RealiserAuditSolaire 090423 Fr

Version avril 2009

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Energie

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REALISER UN AUDIT SOLAIRE

tude de faisabilit dun grand systme solaire thermique

SUR 21 REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009

REALISER UN AUDIT SOLAIRE Etude de faisabilit d'un grand systme solaire thermique

SOMMAIRE CONTENU......................................................................................................................................... 3 OBJECTIF......................................................................................................................................... 3 PUBLIC-CIBLE ................................................................................................................................. 3 1. QU'EST-CE QU'UN AUDIT SOLAIRE ? ................................................................................. 4 2. METHODE DE REALISATION DE L'AUDIT SOLAIRE .......................................................... 4 3 TABLEAU SYNTHETIQUE DES HYPOTHESES CONSIDEREES POUR L'AUDIT ............................................................................................................................................ 5 4 PRESENTATION DE L'ETABLISSEMENT............................................................................. 6 5 INTEGRATION TECHNIQUE DUN CHAUFFE-EAU SOLAIRE DANS L'INSTALLATION EXISTANTE ........................................................................................................ 7 6 DETERMINATION DES CONSOMMATIONS DEAU CHAUDE ET DE COMBUSTIBLES ASSOCIEES ........................................................................................................ 8 7 PRE-DIMENSIONNEMENT A LOPTIMUM ECONOMIQUE DU CHAUFFE-EAU SOLAIRE.............................................................................................................. 10 8 IMPACT DU CHAUFFE-EAU SOLAIRE................................................................................ 13 9 MESURES DE CONSERVATION DENERGIE ET ASPECTS SANITAIRES................................................................................................................................... 17 10 CONCLUSIONS .................................................................................................................... 17 ANNEXE 1 : TABLEAU SYNTHETIQUE DES RESULTATS DE L'AUDIT SOLAIRE......................................................................................................................................... 18 ANNEXE 2 : REFERENTIELS SOLAIRE THERMIQUE ................................................................. 19

SUR 21 - REALISER UN AUDIT SOLAIRE- VERSION AVRIL 2009

CONTENU De nombreuses tudes dont l'une mene en Rgion wallonne en 2003, montrent que bon nombre d'tablissements d'accueil ou d'hbergement de collectivits prsentent un potentiel certain pour la production d'eau chaude au dpart de l'nergie solaire. Pour valuer l'intrt d'une installation solaire thermique de production d'eau chaude dans un tablissement donn (piscine, hpital, maison de repos, centre d'hbergement, immeuble de logement, etc.) il est presque toujours indispensable de raliser une tude de (pr-) faisabilit, communment appele audit solaire. Le prsent document est un rfrentiel d'information destin aux bureaux d'tudes chargs de raliser ce type d'tude. Il propose une structure d'audit qui, une fois ralis, permet au commanditaire de saisir les implications conomiques et environnementales de l'installation d'un Chauffe-eau solaire dans son tablissement et de dcider de la poursuite du projet sur base de critres technico-conomiques objectifs et quantifis..

OBJECTIF Ce rfrentiel a pour objectif d'accompagner les bureaux d'tudes dans la ralisation d'tudes de faisabilit de grands systmes solaires thermiques, communment appeles audits solaires thermiques

PUBLIC-CIBLE Les bureaux d'tudes actifs dans le domaine de l'nergie solaire thermique y trouveront une mthode, une approche et des outils pour valuer au mieux la faisabilit et le dimensionnement d'une grande installation solaire thermique de production d'eau chaude.


INTRODUCTION Les tudes de faisabilits telles que laudit solaire sont subsidiables concurrence de 50% dans le cadre : des primes nergie pour le secteur tertiaire et industriel afin damliorer la

performance nergtique des btiments. Pour plus dinformations, rendez-vous sur: http://www.ibgebim.be/Templates/Professionnels/Informer.aspx?ID=3230&langtype=2060

des primes nergie pour le logement collectif afin damliorer la performance nergtique des btiments. Pour plus dinformations, rendez-vous sur:: http://www.ibgebim.be/Templates/Professionnels/Informer.aspx?ID=3228&langtype=2060

1. QU'EST-CE QU'UN AUDIT SOLAIRE ? Un audit solaire est une tude de (pr-)faisabilit relative l'installation d'un grand systme solaire thermique de production d'eau chaude. L'audit solaire est normalement effectu au stade de l'avant-projet, entre l'valuation de la pertinence du projet et l'tude technique de la conception du systme. Au dpart de donnes relatives la consommation d'eau chaude et de caractristiques techniques propres au btiment, lauditeur dtermine un profil de puisage de l'eau chaude et une srie de contraintes ou opportunits ayant un impact sur l'installation d'un chauffe-eau solaire. Il effectue ensuite un pr-dimensionnement de l'installation l'aide d'un logiciel de simulation, permettant de dterminer la taille du systme (surface de capteurs, volume de stockage,) correspondant un optimum technico-conomique. Le rapport daudit analyse les modalits d'intgration des composants solaires dans le systme de production d'eau chaude existant et fournit un bilan conomique, nergtique et environnemental de lopration. . 2. METHODE DE REALISATION DE L'AUDIT SOLAIRE L'tude de (pr-)faisabilit dun grand chauffe-eau solaire dans un tablissement donn a pour objectif d'valuer l'intgration technique du chauffe-eau solaire dans le systme de chauffage existant, de caractriser le systme technique recommand et den estimer l'impact nergtique, conomique et environnemental. L'intgration technique consiste dterminer si, en fonction des caractristiques de l'tablissement (profil de demande en eau chaude, contraintes techniques et/ou architecturales, quipements existants, ), l'installation d'un chauffe-eau solaire dans ltablissement considr est envisageable. Les amnagements annexes ventuellement ncessaires seront pris en compte et inclus dans le calcul de rentabilit. Caractriser le systme technique recommand consiste : dresser la liste des composants techniques mettre en uvre et dcrire brivement la

configuration recommande; dterminer la surface du champ de capteurs et le volume du stockage de chaleur

correspondant l'optimum conomique Le dimensionnement correspondant l'optimum conomique s'obtient en simulant le fonctionnement de plusieurs tailles de chauffe-eau solaires au dpart des besoins en eau chaude de l'tablissement, pour finalement retenir la taille de systme qui permet de produire le maximum d'nergie solaire utile au cot d'investissement par unit de combustible conomis le plus bas. Ltude d'impact de linstallation dun chauffe-eau solaire passe par le calcul des bilans nergtique, conomique et environnemental du projet. Cette tape fourni au commanditaire des rsultats chiffrs fiables, reposant sur des critres technico-conomiques et environnementaux objectifs et quantifis. Le rsultat de ces bilans, doit permettre au responsable de l'tablissement de fonder sa dcision de poursuivre (ou non) la ralisation du projet. Selon les rgles de bonne pratique, il est conseill de suivre les 3 tapes de cette mthode d'audit, largement valide, afin d'obtenir une tude de faisabilit complte et cohrente. Le cas chant, l'auditeur adaptera la mthode en fonction de la spcificit de l'tablissement. Dautres mthodes de ralisation d'audits solaires existent et peuvent se rvler adquates galement.


3 TABLEAU SYNTHETIQUE DES HYPOTHESES CONSIDEREES POUR L'AUDIT

En dbut de rapport, l'auditeur prsente les principales hypothses considres pour effectuer l'audit, en distinguant les hypothses techniques, nergtiques, conomiques et environnementales. Les hypothses de calcul utilises sont conservatrices, afin dviter de mauvaises surprises en cours d'excution des travaux. Les hypothses et les raisons du choix des hypothses sont claires et transparentes afin de permettre la comparaison avec d'autres solutions technologiques sur base d'hypothses de calcul comparables ou identiques. Hypothses Valeurs conservatrices

Techniques

Caractristiques de linstallation Type de capteurs Nombre et emplacement des ballons de stockage et changeurs

Energtiques

Besoins en chaleur Dduire la part des besoins en chaleur qui ne peut pas tre produite par le systme solaire

Rendement de(s) chaudire(s) / unit(s) de production d'eau chaude existante(s)

Considrer le rendement annuel moyen de la production d'eau chaude (prciser : rendement saisonnier, rendement d'exploitation) pour dterminer les besoins nets en chaleur

Economiques

Dure de vie conomique 25 ans. Certains fournisseurs offrent 30 ans de garantie sur leurs capteurs, il ne s'agit donc pas du nombre d'annes d'opration des capteurs, mais d'une dure d'amortissement de l'investissement

Investissement Montant "tout compris" (capteurs, stockage, changeurs, rgulation, gnie civil, connexions, primes dduites ) + marge de scurit ventuelle

Prix du combustible (achat) Prix actuel, ristournes dduites

Evolution du prix du combustible + 3% par an (gaz naturel et mazout)

Prix des entretiens Inclure une provision pour les rparations mineures (circulateur, vannes, ), compter 0.5 1% de l'investissement

Evolution du prix des entretiens (inflation)

+ 2% par an

Taux dactualisation + 3% si pas demprunt + 6% si emprunt

Environnementales

Coefficient d'mission de CO2 des diffrents combustibles

Valeurs utilises par l'IBGE


4 PRESENTATION DE L'ETABLISSEMENT Deux types dinformations relatives ltablissement sont utiles en pratique : le type d'tablissement ; les installations de production de chaleur existantes et leur capacit fournir l'appoint

au chauffe-eau solaire.

4.1 Type d'tablissement

L'auditeur prcisera le type d'tablissement tudi et dtaillera : 1. L'affectation principale de l'tablissement ainsi que les activits annexes ; 2. La taille et le nombre de btiments (superficie, nombre de chambres ou de lits, ) ; 3. La frquence d'utilisation des installations de production d'eau chaude (saisonnire, continue, en semaine, ) ; 4. Les limites de l'audit (btiments concerns, usage(s) de la chaleur produite, ) ;

4.2 Installation de production deau chaude Pour l'installation thermique, on dcrira : 5. Le systme de production de chaleur utilis pour leau chaude (chaudires classique/modulante/ condensation, rsistance lectrique, pompe chaleur, ) ; 6. La taille de l'installation de production de chaleur (nombre d'units, puissance, ) et le(s) rgime(s) de temprature ; 7. La combinaison avec la production de chaleur pour le chauffage dambiance des locaux; 8. Le(s) type(s) de combustible utilis(s) (gaz naturel, mazout, bois, huiles vgtales, ) ; 9. L'anne de construction et les rendements saisonniers estims (pas les rendements de combustion); 10. Le type de rgulation (en cascade, coupure la nuit et/ou en t, fonctionnement continu,); 11. Le systme de gestion des quipements (GTC, ) ; 12. Les quipements annexes (quipements de mesure, vase d'expansion, chauffage urbain, pompe chaleur, cognration, ) ; 13. Les caractristiques de la boucle de distribution deau chaude (longueur, configuration, isolation des conduites, )..


5 INTEGRATION TECHNIQUE DUN CHAUFFE-EAU SOLAIRE DANS L'INSTALLATION EXISTANTE

Sur base des besoins en eau chaude mesurs ou estims et des caractristiques de linstallation de production de chaleur existante, l'ingnieur qui effectue l'audit propose linstallation solaire la plus approprie et prsente un schma de principe de l'installation.

Figure 1 : Schma de principe de linstallation solaire propose A cette fin, il relve au cours de la visite de ltablissement, lensemble des contraintes et opportunits techniques ayant un impact sur lintgration du chauffe-eau solaire. Parmi les contraintes et opportunits, on notera gnralement : La surface disponible en toiture pour poser les capteurs solaires ; L'encombrement des locaux techniques ou de l'endroit pressenti pour installer les ballons de

stockage, conduites et changeurs de chaleur ; La connexion hydraulique au rseau de distribution deau chaude ; La compatibilit entre le chauffe-eau solaire et les autres quipements (chaudire

condensation, pompe chaleur, cognration, rseau de chauffage urbain, ). L'acheminement des composants du chauffe-eau solaire jusqu' l'endroit pressenti pour leur

installation. La liste des contraintes et opportunits permet didentifier les mesures et dispositifs annexes ventuellement ncessaires et dvaluer les surcots qu'elles entranent par rapport une situation de rfrence. Dans certains cas, les contraintes identifies peuvent aboutir la conclusion immdiate qu'installer un chauffe-eau solaire dans l'tablissement tudi n'est pas envisageable d'un point de vue technique ou conomique.


6 DETERMINATION DES CONSOMMATIONS DEAU CHAUDE ET DE COMBUSTIBLES ASSOCIEES

6.1 Dfinition des consommations d'eau chaude

Leau chaude consomme peut-tre de nature diffrente et des tempratures diffrentes, par exemple : Eau chaude sanitaire 55C Eau de renouvellement pour les bassins de natation 28C Un profil spcifique doit tre tabli pour chacune des ces consommations. 6.2 Consommations annuelles et variations mensuelles

Les consommations annuelles (de combustible) et leurs variations mensuelles peuvent tre dduites de relevs de facturation, dans certains cas elles font l'objet d'une comptabilit nergtique. En revanche, la consommation annuelle d'eau chaude et fortiori, les variations hebdomadaires et journalires de celle-ci ne pourra tre obtenue de manire fiable et prcise qu'aprs une campagne de mesures.

6.2.1 Choix de l'anne de rfrence Le dimensionnement d'un chauffe-eau solaire se fait sur base des consommations d'eau et de combustibles d'une anne entire. Il est donc primordial de choisir l'anne la plus reprsentative de l'activit de l'tablissement au cours de la dcennie qui suivra l'installation du chauffe-eau solaire. Soit une anne de consommation faible, si l'activit est susceptible de diminuer et/ou

si des mesures d'Utilisation Rationnelle d'Energie sont prvues ; Soit une anne de consommation leve, si l'activit est susceptible d'augmenter,

suite une extension de l'tablissement, par exemple. Une analyse des consommations d'eau chaude des dernires annes permet de connatre la tendance ( la hausse ou la baisse) pour les annes venir. Des facteurs correctifs peuvent tre pris en compte afin de se rapprocher le plus possible de l'activit future.

6.2.2 Les variations hebdomadaire et journalire Les relevs de facturation ne permettent pas de connatre les variations hebdomadaire et journalire de la consommation deau chaude. Or, la rentabilit du chauffe-eau solaire sera fonction du profil de puisage de leau chaude. La seule manire de connatre ces profils de manire prcise et fiable est de mesurer la consommation deau chaude par le placement dun dbitmtre ou d'un compteur de passage qui sera relev chaque jour durant une priode correspondant 40 jours d'occupation normale de l'tablissement (soit six semaines minimum).


6.3 Elaboration dun profil type de consommation deau chaude

Sur ces bases, on labore un profil de consommation nette de leau chaude. De ce profil, on dduit les volumes non concerns par la production du chauffe-eau solaire (par ex. les parties de ltablissement qui ne sont pas desservies par le chauffe-eau solaire).

Profil mensuel type (ECS)

0200400600

80010001200

1400160018002000

Janvier

Fv

rier Mars Avr

il Mai

Juin Juillet Ao

t

Septem

breOct

obre

Novemb

re

Dcemb

re

m3/mois( 60C)

Figure 2 : Exemple de profil mensuel de consommation deau chaude

6.4 Dtermination des consommations de combustibles correspondant la production deau chaude La consommation dnergie correspondant la production deau chaude est obtenue en divisant le contenu nergtique de leau chaude consomme par le rendement saisonnier de linstallation de production deau chaude existante. Ce rendement saisonnier de production d'eau chaude sanitaire tient compte des pertes l'arrt des chaudires (au travers des parois et via la chemine). A ne pas confondre avec le rendement de combustion, mesur de manire instantane et pleine puissance. L'objectif est de connatre ce que permettra dconomiser "rellement" le chauffe-eau solaire. Le rendement saisonnier d'une chaudire rcente haut rendement ou condensation se situe entre 80 et 90 %. Par contre, pour une chaudire conventionnelle ou ancienne, le rendement saisonnier de la production d'eau chaude sanitaire peut littralement chuter et ne plus dpasser 60 voir 50%.


7 PRE-DIMENSIONNEMENT A LOPTIMUM ECONOMIQUE DU CHAUFFE-EAU SOLAIRE

7.1 Principe du dimensionnement loptimum conomique

7.1.1 Le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible conomis Une manire correcte d'valuer l'intrt conomique de l'investissement dans un chauffe-eau solaire consiste calculer le cot de lnergie solaire produite et le comparer ensuite avec le cot de lnergie normalement utilise pour produire l'eau chaude. Les donnes ncessaires pour calculer le cot de lnergie solaire produite sont : L'investissement NET, hors TVA, subsides dduits, frais d'tude et dinstallation

compris. La dure de vie (conomique) escompte du chauffe-eau solaire, soit 25 ans

minimum ; Les apports solaires au niveau du ballon de stockage, exprims en kWh/an . La formule suivante donne le cot d1 kilowattheure dnergie solaire produit, ce qui constitue une premire indication de l'intrt conomique de l'investissement :

Investissement Net .COT = Dure de Vie * Apport Sol

Pour pouvoir comparer ce cot avec celui de lnergie consomme pour produire l'eau chaude dans la situation de rfrence (sans chauffe-eau solaire), l'auditeur calculera la quantit de combustible que le chauffe eau solaire permet dconomiser. Connaissant le rendement dexploitation annuel de la chaudire et la production solaire, on peut calculer lnergie d'appoint conomise grce au chauffe-eau solaire en divisant les apports solaires par le rendement dexploitation de la chaudire :

Apports SolairesEnergie Economise = Rdt Appoint

Connaissant le rendement de linstallation existante de production de chaleur, on peut galement calculer le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible conomis; soit le cot du kWh de chaleur solaire utile divis par le rendement de linstallation existante de production de chaleur. Cette notion de cot d'investissement dans le chauffe-eau solaire par unit de combustible conomis (exprime en cEUR / kWh de combustible) permet de comparer objectivement: si conomiser un kWh de combustible avec un chauffe-eau solaire "cote" moins cher

que le prix actuel du kWh de combustible, alors le matre d'ouvrage a un intrt conomique installer un chauffe-eau solaire pour produire une partie de son eau chaude,

si conomiser un kWh de combustible avec un chauffe-eau solaire "cote" plus cher que le prix actuel de ce kWh de combustible, l'intrt conomique est moindre.

Le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible conomis se calcule de la manire suivante :

( ) 100* = chaudireSolaireCES EnINVC

O : CESC = cot du CES par kWh de combustible conomis (en cEUR/kWh de

combustible) INV = investissement Net total dans le CES, subsides dduits (en EUR) n = dure de vie escompte du chauffe-eau solaire (en anne). SolaireE = apport nergtique solaire annuel utile (en kWh/an). chaudire = rendement global annuel de l'installation existante de production de

chaleur (en %). 100 = facteur de conversion EUR en centimes d'euro. En fonction des sources utilises pour estimer le cot du chauffe-eau solaire (devis d'entrepreneur, tarifs des fournisseurs d'quipements, etc. l'on considre une marge d'incertitude plus ou moins importante sur les montants considrs dans le rapport daudit.


Cela tant, l'estimation du cot de l'investissement par unit de chaleur solaire produite est relativement simple, dans la mesure o : les cots dinvestissement de linstallation solaire peuvent tre estims avant mise en uvre, les cots d'exploitation (achat de combustible) sont pratiquement nuls (nergie solaire gratuite,

maintenance supplmentaire limite), la quantit de chaleur produite en moyenne par linstallation solaire peut tre value au dpart

des caractristiques du chauffe-eau solaire et du systme d'appoint. 7.2 Dtermination du prix de rfrence pour le combustible utilis par linstallation existante Le cot de l'investissement dans un chauffe-eau solaire par kWh conomis prsent ci-dessus peut-tre compar directement avec le prix dachat du combustible utilis par linstallation de production de chaleur existante. Ce prix est dtermin sur base de lanalyse des factures nergtiques de ltablissement. Les conditions tarifaires (forfait annuel, facteur proportionnel la consommation, taxes) en vigueur pour ltablissement y sont en gnral reprises. Lorsque les factures nergtiques de ltablissement ne sont pas disponibles, on se rabattra sur les prix publis par le ministre des affaires conomiques, en choisissant la catgorie tarifaire dapplication pour ltablissement.

7.3 Dtermination des performances du chauffe-eau solaire

7.3.1 Simulation dynamique sur base annuelle Les performances du chauffe-eau solaire sont dtermines par simulation informatique dynamique sur une anne entire. Lensemble de linstallation de production de chaleur (tant la partie solaire que la partie appoint) est modlis au moyen dun logiciel appropri. On value de cette manire, pour diffrentes tailles dinstallation (caractrises par une superficie de capteurs solaires et un volume de ballons de stockage), la quantit de chaleur utile produite et la quantit de combustible conomis. Pour arriver ces rsultats, le logiciel value les pertes de stockage et les pertes de distribution de la chaleur. Le cot de production de leau chaude est calcul en fonction dun cot indicatif des composants, de la maintenance et de linstallation du chauffe-eau solaire, et des subsides disponibles pour l'installation d'un chauffe-eau solaire. Dans le cas dinstallations complexes (tablissements prsentant plusieurs units de production deau chaude ou plusieurs tempratures de production deau chaude diffrentes), plusieurs configurations dinstallations doivent tre modlises et simules.

7.3.2 Schma du chauffe-eau solaire simul Le(s) modle(s) retenu(s) lors de ltape de simulation est (sont) prsent(s) dans le rapport daudit. Un (ou plusieurs) schma(s) de principe sont inclus de manire en faciliter la comprhension. Les figures ci-dessous reprsentent deux modles utiliss lors dun mme audit. La figure 3 dcrit linstallation de production deau chaude sanitaire, la figure 4 linstallation de production de chaleur pour la piscine.

Figure 1 : Schma de principe de linstallation solaire de production deau chaude sanitaire

Figure 2 : Schma de principe de linstallation solaire de chauffage de la piscine


7.4 Rsultats du pr-dimensionnement

7.4.1 Dtermination de loptimum conomique Les rsultats des simulations de pr-dimensionnement loptimum conomique sont synthtiss sur un graphique tel que celui prsent la figure 5. Pour chacune des tailles de chauffe-eau solaire simul, le cot par kWh de combustible conomis est report sur le graphique. Linstallation correspondant l'optimum conomique est celle pour laquelle ce cot sera minimum. Dans lexemple ci-dessous, linstallation solaire prsentant la meilleure rentabilit est caractrise par une surface de capteurs de 140 m et un volume de stockage (solaire) de 5 000 l. L'option comprenant 120 m de surface de capteurs et 4 000 l de stockage solaire est galement proche de l'optimum conomique. Ceci est d au fait que pour le btiment considr, le cot par kWh conomis varie peu entre 120 et 140 m de surface de capteurs. Si lespace disponible pour linstallation du stockage solaire est limit, cette option est privilgier.

0.050

0.051

0.052

0.053

0.054

0.055

0.056

0.057

0.058

0.059

0.060

60 80 100 120 140 160 180Surface des capteurs [m]

Co

t pa

r kW

h de

ga

z c

onom

is

H

OR

S S

UBS

IDE

S [

/kW

h]

3000 l4000 l5000 l

Figure 5 : Pr-dimensionnement de linstallation solaire contribuant la production de chaleur pour leau chaude sanitaire

7.4.2 Caractristiques du chauffe-eau solaire l'optimum conomique Les caractristiques des chauffe-eau solaires susceptibles de prsenter un intrt pour le matre douvrage sont synthtises dans un tableau (voir ex. Tableau 1.). On y renseigne la taille de linstallation solaire, la quantit de combustible conomise par an et le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible conomis.

Superficie de capteurs plans vitrs

[m]

Volume de stockage solaire

[litres]

Economie dnergie [kWh/an]

Cot par kWh dnergie conomise (HORS TVA et

SUBSIDES) [cEur/kWh]

120 4 000 75 795 5,26

Tableau 1 : Ex. de Cot de linstallation solaire par kWh de combustible conomis HORS SUBSIDES


8 IMPACT DU CHAUFFE-EAU SOLAIRE En dbut ou en fin de rapport, on prsente un tableau rcapitulatif synthtisant les bilans nergtique, conomique et environnemental afin de donner en une page au matre d'ouvrage l'ensemble des lments utiles la dcision. En effet, la motivation premire pour installer un chauffe-eau solaire est gnralement d'ordre environnemental, mme si l'aspect conomique s'avre souvent dterminant dans la dcision finale.

8.1 Bilan nergtique

8.1.1 Economie de combustible Etant donn que la Rgion bruxelloise importe la quasi-totalit de son nergie et que les ressources fossiles seront puises terme, rduire notre consommation de combustibles fossiles est primordial. L'installation d'un chauffe-eau solaire entrane une rduction immdiate et parfois considrable de la consommation d'nergie fossile et des missions associes de gaz effet de serre, il n'est pas inutile de le rappeler. Les conomies dnergie primaire occasionnes par le chauffe-eau solaire seront synthtises dans un tableau (voir ex. Tableau 2.) Ce tableau prsente pour chacune des options retenues, lconomie de combustible totale et le taux dconomie de combustible. Ces conomies prennent en compte tant les pertes de stockage que les pertes de la boucle de distribution.

Taille du systme (capteurs plans vitrs)

Consommation dnergie dappoint

[kWh/an]

Economie dnergie[kWh/an]

Taux dconomie dnergie

120 m et 4 000 l 309 217 75 795 20 % Tableau 2 : Economie de combustible Les chiffres les plus pertinents du tableau seront expliqus en une phrase simple, comprhensible par une personne non experte. Le bilan nergtique est loccasion de signaler limportance des mesures de conservation de l'nergie mettre en uvre paralllement ou pralablement l'installation d'un chauffe-eau solaire pour rduire la consommation deau chaude de ltablissement.

8.2 Bilan conomique Divers aspects conomiques (investissement initial, rentabilit, bnfice annuel) sont abords dans ce point. L'auditeur veillera rappeler les hypothses prises pour chacun dentre eux.

8.2.1 Rappel des hypothses Un tableau synthtique des rsultats de laudit solaire thermique est prsent en annexe 1. On synthtise ici les principales hypothses concernant : 1. Le prix dachat de linstallation solaire (incluant tous les cots dinstallation et dadaptation de linstallation existante, gnralement hors TVA) ; 2. Les cots de maintenance (trs fortement dpendants du type de maintenance en vigueur dans ltablissement considr) et de la mise en ouvre ou non d'une Garantie de Rsultat Solaire (GRS) impliquant un monitoring complet de l'installation; 3. Les cots de financement, pour autant que le matre douvrage demande explicitement des les inclure dans ltude et qu'il fournisse les donnes ncessaires.

8.2.2 Cot dinvestissement Le cot dinvestissement d'une installation solaire thermique de production d'eau chaude est gnralement lev. Cependant, par rapport un systme de chauffage conventionnel, un chauffe-eau solaire offre l'avantage de convertir des frais de fonctionnement (achat de combustible) en cots d'investissement subsidiables. Il est utile de le rappeler au matre douvrage et de lui soumettre la liste des diffrents subsides octroys par les pouvoirs publics (les subsides "nergie" accessibles au secteur public et au secteur priv sont repris en annexe 1). Chacune des options considres, le cot dinvestissement avant et aprs subside nergie . Laccs ventuel dautres subsides ( la rnovation, prts sans intrts, ) sera signal explicitement.


Taille du systme

(capteurs plans vitrs) Economie

dnergie sur la dure de vie

[kWh]

Cot (hors TVA et tudes)

[]

Cot (TVA et tudes

inclues) []

Cot par kWh

(TVA et tudes inclues) [c/kWh]

120 m et 4 000 l 1 894 870 99 648 132 532 6,99

AVEC SUBSIDES IBGE 2008 ET SIBELGA 80 280 4,24 AVEC SUBSIDES IBGE 2008 ET SIBELGA + SLRB1 60 210 3,18

Tableau 3 : Cot de linstallation solaire Linclusion dun commentaire reprenant les chiffres les plus significatifs du tableau aide gnralement la bonne comprhension de ce point par le matre douvrage.

8.2.3 Rentabilit Comme signal prcdemment, le cot de linvestissement dans l'installation solaire par kWh de combustible conomis est le paramtre le moins biais pour valuer la rentabilit dun chauffe-eau solaire. Un tableau synthtique, accompagn dun bref commentaire, reprendra donc ce cot, hors et avec subside(s) pour chacune des options retenues. Ci-dessous, diffrents scnarios d'volution du prix du gaz naturel font apparatre la rentabilit pour un investissement initial dans un systme solaire thermique incluant tous les cots dinstallation, frais dtudes et la TVA, diminu des subsides IBGE, Sibelga (2008) et du prt de la SLRB spcifique la rnovation/construction de logements sociaux.

-70 000 -60 000 -50 000 -40 000 -30 000 -20 000 -10 000

0 10 000 20 000 30 000 40 000 50 000

Anne 0 Anne 5 Anne 10 Anne 15 Anne 20 Anne 25 Anne 30

Bila

n cu

mul

de

s co

ts

et

bn

fice

s [

de

2004

]

Scenario 1 : Prix gaz (Rf) 3,11 Scenario 2 : Prix gaz 3,89 Scenario 3 : Prix gaz 4,20 Scenario 4 : Prix gaz 4,51

Figure6 : Evolution du bilan cumul des cots et bnfices de linvestissement solaire tous subsides, toutes taxes et tous frais dtudes inclus (en de 2004) On observe quaprs 25 ans, le scnario 3 correspondant un prix moyen sur 25 ans du gaz de 4,20 c/kWh entrane un bnfice global de prs de 20 000 (en de 2004).

1 Subside de la SLRB aux socits immobilires de service public pour rnovation/construction de logements sociaux sous forme d'un prt sans intrt, remboursable en 33 ans concurrence de 75% du montant investi.


8.2.4 Gain annuel net sur la facture nergtique Les matres douvrage cherchent gnralement chiffrer lconomie annuelle que leur permettra de raliser linstallation dun chauffe-eau solaire. Cette conomie financire (indpendante de toute forme de subside, mais lie au prix de lnergie) est ds lors fournie pour chacune des options retenues. Il est crucial de mentionner ici que cette conomie financire n'est valable que pour le tarif nergtique de rfrence (Rf) et qu'elle voluera en fonction du prix du combustible. Une augmentation moyenne de 50% du cot du combustible utilis par l'tablissement au cours des 25 prochaines annes (soit une augmentation annuelle de moins de 3%, chaque anne durant 25 ans), rsulte en un accroissement de 50% de lconomie financire gnre par le chauffe-eau solaire. De la mme manire, le temps de retour calcul en divisant simplement le cot de l'investissement dans le chauffe-eau solaire par l'conomie financire qu'il engendre, est rviser la baisse chaque augmentation du prix de l'nergie; l'inverse du cot par kWh conomis qui reste un indicateur conomique stable et garanti pendant toute la dure de vie de l'installation.


Economie dnergie [kWh/an]

Gain financier annuel au prix de rfrence du gaz

au moment de l'tude (S0) [/an]

Gain financier annuel au prix moyen du gaz estim

par le Bureau du Plan (S2)

[/an]

120 m et 4 000 l 75 795 2 357 3 183 Tableau 4 : Rduction de la facture nergtique

8.3 Bilan environnemental

8.3.1 Economie dnergie primaire Lconomie de combustible dtaille ci-dessous peut le cas chant tre convertie en conomie dnergie primaire. En effet, chaque kWh de gaz ou de mazout achet par l'utilisateur final correspond une consommation nettement plus leve de ressources nergtiques lorsquon prend en compte lnergie ncessaire l'extraction, au traitement et au transport du combustible ainsi que les pertes de distribution. Il n'est pas inutile de le rappeler au matre douvrage.

Note : Les facteurs de conversion de kWh de combustible en kWh dnergie primaire en Rgion de Bruxelles-Capitale sont disponibles dans les bilans nergtiques annuels de la Rgion bruxelloise.


8.3.2 Emissions de CO2 vites Les missions de CO2 ont un impact ngatif sur l'quilibre climatique de la plante. Connaissant les rpercussions d'un tel bouleversement, tels qu'inondations, scheresses, tornades, lvation du niveau de la mer, extension gographique des maladies infectieuses, pollution des rserves d'eau potable, etc. il est primordial de tout mettre en uvre pour rduire massivement et rapidement les missions de CO2. Le recours accru l'nergie solaire permet de rduire ces missions de manire significative. Les missions de CO2 vites grce au chauffe-eau solaire dimensionn selon un optimum conomique sont synthtises dans un tableau (voir ex. Tableau 5). Ce tableau prsente pour chacune des options retenues, les missions de CO2 vites chaque anne et le total des missions vites sur la dure de vie minimum de linstallation.


Economies dnergie

Rduction des missions de CO2 [tonnes de CO2]

[KWh/an] Par an Sur 25 ans

120 m et 4 000 l 75 795 16,5 411 Tableau 5 : missions de C02 vites par le systme solaire optimal Cela tant, l'installation d'un systme solaire de production d'eau chaude aux fins de diminuer les missions de CO2 doit s'inscrire dans une approche globale de rduction de la consommation d'nergie du btiment qui privilgie lisolation de lenveloppe, le remplacement des anciennes chaudires et la parfaite rgulation des quipements de production de chaleur et de froid. Note : Les coefficients d'mission de CO2 varient dun combustible lautre et d'une rgion l'autre. Les valeurs retenir pour la Rgion bruxelloise sont celles fournies par l'IBGE exprimes en kg quivalent CO2 par MWh primaire sur PCI, incluant les missions lies la production et au transport du combustible, soit : gaz naturel : 217 kg CO2 / MWh mazout : 306 kg CO2 / MWh charbon : 385 kg CO2 / MWh


9 MESURES DE CONSERVATION DENERGIE ET ASPECTS SANITAIRES La plupart des tablissements visits dans le cadre de nos audit solaires prsentaient une installation de production deau chaude peu optimale (voir vtuste), tant du point de vue de la production, du stockage que de la distribution de chaleur. Le bureau dtudes a tout intrt recommander dans son rapport daudit les mesures de conservation de l'nergie mettre en uvre paralllement ou indpendamment de linstallation du chauffe-eau solaire. Les recommandations les plus courantes en la matire concernent : la rduction des consommations deau chaude, lisolation des ballons de stockage et de la boucle de distribution, Par ailleurs, comme dans toute installation de production deau chaude de grande taille, il faut sassurer que le temps de sjour et la temprature de leau sanitaire dans les ballons de stockage assure une protection suffisante contre le risque de prolifration des bactries (lgionelles et autres). Les recommandations les plus courantes en la matire concerne : le temps de sjour et la temprature de leau dans le ballon dappoint de chaleur, la temprature de leau dans la boucle de distribution (temprature de retour comprise

entre 55C minimum et 60C maximum). 10 CONCLUSIONS Les conclusions du rapport daudit sont loccasion de prsenter de manire synthtique les avantages et inconvnients des diffrentes options soffrant au matre douvrage, la lumire des rsultats obtenus et des hypothses "conservatrices" retenues. C'est ce stade que le bureau d'tudes prconise la dimension, le type de capteurs solaires et de stockage de chaleur pour l'tablissement concern. L'option retenue pourra tre adapte en fonction de l'importance relative accorde par le commanditaire l'un ou l'autre des critres de dcision quantifis dans le rapport (cot par kWh de combustible minimum, gain annuel maximum, rduction des missions CO2 maximum, ). Les rsultats chiffrs les plus significatifs seront repris dans la conclusion. Pour le dtail des autres rsultats chiffrs, le rapport renverra au paragraphe correspondant.


ANNEXE 1 : TABLEAU SYNTHETIQUE DES RESULTATS DE L'AUDIT SOLAIRE

En dbut ou en fin du rapport, l'auditeur synthtisera les rsultats de l'tude afin que le commanditaire puisse saisir en un coup d'il l'ensemble des rsultats chiffrs et des critres dcisionnels. Ceux-ci sont de nature technique, conomique et environnementale et doivent permettent au matre d'ouvrage de fonder sa dcision de poursuivre ou non son projet d'installation d'un systme solaire thermique de production d'eau chaude. Ces critres sont illustrs ci-dessous et dans le reste du rfrentiel, par l'exemple d'un rapport d'audit solaire effectu pour un immeuble de logements sociaux, fin 2004.

Projet Etablissement Immeubles rsidentiels Frquentation annuelle 291 rsidents rpartis

dans 136 logements

Consommations du btiment Eau chaude sanitaire 3 281 m3/an 58C Cot actuel du kWh de gaz 2,6 c/kWh HTVA

3,1 c/kWh TVAC Cot moyen du kWh de gaz pour les 25 prochaines annes selon les hypothses du Bureau fdral du Plan

3,5 c/kWh HTVA 4,2 c/kWh TVAC

Pr-dimensionnement de linstallation solaire Superficie de capteurs plans 120 m2 Volume de stockage (solaire + appoint) 4 000 litres

Bilan Energtique de linstallation solaire Economie annuelle dnergie 75 795 kWh Taux de combustible conomis (Fraction solaire utile)

20 %

Bilan Economique HORS SUBSIDES, TVA et frais dtudes Cot du systme sans subsides - HTVA 99 648 Cot par kWh dnergie conomise 5,26 c/kWh

Bilan Economique AVEC SUBSIDES (IBGE, SIBELGA) 2008 & prt SLRB2 TVA et frais dtudes compris

Cot de linstallation tous frais et subsides considrs

60 210

Cot par kWh dnergie conomise 3,18 c/kWh Bilan Economique pour la collectivit des locataires

Augmentation du loyer annuel de la collectivit

1 825 /an

Diminution moyenne de la facture nergtique de la collectivit (selon hypothses du Bureau du Plan)

3 183 /an

Bilan Environnemental Emissions de CO2 vites par an 16,5 tonnes/an Emissions de CO2 vites sur 25 ans de dure de vie

411 tonnes

2 subside de la SLRB aux socits immobilires de service public pour rnovation/construction de logements sociaux sous forme d'un prt sans intrt, remboursable en 33 ans concurrence de 75% du montant investi


ANNEXE 2 : REFERENTIELS SOLAIRE THERMIQUE

La Rgion Bruxelles-Capitale met votre disposition une srie de cahiers des charges-type, de manuels et de check-list destins au gestionnaire, au Responsables Energie ou aux bureaux d'tudes impliqus dans un projet d'amlioration de l'efficacit nergtique d'un btiment. Ces documents sont disponibles sur le site Internet de Bruxelles Environnement: http://www.bruxellesenvironnement.be La liste ci-dessous reprend uniquement les documents de rfrence ayant trait l'nergie solaire thermique. D'autres rfrentiels, relatifs lURE, la cognration et aux nergies renouvelables sont disponibles ou en prparation. Il appartient chacun dy prendre ce qui lui semble le plus intressant et le plus adapt son cas particulier. Ces rfrentiels sont libres de droit, dans un souci de promotion des dmarches URE, des copies dextraits ou de l'intgralit de ces textes sont autorises. Cahier des charges type pour l'excution des travaux d'installation d'un chauffe-eau solaire Rfrentiel destin aux Bureaux d'tudes : Raliser un audit solaire Rfrentiel destin au Matre d'ouvrage : check-list des lments essentiels retrouver dans le

cahier des charges pour l'excution des travaux d'installation du Chauffe-eau solaire Cahier des charges type avec Garantie de Rsultat Solaire Quick Scan Solaire Thermique Guide pour la maintenance des installations solaires thermiques


TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION ............................................................................................................................... 4 1. QU'EST-CE QU'UN AUDIT SOLAIRE ?................................................................................... 4 2. METHODE DE REALISATION DE L'AUDIT SOLAIRE............................................................ 4 3 TABLEAU SYNTHETIQUE DES HYPOTHESES CONSIDEREES POUR L'AUDIT ............................................................................................................................................. 5 4 PRESENTATION DE L'ETABLISSEMENT .............................................................................. 6 4.1 TYPE D'ETABLISSEMENT..................................................................................................... 6 4.2 INSTALLATION DE PRODUCTION DEAU CHAUDE............................................................ 6 5 INTEGRATION TECHNIQUE DUN CHAUFFE-EAU SOLAIRE DANS L'INSTALLATION EXISTANTE.......................................................................................................... 7 6 DETERMINATION DES CONSOMMATIONS DEAU CHAUDE ET DE COMBUSTIBLES ASSOCIEES ......................................................................................................... 8 6.1 DEFINITION DES CONSOMMATIONS D'EAU CHAUDE....................................................... 8 6.2 CONSOMMATIONS ANNUELLES ET VARIATIONS MENSUELLES.................................... 8

6.2.1 Choix de l'anne de rfrence .........................................................................................................................................8 6.2.2 Les variations hebdomadaire et journalire....................................................................................................................8

6.3 ELABORATION DUN PROFIL TYPE DE CONSOMMATION DEAU CHAUDE ........................................................................................................................................... 9 7 PRE-DIMENSIONNEMENT A LOPTIMUM ECONOMIQUE DU CHAUFFE-EAU SOLAIRE............................................................................................................... 10

7.1.1 Le cot du chauffe-eau solaire par kWh de combustible conomis...........................................................................10 7.3.1 Simulation dynamique sur base annuelle .....................................................................................................................11 7.3.2 Schma du chauffe-eau solaire simul .........................................................................................................................11 7.4.1 Dtermination de loptimum conomique....................................................................................................................12 7.4.2 Caractristiques du chauffe-eau solaire l'optimum conomique...............................................................................12

8 IMPACT DU CHAUFFE-EAU SOLAIRE................................................................................. 13 8.1.1 Economie de combustible .............................................................................................................................................13 8.2.1 Rappel des hypothses ..................................................................................................................................................13 8.2.2 Cot dinvestissement...................................................................................................................................................13 8.2.3 Rentabilit .....................................................................................................................................................................14 8.2.4 Gain annuel net sur la facture nergtique ...................................................................................................................15 8.3.1 Economie dnergie primaire .......................................................................................................................................15 8.3.2 Emissions de CO2 vites.............................................................................................................................................16

9 MESURES DE CONSERVATION DENERGIE ET ASPECTS SANITAIRES ................................................................................................................................... 17 10 CONCLUSIONS..................................................................................................................... 17 ANNEXE 1 : TABLEAU SYNTHETIQUE DES RESULTATS DE L'AUDIT SOLAIRE......................................................................................................................................... 18 ANNEXE 2 : REFERENTIELS SOLAIRE THERMIQUE ................................................................. 19 TABLE DES MATIERES................................................................................................................. 20


Rdaction : Bernard Huberlant Comit de lecture : Franois Cornille Editeurs responsables : J.-P. Hannequart & E. schamp Gulledelle 100 1200 Bruxelles Autres renseignements : www.bruxellesenvironnement.be

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