des pièces, comme des « refuges » en enseignement ou des bureaux orientés au sud.
De 32 % à 48 % moins cher avec une solution hybride par rapport à la solution 100 % électrique
Enerlab a comparé les coûts d’investissement des deux solutions, répartis en cinq lots. Le poste production, représentant jusqu’à un tiers du coût total, est clé dans l’écart de Capex. En dimensionnant la solution hybride sur les besoins de chaud, on limite la puissance thermodynamique, bien plus coûteuse qu’une chaudière (×4 à ×6).
La solution hybride réversible n’assure pas la climatisation totale, mais offre un confort acceptable pour un coût bien inférieur. Elle est 32 % à 48 % moins chère sur le lot générateur qu’une solution 100 % électrique. Par exemple, pour des bureaux de 6 300 m², le surcoût d’une climatisation complète atteint 206 200 €.
Une chaufferie hybride réversible coûte légèrement plus cher qu’une non réversible : +5 % pour les bureaux, +5 à 15 % pour l’enseignement, principalement à cause d’ajustements techniques (tuyauterie, calorifuge, régulation, équilibrage).
En conclusion : La chaufferie hybride réversible, une réponse compétitive à l’inconfort d’été
La combinaison d’une chaudière gaz et d’une PAC électrique permet un confort d’été significatif, conforme à la RE2020, sans passer par une solution 100 % électrique. Résultats : jusqu’à 80 % de réduction de l’inconfort, climatisation ciblée des zones sensibles, et investissement réduit de 32 % à 48 %, avec un surcoût marginal pour la réversibilité.
