Le chauffage hybride combine les énergies renouvelables avec les combustibles fossiles. En raison de leur bilan écologique positif, l'État soutient à la fois les systèmes solaires thermiques et les pompes à chaleur. Quels sont les autres avantages du chauffage hybride?
Chauffage hybride: les éléments les plus importants en un coup d'œil
- Un système de chauffage hybride combine un système de chauffage à partir d'énergies renouvelables avec un système de chauffage au carburant. Une pompe à chaleur ou un système solaire thermique fonctionnent avec un deuxième système de chauffage de soutien si nécessaire, de sorte que suffisamment de chaleur soit disponible même en hiver.
- Le chauffage au gaz, au mazout ou au bois, une centrale combinée de chaleur et d'électricité ou le chauffage urbain sont possibles comme chauffage d'appoint.
- La chaleur du système solaire thermique / pompe à chaleur et celle du système de chauffage au carburant utilisent un échangeur de chaleur pour chauffer l'eau de chauffage dans un ballon tampon. Cela signifie que l'énergie n'est pas perdue si elle n'est pas nécessaire immédiatement.
- Pour un système solaire thermique, vous avez besoin d'une surface de toit suffisamment grande et idéalement orientée au sud. Cependant, pour la rentabilité d'une pompe à chaleur, une température de départ de chauffage basse est cruciale.
- Financement: dans le cadre du paquet climat 2020, l'État subventionne l'achat de systèmes de chauffage hybrides.
Qu'est-ce qu'un chauffage hybride?
Le chauffage hybride combine la technologie de chauffage conventionnelle au fuel avec le photovoltaïque ou une pompe à chaleur. Le système partiel de chauffage hybride fonctionnant au carburant garantit une puissance suffisante, en particulier à la fin de l'hiver. Des systèmes de chauffage au mazout, des systèmes de chauffage au gaz, des foyers ou des systèmes de chauffage à granulés sont utilisés.
Le chauffage hybride peut donc se rabattre sur plusieurs systèmes de chauffage et exploiter les avantages des deux systèmes. Le système le plus durable, c'est-à-dire le système solaire ou la pompe à chaleur, a toujours la priorité. Si le système de chauffage régénératif ne fonctionne plus de manière optimale, le chauffage au fuel prend le relais. Selon la conception, les systèmes injectent de la chaleur dans le stockage tampon en parallèle ou ne fonctionnent que séparément les uns des autres.
Les réservoirs de stockage tampon peuvent être combinés avec des systèmes solaires thermiques, des pompes à chaleur et des systèmes de chauffage au carburant.
Outre les options présentées ici, d'autres combinaisons sont également possibles, qui incluent même jusqu'à trois types de chauffage. Par exemple, vous pouvez faire fonctionner une pompe à chaleur avec l'électricité de votre système photovoltaïque et également avoir un chauffage au gaz prêt comme support.
Les systèmes dits power-to-heat, qui convertissent en chaleur l'excédent d'électricité d'un système photovoltaïque, ne sont pas encore très répandus en Allemagne. En raison du débat actuel sur le climat, ils joueront probablement un rôle plus important à l'avenir.
Exemples de chauffage hybride
Le tableau suivant présente les options disponibles pour le chauffage hybride. Dans les sections suivantes, vous trouverez une description des technologies respectives.
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Système de chauffage régénératif |
Système de chauffage de soutien |
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Solaire thermique |
Chauffage au gaz |
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Pompe à chaleur |
Chauffage au fioul |
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Cheminée |
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Chauffage à pellets |
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Centrale thermique de type bloc |
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Chauffage urbain |
Système de chauffage régénératif: solaire thermique
Avec l'énergie solaire thermique, vous utilisez l'énergie du soleil pour chauffer l'eau. Un système solaire thermique contient les composants suivants:
- Capteurs solaires Les capteurs
solaires sont constitués de collecteurs plats ou tubulaires avec une couche absorbante qui absorbe l'énergie solaire de manière particulièrement efficace. Les collecteurs à plaques plates sont des panneaux carrés avec une couche de verre de protection. Dans les collecteurs tubulaires, en revanche, il existe un vide entre l'absorbeur et le verre. Dans les deux cas, il y a des tuyaux sous la couche absorbante. Ils contiennent un mélange d'eau et d'antigel. La chaleur du soleil chauffe ce liquide jusqu'à 95 degrés Celsius. - Échangeurs de chaleur
Ils transfèrent la chaleur du fluide solaire à l'eau de chauffage ou à l'eau de service. Selon le système, il s'agit soit de tubes en forme de spirale intégrés dans le ballon de stockage (échangeurs de chaleur internes), soit d'échangeurs de chaleur à plaques situés à l'extérieur (échangeurs de chaleur externes). - Stockage
Le stockage tampon fait partie intégrante de tout système solaire thermique, l'eau moyenne stocke la chaleur fournie pendant quelques jours et la rend disponible en cas de besoin. Dans une maison individuelle, le réservoir de stockage contient généralement de 400 à 1 000 litres d'eau. - Pompe de circulation
La pompe de circulation motorisée déplace le fluide solaire le long du circuit. Si le réservoir de stockage est plein ou s'il n'y a pas de chaleur disponible, il ne fonctionnera pas.
C'est ainsi que fonctionne le solaire thermique.
Système de chauffage régénératif: pompes à chaleur
Une pompe à chaleur est une machine thermodynamique. Il utilise la propriété de certains gaz de s'évaporer même à basse température. Le soi-disant réfrigérant absorbe la chaleur de l'environnement (réservoir) et la libère à un niveau plus élevé à l'intérieur de la maison. Le processus se compose de quatre étapes:
- Un compresseur comprime le réfrigérant à une pression élevée. Le fluide frigorigène chauffe mais reste gazeux.
- Le réfrigérant transfère sa chaleur vers un échangeur de chaleur et se liquéfie. L'échangeur de chaleur chauffe à son tour un fluide. Selon la conception de la pompe à chaleur, il s'agit soit d'air soit d'eau.
- Un détendeur ramène le réfrigérant à sa pression d'origine et s'évapore à nouveau.
- Le réfrigérant vaporeux et froid absorbe la chaleur de l'environnement au moyen d'un deuxième échangeur de chaleur.
Le saviez-vous? Les réfrigérateurs utilisent le même principe que les pompes à chaleur. Le réfrigérant s'évapore et évacue la chaleur de l'intérieur du réfrigérateur. Le deuxième échangeur de chaleur libère la chaleur dans l'air ambiant.
Plus la différence de température entre le réservoir et l'intérieur est faible, plus la pompe à chaleur fonctionne efficacement.
En fonction de la source de chaleur et du fluide, les pompes à chaleur sont réparties dans les catégories suivantes:
- Pompe à chaleur air / eau
Ce système utilise la chaleur ambiante pour réchauffer l'eau domestique du système de chauffage. Il peut donc être connecté au système de chauffage existant et est moins cher que les autres variantes. Cependant, l'efficacité diminue considérablement à des températures extérieures basses. - Pompes à chaleur eau glycolée / eau
La pompe à chaleur géothermique est la plus efficace car elle utilise l'énergie géothermique toujours disponible. Des sondes géothermiques de 100 mètres de profondeur ou des capteurs géothermiques sont nécessaires pour cela. Le haut degré d'efficacité est compensé par une planification complexe, les autorisations nécessaires pour les sondes et des coûts élevés. - Pompe à chaleur eau-eau
Ici, la pompe à chaleur prélève la chaleur d'un réservoir d'eau. Une pompe de puits séparée entraîne l'eau à des profondeurs allant jusqu'à 20 mètres jusqu'à la surface. - Pompe à chaleur air-air
Un tel système de chauffage nécessite un système de ventilation. La pompe à chaleur utilise un échangeur de chaleur à plaques pour transférer l'air entrant (air soufflé) à la chaleur de l'air sortant (air d'échappement). La pompe à chaleur air-air n'est donc pas une machine thermodynamique au sens strict, car elle fonctionne sans fluide frigorigène. Il est particulièrement adapté aux maisons passives.
Une pompe à chaleur réversible avec technologie Inverter peut également être utilisée pour le refroidissement en été.
Histoire et distribution en Allemagne
Les capteurs solaires ne sont pas une nouvelle invention. Même les Grecs de l'Antiquité ont essayé de concentrer les rayons du soleil et de les utiliser pour réchauffer des objets. Au XVIIIe siècle, le spécialiste des sciences naturelles Horace-Benedict de Saussure a construit le premier capteur solaire. Avec la révolution industrielle et l'avènement des énergies fossiles, l'utilisation de l'énergie solaire était au départ inintéressante. Ce n'est qu'après la crise pétrolière des années 1970 que les chercheurs ont commencé à s'attaquer au concept d'énergie solaire thermique.
En revanche, l'invention de la pompe à chaleur remonte à seulement 100 ans environ. Les premiers systèmes de refroidissement sont arrivés sur le marché aux États-Unis dans les années 1920 et ont également servi de pompes à chaleur en hiver. La Suisse a été pionnière en Europe. Dès la fin des années 1930, des pompes à chaleur ou des systèmes hybrides y chauffaient les espaces publics.
Depuis que l'économie du dioxyde de carbone est passée au centre de la politique, les systèmes de chauffage hybrides se sont également répandus dans ce pays grâce aux subventions gouvernementales. En 2000, moins de 1% des nouveaux bâtiments en Allemagne étaient équipés d'une pompe à chaleur. En 2018, il était déjà de 41%. Avec la Suède, le Danemark et l'Autriche, l'Allemagne est en tête des statistiques concernant les performances des pompes à chaleur installées.
Exigences pour l'installation de chauffage hybride
En fonction de la technologie et de la configuration de votre chauffage hybride, vous devez tenir compte des exigences nécessaires.
Exigences pour une pompe à chaleur
Pour combiner le chauffage hybride avec une pompe à chaleur eau-eau, vous avez besoin d'une eau souterraine de bonne qualité à une profondeur ne dépassant pas 20 mètres. Si l'eau est trop fortement contaminée par des solides ou du fer, la durée de vie de votre pompe à chaleur en souffrira. Si le réservoir d'eau est trop profond, le forage est trop coûteux. De plus, vous devez présenter un permis de la Lower Water Authority avant le forage.
Il existe des exigences similaires pour une pompe à chaleur eau glycolée. Pour la variante avec sondes géothermiques, vous avez besoin d'un permis de l'autorité minière locale et de l'autorité inférieure des eaux si vous pouvez rencontrer de l'eau souterraine pendant le forage. Un permis est exclu dans les zones de protection de l'eau potable. Si vous optez pour des capteurs géothermiques, l'installation est moins bureaucratique, mais vous avez besoin de beaucoup d'espace. En règle générale, vous devez multiplier l'espace de vie par deux.
Une pompe à chaleur air-air est un type de système de climatisation qui offre de la fraîcheur en été et de la chaleur en hiver. Cependant, le principe ne fonctionne que dans les bâtiments étanches tels que les maisons basse consommation. Dans les bâtiments anciens, la perte de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment est trop élevée, de sorte que l'opération n'en vaut pas la peine.
Quelle que soit la technologie, une pompe à chaleur n'est économique que si la température de départ du système de chauffage est inférieure à 45 degrés Celsius. Plus la différence de température entre l'air extérieur ou le réservoir et l'eau de chauffage est grande, plus son efficacité est mauvaise. Le chauffage par le sol et les autres systèmes de chauffage de surface sont parfaits pour le fonctionnement de la pompe à chaleur.
Exigences relatives à l'énergie solaire thermique
Pour le chauffage hybride avec un système solaire thermique, vous avez principalement besoin d'une zone appropriée sur le toit dans une direction sud, sud-est ou sud-ouest. Si vous utilisez la chaleur du soleil pour vous chauffer, vous devriez calculer environ 16 mètres carrés pour une maison unifamiliale de quatre personnes. Cependant, l'espace exact requis dépend également d'autres facteurs tels que les pertes de chaleur dans la maison et le système de chauffage. Les mini systèmes photovoltaïques conviennent également aux toitures plus petites ou à l'installation sur les balcons et les terrasses.
Produire de l'électricité avec la puissance du soleil via un système solaire - pour vous et pour les autres - est 100% écologique.
Système de chauffage de soutien
Le choix du système de chauffage au fuel optimal en combinaison avec une pompe à chaleur ou un système solaire thermique pour le chauffage hybride dépend également de plusieurs critères. Par exemple, pour un système de chauffage à granulés, vous avez besoin d'une pièce pour stocker les granulés. Le chauffage au gaz à condensation économise de l'espace, mais tout comme pour le chauffage urbain, il doit être possible de se connecter au réseau local. Un réservoir est nécessaire pour le chauffage au mazout.
Conseil: comparez en un coup d'œil l'efficacité, les exigences et les coûts du chauffage hybride avec d'autres types de chauffage.
Efficacité et avantages du chauffage hybride
Le chauffage hybride fonctionne de manière extrêmement efficace et économique. Le chauffage au fuel n'est utilisé que lorsque le système solaire thermique ou la pompe à chaleur ne fournit pas suffisamment de chaleur. Avec un système de chauffage hybride bien planifié, vous pouvez économiser jusqu'à 40% de vos coûts de chauffage.
Une autre raison du chauffage hybride est la plus grande indépendance vis-à-vis des énergies fossiles: il est vrai qu'il n'est pas possible de se passer complètement du chauffage au fuel dans notre zone climatique. Cependant, vous pouvez couvrir une partie de vos besoins en chauffage avec des énergies renouvelables et êtes moins affecté par les fluctuations de prix sur le marché de l'énergie. En fin de compte, un système de chauffage hybride permet d'économiser des émissions de CO 2 . Pour cette raison, l'État récompense le changement.
Efficacité d'une pompe à chaleur
Les fabricants de pompes à chaleur indiquent l'efficacité des systèmes en facteurs de performance annuels (JAZ). En termes simples, le facteur de performance annuel exprime la relation entre l'énergie utilisée pour faire fonctionner le compresseur (électricité) et la chaleur utile fournie. Un facteur de performance annuel de 4 signifie que 100 kilowattheures d'électricité produisent 400 kilowattheures de chaleur.
Le facteur de performance annuel est donc une mesure de l'efficacité de la pompe à chaleur. Les pompes à chaleur eau / eau avec un coefficient de performance annuel moyen de 5 fonctionnent le mieux ici. Les pompes à chaleur eau glycolée avec sondes géothermiques sont proches de 4 à 4,5. Les pompes à chaleur air-eau, en revanche, ont généralement un coefficient de performance annuel de 3,5.
Efficacité du chauffage au bois
Les systèmes de chauffage au bois modernes représentent une option écologique pour compléter le système solaire thermique ou la pompe à chaleur. Outre les poêles à bois classiques, des gazéificateurs à bois, des systèmes de chauffage à granulés ou à copeaux de bois sont également disponibles.
Ce poêle à granulés au design classique ne mesure que 80 cm de haut et dispose déjà d'une sortie de fumée.
Efficacité du chauffage solaire
En moyenne, un système solaire thermique fournit entre 30 et 35% de l'énergie de chauffage requise. Il fonctionne plus efficacement au printemps et en automne, quand il y a encore de nombreuses heures de soleil.
Des paramètres tels que la pente et l'orientation du toit ainsi que l'emplacement géographique influencent les performances du chauffage solaire. La technologie du système est également décisive. Si vous utilisez le système solaire thermique à des fins de chauffage, il vaut donc la peine d'investir dans des capteurs à tubes sous vide plus chers mais plus efficaces.
Efficacité du chauffage au mazout et au gaz
Grâce à la technologie de condensation, les systèmes de chauffage modernes au mazout et au gaz sont particulièrement économes en énergie et atteignent des rendements de 90% et plus. Contrairement aux chaudières conventionnelles, les chaudières à condensation utilisent la chaleur des gaz de combustion à condensation, qui autrement s'échappe par la cheminée. En particulier, le gaz naturel associé à une chaudière à condensation est considéré comme un combustible à faibles émissions de CO 2 .
Les systèmes de chauffage au mazout avec technologie à condensation peuvent encore être installés jusqu'à fin 2025. Cependant, toutes les subventions de l'État ont pris fin le 31 décembre 2019. Les systèmes modernes peuvent encore valoir la peine dans le cadre d'un système de chauffage hybride.
Coûts de chauffage hybride
Le prix d'achat et les frais d'installation d'un chauffage hybride dépendent de la variante choisie et de vos besoins en chauffage. Le tableau suivant donne un aperçu des coûts moyens d'achat, de développement et d'entretien d'un système dans une maison unifamiliale. En plus de ces dépenses, vous devez également prendre en compte les dépenses de combustible (mazout, gaz ou bois) ou l'utilisation du chauffage urbain.
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Type de chauffage |
coût d'acquisition |
Coûts de développement |
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|---|---|---|---|
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Système solaire thermique |
environ 6000 euros |
1.500 à 3.000 euros |
150 à 250 euros |
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5000 à 10000 euros |
2000 à 6000 euros |
50 à 100 euros |
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4.000 à 10.000 euros |
500 à 2000 euros |
50 à 100 euros |
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6.000 à 12.000 euros |
À partir de 4.000 euros |
50 à 100 euros |
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8 000 à 12 000 euros |
À partir de 7000 euros |
50 à 100 euros |
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8 000 à 12 000 euros |
À partir de 3500 euros |
50 à 100 euros |
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Chauffage au fioul à condensation |
6.000 à 9.000 euros |
1000 à 2500 euros |
150 à 250 euros |
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Chauffage au gaz à condensation |
3.000 à 6.000 euros |
1000 à 2500 euros |
100 à 250 euros |
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Chauffage à pellets |
10.000 à 15.000 euros |
1000 à 2500 euros |
150 à 250 euros |
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Centrale thermique de type bloc |
À partir de 15.000 euros |
À partir de 5000 euros |
350 à 500 euros |
Réglementations légales et subventions
Depuis le 1er janvier 2020, l'Office fédéral de l'économie et du contrôle des exportations (BAFA) promeut les systèmes solaires thermiques dans les bâtiments neufs et existants avec jusqu'à 30% des coûts d'acquisition dans le cadre du paquet climat 2020. Les conditions préalables sont un rendement calculé d'au moins 525 kilowattheures par mètre carré et par an, une surface de collecteur suffisante et un réservoir de stockage tampon d'une capacité suffisante.
Si vous installez un système de chauffage hybride avec une combinaison thermopompe et gaz, vous recevrez également une subvention pouvant atteindre 30% du prix d'achat, y compris les frais d'installation et de mise en service. Si vous remplacez un appareil de chauffage au mazout par un appareil de chauffage hybride, le bonus BAFA augmente jusqu'à 40% des coûts engagés.
