Je change de chaudière - Quelle énergie choisir ?

Les pompes à chaleur (PAC)

Comme son nom l'indique, une PAC « pompe » des calories à l'extérieur de la maison pour les restituer à l'intérieur. Tout comme un réfrigérateur, mais en sens inverse.

Cette technologie nécessite une assez grande quantité d'électricité car il faut sans cesse compresser puis détendre un fluide caloporteur passant alternativement de l'état liquide à l'état gazeux, ainsi que le faire circuler entre les différents éléments de la PAC. Le rapport entre la puissance électrique consommée par le dispositif et sa puissance de chauffe est appelé le COP (COefficient de Performance). Cette valeur, variant en fonction de la température extérieure et indiquée par les fabricants - le COP « commercial » ou « brut » - est donnée pour une température extérieure de 7°C. Le COP permet ainsi la comparaison entre les différents modèles de PAC. En pratique, et à l'échelle d'une année, le COP moyen n'excède pas 4.

Toutes les PAC donnent leur meilleur rendement pour des installations basse température. Elles sont donc plus adaptées aux constructions neuves ou aux logements très bien isolés. Cependant, il existe des modèles dits « haute température » pouvant produire une eau à 80°C, pour un investissement et un coût d'usage nettement supérieurs. Il peut être préférable de choisir un système hybride combinant une PAC normale pour les températures extérieures moyennes et une chaudière thermique ou électrique d'appoint (voir chapitre « Les installations hybrides » plus loin).

Il est techniquement possible de confier la production d'eau chaude sanitaire à une PAC, mais il est généralement plus intéressant de la séparer.

Les PAC envisageables en remplacement d'une chaudière existante peuvent puiser leurs calories dans l'air, la terre, ou l'eau :

- PAC Air/Eau : Elle chauffe directement l'eau des radiateurs à partir de l'air extérieur. Très répandue et pas trop chère (pour une PAC), le ventilateur de son module extérieur peut générer un bruit gênant, source de conflits de voisinage. Les modèles récents de bonne facture ont particulièrement progressé sur ce point.

- PAC Eau glycolée/Eau (ou géothermique) : Elle chauffe l'eau des radiateurs à partir d'un fluide caloporteur (de l'eau additionnée de glycol) ayant parcouru un serpentin enterré (le « capteur », voir photo page suivante) à environ un mètre de profondeur (ou un circuit vertical jusqu'à 100 m de profondeur). Performante, elle demande tout de même un jardin conséquent pour y loger le capteur qui peut atteindre jusqu'au double de la surface chauffée. Il est évidemment exclu d'envisager la moindre plantation à proximité des tuyaux enterrés.

- PAC Eau/Eau : Elle chauffe l'eau des radiateurs à partir d'une eau pompée jusqu'à 100 mètres sous terre. Elle n'est donc pas éligible pour tous les terrains. Très performante, elle est également très « prévisible » dans ses coûts d'utilisation, car la température des eaux souterraines est beaucoup plus stable que celle de l'air extérieur. Son COP annuel moyen est donc meilleur que celui d'une PAC air/eau. En revanche, elle est plus chère et son installation s'avère coûteuse et envahissante (attention aux dégâts de la foreuse de plusieurs dizaines de tonnes dans le jardin !)

Notons qu'il existe d'autres sortes de PAC (Air/Air et Sol/Sol notamment), mais qui ne sont pas adaptées au remplacement d'une chaudière de chauffage central.

Côté prix :

- PAC (hors installation) :
* Air/Eau : de 6 000 € (basse température, faible puissance) à 15 000 € (haute température, forte puissance)
* Eau Glycolée/Eau ou Eau/Eau : de 10 000 € à 20 000€ (hors forage)
- Entretien : entre 100 € et 150 € par an

Avantages :

• Fiable
• Bonne durée de vie (jusqu'à 25 ans)
• Pas de combustible à stocker
• Bon retour sur investissement dans les bâtiments bien isolés

Inconvénients ou contraintes :

• Investissement élevé
• Performances variables selon la météo
• Peut être insuffisant en rénovation (obligation d'ajouter une source d'appoint)
• Bruit (PAC Air/Eau)
• Fort impact du terrain dans le choix de la technologie

Le solaire thermique

A ne pas confondre avec le solaire photovoltaïque, qui produit de l'électricité, le chauffage solaire thermique est tout simplement un chauffe-eau solaire connecté à des radiateurs.

Autant l'annoncer tout de suite : bien qu'un chauffe-eau solaire puisse produire une eau à 80°C, il est actuellement impossible de le substituer totalement à une chaudière, y compris dans un logement neuf.

Une énergie d'appoint, ou encore de relève, est donc impérative pour les jours sans soleil. Dans le cadre d'une rénovation, il est alors intéressant de conserver l'ancienne chaudière si elle fonctionne encore. Si son remplacement s'impose, l'appoint le plus fréquemment utilisé est une chaudière électrique, car elle ne coûte pas cher à l'achat. Cette dernière est pourtant très gourmande à l'usage, ce qui limite cette option aux régions les plus ensoleillées ou aux résidences secondaires. Pour les autres configurations, un appoint à combustible (gaz, fioul, bois) sera plus rentable. Dans tous les cas, il est préférable d'installer un système intégré, prenant en charge la gestion des différentes énergies.

Les configurations incluant chauffage et eau chaude sanitaire

Le chauffe-eau solaire peut être installé en série, afin de préchauffer l'eau froide entrant dans la chaudière d'appoint. Cette méthode nécessite une installation adaptée pour gérer les moments où l'eau de retour des radiateurs est plus chaude que celle venant des capteurs solaires. Cette configuration peut équiper tout type de chauffage central existant, mais sera plus efficace sur un réseau de distribution basse température (ou éventuellement haute température très bien réglé pour assurer une température de retour des radiateurs très basse).
Par définition, on ne décide pas du moment où le soleil brille, il faut donc « lisser » la production. L'installation la plus courante et la plus intéressante est donc l'hydro-accumulation, qui consiste à stocker un maximum de chaleur dans un ballon d'eau qui tient lieu d'échangeur thermique entre les différents besoins.

Comment ça marche ?

Le principe de base du chauffe-eau solaire est enfantin : placez un tuyau noir au soleil, faites y entrer de l'eau froide, elle en ressort chaude (voir schéma). En revanche, exploiter plus de 80% de l'énergie des rayons solaires frappant le tuyau relève de la technologie. Ou plutôt des technologies puisque deux principaux types de capteurs s'opposent :

- Les capteurs vitrés, ou capteurs plans : un serpentin parcouru par un fluide caloporteur (généralement un mélange d'eau et d'antigel), est installé au fond d'une boîte métallique isolée, puis recouvert d'un film noir, une vitre venant clore le boîtier hermétiquement. Bien sûr, chacun de ces éléments est optimisé pour atteindre le meilleur rendement (choix des matériaux, traitement de la vitre, étanchéité?). Ces capteurs sont les plus répandus et les moins onéreux. Leur durée de vie est d'environ 25 ans.

- Les capteurs sous-vide : ils sont constitués de tubes de verre sous-vide contenant un absorbeur thermique et un échangeur. L'absorbeur étant isolé par le vide, ces capteurs ne nécessitent pas de boîtier. Ils ont pour avantage un meilleur rendement à haute température, c'est à dire lors des forts ensoleillements, et pour inconvénients un prix supérieur, une plus grande fragilité, et une durée de vie inférieure.

Dimensionnement

La taille des capteurs dépend de nombreux paramètres : région, orientation et inclinaison du toit, surface du logement, nombre d'habitants, type de radiateurs? Quant au ballon, plus il est grand, plus il emmagasine de l'énergie (jusqu'à 1000 litres et au-delà pour les plus volumineux). D'une manière générale, un projet de chauffe-eau solaire demande une étude sérieuse menée par un professionnel.

A titre d'exemple : Pour 4 personnes, il est possible de démarrer avec 4 m2 à 6 m2 de capteurs et un ballon de 200 l à 300 l.

Côté prix : Pour une installation comptant de 3 à 6m ² de capteurs et d'un ballon de 200 à 300 litres : entre 4 000 € et 8 000 €, pose incluse (hors chaudière d'appoint).

Avantages :

• Très fiable (capteurs plans)
• Bonne durée de vie (jusqu'à 25 ans, voire plus)
• Pas de combustible à stocker
• Bon retour sur investissement
• Coût d'usage quasiment gratuit
• Idéal pour le hors gel d'une résidence secondaire

Inconvénients ou contraintes :

• Obligation d'ajouter une source d'appoint
• Performances et possibilité d'installation dépendant de l'orientation, de l'inclinaison, et de l'ombrage du toit (ou de l'emplacement disponible aux abords)
• Attention à l'étanchéité du toit (si intégration au bâti)
• Peut nécessiter un ballon volumineux

Les chaudières électriques

Déjà évoquées en tant que chaudière d'appoint, les modèles 100% électriques, qui fonctionnent par effet joule (une résistance chauffe l'eau) ne sont envisageables que pour des cas particuliers.
En effet, bien qu'elles soient très peu chères à l'achat (à partir de 1 000 €), faciles à installer (pas de cheminée, très petit volume), et sans contraintes, leur utilisation reste très onéreuse.

Quelques cas justifiant l'installation d'une chaudière électrique :

- Si vous avez tellement bien rénové l'isolation que le bâtiment ne consomme plus rien? sauf lorsqu'il fait -15°C dehors.

- S'il s'agit d'une résidence secondaire, dans le sud de la France, utilisée 2 mois par an.

- Si vos finances à court terme ne vous permettent pas d'investir

- « Si vous avez peur que les Russes coupent le gaz » (lu sur un forum !)

Avantages :

• Très peu cher à l'achat
• Très fiable
• Facile à installer
• Aucun bruit, ni fumées
• Pas de combustible à stocker

Inconvénients ou contraintes :

• Très cher à l'usage
• Faible durée de vie
• Ne valorise pas la maison en cas de revente

Les solutions hybrides

Dans la plupart des zones tempérées, et à condition que l'isolation du bâtiment soit efficace, il est intéressant d'envisager l'utilisation de deux (ou même trois) sources d'énergies différentes. Cela permet d'utiliser chaque chaudière à son meilleur rendement en fonction des conditions climatiques et de l'usage du bâtiment.

Typiquement, une installation hybride comporte :

- Un système basse température ou à énergie renouvelable intermittente (pompe à chaleur, solaire thermique) qui assure les conditions climatiques les moins rudes (été et mi-saison), et/ou les périodes de faible occupation de la maison (résidence secondaire, variation du nombre d'habitants)

- Un système pouvant produire une température plus haute (chaudière au fioul, à gaz, à bois, électrique) qui prend en charge les conditions extrêmes : grands froids, et maison pleine (besoin d eau chaude sanitaire accru).

- Eventuellement un ou plusieurs systèmes décentralisés (insert, poêle à bois, radiateurs électriques ou sèche serviette?), essentiellement pour des usages ponctuels. Inutile par exemple de chauffer entièrement une grande maison de famille pour un weekend à deux !

Certains systèmes hybrides sont commercialisés en « tout en un ». Par exemple, des PAC incluant une relève électrique, au gaz ou au fioul, ou des ballons de système solaire thermique intégrant l'appoint électrique. Il convient néanmoins d'étudier chaque cas afin de choisir et dimensionner au mieux les différentes énergies.