Smart Home – la mise en œuvre est la clé du succès
Aujourd'hui, de nombreux maîtres d'ouvrage veulent faire quelque chose de concret pour l'environnement - et non se contenter d’en parler. Même si cet effort n’est souvent pas particulièrement rentable sur le plan financier. L’intégration de technologies respectueuses de l’environnement, économes en énergie et efficaces est par conséquent un impératif pour beaucoup. La pratique le montre: cela en vaut la peine.
Smart Home Biberstein
Objet:
- Maison unifamiliale (construite en 2007)
- Norme Minergie
- Foyer de 4 personnes
- Besoins moyens en électricité 10000 kWh/a
- Chauffage par le sol Qh 6 kW à -7°C
- 20 m2 de vitrage orienté sud et pas de rafraîchissement
- Ventilation contrôlée avec registre terrestre
Localité:
- CH-5023 Biberstein
Appareilles installés:
- Pompe à chaleur eau glycolée-eau WPE-I 06 HK Premium
- Sonde géothermique de 100 m
- Chauffe-eau thermodynamique WWK 300 electronic CH (300 l)
- Solar Manager
Smart Home – un example de la pratique
«Cela fait des années que je me consacre professionnellement aux installations techniques du bâtiment. Je souhaitais maintenant apprendre sur un bâtiment réel, tester et optimiser différents composants», explique Oliver Joss, ingénieur technico-commercial chez STIEBEL ELTRON. Il a notamment observé l’augmentation du confort grâce au rafraîchissement passif, suivi la régénération de la sonde géothermique et examiné les économies d’électricité au profit de l’électromobilité.
À cet effet, il avait d’abord remplacé le système de thermie solaire par un système photovoltaïque de 5,2 kWc. Au cours de la première année de fonctionnement, la production a été de 5 000 kWh. En outre, la famille a acheté une voiture électrique. La Renault Zoe consomme entre 13 et 16 kWh/100 km. De plus, l’ancienne pompe à chaleur a été remplacée par une WPE-I 06 HK Premium de STIEBEL ELTRON et un chauffe-eau thermodynamique a été installé pour assurer la production d’eau chaude sanitaire. Un Solar Manager qui transfère les résultats vers les PC et les terminaux mobiles a été intégré pour la gestion de l’énergie.
Les résultats montrent clairement que l’utilisation des énergies renouvelables est vraiment intéressante.
Résultats et conclusions détaillés
Amélioration du confort et rafraîchissement passif
Le niveau sonore est beaucoup plus faible qu’auparavant avec l’inverter. La nouvelle pompe à chaleur est donc sensiblement plus silencieuse que l’ancienne. Le comportement de l’inverter en matière de régulation présente un autre avantage: la température interne reste ainsi constante (contrairement à l’ancienne technologie). Grâce au rafraîchissement passif, la température est également très agréable en été. Avec cette méthode, la maison est pour ainsi dire «refroidie» et la chaleur est redirigée vers le sol. Le rafraîchissement par la sonde géothermique est assuré par deux pompes à haut rendement et un échangeur à plaques. Ces composants sont déjà intégrés sur la WPE-I HK. Le surcoût est très faible, environ 1’500 CHF. En mode rafraîchissement, environ 100 watts sont nécessaires. Ceci pour une puissance frigorifique de 1 500 à 2 500 watts.
Monitoring de la régénération de la sonde géothermique
L’objectif principal du monitoring de la sonde géothermique est d’observer l’extraction de chaleur et la régénération du sol. Le niveau de température a été mesuré à cette fin. La décharge de la sonde se situe entre 1'500 et 2'000 kWh par an.
La nouvelle pompe à chaleur est très efficace, elle extrait donc une quantité importante d’énergie du sol. Par conséquent, les questions suivantes sont importantes pour l’évaluation: Quelles sont les conséquences possibles? La sonde peut-elle geler?
Le résultat des mesures chez la famille Joss: L’extraction de la chaleur n’est certes pas critique, mais elle n’est pas non plus optimale. C’est l’une des principales raisons pour lesquelles ils ont décidé de ne pas produire également l’eau chaude avec la pompe à chaleur - mais séparément en utilisant un chauffe-eau thermodynamique WWK.
Ces résultats montrent explicitement qu’il n’existe pas de règle standard pour la composition d’une installation. Chaque projet est différent et doit être considéré et planifié individuellement.
Économie d’électricité en faveur de l’électromobilité
La voiture électrique est le véritable "gamechanger" de l’ensemble du système: L’efficacité de la nouvelle pompe à chaleur et le logiciel permettent d’économiser pas moins de 1 000 kWh en hiver. Cela correspond à environ 6 500 kilomètres susceptibles d’être parcourus avec le véhicule électrique. Et cela représente déjà environ 50% de la consommation annuelle totale pour les besoins de la famille Joss.
En Suisse, la demande d’électricité en hiver constitue généralement un défi. Durant le semestre d’été, la production d’électricité est supérieure à la consommation (car il n’y a pas de chauffage). En hiver, cependant, les besoins en électricité sont nettement plus élevés. La pompe à chaleur à sonde géothermique est le meilleur moyen de réduire ce déficit d’électricité hivernal, car elle possède la meilleure efficacité.
Pour la famille Joss, cependant, l’électricité autoproduite ne suffit pas à couvrir ses besoins en hiver. Environ 80 % de l’électricité nécessaire en hiver est fournie par le réseau. Cela est également dû au fait qu’en hiver, il y a parfois de la neige sur les modules PV, ce qui réduit alors la production d’électricité.
Autres résultats du monitoring
Augmentation de l’efficacité
Grâce à la technologie inverter et au COP élevé, la gestion de l’énergie peut intervenir même avec un faible excédent. Ce processus est en outre extrêmement simple. Le COP moyen enregistré par le régulateur est de 6,50 après déduction de l’éventuelle erreur de mesure. La durée de fonctionnement par mise en marche est de 6 heures. Les cycles de fonctionnement du compresseur, nettement plus longs, sont frappants: Lors du premier long hiver, la machine a fonctionné pendant 3 500 heures pour assurer le chauffage des locaux. Avant, c’était 2 150 heures pour le chauffage et l’eau chaude. Et pourtant, on constate une économie d’électricité de 1 000 kWh (-30%).
Amélioration du confort
La connectivité permet d’accroître considérablement le confort. Certes, un surcoût de 1 300 CHF a été nécessaire pour le rafraîchissement. La capacité frigorifique atteinte de 1,5 à 2,5 kW permet de réduire la température interne de 2 à 3 K. La durée de fonctionnement du système de rafraîchissement passif dans cette maison avec une surface vitrée importante s’élève à environ 1 400 heures par an.
Eau chaude
Le chauffe-eau thermodynamique utilisé pour l’eau chaude fonctionne environ 5 heures par jour. Cela représente un besoin en électricité d’environ 3 à 4 kWh par jour (4 personnes plus l’eau chaude pour la machine à laver qui est également raccordée). Le fonctionnement se traduit par une température de la cave de 3 à 4 K plus froide.
Excédent photovoltaïque
Pendant les mois d’été, la voiture, lorsqu’elle est garée à la maison, peut être rechargée grâce à l’énergie photovoltaïque. Cela s’effectue automatiquement avec l’excédent photovoltaïque. Le chargeur peut charger de façon variable de 1,4 à 5 kW maximum et passe automatiquement de la charge monophasée à la charge triphasée.
