Génie Climatique et Énergies Renouvelables : les innovations à Interclima 2017

Les produits et systèmes du concours de l’Innovation Interclima +Elec 2017 ont été examinés par un jury au mois de juillet. Les produits primés ne seront connus que le 18 septembre. Autant le dire tout de suite, aucun exposant n’a présenté d’innovation en matériel électrique.

En Génie Climatique, en revanche, 20 produits ont été soumis au jury expert réuni à Paris le 5 juillet, 10 ont été nominés. Plusieurs tendances se révèlent. La première, très marquante, est le fort développement du vecteur air pour le chauffage et le rafraîchissement.

La seconde est l’incorporation croissante de technologies avancées dans les produits et systèmes pour améliorer leur performance énergétique, tout en réduisant leur bruit de fonctionnement : ce sont directement les conséquences de l’application de la Directive Européenne ErP, aussi dite ecoDesign, sur les produits utilisant de l’énergie.

Elle contraint les fabricants à un calendrier d’amélioration des rendements, de réduction du bruit et de la pollution (si ce sont des systèmes avec combustion) étalé jusqu’en 2030 et susceptible d’être étendu au-delà. Troisième tendance, que l’on observe à travers toutes les catégories du concours de l’innovation cette année : le développement des solutions connectées.

Lufmeister rassemble un boîtier et une multisonde déportée pour compter l’énergie du chauffage ou du rafraîchissement par air. ©Lufmeister

Compter l’énergie de l’air

Lufmeister GmbH propose Lufmeister, une solution élégante et fiable de comptage de l’énergie sur l’air en chauffage et en rafraîchissement. Cela permet de répartir les consommations d’énergie entre les locaux desservis par un réseau d’air.

Elle se compose d’un boîtier et d’une multisonde que l’on installe dans la gaine d’air pour une mesure précise du débit massique et de l’enthalpie. C’est une révolution, comme disait Steve Jobs. On savait compter relativement facilement l’énergie de l’eau chaude ou de l’eau glacée. Mais ce n’était pas possible pour l’instant sur le vecteur air, sans mettre en œuvre une installation complexe, volumineuse et hors de prix.

Cette solution est bien plus simple. Lufmeister GmbH a été fondée en février 2016 seulement, par deux spécialistes des instruments de mesure. Le produit Lufmeister sera commercialisé aux alentours de 1800 € par système (boîtier + sondes).

Rolux Renofit de Ubbink adapte un ancien conduit à ventouse horizontal aux exigences des nouvelles chaudières à condensation ou très haut rendement et bas NOx, en changeant le tube intérieur, sans accéder à la façade. ©Ubbink

Ne pas mettre le nez dehors

La Directive ErP condamne peu à peu les chaudières classiques de type B1 sur conduit de fumées ou à ventouse. A partir de septembre 2018, seules seront commercialisables en Europe les chaudières étanches à ventouse à condensation ou à haut rendement et bas NOx. Lorsqu’une chaudière classique à ventouse sevra être remplacée, seuls des modèles à condensation ou bas NOx seront disponibles.

Le conduit intérieur des ventouses classiques n’est pas étanche à l’eau, il faudra le remplacer aussi. Rolux Renofit de Ubbink France est précisément conçu pour la rénovation des terminaux de ventouse horizontaux des chaudières classiques existantes, depuis l’intérieur des logements, sans avoir besoin d’accéder à la façade extérieure : pas de nacelle, ni d’échafaudage. Il facilite le remplacement d’une chaudière à ventouse classique par une chaudière à ventouse à condensation.

Le brûleur gaz VM-G20 ZM-PLN de Weishaupt adapte la technologie de la combustion surfacique du gaz naturel au problème du remplacement des brûleur sur les chaudières au sol existantes. La combustion surfacique + l’excellent contrôle du prémélange gaz/air comburant garantissent une hygiène de combustion avec de très faibles production de NOx. ©Weishaupt

Changer les brûleurs de grande puissance

Le brûleur gaz VM-G20 ZM-PLN de Weishaupt s’attaque à un autre problème. C’est un brûleur gaz à air pulsé à prémélange à combustion surfacique : il n’y plus de grande flamme façon torche, mais une multitude de minuscules flammes à la surface du brûleur.

Il est destiné à la rénovation de générateurs au sol basse température ou à condensation existants, quelle que soit leur architecture (simple, double ou triple parcours de fumées) et même avec des foyers peu profonds.

Il existe en deux versions : 180 à 1750 kW et 250 à 2500 kW. Il offre une excellente hygiène de combustion avec une très faible production de NOx, quelle que soit la chaudière. L’hygiène de combustion dépend du brûleur, de son parfait contrôle du mélange air/gaz et non du corps de chauffe de la chaudière.

Chaufferie à condensation préfabriquée

Terris Energy SAS, de son côté, a proposé T-Easy une solution de chaufferie à condensation préfabriquée pour le neuf, mais surtout pour la rénovation. Elle se compose de chaudières en cascade (construites à partir des corps de chauffe en acier inoxydable du breton Sermeta), d’un module avec pompes et vannes trois voies, de ballons et d’échangeurs pour la production semi-instantanée d’ECS et d’une régulation intelligente connectée.

Le module de régulation effectue en permanence un diagnostic de l’installation, archive l’historique de fonctionnement, etc. L’intérêt de cette conception est que le système est livré en modules séparés, prêts à être raccordé à leurs voisins, et suffisamment bas et étroits pour passer sans difficulté par toutes les portes.

La chaufferie à condensation T-EASY est préfabriquée et livrée par modules prêts à être raccordés de manière simple. La taille du plus grand module passe par une porte à simple battant. ©Terris  Energy SAS

Le nouveau DRV de LG offre des unités extérieures qui, par conception, peut alimenter un réseau deux tubes ou un réseau trois tubes à récupération d’énergie. ©LG Electronics

Le DRV deux-en-un

Le Multi V5 est la dernière version du DRV (Débit de Réfrigérant Variable : une solution de climatisation et de chauffage pour le tertiaire, dans laquelle chaque unité intérieure est pilotée individuellement et raccordée à un réseau de distribution de fluide commun) de LG Electronics.

Il incorpore de remarquables innovations. L’échangeur air/fluide occupe 4 faces de l’unité extérieure pour accroître le rendement, notamment à charge partielle. Son Dual Sensin Control détecte à la fois la température et l’humidité relative dans les locaux pour optimiser le chauffage et le rafraîchissement.

La coque du compresseur est en matière de synthèse, plus solide et moins lourde que l’acier. C’est naturellement un système réversible. Mais surtout, la même unité extérieure est, par construction, capable d’alimenter une distribution deux tubes ou trois tubes avec récupération de chaleur.

Panasonic a pour sa part proposé ECO G, un DRV à moteur à gaz. Il requiert peu de puissance électrique. Ce qui le rend idéal pour les installations de chauffage et de climatisation dans des bâtiments en bout de ligne électrique. Il est réversible et produit de l’ECS même en mode froid, grâce à la récupération de chaleur sur son moteur. Il n’a jamais de problème de dégivrage, puisque celui-ci est assuré en permanence par une dérivation du circuit de refroidissement du moteur à gaz.

Le nouveau DRV Panasonic Eco à moteur à gaz ne s’arrête pas pour dégivrer, produit de l’eau chaude sanitaire en toutes saisons et ne requiert qu’une très faible puissance électrique. ©Panasonic

Le système Healthbox de Renson renouvelle la Ventilation simple-flux. Il pilote jusqu’à 11 bouche d’extraction en fonction des besoins des pièces qu’elles desservent. ©RENSON

Quatre solutions de ventilation

Le double flux se développe, mais Renson demeure partisan du simple flux. Il a proposé HealthBox 3.0 est une solution de ventilation simple-flux connectée qui n’a plus grande chose à voir avec la VMC classique. Elle offre en effet jusqu’à 11 bouches d’extraction pilotées individuellement, avec volet motorisé et sondes de CO2 dans chaque pièce équipée d’une bouche d’extraction.

Le système n’extrait donc plus seulement dans les pièces humides, mais aussi dans les locaux secs. Il pilote précisément le débit de ventilation en fonction du besoin, pièce par pièce.  

EBM-PAPST a développé Axiblade, un système de ventilateur à moteur brushless pour un pilotage fin de sa vitesse. Il consomme moins, brasse plus d’air, tout en produisant moins de bruit. Il est destiné aux fabricants d’aéroréfrigérants, de condenseurs à air, de groupes froids et réversibles extérieurs. Il leur permet de faire face aux exigences de la Directive ErP dans les années à venir.

Wise II de Swegon est un système de ventilation pilotée local par local dans des bâtiments tertiaires. Chaque terminal de diffusion d’air est motorisé, piloté et communique en radio HF avec la centrale de traitement d’air Swegon , naturellement dans un protocole propriétaire.

Enfin, Surface d’Aero Textile Concept est un diffuseur d’air textile en 600 x 600 mm. Il diffuse à 360°, offre un choix de couleur et de motifs et, pour son entretien, se lave en machine.

Axiblade d’EBM-PAPST illustre l’évolution de l’industriel du froid et des pompes à chaleur. Pour satisfaire les exigences croissantes de l’ErP, les constructeurs comme en automobile se reposent de plus en plus sur des équipementiers qui développent des sous-ensembles très performants. Ce ventilateur consomme moins d’énergie à débit d’air égal et fait moins de bruit. ©EBM-Papst

Avec Wise II, Swegon lance une solution de pilotage très précis des ensembles terminaux de ventilation + centrale de traitement d’air. Les appareils communiquent entre-eux à l’aide d’un protocole radio dans le but de ventiler en fonctions de besoins de chaque local et pas davantage pour économiser l’électricité. ©Swegon

Surface d’Aero Textile Concept est un diffuseur d’air textile en 600 x 600 mm. Il offre un choix de motifs et de couleurs. Il est lavable en machine. ©Aero Textile Concept

Conjoncture défavorable pour les Énergies Renouvelables 

Seulement huit produits et systèmes ont été soumis au jury expert réuni le 7 juillet pour la catégorie « Systèmes utilisant des ENR ». Le jury a nominé quatre solutions.

Face à la persistance d’un prix du pétrole faible depuis plusieurs années, à des prix du gaz naturel attrayants, les Energies Renouvelables  - ENR : électricité photovoltaïque, solaire thermique, bois et biomasse, pompes à chaleur, petit éolien, récupération des énergies fatales, petit hydraulique - traversent des circonstances économiques difficiles qui pèsent sur les ventes. Sauf en ce qui concerne les pompes à chaleur, toujours propulsées par un crédit d’impôt motivant.

Pourtant, l’arrivée du Bepos en construction neuve, en 2018 pour les bâtiments publics neufs et en 2020 pour tous les bâtiments neufs, devrait leur redonner vigueur.

En attendant, les solutions nominées par le jury expert portent sur le photovoltaïque, le solaire thermique, les pompes à chaleur et la récupération des énergies fatales sur site : un beau panel de ce qui est techniquement possible aujourd’hui, une bonne préparation pour la généralisation prochaine du Bepos en construction neuve.

Myriade de France Air est organisé autour d’un automate de régulation performant, capable de valoriser au mieux les énergies produites sur site - récupération de chaleur fatale, de chaleur solaire thermique, d’électricité photovoltaïque– grâce à une pompe à chaleur sur l’air extrait, à un groupe de ventilation double-flux, etc. ©France Air

Récupérer les énergies fatales

Myriade de France Air s’adresse au logement neuf et organise, de manière évolutive dans le temps, la récupération des énergies fatales du bâtiment – la chaleur de l’air extrait, celle des eaux grises - et optimise la consommation des énergies produites sur site la production d’énergie sur site, dans le but de maximiser l’emploi des ENR pour le chauffage, la production d’ECS et la ventilation.

Le cœur du système est un automate de régulation capable de piloter une pompe à chaleur sur l’air extrait, des capteurs solaires thermiques, de la récupération de chaleur sur les eaux grises, des capteurs solaires photovoltaïques. Cet automate maximise l’emploi des gisements énergétiques disponibles sur site.

Il est évolutif et sait accepter soit de nouvelles sources d’ENR – ajout de solaire PV ou thermique, par exemple – ou le remplacement d’un équipement par un nouveau plus performant. Myriade s’adresse à la fois à la maison individuelle et aux logements collectifs neufs. Il dispose dès à présent d’un Titre V Système pour sa prise en compte par le moteur de calcul de la RT2012.

La pac réversible split air/eau Compacte Energie + de Airmat produit l’ECS gratuitement en été en récupérant la chaleur en mode rafraîchissement.©Airmat

Tirer le meilleur avantage des pompes à chaleur

Avec sa pompe à chaleur réversible et double service (chauffage et ECS ou rafraîchissement et ECS) Compacte Energie +, Airmat amorce une nouvelle conception de machine qui maximise les bénéfices des système thermodynamiques. C’est une pompe à chaleur air/eau en split particulièrement astucieuse.

En mode chauffage, cette pompe à chaleur, disponible en puissances nominales de 4 à 12 kW, prend la chaleur de l’air extérieur, l’amplifie (compression) et la restitue dans le circuit d’eau du chauffage et dans le ballon d’ECS. Rien d’exceptionnel jusque-là, mais en mode rafraîchissement, une pac classique extrait la chaleur du logement et la dissipe à l’extérieur.

Airmat a eu l’idée d’intercepter la chaleur prélevée à l’intérieur dans le logement, de l’utiliser pour produire l’ECS dans un ballon de 1550, 200 ou 300 l, avant de dissiper le surplus éventuel à l’extérieur.

Résultat, en mode froid, cette pac produit de l’ECS gratuitement, sans consommation d’énergie supplémentaire. Ce qui améliore considérablement le bilan énergétique annuel de l’installation et ouvre la possibilité, en construction neuve, de rafraîchir l’été tout en passant sous les fourches caudines de la RT2012 et au-delà.

Voici une chaudière à condensation bois déchiqueté avec un foyer en acier inoxydable et un lavage automatique contre l’encrassement.©SB THERMIQUE

Bois et condensation

Nous connaissions déjà des chaudières à condensation à granulés de bois, la chaudière Herz Firematic Condensation 20/35 de SB Thermique étend la technologie de la condensation au bois déchiqueté, un combustible moins noble, dont la teneur en eau est considérablement plus aléatoire que celle des granulés.

C’est aussi un combustible moins coûteux, mais plus difficilement valorisé. Pour garantir la fiabilité de cette chaudière dans le temps, le constructeur a opté pour un échangeur de chaleur en acier inoxydable avec un nettoyage automatique en continu des parois du corps de chauffe par un dispositif de rinçage : une pulvérisation d’eau dans la chambre de combustion, associé à des turbulateurs. Cette approche pousse le rendement nominal à 105% sur PCS.

Hybrid' Kit d’Edilians rassemble des panneaux hybrides (thermiques + photovoltaïques), un micro-onduleur et un ballon thermodynamique pour la production d’ECS. Résultat : le production d’ECS produit plus d’énergie qu’elle n’en comme annuellement. © Edilians

Les panneaux solaires hybrides en toitures

Le quatrième produit nominé dans la catégorie « Systèmes utilisant des ENR » est Hybrid' Kit d’Edilians. C’est une tuile mixte combinant solaire thermique et solaire photovoltaïque, associée à un ballon de préparation d’ECS thermodynamique et à un micro-onduleur qui se charge d’alimenter le ballon thermodynamique en priorité grâce à l’électricité photovoltaïque produit sur site.

Tout le câblage nécessaire est fourni. La présence d’un capteur thermique à circulation sous la tuile mixte contribue à refroidir sa surface, donc à augmenter le rendement de production de son capteur photovoltaïque de 25% annuellement.

Les capteurs thermiques préchauffent l’ECS. Le ballon thermodynamique la porte à 60°C avec un COP moyen annuel de 3,6 qui atteint 6 en été. Cette solution produit autant d’électricité annuellement que le ballon thermodynamique en consomme : un pas vers le Bepos.