L'Air du Temps : maison et gîte Fiche CHAUFFAGE BOIS ET EAU CHAUDE solaire mise à jour le 25/09/06

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Contexte

Au départ, notre habitation ainsi que le gîte situé dans un bâtiment voisin disposaient d'une installation commune de chauffage central fonctionnant au fuel. La chaudière était de conception ancienne, en fin de vie, et consommait 3000 l de fuel par an malgré une bonne isolation des bâtiments. L'eau chaude sanitaire était produite par la chaudière qui fonctionnait donc aussi en été. D'après nos calculs,  une bonne chaudière fuel aurait consommé 1800 litres de fuel dans les mêmes conditions.

Surface de la maison : 120 m2. Nombre d'habitants : 4.

Surface du gîte : 42 m2. Il est chauffé par intermittence, suivant la présence ou non de locataires.

Volume chauffé estimé :          maison : 300 m3       maison + gite = 410 m3    volume équivalent : 330 m3 (volume maison+1/3 volume gîte)

Les 2 bâtiments sont distants de 15 m et sont reliés par une canalisation de chauffage enterrée et isolée.

Tous les radiateurs sont équipés de robinets thermostatiques.

Le remplacement de la chaudière fuel par une chaudière bois a été effectué en décembre 2003. Un chauffe-eau solaire lui a été couplé.

L'opportunité de participer au démarrage de la filière bois-énergie soutenue par la région Provence Alpes Côte d'Azur a contribué à rendre possible ce projet du point de vue financier (voir aspects financiers)

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chaudière

Nous voulions une chaudière performante à alimentation automatique, polycombustible (bois déchiqueté, granulé, sciure, copeaux, noyaux et écorces de fruits, etc.), ce qui est une sécurité pour l'approvisionnement. Notre choix : chaudière Energie Système 30 kW, fabriquée en France. 

principe : un silo, une chaudière et un système d'alimentation : ici, un racleur à 2 lames et 2 vis sans fin. 

La chaudière fonctionne par cycles d'allumage/arrêt. Elle dispose d'une régulation de la combustion qui se base sur la mesure de la température et du taux d'oxygène des fumées et adapte en temps réel l'apport d'air (par ventilation forcée) et la quantité de combustible introduit. Ceci permet un très bon rendement (de l'ordre de 90%). Le déclenchement d'un cycle est piloté par la température d'eau, qui est programmable. L'ensemble est géré par microprocesseur, dispose d'un écran de paramétrage (en particulier le choix du programme de chaque combustible). 

L'allumage est automatique par souffleur d'air chaud (décapeur thermique), si nécessaire. Le décendrage est automatique. La consommation électrique annuelle est de l'ordre de 270 kWh.pour les circulateurs (ils fonctionnent en permanence l'hiver), 150 kWh pour les moteurs et l'allumeur. Soit au total 420 kWh.

Cette chaudière détient le label "Flamme Verte". 

Mise en service : début décembre 2003

schéma de la chaudière (source Energie Système) :

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implantation

Un local existant de 4x2 m a été utilisé pour l'ensemble silo+chaufferie. Il a suffit de construire une cloison séparative. Une largeur de 3 m aurait été préférable, car elle aurait permis de poser la chaudière dans l'axe et d'avoir un silo un peu plus grand. Le silo fait environ 6 m³ (2m x 2m x 1,5 m utilisable en hauteur) et permet une autonomie acceptable (1 à 3 chargements par an sont nécessaires, suivant le combustible utilisé). 

Le désilage et l'alimentation de la chaudière sont effectués au moyen de 2 vis sans fin et de 2 pales rotatives à ressorts. 

Attention, le bruit de fonctionnement du système d'alimentation, proche de pièces d'habitation, peut parfois être gênant. Certains morceaux de bois un peu trop gros peuvent provoquer en effet une sorte de couinement de la vis sans fin. Ne pas installer contre le mur d'une chambre.

NB : en raison du parcours circulaire des pales, le silo doit être le plus carré possible, afin d'éviter les espaces morts.

INTERVENTIONS NECESSAIRES (hors combustible et réglages initiaux) : 

tous les mois :  - vérification du cendrier et éventuellement vidage (production de 50 litres de cendres pour 4 tonnes de combustible)

                       - nettoyage avec aspirateur avec seau vide-cendre des orifices de la chambre de décantation (voir schéma chaudière : 11)

par an : indispensable, un ramonage complet après saison de chauffe (compter 3 heures) .

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chauffe-eau solaire

	Un chauffe-eau solaire (CESI) est couplé à la chaudière pour l'eau chaude sanitaire. Le ballon fait 300 litres et possède 2 échangeurs (un pour la chaudière, situé en haut du ballon et un pour le solaire, situé en bas). Il n'y a pas d'appoint électrique, c'est un choix délibéré. Le ballon et ses accessoires est situé dans un local attenant à la nouvelle chaufferie et fait 2x2 m.  C'est aussi le local de la machine à laver, laquelle est raccordée en eau chaude au ballon (voir ci-après).
principe de fonctionnement : Du 15 octobre au 15 mai, c'est la chaudière qui chauffe l'eau sanitaire (150 litres à 80 degrés), le ballon servant aussi de tampon thermique pour absorber les calories non utilisées de la chaudière. Le solaire sert alors d'appoint permettant un préchauffage de l'eau froide arrivant au ballon par le bas (voir schéma ci-contre). Du 15 mai au 15 octobre, la chaudière est coupée. Le solaire est suffisant en demi-saison pour porter les 300 litres à 65°C, et largement excédentaire en été. Pour l'instant aucune utilisation n'est prévue des calories superflues. marque du CESI : De Dietrich. Mise en service : début décembre 2003
capteurs solaires : panneaux de 4,7 m2 (4,3 m2 utiles) posés sur toiture exposée sud. C'est discret. é

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Essais de combustibles

combustibles testés : bois déchiqueté, granulé, noyau de cerise

 - bois déchiqueté (ou plaquette) : fourni par des élagueurs locaux, il présente de nombreux avantages : valorisation locale de ce qui est habituellement traité comme un déchet, coût de base modique (entre 50 € et 100 € la tonne livraison comprise), abondance dans notre région. 

La consommation annuelle de notre chaudière est estimée à 4,5 tonnes, soit environ 16 m³. pour un coût total compris entre 350 € et 500 €. Notre silo faisant 8m3, il nous faut effectuer théoriquement 2 remplissages complets. En pratique, nous disposons d'un stockage intermédiaire (serre : voir plus bas) et remplissons en fonction de la consommation et de l'autonomie désirée.

 La régulation de la combustion fonctionne parfaitement avec ce combustible, à condition qu'il soit bien sec (<20% humidité) et conforme à la granulométrie recommandée pour cette chaudière (30x30x5 mm).

  Pendant l'hiver 2003-2004, la filière "plaquette" dans notre région s'est avérée un peu jeune et peu adaptée aux petites chaudières comme la mienne : pb de calibrage, livraison uniquement en grosses quantités.  Nous avons rencontré des problèmes de coincements du système d'alimentation, liés à la présence de morceaux trop longs et avons dû abandonner temporairement ce combustible. En 2006 par contre, nous avons trouvé un combustible bien sec, fabriqué localement, à peu près correct du point de vue granulométrie, et livrable en quantité compatible avec notre espace de stockage. C'est d'ailleurs ce produit que nous avons consommé pendant l'hiver 2006-2007. 

Par sécurité néanmoins, pour éviter tout risque de coincement, il faut savoir que nous trions préalablement le combustible avant chargement dans le silo.

Ce qu'il faut comprendre : pour respecter la limite de 20% d'humidité , il faut broyer du bois sec (2 ans). De plus, pour obtenir un calibrage correct, le broyeur doit être muni d'une grille de tamisage ou peigne. Il faut donc un broyeur spécialisé, dont l'achat par le producteur est dans certains cas subventionné. Le lieu de stockage éventuel en attendant la livraison doit être abrité et aéré. Il en est de même bien sûr pour le stockage chez l'utilisateur.

Pour mémoire, nous avons aussi essayé d'autres combustibles :

 - granulé

Celui qui est disponible ici est fabriqué par exemple à Mende (48) par la Société COGRA, mais aussi par d'autres sociétés en France. Notre consommation annuelle en granulé seul  est estimée à 3,1 tonnes environ, soit 5,2 m³ (densité : 0,6).  Coût annuel prévisible : 866 € sur la base du tarif 2004.

Cette solution fonctionne bien. Le granulé est particulièrement énergétique et très sec (5% d'humidité). Il est facile à charger dans le silo (sacs de 15 kilo). Les inconvénients sont principalement :

- le coût du produit : nettement plus cher que la plaquette : environ 290 €/T en sacs, 200 €/T en big bag , + coût livraison...

- le conditionnement :

• en sac de 15 kg, il est plus étudié pour les poêles que pour les chaudière et consomme du plastique (67 sacs pour une tonne, 230 sacs pour une saison).
• il est parfois disponible en "big bag" (donc moins cher et moins de plastique, mais encore faut-il avoir prévu le silo ad hoc.
• Par camion souffleur, en vrac : la meilleure solution, quand elle existe localement, à condition que silo y soit adapté.

- La production demande de l'énergie, et comme il n'est pas fabriqué en Provence, le transport a également un coût écologique.

Ces arguments sont à revoir si vous habitez à côté de l'usine de granulés, ou encore si vous avez un espace de stockage couvert de 15 m3, car vous pouvez alors acheter en une fois 10 tonnes de vrac pour un prix bien inférieur (ex. 110 € HT la tonne + prix transport). On voit bien ici que le coût du transport est déterminant pour ce type de combustible.

En positif , ce combustible est intéressant à défaut de possibilité d'une solution avec plaquettes ; en il est déjà moins cher que le fuel, le bilan carbone est incomparable et on est proche du "0 pannes chaudière". En outre, étant plus dense et plus énergétique, il demande un silo plus petit.

Notre essai a porté sur 1,6 tonnes (hiver 2003-2004) : sans problème

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- noyau de cerise (2004 à 2006)

    Cette solution a été possible grâce à la présence locale d'une usine de transformation de fruits. Celle-ci "rejette" une grande quantité de noyaux qu'elle doit faire transporter et éliminer comme un déchet.  Il a donc été possible de nous approvisionner directement à l'usine, qui dispose en permanence de noyaux ; nous allions les chercher avec une remorque, par 500 kilos.  Nous transformions ce "déchet" en combustible en le faisant sécher dans une serre de 3x6 m dédiée au séchage. En effet, le noyau de cerises que nous récupérions contient 50 % d'eau ; cela demande un certain travail : l'étaler progressivement sur le sol de la serre, en formant des vagues que nous faisons rouler au rateau progressivement d'une porte à l'autre ; pour compléter le séchage si besoin, nous lui faisions passer une journée dans un séchoir solaire maison (à gauche sur la photo de la serre et ci-dessous), avant de le charger dans le silo.  Cela va assez vite en été : une quinzaine de jours pour une remorque de 500 kilos, en passant 1 fois ou 2 par jour remuer les noyaux. C'est pas mal de travail, mais facile, pas cher et source de satisfaction, quand on sait qu'on fabrique du combustible à partir d'un déchet, avec la seule énergie solaire.

    Au niveau calorifique, le noyau de cerise bien sec se révèle être un excellent combustible, facile à manipuler, quoique moins énergétique que le granulé (dans un rapport de 0,7 à 0.8 selon nos calculs). La consommation annuelle est de l'ordre de 4,5 tonnes dans notre cas, soit 9 m³ (densité du combustible sec : 0,5). Nous en avons brûlé 1,5 tonnes en 2003-2004, 3 tonnes en 2004-2005, 4,3 tonnes en 2005-2006.

Attention cependant aux restes éventuels de sel, lorsque les fruits ont été conservés dans des saumures : risques de corrosion prématurée de la chaudière !

autres essais :

-- noyau d'abricots 

Nous sommes allés chercher des noyaux en saison de production (juillet-août 2004), chez un fabricant de jus de fruits.  L'abricot était recommandé par le constructeur de la chaudière, celui-ci l'utilisant sans problème pour chauffer son entreprise. Consommation en 2004-2005 : 0,65 tonnes. Ce combustible est très énergétique (PCI estimé à 4,7 kWh/kg), lié à la présence d'huile dans l'amande du noyau. Chez nous en Provence, il convient mieux pour les mois les plus froids (l'inertie plus grande du combustible s'adapte mieux aux cycles de chauffe plus longs). Moyennant cette réserve, l'essai est satisfaisant.

-- noyau d'olives 

Produit disponible chez un fabricant de tapenade (purée d'olives). L'essai a porté sur 0,57 tonnes. Ce combustible est au moins aussi énergétique que l'abricot (',7 kWh/kg), lié à la présence d'huile dans le noyau. La chaudière arrive à réguler la combustion (démarrage et montée en température très rapide) , mais la combustion génère des machefers (blocs compact de cendres agglomérées, je ne connais pas la cause de ce phénomène) gênants pour le décendrage. Et surtout, j'ai pu constater lors du ramonage une altération de la surface du métal de l'échangeur de la chaudière, fait rédhibitoire constaté aussi par d'autres. Sauf à trouver la parade technique, il vaut donc mieux éviter ce combustible. 

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bilan des consommations

(1) estimation conforme à l'étude énergétique initiale. Non compris 420 kWh électriques.

(2) base de calcul : 1 TEP fournit 11600 kWh

(3) bases de calcul : la combustion de 1 TEP dégage 3 tonnes de CO2 et 0,71 tonnes d'équivalent-carbone

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étude énergétique initiale

Nous avions réalisé cette étude avant le remplacement de la chaudière. Nous l'avons complétée avec les données de coût et de consommation réelle.  

1 - consommation énergétique avec l'ancienne installation et estimation des besoins chauffage+eau chaude. 

La chaudière fuel de puissance 30 kW consommait 3000 litres de fuel par an (chauffage et eau chaude). La surface totale à chauffer est de 160 m2, le volume entre 300 et 410 m3. Pour l'eau chaude, le nombre de personnes est de 5 (4 habitants permanents + 1 personne en moyenne sur l'année occupant le meublé). Il s'agissait d'une chaudière de 25 ans mal isolée, et sans régulation. Suite à la consultation de 2 chauffagistes, l'économie d'énergie de la solution du remplacement par une chaudière fuel moderne aurait été de 40%. L'estimation des besoins est donc de 1800 litres (60% de 3000 litres). On peut estimer la part de l'eau chaude à 1/4 du total, la chaudière restant en fonction hors saison de chauffe dans cette configuration.

Conclusion : les besoins énergétiques à satisfaire sont donc équivalents à 1800 litres de fuel, dont 1350 litres pour le chauffage et 450 litres pour l'eau chaude.

2 - calcul des besoins restant à couvrir après installation d'un chauffe eau solaire

Dans la solution chaudière+chauffe eau solaire, la consommation énergétique relative à l'eau chaude doit être en partie séparée, car elle est assurée dans notre région à 75% par l'énergie solaire et à 25% par l'énergie d'appoint (source ADEME). 

Chauffage : le rendement de la chaudière bois est de 90%, soit le même qu'une chaudière fuel moderne. La consommation de combustible pour le chauffage est donc équivalente à 1350 litres de fuel (1800-450). Eau chaude : on sort les 75% fournis par l'énergie solaire, il reste à fournir 25% d'énergie d'appoint bois, équivalent à 0,25 x 450 = 125 litres de fuel 

--> TOTAL des besoins en équivalent fuel  : 1475 litres (1350 + 125) soit 14 750 kWh.

3 - gain attendu en consommation fuel, en énergie et en émission de CO2

* 1 TEP (tonne équivalent pétrole ) génère environ 3 tonnes de C0₂ et 0,81 tonnes d'équivalent carbone

4 - estimation des besoins et coûts en combustibles 

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aspects financiers de l'investissement

Cette opération a bénéficié en 2003 d'une aide publique importante ; attention, ces aides ont évolué, notamment avec l'instauration du crédit d'impôt de 50 % sur le matériel TTC :

* attention, elle dépend des revenus et concerne l'habitation principale.

** ces 2 aides réservées aux installations collectives ou professionnelles ont été obtenues grâce à la présence de notre structure d'une location saisonnière et de notre volonté d'en faire une expérience pilote à forte visibilité. 

NB : l'obtention de ces subventions a nécessité un gros travail de préparation des dossiers. Il aura fallu jusqu'à 9 mois (ANAH) pour obtenir l'accord définitif. Bref, il faut beaucoup de travail et d'opiniâtreté, finalement récompensés. Notons aussi que la totalité de la somme doit être avancée, les versements n'intervenant qu'entre 3 et 4 mois après la fin des travaux.

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CONCLUSION

Nous sommes vraiment satisfaits du résultat obtenu ; se chauffer à bas prix, sans pétrole, de façon écologique : que pourrions nous espérer de mieux ? Nous économisons ainsi près de 1000 € par an par rapport à une solution fuel avec CESI (hypothèse du prix du fuel de 0,7 €/l), nous amortissons donc notre investissement en ... 4 ans seulement. Si nous avions obtenu uniquement les aides classiques destinées aux particuliers (primes CESI, ANAH, crédit d'impôt), l'amortissement aurait été d'environ 9 ans, ce qui n'est pas mal.

Souhaitant faire connaître cette expérience positive, nous faisons visiter notre installation régulièrement : en 3 ans, 450 personnes sont venues nous voir. Des particuliers, des groupes emmenés par les Espaces Info Energie locaux, des étudiants, des stagiaires, des agriculteurs, des installateurs. Nous sommes bien sûr disposés à vous la faire visiter si vous êtes dans la région ou si vous passez par là (nous contacter).

A qui pouvons- nous conseiller cette expérience ?

Nous pensons aujourd'hui que ce genre de projet est réservé à des gens bien motivés, n'ayant pas peur de la chose technique, acceptant d'y passer un minimum de temps et d'y consommer ... un peu d'énergie (analyse énergétique, pré-étude de faisabilité,  visite d'installations existantes, d'un salon du bois-énergie, choix du matériel et d'un artisan sérieux, étude des filières locales de combustibles, recherche de subventions, constitution de dossiers, gestion du chantier, appropriation du matériel, ..) et pour des locaux d'habitation ou professionnels disposant de la place suffisante (silo avec accès livraison, serre ou hangar de stockage, local chaudière). Ce type de chauffage est idéal pour une ferme, une entreprise, une collectivité, une maison en campagne avec 10 m2 de local technique minimum. 

Ne soyez pas découragés par les prix qui vous sembleront élevés au départ. Bagarrez-vous et trouvez des aides financières nécessaires, surtout si vous votre projet a un caractère professionnel ou collectif  ! Faites le calcul de l'amortissement du surcoût en comparant avec une solution classique. Le prix du fuel ou du gaz vont-ils baisser, à votre avis ?

organismes à contacter pour les subventions : espace info énergie (voir liste sur le site de l'ADEME), conseil régional, conseil général, communauté de communes, commune, ANAH, ...

fiscalité :  TVA à 5,5% (pour l'instant) et crédit d'impôt de 50 % sur le matériel TTC si l'installation est réalisée par un professionnel (dès 2006). Attention le crédit d'impôt se calcule après déduction des subventions.

Cette page sera mise à jour au fur et à mesure des bilans annuels d'exploitation. A plus tard !

N'hésitez pas à nous contacter pour toute précision. Voir aussi la page sur notre centrale photovoltaïque

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