Introduction du nouveau concept sur le marché.

Dans le chapitre 1, dans le cadre d’une première évaluation des émissions de CO2 évitées, l’analyse du cas français montre un fort intérêt quant à l’utilisation des PAC en remplacement des chaudières à gaz ou à fioul. En plus, compte tenu de la hausse des prix des énergies du gaz et du fioul, les PAC air/eau à haute efficacité pourront même concurrencer les chaudières de technologies récentes. Les chapitres précédents ont présenté la conception, le dimensionnement et les essais d’un nouveau concept de PAC air/eau pour le marché de rénovation. Les principaux avantages de ce concept sont le fonctionnement sans appoint électrique et la régulation de la puissance par changement de configuration de compresseur (bi-étagée / mono-étagée). La production d’ECS tout le long de l’année amène aussi à la fois à des gains énergétiques substantiels et à des réductions d’émissions de CO2 très significatives. Dans le chapitre 4, les essais en régime permanent de ce nouveau concept ont mis en évidence des gains énergétiques par rapport à une PAC mono-étagée usuelle. Ces gains dépendent des conditions climatiques et du réseau de chauffage hydraulique utilisé. Il s’agit maintenant de quantifier ces gains énergétiques puis de définir les domaines d’application, là où le nouveau concept présente le plus d’intérêts. Pour que ce dernier soit efficace, il faut que, sur la durée de vie du système (environ 20 ans), les économies d’énergie obtenues puissent compenser les coûts additionnels d’investissement de l’installation. Ce chapitre présente les étapes de calcul des consommations, des coûts et des émissions de CO2 pour les deux modes de chauffage par PAC (usuelle et nouveau concept) et par chaudières. La comparaison entre ces solutions sera étudiée pour la réhabilitation en fonction des conditions climatiques (Nancy, Trappes et Nice) et du mode d’émission de chaleur (radiateur, ventilo-convecteur et plancher chauffant). Les coûts d’investissement à l’installation sont estimés et les temps de retour et les enjeux du nouveau concept sont présentés. Note : seule la production de chauffage est étudiée. L’introduction de la production d’ECS dans le calcul des performances annuelles nécessite une compréhension complète de la logique de régulation (ECS combiné au chauffage ou ECS seul etc.), des besoins d’ECS et des scénarios d’occupation. Dans le cadre de cette thèse, cette étude n’a pas été réalisée et reste à faire.

La méthode décrite dans cette partie permet le dimensionnement et le calcul des consommations, des coûts et des émissions saisonnières d’une PAC ou d’une chaudière. Une généralisation de cette méthode est présentée dans l’annexe 7 sous forme d’une interface simple de logiciel de « dimensionnement et sélection de solution de chauffage ».5.2.1 – Les données et les hypothèses Le logement La gamme de puissance choisie correspond à un logement ayant un coefficient de déperditions GV de 350 W/K. Le dimensionnement des différentes solutions de chauffage est alors effectué en fonction des conditions climatiques (cf. § 5.2.2). Les solutions de chauffage Les solutions de chauffage étudiées sont : • le chauffage par une PAC air/eau usuelle mono-étagée, • le chauffage par une PAC air/eau bi-étagée (nouveau concept), • et le chauffage par une chaudière. Dans un premier temps, la comparaison entre les solutions de chauffage par PAC sert à quantifier les gains du nouveau concept par rapport à une PAC usuelle. Dans un second temps, l’évaluation économique entre les trois solutions permet de positionner le nouveau concept par rapport aux autres solutions. Les performances des PAC et des chaudières Les performances de la PAC sont calculées à l’aide des régressions des performances définies dans le chapitre 4. Les régressions correspondantes à la configuration compresseur HP seul seront utilisées pour le dimensionnement des PAC mono-étagées. Pour cela, la puissance calorifique fournie et la puissance absorbée par le compresseur • Niveau 2 : les chaudières standard pour le gaz et le fioul (rendement fixe de 85 %) • Niveau 3 : les chaudières anciennes pour le gaz et le fioul (rendement fixe de 60 %). Note : Chaudière à condensation : chaudière qui condense les produits de combustion, ce qui lui permet un rendement 10 à 20 % supérieur à celui d’une chaudière standard. Le climat Les solutions de chauffage sont étudiées pour des météos réelles de : • la zone froide de Nancy, • la zone tempérée de Trappes. • et la zone méditerranéenne de Nice. Les émetteurs de chaleur Pour les émetteurs de chaleur, trois niveaux de température de départ d’eau sont étudiés selon le type d’émetteur : • une loi d’eau pour radiateur (Td = 65 °C pour Te = -12 °C). • une loi d’eau pour ventilo-convecteur (Td = 45 °C pour Te = -12 °C).

• et une loi d’eau pour plancher chauffant (Td = 35 °C pour Te = -12 °C). Dans le chapitre 2, la loi d’eau MT a été choisie pour le dimensionnement et l’optimisation du nouveau concept (cf. figure 5.1). Cette loi présente un niveau intermédiaire de température de départ d’eau entre les deux niveaux de fonctionnement avec radiateur ou avec ventilo-convecteur. Partant de cette loi, les conditions d’optimisation du système qui ont été choisies varient légèrement pour un fonctionnement avec un radiateur ou un ventilo-convecteur, la température extérieure pour l’optimisation étant proche de 5 °C. Les prix des énergies L’unité commerciale du gaz est le (GJ PCS) et celle du fioul est le litre (l). Pour faciliter la comparaison et la réalisation des bilans globaux, les prix de ces énergies sont calculés en équivalence euros TTC/ MWh chauffage. Les prix utilisés sont ceux du deuxième semestre de l’année 2005 [Eurostat, 2006]. • Pour le fioul domestique : 613,04 euros pour 1000 Litres, soit 62,809 euros/MWh TTC • Pour le gaz naturel: 10,96 euros pour 1 GJ PCS, soit 35,513 euros/MWh TTC • Pour l’électricité : 0,1194 euros pour 1 kWh, soit 119,4 euros/MWh TTC Pour analyser l’effet d’une croissance forte des prix de fioul et de gaz comparés au prix de l’électricité, deux scénarios d’évolution de prix sont aussi étudiés.