Chaleur renouvelable : couvrir 100% des besoins de chaleur annuels par le solaire thermique
Le suisse Jenni Energietechnik développe, fabrique et installe des solutions solaires thermiques assurant la couverture de 100% des besoins de chaleur annuels en maison individuelle ou en collectif
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En prélude à la semaine de la chaleur renouvelable qui aura lieu en présentiel au Grand Rex à Paris, les 7 et 8 décembre, voici une série d’articles sur les solutions et les marchés de la chaleur renouvelable. Ce troisième article porte sur les immenses possibilités de la chaleur solaire thermique en logement, tant individuel que collectif, en construction neuve comme en rénovation lourde.
Le 31 août 2007, Jenni Energietechnik a livré un premier bâtiment collectif neuf de 17 logements, dont 100% des besoins de chaleur annuels pour le chauffage et la production d’eau chaude sont couverts par une installation solaire thermique.
L’entreprise avait déjà à son actif plusieurs maisons individuelles fonctionnant entièrement au solaire thermique pour l’ECS et le chauffage. Ses dirigeants étaient convaincus que leur solution pouvait parfaitement s’adapter au collectif.
Mais voilà, ils ne trouvaient pas de promoteur volontaire pour se lancer dans cette aventure : satisfaire 100% des besoins de chaleur annuel d’un bâtiment de logements collectifs neuf en Suisse.
Ils ont donc décidé de construire eux-mêmes un bâtiment de 17 logements, à la fois pour loger leur personnel et pour prouver la validité de leur théorie. Le permis de construire d’un bâtiment à Oberburg en Suisse, proche des ateliers de l’entreprise a été déposé le 26 mai 2005.
Après purge des recours, les travaux commencent le 7 septembre 2005.
Un accumulateur de chaleur annuel
La solution de Jenni Energietechnik est conceptuellement simple :
- un bâtiment performant pour minimiser les besoins de chauffage,
- un maximum de capteurs solaires thermiques sur la toiture, orientée de manière optimale,
- un accumulateur de chaleur annuel sous forme d’un ballon d’eau chaude géant, posé verticalement dans le bâtiment, comportant plusieurs échangeurs et piquages pour optimiser la chaleur disponible en fonction de la température des besoins.
Dans cette première opération à Oberburg, le bâtiment est conforme au standard Minergie-P – ce qui correspond à un bâtiment passif en Suisse –, ses ouvertures sont en majorité au sud, à l’ouest et à l’est.
Le chauffage des logements est entièrement assuré par des planchers chauffants basse température. Le bâtiment est équipé d’une ventilation double-flux avec récupération de chaleur sur l’air extrait.
La toiture au sud supporte 276 m² de capteurs solaires thermiques. La fabrication de l’accumulateur de chaleur de 205 m3 commence dans les ateliers de Jenni Energietechnik à Oberburg. ©Jenni Energietechnik
L’accumulateur, un ballon d’eau chaude en acier de 4,40 m de diamètre et de 19 m de hauteur hors-tout, est posé le 19 novembre 2005. Il est placé verticalement au centre du bâtiment R+3. Sa base repose sur une infrastructure de béton 5 m au-dessous du niveau du sol. ©Jenni Energietechnik
Plus de 84°C au sommet de l’accumulateur
La pose des capteurs thermiques sur le toit commence en mai 2006. Fin Mai, le chargement de l’accumulateur débute. Le bâtiment est livré à l’automne 2007 et les premiers occupants s’installent.
Le premier hiver 2007-2008 se déroule sans aucun démarrage de la chaudière à granulés de bois de 25 kW, prévue en secours de l’installation solaire. Le solaire thermique a couvert la totalité des besoins de chaleur annuels du bâtiment, pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire.
Le 13 août 2018, la température de l’eau stockée atteint 81,5°C au sommet de l’accumulateur en eau morte. Celui-ci est alimenté par trois piquages sur le primaire eau glycolée des capteurs solaires thermiques. Ces piquages sont gérés en fonction de la température stratifiée dans l’accumulateur. La production d’ECS est assurée par trois accumulateurs noyés, montés en série du bas en haut de l’accumulateur pour récupérer un maximum de chaleur. L’échangeur alimentant les planchers chauffants est raccordé en partie basse de l’accumulateur. Les vannes de retour chauffage sont également raccordées dans le bas de l’accumulateur. ©Jenni Energietechnik
En janvier 2013, au plus fort de l’hiver, la température dans le ballon est de 27°C à 2 m de hauteur dans l’accumulateur et atteint encore 70°C à 15 m. En février 2013, elle est descendue à 59°C à 15 m de hauteur dans l’accumulateur. ©Jenni Energietechnik
Les capteurs solaires thermiques continuent d’apporter de la chaleur dans l’accumulateur quand le soleil brille en hiver. ©Jenni Energietechnik
Depuis cette première réalisation, Jenni Energietechnik a équipé plusieurs bâtiments collectifs neufs de la même technologie, dont deux autres sur le même site, ainsi que plusieurs dizaines de maisons individuelles. ©Jenni Energietechnik
L’entreprise s’est même lancée dans la rénovation de bâtiments existants, avec la même technologie, mais en ajoutant du solaire photovoltaïque destiné à alimenter une pompe à chaleur en autoconsommation, en relève de l’installation solaire thermique. ©Jenni Energietechnik
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