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SAVOIR FAIRE

Vu sur: http://conseils.xpair.com/

Le CESI Optimisé

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SOMMAIRE

1 - APPROCHE TECHNIQUE .......................................................................................... 3

1. L’avènement d’un nouveau chauffe-eau solaire ..................................................... 3

2. Principe de fonctionnement du CESI Optimisé ....................................................... 4

3. Performance du CESI Optimisé .............................................................................. 5

4. Positionnement RT 2012 du CESI Optimisé ........................................................... 9

5. Un chauffe-eau solaire aux « très » nombreux atouts ! ........................................ 11

6. Quatre maisons pilotes en 2012 ........................................................................... 12

7. Le CESI Optimisé plébiscité par les maîtres d’ouvrage ........................................ 15

2 - FAQ ........................................................................................................................... 16

3 - ASPECTS REGLEMENTAIRES ............................................................................... 20

1. NF CESI et Ô solaire ............................................................................................ 20

2. CESI Optimisé et RT 2012 ................................................................................... 20

3. CESI Optimisé et rénovation ................................................................................ 21

4 - REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE REALISATION ............................ 22

1. Règles de dimensionnement du CESI Optimisé ................................................... 22

2. Pour vous aider dans vos projets de CESI Optimisé ............................................ 22

5 - PRODUITS RECOMMANDES .................................................................................. 23

1. Les CESI Optimisés disponibles sur le marché .................................................... 23

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1 - APPROCHE TECHNIQUE

1. L’avènement d’un nouveau chauffe-eau solaire

Force est de constater que le chauffe-eau solaire individuel ou CESI tel que nous le

connaissons, s'il est d'un usage énergétique des plus efficaces, a du mal à pénétrer en masse le

marché de l'habitat individuel. C'est pourquoi, dès 2010, GrDF, en partenariat avec de nombreux

industriels, envisage un CESI plus simple et plus abordable en prix. C'est le début du « CESI

Optimisé ».

Le développement du CESI Optimisé répond ainsi à un double objectif :

1) Développer une solution performante et innovante permettant de produire à minima 5

kWhep/m².an d'énergie renouvelable, conformément à la RT 2012.

A partir du 1er janvier 2013, la nouvelle réglementation thermique RT 2012 rend obligatoire

l'usage d'une énergie renouvelable (EnR) pour les maisons individuelles neuves.

Les solutions possibles pour répondre à l'obligation d'EnR en MI en RT 2012 : 1. Contribution EnR à hauteur de 5 kWhep/m²/an minimum 2. Solaire thermique avec un CESI : 2 m² minimum, orienté entre Sud-Ouest et Sud-Est, inclinaison de 20 à 60° 3. Réseau de chaleur alimenté à plus de 50% par une énergie renouvelable ou de récupération 4. Chauffe-eau thermodynamique, COP mini = 2 selon EN 16147 5. Micro-cogénération

2) Diversifier l'offre produit solaire, qui n'était pas complètement en phase avec les attentes du marché de la maison individuelle.

Les solutions EnR disponibles sur le marché - en particulier solaires – étaient haut de gamme avec des solutions telles que les chauffe-eau solaires classiques et les colonnes solaires. La nécessité de proposer une solution solaire thermique à moindre coût s'est très vite imposée et des travaux pour développer un CESI Optimisé ont été engagés par GrDF avec l'appui du Centre de Recherche et Innovation de GDF SUEZ et des fabricants de produits solaires.

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2. Principe de fonctionnement du CESI Optimisé

Le CESI Optimisé est un Chauffe-Eau Solaire Individuel à appoint séparé au gaz naturel qui comprend un seul capteur solaire et un ballon de stockage solaire de 110 à 200 litres maximum couplé à une chaudière à condensation instantanée ou micro accumulée.

Schéma de principe d'un CESI Optimisé

Comme tout CESI, le CESI Optimisé préchauffe l'eau avec l'énergie solaire et la porte à sa température de consigne grâce à la chaudière d'appoint

Après s'être réchauffé par son passage dans le capteur solaire, le fluide caloporteur transmet son énergie à l'eau contenue dans le ballon solaire monovalent via un échangeur noyé. La chaudière à condensation, montée en série avec le ballon de stockage solaire, apporte si besoin, le complément d'énergie nécessaire pour porter l'ECS à sa température de consigne. La chaudière module sa puissance en fonction du débit et de la température d'eau qui la traverse. Enfin, comme l'eau fournie par le ballon solaire peut atteindre des températures très élevées, un mitigeur thermostatique est indispensable pour contrôler la température d'eau chaude au départ de la distribution. Le couplage du ballon solaire à une chaudière instantanée permet d'avoir de l'eau chaude sanitaire à tout instant.

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3. Performance du CESI Optimisé

Les performances du CESI Optimisé ont été comparées à celles du CESI Classique afin de valider ou non l'intérêt du concept du CESI Optimisé. Cette comparaison a été réalisée par simulation thermique dynamique à l'aide du logiciel TRNSYS, qui permet entre autres, de modéliser finement les performances énergétiques de ces 2 systèmes. Les simulations ont été réalisées pour trois zones climatiques : La Rochelle (H2b), Trappes (H1a) et Carpentras (H3). Les résultats ici présentés sont ceux pour la zone climatique de La Rochelle, choisis comme étant représentatifs.

Hypothèses principales de simulation prises sous TRNSYS

pour comparer les deux solutions CESI

Schémas hydrauliques du CESI Classique et du CESI Optimisé

utilisés pour les simulations TRNSYS

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Un des points essentiels du concept du CESI Optimisé est la suppression de la partie appoint du ballon de stockage, ce qui permet de réduire fortement les pertes thermiques de ce dernier. Les simulations des deux configurations CESI (2 capteurs + 300 L solaire + appoint versus 1 capteur + 150 L solaire) ont confirmé cela. Pour le CESI Optimisé, les pertes totales du ballon sont d'environ 65 kWh/an contre 380 kWh/an pour le CESI Classique !

Comparaison des pertes thermiques entre les ballons

du CESI Classique et du CESI Optimisé

Ensuite, l'utilité énergétique du second capteur a été questionnée. En effet, les simulations ont mis en évidence que l'écart constaté entre les deux solutions (environ 300 kWh en pertes du stockage) est du même ordre de grandeur que la productivité du 2ème capteur de la solution dite « classique », comme cela est indiqué dans le graphique ci-dessous. De ce fait, le choix de supprimer le deuxième capteur a été confirmé.

Comparaison de la production du second capteur aux pertes thermiques du volume d'appoint du ballon du CESI Classique

Ainsi, en supprimant un des capteurs solaires et en séparant l'appoint du ballon de stockage, on optimise le CESI : l'énergie produite n'est pas perdue au profit de la couverture des pertes du volume d'appoint, car celui-ci n'existe plus dans la version optimisée du CESI.

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Il existe plusieurs indicateurs de performance pour évaluer et comparer la performance d'une ou plusieurs installations CESI. Les plus couramment utilisés sont :

- La productivité(1) en énergie solaire utile(2) ou en énergie économisée(3) qui permet d'évaluer la rentabilité d'un m² de capteur. Plus cette valeur est élevée, plus l'installation solaire sera rentable, - Le taux de couverture(4) qui reflète la part des besoins thermiques couverts par l'énergie solaire. - Le taux d'économies d'énergie(5) qui indique le pourcentage d'économies d'énergie réalisées par le CESI par rapport à une installation conventionnelle non solaire ayant la même énergie du système d'appoint (ici, gaz naturel). Dans notre cas, c'est une chaudière à condensation couvrant la totalité des besoins d'ECS.

Pour comparer les performances du CESI Optimisé à celles du CESI Classique, deux indicateurs sont utilisés : le taux d'économies d'énergie pour estimer l'économie réellement réalisée par chacun des CESI et la productivité en énergie économisée pour évaluer leur rentabilité financière. La productivité en énergie économisée et le taux d'économie d'énergie sont calculés de la façon suivante :

*Les besoins d'ECS à couvrir sont identiques.

La consommation de gaz naturel de chacun des CESI est présentée sur ce graphique :

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En analysant les résultats issus des simulations TRNSYS, on constate que le CESI Optimisé présente une rentabilité économique bien plus intéressante que celle du CESI Classique du fait de sa meilleure productivité en énergie économisée (+70%).

Cependant, les taux d'économies d'énergie entre ces deux systèmes sont très proches et meilleurs pour le CESI Classique. La légère différence de 6 points est directement liée à la surconsommation en gaz naturel du CESI Optimisé qui est d'environ 10%. Ceci représente 13 €(6) de plus sur la facture annuelle de gaz, soit peu de choses comparé au gain financier réalisé à l'investissement entre un CESI Classique et un CESI Optimisé.

En conclusion, dans un souci de réduction considérable du coût d'investissement et de proposer sur le marché des produits à la fois performants, rentables et abordables, le CESI Optimisé présente une optimisation technico-économique réelle grâce à la réduction importante des pertes de stockage et de sa productivité en énergie économisée très élevée. En effet, en supprimant un panneau solaire et en couplant le ballon de stockage à une chaudière instantanée ou micro (mini) accumulée à condensation, on obtient un produit performant à un coût réduit permettant de répondre aux exigences de la RT 2012.

1. Retenue par l'ADEME comme l'indicateur de performance du système 2. Energie solaire utile – énergie solaire en sortie du ballon solaire (pertes solaires déduites) 3. Energie solaire utile ÷ Surface des capteurs ou Energie économisée ÷ surface des capteurs 4. Energie solaire utile ÷ Besoins d'ECS et/ou de chauffage 5. Economie d'énergie réalisée par le CESI par rapport au système non solaire (ex : chaudière seule) ÷ Consommation d'énergie du système non solaire 6. Différence de 163 kWh/an et tarif du gaz naturel à 8 c€/kWh (source : GDF SUEZ)

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4. Positionnement RT 2012 du CESI Optimisé

Le CESI optimisé a un excellent positionnement réglementaire. En effet, il permet de respecter les exigences de la RT 2012 avec un bâti performant et facilement accessible (Bbio proche de Bbio max) de la maison, dans toutes les zones climatiques.

Ainsi, grâce aux économies réalisées sur le bâti et grâce à son coût compétitif, le CESI Optimisé est une des solutions les plus économiques pour les maisons individuelles neuves RT 2012.

A titre d'illustration, voici le positionnement des principales solutions techniques envisageables en maison individuelle neuve RT 2012. Les simulations ont été réalisées à l'aide du moteur de calcul RT2012 MAESTRO v1.1.5, pour une maison d'une surface habitable de 121 m².

Figure 7. Positionnement réglementaire en zone climatique H1a

(Bbiomax=72 ; Cepmax=60)

On constate bien sur le graphique ci-dessus que le CESI Optimisé (première solution à gauche) permet de respecter très facilement la RT 2012 avec un bâti économique. En effet, avec un Bbio de 71 (pour un Bbiomax égal à 72), on obtient un Cep de 51 (pour un Cepmax de 60), soit un gain de 15%.

La performance du CESI Optimisé permet donc de conserver une marge de sécurité conséquente sur le Cepmax, qui peut s'avérer utile dans certains cas. (par exemple lorsqu'on est obligé de déplacer le ballon dans un local non chauffé).

Ce n'est pas le cas d'autres solutions telles que les solutions Effet Joule, pour lesquelles le Cep est très proche du maximum de 60. De plus, les solutions Effet Joule nécessitent un renforcement très important du bâti (Bbiomax - 40% environ), ce qui augmente considérablement le coût global de la maison.

Les mêmes constats peuvent être faits dans d'autres zones climatiques :

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Figure 8. Positionnement réglementaire en zone climatique H2b

(Bbiomax=60 ; Cepmax=50)

De même qu'en zone H1a, le CESI Optimisé est très bien positionné, puisqu'on obtient un Cep de 45 pour un maximum de 50 (soit un gain de 10%), avec un Bbio de 59 pour un maximum de 60 (soit le bâti le plus économique).

Figure 9. Positionnement réglementaire en zone climatique H3

(Bbiomax=42 ; Cepmax=40)

En zone H3, le CESI Optimisé permet d'obtenir un Cep de 32 pour un maximum de 40 (soit un gain de 20%) avec un Bbio de 38 pour un maximum de 42. Pour les maisons de plus grande surface, 2 solutions solaires thermiques sont possibles:

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le CESI classique pour un confort maximum : 4 à 6 m² de capteurs couplés à un ballon bivalent de 300 L ou plus et à une chaudière à condensation.

le CESI « colonne solaire » : solution d'une grande compacité à l'esthétique soignée composée de 4 m² de capteur couplés à un ballon de 200 L environ et une chaudière à condensation, le tout dans un packaging en colonne 60 cm x 60 cm au sol permettant l'installation de cette solution compacte en cuisine par exemple.

Disponibles chez une grande majorité de fabricants de chaudières, ces deux dernières solutions, très performantes, permettent également de passer sans difficulté les exigences de la RT 2012, voire de les dépasser. Et comme le CESI Optimisé, elles permettront de viser facilement les futurs labels HPE/THPE.

En résumé : l'atout majeur de la solution CESI Optimisé est qu'elle permet de respecter les

exigences de la RT 2012, sans renforcement coûteux du bâti.

Elle ne renforce pas ou très peu l'isolation de votre bâti.

De plus, elle permet une économie d'environ 50% sur la facture d'ECS et garantit un confort

constant tout au long de l'année sur les postes de chauffage et d'eau chaude sanitaire, quelle

que soit la région.

5. Un chauffe-eau solaire aux « très » nombreux atouts !

Le CESI Optimisé présente de nombreux avantages techniques et économiques :

Grâce à son coût maîtrisé, c'est une des solutions les moins chères en RT 2012 avec un bâti isolé au standard RT 2012.

Prix cible : 3500 à 4000 €HT fourni posé

(fonction de la marque, du volume de vente, du coût de la pose)

Une solution performante qui, quelle que soit votre région, répond aux exigences réglementaires RT 2012 à un bâti Bbio très proche de Bbiomax lorsque les solutions Effet Joule doivent atteindre Bbiomax -25 à -50 % Cette solution permet ainsi de conserver de la souplesse pour la conception architecturale des maisons : bâti, isolation, orientation etc….

Une solution solaire facile à mettre en œuvre et avec une pose moins longue (1 journée environ). En effet, les fabricants proposent bien souvent des produits pré-montés, ce qui est un gain de temps pour les installateurs et minimise les possibilités d'erreurs.

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Pour les utilisateurs, c'est également :

Un gain de 40 à 70 % sur leur facture d'ECS et un niveau de confort constant et garanti tout au long de l'année grâce à la chaudière à condensation assurant l'appoint d'ECS et le chauffage,

Un encombrement limité, la chaudière pouvant être installée au-dessus du ballon, le tout dans un local chauffé (de préférence, type buanderie) ou dans le garage

Une maintenance limitée à 1 fois par an en même temps que la chaudière pour vérifier le circuit solaire (pression, niveau de glycol…)

Une durée de vie d'environ 20 ans soit deux fois plus longue que celle des systèmes thermodynamiques (pompe à chaleur, chauffe-eau thermodynamique)

6. Quatre maisons pilotes en 2012

Il a été lancé en 2012 des Tests sur 4 maisons pilotes : - Deux maisons près de Nantes avec le CESI optimisé Saunier Duval et le constructeur Depreux Construction. - Deux maisons près de Metz avec le CESI Optimisé De Dietrich et le constructeur Alliance Immobilier.

Zoom sur l'instrumentation

Ces quatre maisons sont instrumentées pendant un an pour évaluer leurs performances et tester les nouveaux produits. Le CRIGEN et l'INES (Institut national de l'énergie solaire), centre français de référence dans le domaine du solaire assurent la réalisation et le suivi de ces tests. Ces tests ont également permis de suivre d'autres aspects terrain tels que la réalisation du chantier, la pose du CESI Optimisé, sa maintenance et la perception de la filière et des clients vis-à-vis de ce nouveau produit. Focus sur l'un des Field Tests : inauguration de la première maison RT 2012 au gaz naturel à Nantes Une première en France La maison BBC RT 2012 avec CESI Optimisé construite au hameau de la Brégeonnière – rue des Daims à Nantes a été réalisée par le constructeur de maisons individuelles DEPREUX CONSTRUCTION, qui est implanté à NANTES en Loire-Atlantique. Elle a été inaugurée le 22 juin 2012 en présence des élus et du certificateur CEQUAMI.

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Cette maison BBC RT 2012 au gaz naturel devrait consommer 47,3 kWh EP/m²/an et se positionner ainsi sur les plus hauts niveaux des étiquettes du Diagnostic de Performance Energétique. Elle permet de réduire de 50 % les consommations d'énergie par rapport à la RT 2005 et d'avoir une facture énergétique gaz annuelle estimée aux alentours de 549 €* par an (abonnement compris).

*Selon l'étude thermique de NRGYS DOMOTIC

Cette maison RT 2012 est dotée d'un CESI Optimisé de marque SAUNIER DUVAL : Ballon hydro solaire Monovalent 150 litres (couplé à 2,35 m² de capteurs) Kit Helioset, couplé à la chaudière à condensation Themaplus condens, placés hors volume chauffé. Les capteurs sont orientés au SUD-EST et possèdent une inclinaison de 45°.

Pour le bâti, la maison bénéficie d'une isolation de 14 cm et la toiture terrasse légère bois iso, de 26 cm avec mise en œuvre de menuiseries à performances thermiques renforcées et d'un traitement de la perméabilité à l'air.

Cette 1ère maison RT 2012, dotée d'une technologie innovante, est un véritable site pilote. Elle est instrumentée pendant un an et ses performances seront suivies de près !

Témoignage de Messieurs Julien Depreux, PDG et Jean-Philippe CAZALETS, attaché de Direction, chez DEPREUX Construction « Toute entreprise qui souhaite miser sur l'avenir se doit d'anticiper et de réaliser une veille technique permanente. Si en plus des acteurs majeurs sur son propre marché sont forces de propositions, c'est un plus indéniable. C'est dans cet esprit que nous travaillons et que nous avons été contactés par GRDF en juillet 2011. Si l'on compte bien, nous sommes 18 mois avant la mise en place de la nouvelle réglementation thermique 2012.

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La proposition : une solution innovante et performante au niveau de l'équipement qui n'a jamais été mise en œuvre et avec laquelle on cherche à valider une solution technique pour la RT 2012. GrDF, CRIGEN, INES sont devenus nos interlocuteurs ainsi que l'incontournable bureau d'études thermiques que nous considérons comme caution morale de l'ensemble. L'objectif à atteindre est une maison RT 2012. Nous réalisons depuis 2008 des maisons BBC (environ 200 à ce jour), les techniques de mise en œuvre sont éprouvées mais sont-elles adaptées aux nouvelles exigences de la RT 2012 ? Nous nous sommes appuyés sur un tissu d'intervenants sous-traitants qui sont pour nous tous référents dans le domaine : maçon, plaquiste, menuisier, électricien et plombier sont pour nous, dans le cadre du BBC, les entreprises les plus impactées dans le juge de paix du contrôle BBC : la perméabilité. Toutes ces entreprises ont travaillé sans différenciation par rapport à une maison BBC, avec seulement une attention particulière pour l'entreprise Electricité et Plomberie qui devait, en plus de son travail, passer dans les cloisons et vers l'extérieur un certain nombre de sondes afin de mesurer dans le temps (minimum 1 an) le comportement énergétique de cette maison, en fonction des habitudes des occupants et des températures intérieures et extérieures. Le résultat est probant, la perméabilité de la construction est à 0.39 au lieu des 0.6 imposés pour la RT 2012. Nos sous-traitants ont également pu valider les mises en œuvre des nouveaux matériels et du panneau solaire, ce qui a permis de réaliser une installation compacte (ballon et chaudière l'un au-dessus de l'autre) rendue possible par le faible encombrement du ballon de moins de 200 L. L'étude thermique réalisée par le bureu d'études est conforme à la RT 2012. L'étude fait ressortir un Cep de 45.5 pour un Cep Max de 48.4 (modulation du Cep 50 en zone H2b par une SHON RT > à 140 m²) avec en prime, compte tenu d'un bon bâti et des performances des équipements, un ensemble chaudière et ballon d'eau chaude installé dans le garage, donc hors volume chauffé. La solution technique innovante appelée CESI Optimisé portée par un industriel nantais SAUNIER DUVAL propose un chauffage et/ou préchauffage de l'eau chaude par un panneau solaire, et non plus deux comme habituellement, et une relève en température de l'eau chaude si nécessaire par la chaudière de la seule eau chaude consommée, et non plus une relève systématique de ballon complet en cas d'abaissement de température dans le ballon. Les gains sur le Cep sont significatifs et la technique est plus intéressante que les solutions connues pouvant être mise en œuvre pour la RT 2012. Un toit au Sud (entre Sud-Est et Sud-Ouest) permet à cette solution d’être reproductible à loisir. D'autres orientations sont possibles mais il faudra compenser sur le bâti. Cette solution étant performante, une mauvaise orientation (plein Ouest ou Est) sera certainement auto compensée.

En tant que constructeur nous souhaitons construire pour le plus grand nombre. Cette solution étoffe la gamme des installations en Gaz pour la RT 2012 et est plus économique que la solution Pompe à chaleur pour nos clients de l'ordre de 4000 € TTC : c'est un plus indéniable. »

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7. Le CESI Optimisé plébiscité par les maîtres d’ouvrage

Début 2012, GrDF s'est lancé dans une démarche commerciale active pour accompagner 200

partenaires constructeurs de maisons individuelles (CMI) dans la refonte de leur offre de

maisons en RT 2012 autour des solutions gaz naturel / énergies renouvelables.

Dans ce cadre, plus de 1500 études thermiques ont été réalisées par 40 BET chez les CMI. Ces simulations, intégrées à une offre d'accompagnement plus globale destinées à aider ces 200 CMI au passage à la RT 2012, ont montré un intérêt fort pour la solution CESI optimisé. En effet, ce ne sont pas moins de 96% de ces CMI qui ont décidé d'étudier ce produit. Cette solution associée à une chaudière à condensation présente une des meilleures performances énergétiques et permet de caler le bâti à Bbio max. Ainsi, tout en étant performant et conforme à la RT 2012, il n'y a pas de renforcement supplémentaire et donc pas de surcoût pour le constructeur. On notera également que les CMI vendent depuis des années essentiellement des maisons RT 2005 à chauffage électrique couplée à un cumulus électrique (solution la moins chère répondant à la problématique de budget des primo-accédants). Cependant, en plus de la performance du CESI Optimisé, d'autres éléments ont joué dans le choix de cette solution :

un tarif d'achat intéressant une disponibilité chez de nombreux fabricants une installation facilitée par les évolutions des produits

En décembre 2012, parmi les CMI ayant arrêté leur décision de solution de chauffage et d'eau chaude, on en compte 64% qui s'orientent vers une solution associant une chaudière à condensation et un CESI Optimisé. Cette solution est également plébiscitée par les autres MOA (promoteurs et bailleurs) qui ont trouvé les mêmes atouts que les constructeurs dans le CESI Optimisé.

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2 - FAQ

CESI Optimisé, taux de couverture, ballon monovalent

Le ballon d'Eau Chaude Sanitaire d'un CESI optimisé a un volume plus faible (< 200 litres) qu'à l'accoutumée (300/400 litres). Quel est l'impact sur le confort ?

Le confort en eau chaude apporté par un CESI Optimisé dépend essentiellement de la chaudière à condensation qui réalise l'appoint complémentaire de manière instantanée : c'est donc son débit spécifique qui détermine le confort. C'est pourquoi la plupart des fabricants proposent d'associer à leur CESI Optimisé des chaudières plus puissantes, ce qui permet d'assurer si besoin (par exemple dans le cas de 2 salles de bain) un plus grand confort en eau chaude sanitaire.

Puissance maximale de la chaudière à condensation

Débit spécifique moyen correspondant

Rappel de l'exigence Promotelec

25 kW 14 L/min 13 L/min (1 sdb)

30 kW 16,5 L/min 16 L/min (2 sdb)

Le choix de chaudière proposé par les fabricants permet toujours d'assurer un bon débit spécifique et de respecter l'exigence du label Promotelec.

Le CESI Optimisé est-il adapté aux maisons de grande surface habitable ?

Le CESI Optimisé est une solution dédiée aux maisons de petite et moyenne surface habitable. Toutefois, une maison ayant une grande surface habitable équipée d'un CESI Optimisé peut tout à fait être réglementaire. La RT 2012 impose en maison individuelle de recourir à une source d'énergie renouvelable (article 16 de l'arrêté du 26 octobre 2010). L'une des manières de respecter cette exigence est de démontrer que la contribution des énergies renouvelables au Cep du bâtiment est supérieure ou égale à 5 kWhep/m²SHONRT/an. Or, plus la SHAB (et donc la SHONRT) augmente, plus il est mathématiquement difficile d'obtenir une part EnR supérieure ou égale à 5 kWhep/m²SHONRT/an : en effet, la production d'énergie renouvelable reste identique (puisqu'on a toujours le même capteur) alors qu'on divise par une plus grande surface SHONRT. On constate en moyenne qu'au-delà de 130 m² SHAB, l'atteinte de cette part peut être remise en cause. Il faut néanmoins noter que l'on peut respecter l'exigence de recours à une EnR d'une autre manière : produire l'eau chaude sanitaire à l'aide d'un CESI équipé d'au moins 2 m² de capteur solaire thermique orienté au Sud (tolérance SE/SO) et incliné entre 20° et 60°. Ainsi, une grande maison respectant ces 3 critères, peut tout à fait être conforme à la RT 2012 avec un CESI Optimisé.

La maison n'est pas orientée plein Sud, est-ce que je peux installer un CESI Optimisé ?

Oui. Même si une orientation plein Sud garantit les meilleures performances du système solaire si celui-ci est installé correctement, il y a une grande marge de manœuvre, tant en orientation qu'en inclinaison pour la pose d'un CESI, comme le montre la figure ci-dessous : en l'absence de masque, du sud-sud-est au sud-sud-ouest et avec des inclinaisons entre 15 et 60° les

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performances sont équivalentes à 5% près ; et pour des orientations sud-est ou sud-ouest des inclinaisons de 30 à 45° sont encore équivalentes. Par contre, les orientations plein Est ou plein Ouest sont à considérer avec attention.

Source : INES Education – performance estimée en productivité

Le CESI Optimisé est-il performant dans le nord de la France?

Oui. Que ce soit pour un CESI classique ou optimisé, la productivité est peu différente de celle d'un CESI installé dans le sud. L'écart de productivité n'est pas du tout proportionnel à l'écart d'ensoleillement pour 2 raisons : - d'une part une partie de l'ensoleillement supplémentaire du sud n'est pas valorisée parce que la demande est déjà satisfaite en cours de journée, - d'autre part la plus faible température de l'eau froide dans le nord améliore le rendement du capteur. Quelle que soit la localisation géographique de la maison, le CESI Optimisé a été conçu pour répondre aux exigences EnR de la RT 2012 sans renforcement de bâti même dans le Nord et pour couvrir une partie des besoins en ECS (en moyenne la moitié) de la maison (Cf. Partie réglementaire avec des illustrations d'études thermiques).

Quel est le taux de couverture des besoins d'eau chaude sanitaire par le CESI Optimisé ?

Le CESI Optimisé permettra de couvrir environ 50% des besoins en eau chaude sanitaire de la maison.

Pourquoi un ballon monovalent est-il thermiquement plus performant qu'un ballon bivalent ?

Le CESI Optimisé est équipé d'un ballon monovalent, c'est-à-dire un ballon qui ne contient qu'un seul échangeur thermique.

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Schémas d'un ballon monovalent (à gauche) et d'un ballon bivalent (à droite)

L'échangeur permet de récupérer l'énergie solaire sous forme de stockage d'eau chaude sanitaire, sans maintenir l'ECS en température, contrairement à un ballon bivalent, équipé d'un second échangeur entre la chaudière et le ballon. Ainsi, avec un ballon monovalent, lorsqu'il n'y a pas de demande aux différents points de puisage, la chaudière ne fonctionne pas et on réalise des économies d'énergie. De plus, les pertes thermiques liées au ballon sont gratuites puisque seule l'énergie solaire est stockée dans ce ballon.

Quel est l'avantage des systèmes auto-vidangeables, y a-t-il des points de vigilance ?

Les systèmes auto-vidangeables permettent d'éviter les effets de surchauffe et de surpression, et donc de minorer l'entretien tout en augmentant la durée de vie. Les capteurs auto-vidangeables sont une réponse possible à la problématique de surdimensionnement des CESI. Ils permettent également en cas de grand froid d'éviter le gel dans les capteurs et donc d'éviter d'endommager les tubes. Il faut toutefois être vigilant sur l'installation : en effet, pour que le système fonctionne correctement, une pente minimale est nécessaire tout au long du circuit entre le capteur et le ballon, il faut éviter également les contre-pentes. Dans tous les cas, le niveau bas des capteurs doit être plus haut que la partie supérieure du ballon (là où le fluide arrive). Les joints du circuit solaire exposés à l'extérieur sont de préférence métalliques.

Exemple de contre-pente sur une installation solaire

Quelle est la durée de vie d'un CESI Optimisé ?

La durée de vie d'un CESI Optimisé est environ 20-25 ans, ce qui est supérieur à la durée de vie d'un chauffe-eau électrique, par exemple. La durée de vie du CESI Optimisé, comme de tout autre produit, est déterminée par la qualité de l'équipement et de la maintenance. Les industriels proposant le CESI Optimisé, tels que Saunier Duval, Vaillant, Chaffoteaux, Chappée (BAXI), De Dietrich, Atlantic et Viessmann, utilisent du matériel de qualité pour fabriquer leurs CESI Optimisés.

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La pose du CESI Optimisé est-elle complexe et coûteuse ?

La pose du CESI Optimisé est plus simple que celle du CESI Classique, avec 1 ballon plus petit et plus léger à manier et 1 seul capteur à poser sur le toit. Les fabricants ont fait de nombreux efforts pour pré-monter les produits, ce qui est un gain de temps supplémentaire et réduit aussi les possibilités d'erreurs. Le coût de la pose est donc réduit par rapport à un système de CESI classique. Il est recommandé de faire appel à un installateur ayant une qualification en solaire thermique type QUALISOL afin de garantir la bonne installation du matériel.

Peut-on installer un CESI Optimisé en rénovation ?

Oui, le CESI Optimisé est installable en rénovation. Certes, il a été optimisé pour répondre au mieux aux contraintes de la RT 2012 mais il n'en reste pas moins une technologie solaire thermique performante et à coût maîtrisé.

Quelles sont les opérations de maintenance à réaliser pour un CESI Optimisé ?

Comme pour un CESI classique, il suffit de vérifier une fois par an le circuit solaire principal (entre autres : niveau de pression, niveau de glycol,…). Il est préconisé d'inclure ces vérifications dans le contrat annuel de maintenance de la chaudière à condensation.

Le CESI Optimisé peut-il assurer les besoins du chauffage de la maison ?

Oui, la chaudière à condensation, partie intégrante du CESI Optimisé, étant dimensionnée pour couvrir les besoins d'ECS et de chauffage.

Un CESI Optimisé est-il bruyant ?

Un CESI Optimisé est très silencieux, nettement plus silencieux qu'un chauffe-eau thermodynamique. De ce fait, il est particulièrement adapté aux maisons de petite et moyenne surface dont la plupart des pièces peuvent être très proches du cellier et donc sensibles à des nuisances sonores. Rappelons qu'à part la chaudière et la pompe du circuit solaire, il n'y a pas d'autres pièces qui génèrent du bruit.

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3 - ASPECTS REGLEMENTAIRES

1. NF CESI et Ô solaire

Le CESI Optimisé est pris en compte notamment par les marques « NF CESI » et « Ô Solaire »:

NF CESI

La marque NF CESI certifie la conformité des CESI aux documents normatifs et permet de

valoriser les CESI.

La NF CESI traite des systèmes avec appoint intégré ou séparé du réservoir de stockage et

pouvant être testés conformément à la NF EN 12 976 (norme d'essais des CESI préfabriqués en

usine). La certification d'un CESI devient obligatoire dans le cas d'obtention d'un label (type

BBC) ou d'un crédit d'impôt. La plupart des CESI Optimisés disponibles sur le marché sont

titulaires de la NF CESI.

Ô solaire

La marque française non obligatoire « Ô Solaire » mise en place par ENERPLAN certifie

également les CESI.

« Ô Solaire » est un label qui permet de valoriser l'euro-compatibilité des produits certifiés NF

CESI et Solar Keymark. La plupart des collectivités locales exige la marque « Ô solaire » dans

l'attribution des aides solaires aux particuliers.

2. CESI Optimisé et RT 2012

Comme vu précédemment au paragraphe « Positionnement RT 2012 du CESI Optimisé », ce nouveau chauffe-eau solaire a un excellent positionnement réglementaire. Le CESI Optimisé permet de respecter les exigences de la réglementation 2012 avec un bâti performant et facilement accessible (Bbio proche de Bbio max) de la maison, dans toutes les zones climatiques de France.

Rappelons que pour respecter la réglementation dans le neuf, la RT 2012, toute maison individuelle doit faire appel à une énergie renouvelable. Ainsi le CESI Optimisé est une des solutions les plus économiques pour les maisons individuelles neuves RT2012.

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3. CESI Optimisé et rénovation

Le CESI Optimisé est un nouveau chauffe-eau solaire comme dit son nom, il est optimisé ! La RT 2012 obligatoire dans le neuf se base simplement sur des niveaux de basse consommation (BBC). En rénovation, la problématique « basse consommation » est la même si ce n'est qu'elle peut être encore plus démonstrative tant sont importantes les économies d'énergie. Pour cela, même si le dispositif CESI Optimisé n'est pas intégré à ce jour dans la RT existant (réglementation thermique pour l'existant datant de 2007), il est de bon sens de préconiser et d'installer ce type de chauffe-eau économique tant en installation qu'en exploitation pour obtenir des maisons rénovées de niveau BBC !

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4 - REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE

REALISATION

1. Règles de dimensionnement du CESI Optimisé

Schéma de principe d'un CESI Optimisé

Règles d'or :

L'objectif de toute installation solaire est double : économiser au maximum l'énergie d'appoint tout en minimisant l'investissement. Le surdimensionnement de la partie solaire (capteurs solaires) pénalise fortement l'optimum technico-économique de l'installation. De manière générale, dans le cas d'un CESI à appoint séparé (ballon monovalent), le volume du ballon de stockage d'ECS correspond à peu près aux besoins journaliers de la famille alors que dans le cas d'un ballon biénergie, le volume correspond à 1,5 fois des besoins d'ECS des occupants. Comme le CESI doit répondre aux besoins d'ECS à tout moment, même en l'absence d'ensoleillement, la chaudière d'appoint doit être dimensionnée sans tenir compte de la partie solaire de l'installation

Le ratio de bon dimensionnement qui doit être respecté par un CESI est 40 à 50 L minimum de stockage solaire pour 1 m² de capteur, sans prendre en compte le volume de stockage d'appoint dans le cas d'un ballon biénergie. Cependant, pour une performance optimale, le volume solaire pour 1 m² de capteur ne doit pas dépasser 85 litres. De manière générale, un taux de couverture annuel compris entre 40 et 70% et une productivité annuelle comprise entre 350 et 450 kWh/m² capteur est un bon compromis entre les performances énergétiques et l'investissement.

2. Pour vous aider dans vos projets de CESI Optimisé

Des fiches d’aide à la saisie dans les logiciels RT 2012 seront bientôt disponibles.

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5 - PRODUITS RECOMMANDES

1. Les CESI Optimisés disponibles sur le marché

Les fabricants proposent des CESI Optimisés aux tailles et configurations variées : ballon de 110 à 200 L, capteur de 2 à 2.5 m², capteur auto-vidangeable ou sous pression. Ceci permet de disposer d’une solution adaptée à chaque maison.

Les différentes configurations :

Configuration de base

Elle est composée d’un capteur, d’un ballon solaire contenant l’eau chaude sanitaire avec un échangeur noyé dans lequel circule le fluide caloporteur (eau ou eau+glycol) et d’une chaudière à condensation instantanée ou micro accumulée. Le circuit solaire est à circulation forcée mise en route par un circulateur. Conformément à la réglementation, un mitigeur thermostatique contrôle la température de l’eau chaude distribuée.

Quelques différences entre CESI Optimisés peuvent être observées :

Capteurs auto-vidangeables

Il s’agit d’un système à vidange automatique des capteurs : lorsque la pompe s’arrête, le capteur et la partie de la boucle solaire située à l'extérieur se vidangent par gravité. La vidange s’effectue soit dans l’échangeur solaire surdimensionné à cet effet, soit dans un réservoir placé entre les capteurs et le ballon solaire. Ceci permet de répondre à la problématique de surchauffe et de gel du fluide.

« By-pass » solaire pour la chaudière

Un accessoire de type « by-pass » solaire peut être installé au niveau de la chaudière pour protéger cette dernière. L’ECS préchauffée par le solaire contourne (« by-pass ») la chaudière si l’ECS est à une température supérieure à une température seuil fixée par le fabricant du kit (généralement, égale ou inférieure à la température de consigne de la chaudière). Quelles que soient les configurations de CESI Optimisé choisies, celles-ci répondent toutes aux règles de bon dimensionnement et ont chacune leurs avantages (pour plus d’informations: cf. chapitre 4. Règles et outils de conception et de réalisation).

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Les plus grands fabricants proposent un produit CESI Optimisé à leur catalogue :