Rénovation du chauffage de la Hansaallee - un projet de plusieurs millions pour la protection du climat
Au lieu de remplacer les chaudières à gaz naturel du réseau de chauffage local par de nouvelles, les bâtiments Hansaallee 128a à 146 (Francfort-sur-le-Main) ont été convertis à l'automne 2024 à des systèmes de chauffage par pompe à chaleur. Pour que les pompes à chaleur de chauffage installées dans les caves respectives fonctionnent efficacement, des machines dites eXergie produisent les températures plus élevées pour la production d'eau chaude. La nouvelle solution combinée présente des avantages pour les habitants et pour le climat : les frais de chauffage sont divisés par deux et les émissions locales de CO2 sont réduites à zéro.
Prix incertains du gaz naturel, dépendance à l'égard des importations et protection du climat - de nombreuses raisons plaident en faveur de l'abandon du gaz naturel. Elles ont également été déterminantes lors de la rénovation du chauffage des immeubles Hansaallee 128a à 146 à Francfort-sur-le-Main. Environ 20 ans après la dernière modernisation, le syndicat des copropriétaires a fait fermer le réseau de chauffage local et a remplacé le chauffage des 129 unités d'habitation par des pompes à chaleur installées dans les caves des nouveaux bâtiments.
Les coûts énergétiques pour le chauffage et l'eau chaude réduits de moitié
Les habitants ont de quoi se réjouir, car le remplacement du chauffage au gaz naturel seul n'aurait pas permis de réduire les coûts, et le passage à un réseau de chauffage local à basse température avec une température de départ de 40 °C et des réchauffeurs internes pour la production d'eau chaude n'aurait réduit les coûts de chauffage que de 15 %. En revanche, le passage à la solution de pompe à chaleur mise en œuvre aujourd'hui réduit les coûts de chauffage de moitié, rapporte Roberto Resch : „Au lieu d'un total de plus de 200.000 euros pour le gaz naturel, nous ne devons plus payer qu'environ 100.000 euros par an pour l'électricité“, déclare le directeur de Valo Immobilienmanagement Rhein Main GmbH (Francfort-sur-le-Main), qui a accompagné le projet.
Ces économies ont été rendues possibles grâce à une planification bien pensée de la technique thermique par les planificateurs spécialisés en efficacité énergétique IngKH (Eschborn). „Les bâtiments des années 90 offraient de bonnes conditions“, rapporte Manfred Reinl. „Une isolation thermique relativement bonne et des chauffages au sol permettent d'obtenir des températures de départ basses et les sous-sols avec les points de transfert du chauffage local offraient juste assez de place pour installer les pompes à chaleur et les accumulateurs de chaleur“. Comme les centrales thermiques se trouvent dans les maisons, les pertes de chaleur dans le réseau sont désormais de l'histoire ancienne ; plus d'un dixième de l'énergie était perdu dans le réseau de chaleur.
Chauffage central avec pompes à chaleur dans chaque bâtiment
Pour le chauffage, Reinl et son équipe ont prévu des pompes à chaleur air-eau d'une puissance de 15 kW chacune. Neuf d'entre elles sont installées dans le plus grand des bâtiments, trois dans chacun des huit petits immeubles collectifs. Cela permet de garantir la sécurité lors des travaux d'entretien et des réparations. Les unités extérieures des pompes à chaleur installées sur le toit sont suffisamment silencieuses pour ne pas perturber le sommeil des habitants.
Le booster de chaleur soulage la pompe à chaleur du chauffage
Les pompes à chaleur fonctionnent au point de fonctionnement idéal, elles ne doivent donc fournir qu'environ 40 °C au départ. Une autre technique assure la mise à disposition des 65 °C habituels dans les immeubles collectifs pour une alimentation et une circulation hygiéniques de l'eau chaude : la machine eXergie. Le site eXergiemaschine est une pompe à chaleur eau-eau développée par varmeco et son partenaire suisse BMS-Energietechnik. Elle convient à des températures de source plus élevées et à des courses de température - idéale pour réchauffer la chaleur de 40 degrés à 65 °C, car pour cette course de température, elle n'a besoin que d'un cinquième de l'énergie dont aurait besoin un thermoplongeur électrique.
Répartition en deux zones de température
Pour dissocier la fourniture de chaleur de la consommation, deux accumulateurs de chaleur sont installés dans chaque centrale de chauffage. L'un d'eux sert de tampon basse température et stocke la chaleur à environ 40 °C ; il est chargé par les pompes à chaleur de chauffage et alimente les circuits de chauffage. Dans le deuxième accumulateur, l'accumulateur à haute température, la température supérieure dépasse 65 °C. Ce réservoir est chargé par la machine eXergie et alimente les chauffe-eau dits d'appoint, dans lesquels l'eau potable est chauffée en fonction des besoins selon le principe du débit. Les chauffe-eau d'appoint maintiennent également une température constante lors de la circulation de l'eau chaude.
La solution combinée permet de réduire la facture d'électricité
Comme les besoins en eau chaude sont ici inférieurs aux besoins en chauffage, les machines eXergie (eXm) ont des puissances inférieures à celles des pompes à chaleur. Dans la grande maison, une eXm-Pro d'une puissance thermique de 20 kW est installée, dans les petits bâtiments, l'eXm-compact de 5 kW montée au mur suffit. Les machines eXergie fonctionnent à la chaleur : Elles se mettent en marche lorsque la température en haut de l'accumulateur est inférieure à la valeur de consigne de 65 °C. „Comme les machines eXergie parviennent à faire monter la température à 65 °C avec un COP d'environ cinq et que les pompes à chaleur fonctionnent au point de fonctionnement idéal, cette solution combinée est beaucoup plus économe en électricité qu'une solution avec uniquement des pompes à chaleur de chauffage“, rapporte Reinl. Le passage de l'énergie fossile à l'énergie électrique pour le chauffage a naturellement entraîné une augmentation des besoins en électricité. Pour que les charges de chauffage hivernales puissent être assurées en toute sécurité, les raccordements domestiques de trois bâtiments ont dû être renforcés, les raccordements des autres bâtiments offrant une réserve suffisante.
La technique plus efficace a son prix. Plus de 1,5 million d'euros ont été nécessaires pour rénover la technique de chauffage et d'eau chaude. „Environ deux tiers de la somme ont été financés par la copropriété elle-même, le reste a été apporté par l'Office fédéral de l'économie et du contrôle des exportations (BAFA), car la nouvelle solution, neutre pour le climat, était éligible“, explique Resch. Un projet de plusieurs millions pour la protection du climat - et pour un chauffage durable et économique des 129 appartements.
Comment fonctionne la machine eXergie
La machine eXergie, développée par varmeco et son partenaire suisse BMS-Energietechnik, constitue une stratification optimisée de la température dans le réservoir tampon (réservoir de chauffage). Pour ce faire, une pompe à chaleur eau-eau avec des puissances thermiques nominales Qth de 3 à 40 kW) fonctionne à l'intérieur de l'appareil. Elle est conçue pour un grand écart de température d'environ 50 K dans le réservoir tampon et fonctionne également à des températures de source de 55 °C et plus. Pendant le fonctionnement, la machine eXergie prélève de l'eau au centre du système de stockage via deux circuits. Un circuit achemine l'eau vers le condenseur de la pompe à chaleur, où elle est chauffée avant d'être envoyée dans la partie chaude de l'accumulateur. L'autre circuit passe par l'évaporateur et dirige ensuite l'eau qui y est refroidie vers la partie inférieure et froide de l'accumulateur.
Le site eXergie machine est en Version 3 et 5 kW disponible en tant qu'appareil mural compact (voir photo) et dans les classes de puissance de 5 à 40 kW de puissance thermique en tant qu'appareil au sol. Une machine eXergie encore plus grande pour les hôpitaux, les immeubles d'habitation ou, par exemple, l'utilisation commerciale est actuellement en cours de développement.
