RT 2012 : Solutions en résidentiel

Loin d’être un frein à l’innovation, la RT 2012, par un renforcement important des exigences, a impulsé un saut énergétique vers la réduction des consommations d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre et a stimulé les industriels pour le développement de nouvelles solutions à tous les niveaux du bâtiment :

• Bâti : la mise en place du coefficient Bbio pousse à une intégration dès la phase de conception des aspects bioclimatiques du bâtiment.
• Systèmes énergétiques : l’exigence ambitieuse des 50 kWhEP/(m².an) permet de valoriser les systèmes énergétiques les plus performants ; ce faisant elle dynamise le développement des innovations qui peuvent être intégrés dans la RT 2012 via la procédure Titre V. Ainsi, depuis la mise en place de la RT 2012, près d’une vingtaine de Titre V « système » ont été accordés afin d’intégrer les dernières innovations dans la réglementation thermique : PAC hybride, ventilation double-flux thermodynamique, pompes à chaleur à absorption double service, récupération de chaleur sur eaux grises, PAC facteur 7...

• Comportement des occupants : grâce à la mise en place de l’exigence liée à l’article 23 de la RT 2012, de nombreux industriels se sont lancés dans la commercialisation de dispositifs de comptage d’énergie afin d’aider les occupants à mieux comprendre et piloter leurs consommations.

Les solutions gaz naturel, par leurs performances, participent activement à répondre aux enjeux posés par le Grenelle et la RT 2012. La filière gaz s’est fortement mobilisée pour développer de nouvelles solutions et diversifier l’offre proposée aux maîtres d’ouvrage. Cela permet aujourd’hui de proposer une palette de solutions adaptées à la diversité des situations rencontrées. Ces produits ont ainsi une place prépondérante dans les dernières innovations technologiques en matière de protection de l’environnement et d’économies d’énergie. Il s’agit d’équipements performants offrant une bonne complémentarité avec les EnR. Le couplage avec le gaz naturel offre des solutions optimales pour l’utilisateur final en termes de performance énergétique et de coût.

Sont présentées ici certaines solutions répondant aux exigences de la RT 2012 en maison individuelle. Ces produits sont intégrés à la méthode de calcul Th-BCE de la RT 2012. Des fiches d’aide à la saisie ont été réalisées et sont disponibles en téléchargement sur le site.

La chaudière à condensation et le kit photovoltaïque fonctionnent de manière totalement indépendante. La chaudière à condensation, généralement micro-accumulée, assure les besoins de chauffage et d’eau chaude du logement. Tous les types d’émetteurs peuvent y être associés : radiateurs, PCBT, vecteur air, etc.

Le kit photovoltaïque, composé de 1,5 à 5 m² de panneaux (250 à 750 Wc), permet de répondre à l’exigence de recours à une EnR en RT 2012. L’électricité produite est en priorité autoconsommée dans le logement (électroménager, éclairage, informatique...). Cette surface permet dans la quasi-totalité des configurations (zone climatique et orientation) de respecter l’exigence de recours aux énergies renouvelables.

La PAC hybride associe, dans un ensemble monobloc ou séparé, le gaz naturel et l’électricité grâce à une chaudière à condensation et à une pompe à chaleur (PAC) aérothermique de petite puissance. Grâce à sa régulation intelligente, le système choisit l’énergie et l’équipement le plus performant en fonction des conditions extérieures.

L’intérêt de ce mix énergétique ? Combiner les avantages des deux technologies matures pour gagner en efficacité et réduire la facture énergétique. Les PAC hybrides permettent d’atteindre un rendement annuel en énergie primaire pour le chauffage de 130% et pour l’ECS de 120%. Elles constituent donc une très bonne réponse pour respecter la RT 2012. A titre de comparaison, les pompes à chaleur électriques atteignent des performances similaires en chauffage mais 10 à 20% inférieures en ECS.

Le CESI optimisé associe un capteur solaire d’environ 2 m², un ballon de stockage d’eau chaude solaire de volume réduit et une chaudière à condensation. Il permet de réduire le coût d’investissement et l’encombrement de l’installation, tout en respectant la RT 2012.

Le solaire thermique est une des solutions les plus performantes dans la RT 2012 pour réduire les consommations d’ECS, le taux de couverture des besoins d’ECS par le solaire peu atteindre 45% en zone H1a.

Sont présentées ici certaines solutions répondant aux exigences de la RT 2012 en logements collectifs. Ces produits sont intégrés à la méthode de calcul Th-BCE de la RT 2012. Des fiches d’aide à la saisie ont été réalisées et sont disponibles en téléchargement sur le site.

La chaudière à condensation individuelle est une solution connue, performante et robuste qui permet de répondre aux exigences de la RT 2012 à coût maitrisé. Cet équipement assure les besoins de chauffage aussi bien en association avec des radiateurs à chaleur douce qu’avec un plancher chauffant basse température. La production d’eau chaude sanitaire se fait de manière instantanée ou semi-accumulée par la chaudière.

La chaudière à condensation individuelle présente l’avantage de faciliter l’individualisation des frais de chauffage grâce au compteur gaz présent dans chacun des logements, ce qui permet également à l’occupant de gérer son mode de consommation. Par rapport aux solutions collectives de chauffage, cette solution permet également de faire l’économie d’un local chaufferie.

La chaudière à condensation collective est une autre solution à la fois performante et de grande fiabilité qui permet de respecter la RT 2012 à moindre en optimisant les coûts.

La chaudière collective à condensation se place dans la plupart des cas dans un local chaufferie avec le ballon de stockage d’eau chaude sanitaire. Cette unique installation de chauffage et d’ECS pour l’ensemble de l’immeuble apporte un gain de place dans les logements et libère l’occupant de l’entretien de l’installation.

La micro-cogénération (ou mini-cogénération) assure le chauffage et la production d’eau chaude avec la performance d’une chaudière à condensation, tout en produisant de l’électricité avec un moteur Stirling intégré ou un moteur à combustion interne. Compatible avec la RT 2012, cette solution permet d’aller plus loin et d’orienter vos projets vers l’énergie positive.

Les systèmes de cogénération sont la plupart du temps associés avec une chaudière d’appoint. Les bonnes pratiques recommandent de dimensionner le module de cogénération à environ 30% de la puissance thermique de dimensionnement afin de maximiser les temps de fonctionnement de la cogénération. Cette association fait alors de ce produit la solution pour aller plus loin dans la performance que le seuil réglementaire de 50 kWhEP/(m².an).

Tous les éléments de la pompe à chaleur sont présents dans une pompe à chaleur à absorption gaz : condenseur, évaporateur, etc. Seul le compresseur est remplacé par une compression thermochimique d’un mélange eau-ammoniac, le tout dans un circuit scellé en usine et sur lequel aucune intervention est nécessaire au cours de la vie du produit.

La pompe à chaleur gaz à absorption permet des économies d’énergie primaire substantielles sur les postes chauffage et ECS grâce à des rendements sur énergie primaire très élevés : entre 150 et 170 %.
Ces bonnes performances sont bien retranscrites dans la RT 2012, puisque le rendement moyen annuel en énergie primaire se situe entre 130 et 140% pour la production de chauffage et d’ECS, ce qui en fait une des solutions les plus performantes en résidentiel collectif.

Le solaire thermique collectif vise la production d’eau chaude sanitaire pour le logement collectif. Il se décline en plusieurs solutions :

• le chauffe-eau solaire collectif (CESC), composé de capteurs solaires en toiture et de ballons de stockage collectifs, l’appoint étant réalisé par une chaudière collective
• le chauffe-eau solaire collectif individualisé, composé de capteurs solaires en toiture et de ballons de stockage individuel (CESCI), l’appoint étant réalisé par des chaudières individuelles
• le chauffe-eau solaire collectif à appoint individualisé (CESCAI), composé de capteurs solaires, d’un ballon de stockage collectif et de ballons individuels, l’appoint étant réalisé par des chaudières individuelles

Le CESC est modélisable dès à présent dans le moteur de calcul de la RT 2012. Ce n’est pas encore le cas pour les solutions CESCI et CESCAI dont la demande de Titre V est en cours d’évaluation par la commission Titre V. Comme en individuel, le solaire thermique est bien valorisé dans la RT 2012, puisqu’avec un dimensionnement de 1,6 m² de panneaux par logement et 50 Litres de stockage ECS par m² de capteur, on peut atteindre un taux de couverture solaire de 50% en zone H1a.

Cette partie traite du positionnement RT 2012 de plusieurs solutions techniques (dont certaines présentées précédemment) pour une maison individuelle et un immeuble dans la zone climatique H2b.

Les simulations présentées ci-après ont été réalisées dans un objectif de cohérence avec les pratiques constructives actuelles des maîtres d’ouvrage : ainsi, le Bbio ne se rapproche pas toujours au plus près de Bbiomax, mais correspond aux technologies usuelles de construction.

Le logiciel utilisé est celui de la marque Perrenoud.

Hypothèses de calcul    

• Surface habitable (SHAB): 88 m²   
• Surface RT (SRT) : 103 m²   
• Orientation : Nord – Sud   
• Système de ventilation : VMC simple flux hygro B basse consommation   
• Système constructif : parpaings ou briques + ITI   

Solutions techniques (en volume chauffé)

• Chaudière individuelle à condensation : chaudière 25 kW, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• CESI optimisé : ballon 150 litres, 2,51 m² de capteurs thermiques
• Kit photovoltaïque : 3,23 m² de capteurs photovoltaïques (500 Wc)
• PAC hybride : avec préchauffage ECS par la PAC, ballon 150 Litres, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• PAC électrique double service : pompe à chaleur air extérieur eau 8 kW, ballon 190 Litres, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• Poêle bois + Effet Joule + CET : poêle bois à granulés étanches 8 kW, panneaux rayonnants CA = 0,14, chauffe-eau thermodynamique air extérieur 220 Litres (la solution a été saisie conformément à la fiche d’application sur les appareils indépendants de chauffage à bois).

Comparatif

Exceptée la solution « poêle bois + effet joule + CET », l’ensemble des solutions respectent l’exigence sur le « Cep » avec un bâti dont les performances sont proches du « Bbiomax ». Le gain moyen des solutions gaz par rapport au « Cep » est de 10% en zone H2b. La PAC hybride et l’association chaudière condensation + kit PV sont les solutions les plus attractives avec des gains de 15% par rapport au « Cepmax ». Grâce à la parution du Titre V permettant de valoriser la préchauffage du ballon ECS par la pompe à chaleur, la PAC hybride se classe désormais parmi les solutions les plus performantes en maison individuelle.

La solution « poêle bois + effet joule + CET » respecte la RT 2012 grâce à un bâti renforcé de 30% par rapport au « Bbiomax » et à la modulation de 30% offerte par le recours au chauffage au bois.

Hypothèses de calculs

• Immeuble R+4 – 34 logements (11 T2, 19 T3 et 4 T4)
• SHAB : 2116 m² - SHONRT : 2778 m²
• Orientation : Nord : 13% ; Est : 3% ; Sud : 29% ; Ouest : 28%
• VMC simple flux hygro B basse consommation
• Système constructif : briques + ITI & béton +ITE

Solutions techniques

• Chaudière individuelle à condensation : chaudière micro-accumulation 24 kW, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• Chaudière collective + ballon : chaudière collective à condensation 116 kW, ballon de stockage de 1000 Litres, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• Chaudière collective + CESC : chaudière collective à condensation 116 kW, ballon de stockage solaire de 3000 Litres, ballon d’appoint de 1000 Litres, 51 m² de capteurs solaires, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• Micro-cogénération + chaudière d’appoint : micro-cogénération 36 kW thermique et 18 kW électrique, chaudière condensation collective 116 kW, ballon de stockage de 1000 Litres, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• PAC absorption + chaudière d’appoint : pompe à chaleur gaz à absorption aérothermique de 38 kW à 7/35°C, chaudière condensation collective 90 kW, ballon de stockage de 1000 Litres, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• Chaudière bois + chaudière condensation d’appoint : chaudière bois à granulés 46 kW, chaudière gaz collective d’appoint 60 kW, ballon de stockage de 1000 Litres, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• PAC électrique double service : 4 pompes à chaleurs électriques air extérieur/eau 40 kW, ballon de stockage 1000 Litres, émission radiateurs, robinets thermostatiques CA = 0,41
• Effet joule + HelioPAC : panneaux rayonnants CA = 0,14, capteurs moquette 100 m², 2 ballons de stockage 1500 litres

Comparatif

En immeuble de logements collectifs, la chaudière individuelle avec production d’ECS instantanée, grâce à l’absence de pertes de distribution et de stockage d’ECS, est une solution dont l’efficacité énergétique est particulièrement optimisée. Ainsi, on respecte la RT 2012 avec un bâti ayant un Bbio proche du Bbiomax. Cette solution, avec la chaudière collective + ballon, sont les plus attractives dans une optique d’optimisation des coûts d’investissement.

Les solutions les plus performantes sont la micro-cogénération, la pompe à chaleur gaz à absorption et l’association chaudière condensation + solaire collectif. Le système de micro-cogénération, malgré de très bonnes performances, nécessite un renforcement du bâti afin de respecter l’article 30 de la RT 2012 qui précise que la consommation avant déduction de la production d’électricité ne peut dépasser la valeur « Cepmax + 12 ».

La solution Effet joule + Heliopac, respecte la RT 2012 grâce à un bâti très renforcé ayant recours à de l’isolation par l’extérieur.

RT 2020, RBR 2020, BEPOS...nombreux sont les termes pour caractériser la prochaine réglementation thermique. Bien que tous les acteurs convergent vers une future RT encore plus performante et intégrant possiblement d'autres usages, aucun contenu n'a encore été validé en ce début 2015.