Un système de chauffage résidentiel hybride permet des économies d’énergie et réduit les émissions de GES

Avril 2019

Par Leila Lemghalef avec Jeremy Sager, CanmetENERGY–Ottawa

Pendant les chauds mois d’été, optimiser votre système de chauffage résidentiel est probablement la dernière chose qui vous vient à l’esprit, et pourtant, la saison estivale est le meilleur moment pour le faire. C’est également le moment que choisissent les chercheurs de Ressources naturelles Canada (RNCan) à CanmetÉNERGIE–Ottawa pour effectuer des calculs après avoir passé tout l’hiver dans le froid à mesurer la consommation d’énergie et le degré de confort dans une série de maisons témoins chauffées par un système hybride associant générateur d’air chaud à gaz et thermopompe à air entièrement électrique.

Les chercheurs n’ont pas eu froid pour rien : leurs calculs leur ont permis d’établir que le chauffage hybride serait une bonne solution pour économiser l’énergie, réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) et renforcer la résilience de notre pays face à l’évolution du climat et des prix de l’énergie.

Sur l’ensemble d’une saison de chauffage, les chercheurs de RNCan ont mesuré une réduction des émissions de GES de 30 %.

L'étudiant Alexandre Bouchard et l'ingénieur de recherches à RNCan Jeremy Sager visitent une installation d'essais près d’Ottawa.

« C’est notre travail de découvrir les potentiels, de repérer les possibilités », estime l’ingénieur de recherches Jeremy Sager, qui se consacre principalement au chauffage résidentiel. « Nous étudions les thermopompes à air depuis plusieurs années maintenant et nous nous sommes dit qu’elles pourraient peut-être remplacer les climatiseurs. Quand un vieux climatiseur a fait son temps, que se passerait-il si on le remplaçait par une thermopompe? La thermopompe pourrait aussi servir de chauffage d’appoint et permettre des économies d’énergie. »

Optez pour l’hybride et économisez l’énergie.

M. Sager et ses collègues se sont donc mis en quête de réponses. Et ce printemps, ils viennent tout juste de terminer les contrôles de trois maisons modèles pourvues de systèmes de chauffage hybrides dans un nouveau lotissement situé dans l’est d’Ottawa. Leurs premiers résultats révèlent des économies d’énergie appréciables. Sur l’ensemble d’une saison de chauffage, le système hybride à commutateurs intelligents a émis 30 % moins de GES qu’un générateur d’air chaud à gaz.

« Pendant une journée particulièrement froide, nous avons constaté que l’utilisation de la thermopompe de minuit à 18 h avait fait baisser les émissions de C02 de 7,58 kilogrammes », signale Jeremy.

Le chauffage des locaux est la principale utilisation finale d’énergie au Canada.

Ces économies d’énergie sont considérables, surtout quand on sait que le chauffage des locaux non seulement représente plus de 60 % de la consommation d’énergie d’une habitation moyenne au Canada, mais est aussi la principale utilisation finale d’énergie au Canada et la deuxième source d’émissions de GES au pays.

Le chauffage hybride réduit la consommation d’énergie et les émissions de GES en misant sur la thermopompe quand le mercure ne descend pas trop bas et en dehors des périodes de pointe, deux scénarios où le chauffage à la thermopompe est plus économique. Par temps froid et durant les périodes de pointe, le système passe automatiquement au générateur d’air chaud à gaz.

Voyez dans cette vidéo YouTube comment Jeremy et son équipe mesurent les économies
d’énergie et les niveaux de confort dans une maison témoin chauffée par un système hybride.

Transcript

Jeremy Sager :

Mon nom est Jeremy Sager. Je suis ingénieur de recherches à CanmetÉNERGIE, à Bells Corners, Ottawa et je suis responsable de l’évaluation du rendement de différents systèmes de chauffage et de climatisation écoénergétiques. Aujourd’hui, Alexandre (notre stagiaire) et moi examinons les données issues des systèmes afin de nous assurer que tout fonctionne comme prévu.
Par exemple, en ce moment, Alex vérifie s’il peut se connecter aux capteurs, puis accéder aux données avec son téléphone.

Alexandre :

Les enregistreurs recueillent des données toutes les cinq minutes et la dernière fois que j’ai téléchargé des données remonte à trois semaines. Alors, si on fait un calcul rapide : des données toutes les cinq minutes pendant trois semaines, ça fait une quantité incroyable de données! Il ne suffit que de quelques minutes pour que mon téléphone télécharge toutes les données et génère le petit graphique qu’on peut voir ici. Je peux ensuite importer ce graphique dans Excel et envoyer les données au bureau, où nous les analysons.

Jeremy :

Depuis toutes ces années à étudier des thermopompes à air, un jour nous nous sommes dit : « Et si nous remplacions les systèmes d’air climatisé désuets par des thermopompes capables de chauffer et qui sont plus écoénergétiques »? C’est ce que nous avons fait dans cette maison.

Puis, nous avons commencé à examiner la consommation d’énergie et le niveau de confort. Par exemple, nous avons ici une thermopompe à l’air qui remplace une unité de chauffage mixte extérieure. Son éjection latérale permet de tirer l’air par le côté et de le pousser vers l’avant. De cette manière, la neige ou la pluie verglaçante se dépose sur le dessus de l’unité et n’affecte en rien la circulation d’air de l’appareil. À une température supérieure à moins huit degrés Celsius durant les heures creuses, c’est la thermopompe qui fait le travail.

De plus, il existe une application pour téléphone cellulaire qui vous indique comment s’est comporté le système au cours des 24 dernières heures, comment il se comportera au cours des 24 prochaines, les économies réalisées et les réductions de gaz à effet de serre, s’il y a lieu. Par exemple, le 8 février, nous pouvons voir une réduction de 30 % des émissions de gaz à effet de serre en plus d’une réduction des émissions de CO2 de 8 kg, en fait de 7,58 kg, et que la thermopompe a fonctionné de minuit à 6 h.

Nous nous attendons à une réduction de 20 % des émissions de gaz à effet de serre ou plus, selon la région et le réglage de votre thermostat. Mais pour le moment, nos attentes face à cette approche ne sont qu’approximatives.

Économisez l’énergie intelligemment grâce à des commutateurs intelligents.

Comment? À l’aide de commutateurs Wi-Fi intelligents qui envoient automatiquement au système le signal d’utiliser le mode de chauffage le plus économique, c’est-à-dire soit le générateur ou la thermopompe. Pour ce faire, le système intelligent tient compte de plusieurs facteurs : prix du gaz naturel et de l’électricité, période d’utilisation, température à l’extérieur, efficacité du générateur d’air chaud et efficacité de la thermopompe.

Les thermopompes électriques à air sont des appareils efficaces pour la climatisation tout comme pour le chauffage des locaux. Elles peuvent être installées en rattrapage et associées à n’importe quel type de générateur d’air à combustible fossile ou à tout système mixte fonctionnant au gaz naturel, au propane ou au mazout.

Avantages écologiques et économiques

Au Canada, 35 % des habitations sont chauffées au moyen de générateurs d’air au gaz dans les régions comme l’Ontario, où le gaz naturel coûte moins cher et l’électricité plus cher. Dans ces 5,1 millions d’habitations, les systèmes hybrides seraient un moyen économique de réduire les émissions de GES.

La contribution de RNCan à l’implantation des systèmes hybrides au gaz en Ontario et ailleurs au pays a été soulignée dernièrement par la revue Better Builder.(en anglais seulement). On y lit qu’une taxe carbone ne suffirait pas à pousser les consommateurs à ne plus utiliser les générateurs d’air au gaz comme principale source de chauffage.

C’est ici que les systèmes hybrides entrent en scène. Tant du point de vue économique qu’écologique, il peut s’avérer avantageux d’ajouter une thermopompe électrique à air dans le but de réduire la dépendance au gaz naturel pour le chauffage des locaux. En Ontario, le coût d’utilisation d’un système hybride se compare à celui d’un générateur d’air chaud au gaz naturel. De légères économies sont réalisables lorsqu’il ne fait pas trop froid et en dehors des périodes de pointe. Le consommateur qui doit remplacer son vieux climatiseur pourrait opter pour une thermopompe électrique à air, qui assure efficacement la climatisation, ainsi que le chauffage.

Les systèmes hybrides ne sont pas une invention récente. Toutefois, même s’ils commencent à se tailler une place sur le marché, ils y demeurent marginaux. Afin d’en encourager l’adoption, CanmetÉNERGIE et l’Office de l’efficacité énergétique de RNCan collaborent avec des fabricants d’appareils, de thermostats et de commandes en vue d’optimiser le rendement des systèmes de chauffage hybrides. Une partie des données et des analyses que l’équipe de CanmetÉNERGIE a produites au site expérimental cet hiver figurera dans un rapport qui sera utile aux services d’utilité publique, aux fabricants, aux concepteurs, à l’industrie du logement et aux responsables de l’élaboration des politiques.

CanmetÉNERGIE–Ottawa est le chef de file dans l’élaboration de solutions scientifiques et technologiques en matière d’énergie dans l’intérêt environnemental et économique des Canadiens et des Canadiennes.