La boucle d’eau est un micro-réseau de chaleur tempéré et décentralisé. Les tubes qui transportent l’eau passent dans l’ensemble d’un bâtiment et permettent à des pompes à chaleur eau/air réversibles réparties le long de la boucle d’eau, de diffuser de la chaleur ou du froid en fonction des besoins de chaque pièce. Cette solution présente de nombreux avantages. France Énergie, filiale du groupe Muller, est une entreprise qui propose des solutions innovantes, en utilisant les concepts de la thermodynamique pour des pompes à chaleur sur boucle d’eau ou sur air. Ces dernières, qui gagnent à être connues des maîtres d’œuvre et des maîtres d’ouvrage, sont une alternative au réseau de chaleur et présentent de nombreux avantages récupération de chaleur perdue, économie circulaire, économies d’énergie, meilleure qualité de l’air intérieur, ou encore important gain de place. Le point sur tous ces avantages. La boucle d’eau est un micro-réseau de chaleur tempéré et décentralisé. Les tubes qui transportent l’eau passent dans l’ensemble d’un bâtiment et permettent à des pompes à chaleur eau/air réversibles réparties le long de la boucle d’eau, de diffuser de la chaleur ou du froid en fonction des besoins de chaque pièce. Ces pompes à chaleur présentent également l’avantage d’être équipées d’une solution pour renouveler l’air intérieur air neuf purifié et filtré, permettant de piéger 90% des particules de chaleur et économie circulaireCette chaleur ou ce froid ont l’avantage d’avoir été récupérés de l’énergie excédentaire et non utilisée. Cela permet de valoriser la chaleur fatale, dites chaleur perdue, en calorie utile », explique, Henri Marraché, directeur général de France Énergie. La chaleur peut par exemple être récupérée d’une salle informatique, RIE, bureau exposé au sud... La récupération de chaleur d’un bâtiment tertiaire peut ainsi servir à produire de l’eau chaude sanitaire pour la partie résidentielle du bâtiment. Inversement, le froid peut être récupéré dans une pièce située au nord. En outre la boucle d’eau permet également de récupérer de l’énergie sur trois types de récupérateurs récupérateur sur air extrait, récupérateur sur eaux usées et récupérateur sur le sol. Cette solution circulaire permet d’utiliser de l’énergie renouvelable et autorise des transferts d’énergie entre bureaux, logements, restaurants et commerces, pour équilibrer la température selon les besoins. On constate ainsi une baisse de la consommation d’énergie, mais aussi un gain de place car on évite l’installation d’équipements de production d’énergie. Permettant de récupérer l’énergie thermique, de chauffer, de rafraîchir et de renouveler l’air avec un seul système au lieu de trois habituellement, la solution conçue par France Énergie est ainsi 4 en 1. La boucle d’eau est le moyen le plus efficace et le moins coûteux pour développer la consommation d’énergies renouvelables et de récupération en zone urbaine, où l’espace est naturellement limité. Mais elle est peu connue, si bien qu’à l’heure actuelle, de nombreux acteurs considèrent le réseau de chaleur comme pratiquement l’unique solution » pour éviter le recours aux énergies fossiles en ville, alors que nous sommes totalement complémentaire, pour encore plus d’efficience et d’économie », regrette Henri d’énergie et gain d’espaceCertains endroits, non accessibles par le Réseau urbain peuvent être traités avec la technologie de la boucle d’eau basse température. Cela permet encore plus d’économies associée au réseau de chaleur car elle consomme moins d’énergie grâce à sa taille réduite qui est à l’échelle d’un bâtiment ou d’un îlot pour une boucle d’eau contre tout un quartier pour le réseau de chaleur et sa très basse température qui limite les pertes de chaleur. Par ailleurs, L’usager n’a pas non plus à supporter le coût d’un abonnement – qui peut évoluer de manière importante et non concertée et susciter le mécontentement des usagers, comme l’a rappelé récemment une étude de l’association de consommateurs CLCV », marche déjà, car cette technologie a été choisie par de grands acteurs la Banque de France à Paris Saint-Lazare, Lille-Europe, TF1 Quand vous passez sur le périphérique parisien et que vous voyez le soleil qui cogne sur la tour TF1, vous pourrez maintenant vous dire que toute cette chaleur n’est pas perdue puisqu’elle permet de chauffer les parties du bâtiment qui en ont besoin façade au nord par exemple, ou stockage si la météo est nuageuse le lendemain », explique l’entreprise. Et à Lill’Europe, notre système a permis 40% d’économies d’énergie par rapport au système classique de ventilo-convecteurs dans un immeuble de bureau ». Outre les économies d’énergie, le gain d’espace est également important Rien qu’en coût du mètre carré, par exemple dans une ville aussi chère que Paris intra-muros, on gagne l’espace occupé jusque-là par les zones techniques dévolues aux systèmes de chauffage et les gaines », souligne l’entreprise. Sur l’immeuble de la Banque de France, le recours au chauffage par boucle d’eau a généré un gain de 700 m² de terrasse, 12 places de parking et 50 m² de locaux en sous-sol », illustre le constructeur. Autre avantage non négligeable l’installation d’une boucle d’eau dans un bâtiment se fait en quelques semaines et ne requiert pas de travaux lourds, contre 2 à 4 ans pour un réseau de chaleuren raison d’importants travaux sur la voie publique faisant appel des compétences spécifiques et onéreuses. A l’inverse, une boucle d’eau peut être installée facilement dans une zone déjà construite ou dans un bâtiment en réhabilitation, sans contraintes juridiques ni évolution favorable de la réglementation vers une reconnaissance des pouvoirs publicsSeule ombre au tableau cette nouvelle technologie n’est pas assez connue et donc pas encore éligible à certaines aides, comme le fonds de chaleur. En revanche, elle vient tout juste d’être reconnue compatible avec la réglementation thermique des bâtiments. Elle l’était théoriquement déjà mais il fallait le prouver à chaque chantier », explique l’entreprise. Citant la loi no 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte, France Énergie rappelle que les pompes à chaleur raccordées à une boucle d’eau, récupérant la chaleur in situ, sont bien prises en compte comme des équipements de production d’énergie renouvelable. Autre évolution positive de la législation l’arrêté du 4 novembre 2016 relatif à la prise en compte des boucles d’eau et des systèmes solaires thermiques dans la réglementation thermique 2012, qui a permis de décupler les possibilités d’études des solutions sur boucle d’eau » Il est désormais possible d’avoir le choix du générateur primaire, notamment ceux mettant en œuvre les énergies renouvelables réseaux urbains, pompes à chaleur électrique ou gaz, cogénération, et de façon globale tout générateur à vecteur eau, et d’associer différents modèles d’UtCİUnité thermodynamique de Confort Individuel sur une même boucle plafonnières, allèges, trumeaux, ce qui apporte une plus grande flexibilité de mise en œuvre et une plus grande optimisation du bilan thermique pour tendre vers les labels. Aussi, il est désormais possible de mutualiser sur une boucle unique, plusieurs bâtiments raccordés en îlot », intégrés dans un éco-quartier. Toutes ces possibilités offertes par la boucle d’eau deviennent pleinement modélisables sur les logiciels RT 2012 », conclu Henri peut aussi se féliciter d’avoir récemment développé un nouveau fluide écologique, ininflammable et différent du R32, pour les pompes à chaleur en partenariat avec l’ADEME Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie.Claire Lemonnier, avec Régis BourdotIllustrations et photos © France Energie

La boucle d'eau tempérée produit de manière décentralisée de la chaleur et du froid, en mobilisant des ressources géothermiques locales. Chaque bâtiment relié au réseau peut adapter la production à ses besoins, pour une plus grande efficacité. Issy-les-Moulineaux, Valenciennes, Marseille, la Seyne-sur-Mer… De plus en plus de projets d'aménagement intègrent une boucle d'eau tempérée à énergie géothermique. Cette technique, encore confidentielle, mérite d'être développée, estime l'Ademe dans un avis sur les réseaux de chaleur, publié fin 2017. L'utilisation de la ressource géothermique et la récupération de chaleur sur eau pour une utilisation collective font, selon elle, partie des gisements à valoriser. Jusque-là, les projets de boucles d'eau tempérée étaient soutenus par le fonds Nouvelles technologies émergentes. Mais depuis janvier 2019, ils ont été basculés sur le Fonds chaleur. "Ces solutions ont démontré leur pertinence technique et économique, indique Astrid Cardona Maestro, ingénieur Fonds chaleur géothermie à l'Ademe. On espère donc une montée en puissance des projets dans les prochaines années". Une production décentralisée Le principe un réseau de distribution d'eau basse température entre 10 et 25°C en général est relié à des sousstations installées dans les bâtiments raccordés à cette boucle. Chaque sousstation est équipée d'une ou plusieurs pompes à chaleur géothermiques destinées à produire de l'eau chaude pour le chauffage et/ou de l'eau chaude sanitaire, ainsi que de l'eau froide ou glacée pour le rafraîchissement ou la climatisation. "Le fait que l'eau circule à basse température limite les déperditions thermiques par rapport à un réseau de chaleur classique. Il n'y a donc pas de nécessité de calorifuger le réseau. Cela réduit les dépenses d'investissement", indique Astrid Cardona Maestro. Contrairement aux réseaux classiques de chaleur et de froid, qui reposent sur des modes de production centralisés, la boucle d'eau tempérée s'appuie sur des systèmes de production décentralisés. Chaque bâtiment desservi est équipé d'une pompe à chaleur, ce qui permet d'adapter les besoins au cas par cas. "On peut choisir des niveaux de température différents selon les besoins des bâtiments, 35°C pour l'un, 55°C pour un autre. Alors qu'avec un seul moyen de production centralisé, tout devrait être chauffé à 55°C", indique Xavier Moch, ingénieur expert Géothermie de surface à l'association française des professionnels de la géothermie AFPG. La basse température est particulièrement adaptée aux projets neufs et aux rénovations. En effet, l'utilisation de pompes à chaleur est plus pertinente pour les bâtiments performants énergétiquement et équipés d'émetteurs basse température. Une régulation essentielle "Le point d'attention devra porter sur la régulation. Il faut analyser les besoins pour ajuster au plus près les températures à un instant T", ajoute l'expert en géothermie. Cette régulation va déterminer la quantité d'électricité consommée par l'ensemble du système. Elle est donc primordiale. Par ailleurs, "un bâtiment pourra à la fois être consommateur et producteur en apportant des calories qui serviront à d'autres bâtiments", souligne Astrid Cardona Maestro. Et inversement, le froid produit lors du chauffage d'un bâtiment pourra être récupéré par un autre bâtiment. "On peut stocker les calories relâchées et les transporter là où sont les besoins", précise Xavier Moch. Cette technique est donc particulièrement adaptée aux projets d'îlots de bâtiments, d'écoquartiers ou de zones d'aménagement mixtes logements / tertiaire. Une quinzaine de projets ont déjà été accompagnés par l'Ademe, allant de quelques bâtiments à de grands projets d'écoquartiers où plusieurs centaines de milliers de mètres carrés sont à chauffer. Des projets évolutifs La boucle d'eau tempérée peut être alimentée par différentes sources d'énergies renouvelables, principalement géothermiques champs de sondes, nappe d'eau souterraine, eaux usées, effluents en sortie de station d'épuration, eau de mer ou eaux de surface. Soit quasiment sur l'ensemble du territoire français. D'autres sources d'énergie, comme le solaire thermique, peuvent être connectées. "L'intérêt est de pouvoir mutualiser la ressource ENR captée", explique Astrid Cardona Maestro. Le projet pourra également évoluer dans le temps "On peut prévoir des extensions sur plusieurs années, ce qui permet d'échelonner les investissements", indique l'ingénieur de l'Ademe. Au fil du temps, d'autres bâtiments pourront être connectés ou d'autres sources d'énergie. "C'est assez modulable, on peut procéder par phases et éviter d'investir tout en une seule fois", explique Xavier Moch, de l'AFPG. Cependant, les investissements de départ seront plus élevés que le déploiement de solutions individuelles. "Ces projets nécessitent une réflexion amont ou un schéma directeur afin de raccorder un maximum de bâtiments, pour des contrats longs sur vingt ou trente ans", souligne l'experte de l'Ademe. Une organisation à préciser Les contours du projets devront être bien définis. Concrètement, l'exploitation peut prendre plusieurs configurations la boucle d'eau et les pompes à chaleur sont gérées par un seul exploitant ou, au contraire, des exploitants différents gèrent la boucle d'eau et les sous-stations. "Chaque projet doit définir qui a la responsabilité de l'entretien, de la maintenance et à quel moment se fait la vente du kilowattheure avant ou après la PAC ?", explique Xavier Moch. S'il n'y a a priori pas de frein technique ou réglementaire la boucle d'eau étant assimilée à un réseau de chaleur, la difficulté réside davantage dans le montage des projets. "Il y a un travail de pédagogie et de communication à faire sur ces solutions", analyse Astrid Cardona Maestro de l'Ademe. C'est pourquoi l'AFPG et l'Ademe vont publier prochainement un guide technico économique pour expliquer comment concevoir, réaliser et exploiter une boucle d'eau publié le 16 juillet 2019

La pompe à chaleur eau/eau Différents types de PAC géothermiques Dans le principe de la pompe à chaleur eau/eau, il existe plusieurs possibilités de matériels. Directement liée à la catégorie des PAC géothermiques, la version eau/eau se décline en deux options selon le type de captage des calories. Ainsi, il sera question de la pompe à chaleur eau glycolée/eau dotée d’un système de capteurs enterrés horizontaux ou verticaux ; eau/eau dotée d’un système de captage sur nappe phréatique. En termes de technologie, il s’agit de PAC à fluides intermédiaires. Cela signifie que le système englobe 3 circuits de fluides. Le premier fluide circule au niveau des capteurs installés sous terre les capteurs sont immergés dans l’eau de la nappe phréatique dans le cas de la PAC eau/eau, le deuxième agit au niveau de la pompe à chaleur tandis que le dernier est celui du réseau de chauffe radiateurs, plancher chauffant, ballon d’eau chaude, au sein du logement. Dans la pratique, elle s’appuie sur le principe de la géothermie très basse température, c’est-à-dire qu’elle utilise la chaleur captée sous terre afin de produire du chauffage et de l’eau chaude sanitaire. Donc, pour la PAC eau/eau, c’est une sonde qui permettra d’aller puiser les calories présentes dans l’eau. Le chauffage d’appoint Si en zone très froide, la mise en oeuvre d’une PAC air/air ou air/eau nécessite le recours automatique à un chauffage d’appoint, c’est un peu moins vrai dans le cas de la version eau/eau qui ira puiser la chaleur sous terre, soit une zone bien plus épargnée par les baisses de températures extérieures. Effectivement, ce système affiche des performances et des rendements bien plus homogènes, quelles que soient les conditions météorologiques. Une installation professionnelle La géothermie implique des techniques d’installations particulières. En effet, pour atteindre la nappe phréatique, il faudra en passer par un sondage du sol avec l’aide d’un géotechnicien, puis un forage, avant de pouvoir mettre les capteurs en place. On parle alors de captage vertical sur nappe phréatique. Que ce soit le montage du projet, le dimensionnement des équipements ou la mise en oeuvre des installations, une réelle expérience est incontournable afin de garantir un fonctionnement optimal et optimisé en fonction des besoins. Seul un expert en la matière sera en mesure de réaliser l’ensemble des opérations d’installation et de réglages indispensables à ce type de système. Entretien de la pompe à chaleur eau/eau C’est entre autres le bon entretien de la pompe à chaleur eau/eau qui conditionne sa durée de vie. Un entretien englobe à la fois les contrôles réguliers d’usage, mais également les éventuelles réparations et l’entretien annuel par un professionnel. Le nettoyage régulier Parmi les contrôles d’usages qui peuvent être effectués sans avoir recours à votre professionnel, vous pouvez notamment Vérifier la pression hydraulique de votre réseau c’est cette pression qui permet la bonne circulation dans le circuit. Un manque de pression déclenche une mise en sécurité automatique de l’appareil. Apporter un complément en eau un apport qui sera fait selon le fluide caloporteur initialement utilisé avec de l’eau ou de l’eau glycolée. Purge et remplissage des émetteurs de chaleur cette opération est idéalement effectuée tous les 5 ans. Cette manipulation permet de conserver de bonnes capacités d’échange entre les émetteurs et la PAC. L’entretien annuel En ce qui concerne un entretien annuel plus poussé, il est plus que recommandé d’en passer par un professionnel RGE. D’ailleurs, il est à noter que cet entretien est rendu obligatoire pour les PAC présentant une charge de fluide frigorigène de plus de 2 kg, soit 12 kW environ. Un contrat d’entretien peut être mis en place moyennant un budget de 150 à 300 €. Ce contrat, en plus de l’entretien annuel, prend en charge les éventuels frais d’intervention de votre spécialiste en cas de panne. La fin de vie du matériel Comme tout matériel, la pompe à chaleur eau/eau ne dispose pas d’une durée de vie éternelle. Ainsi, en fin de vie, elle devra être déposée par un professionnel habilité à manipuler les fluides frigorigènes. Ces fluides pourront d’ailleurs être recyclés si la PAC n’est pas une ancienne version. Les précautions à prendre pour sa pompe à chaleur eau-eau La pompe à chaleur eau/eau étant en contact direct avec une nappe d’eau, elle devra donc être en mesure d’en respecter l’intégrité. C’est la raison pour laquelle la commune doit, en amont, autoriser la mise en oeuvre de la PAC, et que cette installation soit effectuée par une entreprise spécialisée qui saura appliquer toutes les règles et préconisations en lien avec le respect de l’environnement. Et si l’homme doit prendre soin de l’eau, l’eau devra aussi prendre soin de la pompe. Par exemple, une eau au PH trop élevé ne pourra être exploitée car elle endommagerait le matériel. Les avantages et inconvénients de la pompe à chaleur eau/eau Les avantages La pompe à chaleur eau/eau présente un certain nombre d’avantages parmi lesquels on peut notamment citer une excellente performance tout au long de l’année un rendement constant le recours à une énergie renouvelable l’eau souterraine ne gèle jamais et reste à température constante permet des économies d’énergie conséquente, plus particulièrement lors d’un couplage avec un système basse température Les inconvénients Cependant, quelques inconvénients restent à déplorer avec ce type d’installation une technique inutilisable en l’absence de nappe phréatique à proximité immédiate la nécessité d’avoir obtenu le droit d’utiliser cette nappe phréatique Il est à noter que pour atteindre les meilleurs rendements possibles, il faut idéalement prévoir le raccordement de cette pompe à chaleur avec un plancher chauffant. La puissance et le COP de la PAC eau/eau La puissance Les pompes à chaleur eau/eau peuvent afficher des puissances allant de 5 à 20 kW. Le choix de cette puissance sera fonction des besoins du logement. Il pourra notamment dépendre du fait que le système sera simplement dédié au chauffage des lieux ou qu’il aura également en charge la production d’eau chaude sanitaire. La superficie sera un autre critère déterminant dans le choix du dimensionnement de la pompe. Le coefficient de performance Le coefficient de performance COP est une autre notion à laquelle il faut prêter une attention toute particulière. En effet, cet indice indique la quantité d’énergie que le matériel est en mesure de produire moyennant une consommation électrique de 1 kW. Une consommation visant à faire fonctionner le moteur de la pompe. Plus le COP est élevé et plus l’équipement est performant et économique. En moyenne, dans le cas d’une pompe à chaleur eau/eau, les appareils présentent des COP entre 4 et 5, soit 4 à 5 kW d’énergie produite pour 1 kW consommé. L’installation de la PAC eau/eau Avant de pouvoir mettre en place une pompe à chaleur eau/eau, il faut en passer par différentes étapes. De multiples opérations et démarches sont à effectuer en amont via des techniques modernes ou traditionnelles, détecter une nappe phréatique le volume d’eau naturelle détecté doit être suffisamment important et renouvelé afin de pouvoir être utilisé une étude de l’eau doit ensuite être réalisée toutes les autorisations en lien avec l’exploitation de cette eau doivent être obtenues réalisation du forage installation de la pompe à chaleur raccordement au réseau de chauffage et/ou d’eau chaude sanitaire réalisation des différents réglages Prix d’une pompe à chaleur eau/eau De multiples critères viendront influencer le tarif de mise en oeuvre d’une pompe à chaleur eau/eau. De la profondeur de la zone de captage à la facilité d’accès au chantier, de la technicité du forage à la puissance de la PAC, du COP à la marque du matériel… tout doit être pris en compte pour un chiffrage affiné. Toutefois, il reste possible de donner quelques indications de base afin de permettre de se faire une première idée sur le sujet. Prix de fourniture PAC eau/eau Lorsqu’il est question d’acheter une PAC eau/eau, il est question d’un véritable investissement qui, à terme, permettra de réaliser de belles économies sur la facture de chauffage jusqu'à 50% et plus. En moyenne, le prix de la pompe à chaleur eau/eau oscille entre 6 000 à 13 000 € selon sa puissance et son COP. Prix de pose PAC eau/eau Pour ce qui est de son installation, un professionnel qualifié pourra présenter une facture de 1 800 à plus de 3 000 € pour votre pompe à chaleur. En outre, il ne faudra pas oublier d’ajouter le coût du forage indispensable à cette technologie, un forage qui pourra coûter une centaine d’€ supplémentaire par mètre foré. Si le budget semble élevé au premier abord, il faut cependant garder en tête que l’équipement sera assez rapidement rentabilisé. Dans le cas de la PAC eau/eau, ce sont seulement 6 à 10 ans selon les habitudes de consommation du foyer qui sont nécessaires pour amortir le coût d’investissement de départ. Ainsi, d’après ces informations, il est possible de dire que, dans la pratique et en moyenne, une dépense entre 9 000 et 15 000 € sera faite pour la fourniture et la pose d’une pompe à chaleur eau/eau. Si l’on ramène cette dépense au m² chauffé, on peut se baser sur une dépense entre 90 et 150 € par m². Coût de fonctionnement Enfin, concernant le coût de fonctionnement de ce type de matériel, selon le niveau de performance de l’isolation du logement, mais aussi selon la profondeur du forage, la pompe consommera entre 5 à 30 € par m² par mois Les aides financières possibles Afin de vous aider à franchir le pas, différentes aides ont été mises en place afin de vous permettre de financer une partie de votre pompe à chaleur. Pour pouvoir y prétendre, il vous faudra automatiquement en passer par des professionnels qualifiés RGE Reconnu Garant de l’Environnement. Des professionnels qui se chargeront à la fois de vous fournir et de vous installer vos équipements. Taux de TVA en rénovation, pour une amélioration du confort de l’habitat ou un remplacement, vous disposerez systématiquement d’un taux de 10 % aussi bien sur la fourniture que sur la pose. CITE il s’agit du Crédit d’Impôt pour la Transition Energétique qui peut permettre d’obtenir jusqu’à 30 % d’aide Eco-prêt à taux 0 une autre aide qui permet d’emprunter jusqu’à 30 000 € à taux 0, soit sans avoir d’intérêt à rembourser. Au-delà de ces aides, sachez que l’Agence pour l’amélioration de l’habitat Anah, les collectivités locales et territoriales, certains fournisseurs d’énergie Prime énergie ou encore des caisses de prestations familiales et de retraite, voire de grandes enseignes de distribution peuvent proposer des subventions afin de vous lancer de votre projet.

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