ATIC - Journée d’étude - 18 novembre 2008 « La pompe à chaleur: une réponse au futur énergétique dans le tertiaire et gr

1. ATIC - Journée d’étude - 18 novembre 2008 « La pompe à chaleur: une réponse au futur énergétique dans le tertiaire et grands complexes? » Etat de la réflexion de l’IBGE Bruxelles Environnement - Geoffroy KNIPPING

2. Sommaire • Bilan énergétique de la RBC • Etude des techniques géothermiques et hydrothermiques applicables à Bruxelles • Les techniques • Les caractéristiques du sous-sol bruxellois • Le potentiel des systèmes ouverts • Le potentiel des systèmes fermés • Application au tertiaire • Autorisations et conditions d’exploiter • Soutien et primes • La pompe à chaleur dans la règlementation relative à la performance énergétique et au climat intérieur des bâtiments

3. 1. BILAN ENERGETIQUE DE LA RBC

4. Consommation finale par secteur d’activité pour la Région Bruxelles Capitale Bilan énergétique de la Région Bruxelles Capitale 2005 Consommation totale de la Région (2005): 2.144,4 ktep Consommation du secteur tertiaire (2005): 671,4 ktep

5. Consommation du secteur tertiaire par vecteur pour la Région Bruxelles Capitale Bilan énergétique de la Région Bruxelles Capitale 2005

6. 2. ETUDE DES TECHNIQUES GEOTHERMIQUES ET HYDROTHERMIQUES APPLICABLES A BRUXELLES

7. 2.1 Les techniques Géothermie TEMPERATURE Air Faible enthalpie Haute enthalpie Eau souterraine/glycolée MEDIUM Eau souterraine Eau glycolée Hydrothermie Aérothermie Fermé Ouvert TECHNOLOGIE Echangeur horizontal Echangeur vertical Stockage chaud-froid Extraction Extraction Forage stockage Extraction Pieux géo- thermiques Puits canadiens TECHNIQUE

8. Situation en été Situation en hiver Echangeur Echangeur Nappe aquifère Nappe aquifère Stockage chaud-froid dans la nappe phréatique -: pas applicable, 0: applicable mais peu fréquent, +: applicable

9. Extraction de chaleur via l’eau de nappe phréatique -: pas applicable, 0: applicable mais peu fréquent, +: applicable

10. Echangeurs horizontaux sol/eau glycolée -: pas applicable, 0: applicable mais peu fréquent, +: applicable

11. Echangeurs verticaux sol/eau glycolée - Stockage -: pas applicable, 0: applicable mais peu fréquent, +: applicable

12. Echangeurs verticaux sol/eau glycolée - extraction -: pas applicable, 0: applicable mais peu fréquent, +: applicable

13. Pieux géothermiques -: pas applicable, 0: applicable mais peu fréquent, +: applicable

14. Puits canadiens -: pas applicable, 0: applicable mais peu fréquent, +: applicable

15. 2.2 Caractéristiques du sous-sol bruxellois Le sous-sol bruxellois se caractérise par un fort relief et de fortes variations dans les formations. Il est difficile de tirer des conclusions générales quant aux possibilités de géothermie.

16. 2.3 Potentiel des systèmes ouverts avec stockage (1ère approximation) +: grosse influence; 0: influence raisonnable; -: peu d’influence; s.o: sans objet • Une analyse hydrogéologique du site permettra de déterminer notamment: • l’existence, la profondeur et la nature d’une nappe; • le comportement probable de la nappe ; • le nombre d’ouvrages nécessaires et leurs influences réciproques ; • l’évaluation du risque de recyclage thermique entre captage et réinjection; • …

17. 2.3 Potentiel des systèmes ouverts avec stockage (1ère approximation)

18. 2.4 Potentiel des systèmes fermés avec stockage (1ère approximation) +: grosse influence; 0: influence raisonnable; -: peu d’influence; s.o: sans objet

19. 2.4 Potentiel des systèmes fermés avec stockage (1ère approximation) Test de réponse thermique La méthode du test de réponse permet de déterminer sur site deux paramètres essentiels au dimensionnement d’un système couplé à des sondes géothermiques: la conductivité thermique moyenne du terrain et sa température initiale. Ce test nécessite la mise en place d’une sonde géothermique dont la longueur est fixée par la profondeur maximale atteinte par les sondes. Le principe d’un test de réponse repose sur le transfert d’une puissance thermique stable et constante dans le terrain par l’intermédiaire de la sonde géothermique pendant plusieurs jours. L’évolution de la température du fluide caloporteur au cours du test est la réponse du terrain et de la sonde à la sollicitation thermique imposée. L’analyse de l’évolution de la température du fluide permet une estimation des paramètres recherchés.

20. 2.4 Potentiel des systèmes fermés avec stockage (1ère approximation)

21. 2.4 Potentiel des systèmes fermés avec stockage (1ère approximation) • Note sur les cartes présentées aux points 2.3 et 2.4: • Donnent une première évaluation des possibilités d’avoir recours à un système géothermique ouvert ou fermé avec stockage • Ne dispensent pas d’une étude approfondie en fonction du site • Ne tiennent pas compte du Landénien • Contacts intéressants: • Service géologique de Belgique (cartes géotechniques,…) • http://www.sciencesnaturelles.be/geology • - Databank Ondergrond Vlaanderen (D.O.V.) • http://dov.vlaanderen.be/dovweb/html/geologie.html

22. 2.5 Application au tertiaire

23. 2.5 Application au tertiaire

24. 3. AUTORISATIONS ET CONDITIONS D’EXPLOITER La géothermie est une technologie intéressante dans le contexte actuel de l’énergie. Néanmoins, toutes les mesures doivent être prises pour limiter au maximum les risques environnementaux liés à ces installations, notamment leur impact sur les eaux souterraines. • Les autorisations Le type de système géothermique mais également la géologie (hydrogéologie) du terrain doivent être pris en compte dans l’évaluation d’un projet et lors de la rédaction des conditions d’exploiter. Des informations concernant le système géothermique ainsi que la géologie du terrain sont donc sollicitées dans le cadre de la demande de permis d’environnement. En fonction du type de système, une ou plusieurs autorisations sont nécessaires : - Pour les systèmes géothermiques ouverts, 2 autorisations sont nécessaires : • Une autorisation de pompage (IBGE - Dpt. Actions obligatoires - Service Eaux souterraines) • Une autorisation d’exploiter (permis d’environnement) - Pour les systèmes géothermiques fermés, 1 seule autorisation d’exploiter (permis d’environnement) est nécessaire.

25. 3. AUTORISATIONS ET CONDITIONS D’EXPLOITER 2. Les conditions d’exploiter Les autorisations relatives à la géothermie s’accompagnent de conditions d’exploitation spécifiques à chaque type de système géothermique. Ces conditions spécifiques sont actuellement en cours d’élaboration. Elles portent sur: • la conception • la mise en place des systèmes (forage, placement des sondes, …) - l’exploitation - la maintenance de l’installation • la cessation de l’activité

26. 4. SOUTIEN ET PRIMES • Facilitateurs: • Le facilitateur énergies renouvelables – grands systèmes ou le facilitateur tertiaire • Courriel: facilitateur.grand.renouvelable@ibgebim.be • Courriel: fac.tert@ibgebim.be • Téléphone: 0800/85.775 • Primes régionales 2008 (IBGE) - PRIME 6 • Energie géothermique et pompes à chaleur (non réversibles): • 40% des investissements (études comprises). • Conditions techniques et administratives: • Consulter le mode d’emploi primes énergie 2008 pour le secteur tertiaire. • Investissements économiseurs d'énergie • Les indépendants, professions libérales et sociétés peuvent réduire leurs bénéfices imposables de 13.5% du montant affecté à un nouvel investissement économiseur d’énergie. • Contact: Agence bruxelloise pour l’Entreprise – www.abe-bao.be

27. 5. LA POMPE A CHALEUR DANS LA REGLEMENTATION RELATIVE A LA PERFORMANCE ENERGETIQUE ET AU CLIMAT INTERIEUR DES BÂTIMENTS (OPEB)

28. Méthode de détermination du niveau de consommation d’énergie primaire des bâtiments tertiaire (EPU) Exprime la performance énergétique d’un bâtiment par un nombre sans unité, appelé niveau E : La consommation d’énergie primaire caractéristique = + Consommation primaire de chauffage, de refroidissement, d’ECS et des auxiliaires, - Economie d’énergie primaire résultant d’une cogénération et de panneaux photovoltaïques. La consommation d’énergie primaire de référence est calculée automatiquement en fonction de la surface d’utilisation, de la surface de déperdition, de la ventilation et de l’éclairage.

29. Le chauffage 1. Calcul des besoins nets de chauffage sur base : - des pertes de chaleur par transmission, ventilation, in- et exfiltration ; - des apports de chaleur par le soleil, les occupants, les espaces adjacents non chauffés, un système - solaire passif non ventilé; - de l’inertie de l’entité. 2. Calcul des besoins bruts sur base : - du rendement d’émission, de distribution et d’accumulation ; - du type de régulation. 3. Calcul de la consommation finale pour le chauffage sur base : - du rendement de production ; - de la contribution de panneaux solaires ; 4. Calcul de la consommation totale d’énergie primaire : - en incluant la consommation des auxiliaires (pompes, ventilateurs, veilleuses) ; - en appliquant les facteurs de conversion d’énergie en énergie primaire

30. Le refroidissement • Calcul des besoins nets de refroidissement: • analogue au chauffage : bilan énergétique (ne demande pas l’introduction de données supplémentaires) • une partie des gains est transmise directement vers l’extérieur via les déperditions. L’éventuel excédent de gains de chaleur doit être éliminé par refroidissement • Note : Les besoins nets sont toujours calculés. • - si aucun système n’est installé : facteur pondéral = 1,0 • - si système existant : facteur pondéral = 1,5 • 2. Calcul des besoins bruts sur base : • - du rendement d’émission, de distribution et d’accumulation ; • - du type de régulation. • Note: besoins bruts = besoins nets, si pas de système de refroidissement installé

31. Le refroidissement (suite) • 3. Calcul de la consommation finale pour le refroidissement sur base : • du rendement de production: • - pas de refroidissement réel installé : rendement conventionnel de 5 (avec l’électricité comme source d’énergie) • - machines frigorifiques à compression : COPtest déterminé selon la NBN 14511 • - autres générateurs de froid : tableau • 4. Calcul de la consommation totale d’énergie primaire : • - en appliquant les facteurs de conversion d’énergie en énergie primaire

32. La pompe à chaleur Le rendement de production d’une pompe à chaleur est le facteur de performance saisonnier (SPF). Il est calculé de la manière suivante : • fθ tient compte de l’effet dû à une autre température de départ que selon la NBN 14511 • fΔθ tientcompte de l’effet dû à une autre différence de température dans la boucle de distribution que celle imposée durant le test • fpumps prend en compte la pompe primaire • fAHU tient compte de la différence entre le débit de conception et celui du test • Note: • Les formules des facteurs correctifs n'ont pas été établies pour des pompes à chaleur • ayant des eaux de surfaces comme source froide • fonctionnant avec des pieux géothermiques • fonctionnant en détente directe (évaporation du réfrigérant dans le sol) • fonctionnant dans un système ouvert ou fermé avec stockage chaud/froid

33. Principe d’équivalence Une demande d'équivalence peut être introduite pour un bâtiment faisant usage d'un concept innovant (un système géothermique avec stockage chaud/froid, PAC utilisant les eaux de surface comme source froide,…) pour qu’il soit pris en compte dans le calcul du niveau E. L'Arrêté du Gouvernement de la RBC déterminant la procédure est en cours de discussion. Les conditions imposées pour pouvoir introduire une demande seraient que les exigences PEB soient déjà respectées sans l’application de ce concept, et que son utilisation conduise à une diminution de 8% d’énergie primaire. Cette demande devrait être introduite auprès de l'Institut.

34. Les exigences techniques prévues dans la règlementation PEB • 1. Calorifugeage • 2. Partitionnement de la distribution de chaud, de froid et d’air • 3. Programmation automatique par horloge • 4. Comptage

35. La certification • Bâtiment neuf: • Méthode de calcul PEB • Bâtiment existant (tertiaire): • Même méthode de calcul et même logiciel dans les 3 Régions • Appel d’offre pour la méthode et le logiciel • Mise en œuvre fin 2009? • Bâtiment public ( >1.000m2): • Application web avec niveau de performance basé sur les consommations • Mise en œuvre mi - 2009?

36. Merci pour votre écoute…

37. Contact: Geoffroy KNIPPING Département technologies et outils PEB Bruxelles Environnement - IBGE Gulledelle, 100 B-1200 Bruxelles - Brussel TEL : ++32 (0)2-775 79 70 FAX :++32 (0)2-775 76 79 E-mail : gkn@ibgebim.be