Plan Local d’Urbanisme - Gentilly

PPllaann LLooccaall dd’’UUrrbbaanniissmmeeANNEXE TECHNIQUE :

PROMOUVOIR LES ENERGIES RENOUVELABLES DANS L’HABITAT INDIVIDUEL ET COLLECTIF

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REDUIRE L’IMPERMEABILISATION DES SOLS

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L ’ H A B I TAT I N D I V I D U E L

Puisez la chaleur dans le sol,les pompesà chaleurgéothermiques

de l’énergie disponibledans le solPuisez la chaleur dans le sol,les pompes à chaleurgéothermiques• De l’énergie disponible dans le sol . . . . . . . . . . . . . 3• Un réfrigérateur à l’envers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4• Les différents types de pompes géothermiques . . . 8• Pose et entretien, une affaire de spécialistes . . . . 14• D’autres types de pompes à chaleur . . . . . . . . . . . 15• Des aides financières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17• En résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19• L’ADEME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

GLOSSAIRE

Chaque jour, notre planète absorbe de l’énergiesolaire qu’elle stocke sous forme de calories dans lesol. Pour peu qu’on sache l’exploiter, cette réservede chaleur réapprovisionnée en permanence estinépuisable et gratuite.Capter cette énergie thermique, la transformerpour la rendre utilisable, s’en servir pour chaufferles habitations, c’est possible grâce à une machinemaintenant bien au point :la pompe à chaleurgéothermique.Cet équipement présente des performances trèsintéressantes, puisque, pour un kilowatt-heured’énergie électrique consommé, il restitue trois àquatre kilowatt-heures de chaleur pour votre loge-ment. Une bonne partie de votre chauffage peutdonc être assurée par une énergie gratuite, renou-velable et non polluante prélevée dans le sol.

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Capteurs enterrés : tubes en polyéthylène ou en cuivregainé de polyéthylène enfouis dans le sol et dans lesquelscircule un fluide prélevant l’énergie du sol.Compresseur : organe principal de la PAC, il fonctionnegrâce à un moteur électrique.Échangeur de chaleur : équipement permettant à un flui-de chaud de céder sa chaleur à un fluide plus froid. Dansune PAC, il existe deux types d’échangeurs de chaleur : lecondenseur et l’évaporateur.Fluide frigorigène : fluide confiné dans la PAC qui assurelors de ses changements de phase (gaz, liquide) les transfertsde chaleur.Géothermie : au sens strict, utilisation de l’énergie ther-mique des couches profondes de l’écorce terrestre. Pluslargement, captage de la chaleur emmagasinée dans le solà faible profondeur. L’origine de l’énergie est alors pourl’essentiel solaire.PAC : pompe à chaleur. Les PAC assurant du chauffage etdu rafraîchissement sont appelées PAC réversibles.Sonde géothermique : échangeur de chaleur constituéde tubes de polyéthylène insérés verticalement dans unforage de plusieurs dizaines de mètres de profondeur etdans lesquels circule un liquide antigel qui prélève la chaleurdu sol environnant.Plancher chauffant basse température : émetteur dechaleur constitué de tubes dans lesquels circule un liquiderestituant la chaleur aux pièces à chauffer. Intégré à unechape de béton, il est dimensionné pour que sa températu-re de surface reste modérée (environ 23 °C). Un plancherchauffant peut assurer le rafraîchissement d’une habitation,on parle alors de plancher chauffant - rafraîchissant.Ventilo-convecteur : émetteur de chaleur ou de froid parair raccordé à un circuit d’eau chauffée ou rafraîchie par laPAC. Il filtre et diffuse l’air des pièces grâce à un ventilateur.

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SOMMAIRE

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un réfrigérateurà l’envers

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Le système thermodynamique du réfrigérateurpuise de la chaleur à l’intérieur de celui-ci, ce quien abaisse la température, et la rejette à l’extérieur,dans l’air de votre cuisine.La pompe à chaleur géo-thermique, quant à elle,puise la chaleur dans le solà l’extérieur et la restitue àl’intérieur de votre loge-ment pour en assurer lechauffage.

Principe de fonctionnementLa pompe à chaleur est une machine thermodynamiqueconstituée d’un circuit fermé et étanche dans lequel circule un fluide frigorigène à l’état liquide ou gazeuxselon les organes qu’il traverse. Ces organes sont aunombre de quatre : l’évaporateur, le compresseur, lecondenseur, et le détendeur.Pour simplifier, on peut dire que la pompe à chaleur pré-lève un peu de chaleur du sous-sol de votre jardin, aug-mente son niveau de température et restitue une chaleurplus élevée dans votre habitation.

Le fluide frigorigèneLe fonctionnement des machines thermodynamiques (réfrigérateur,pompe à chaleur) est fondé sur la capacité des fluides frigorigènesà se vaporiser et se condenser à température ambiante.Jusqu’à ces dernières années, le fluide frigorigène le plus employéétait le R22 dont l’emploi est de plus en plus proscrit. Il contient eneffet du chlore dont les effets destructeurs sur la couche d’ozonesont aujourd’hui bien connus. C’est de plus un gaz à effet de serrepuissant.Le R22 sera progressivement remplacé par des fluides de substitu-tion, tels les HFC (R407C, R410A et R417A), inoffensifs vis à vis dela couche d’ozone et, pour certains, présentant un effet de serreplus faible.

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Performances et consommation électriquePour fonctionner, le compresseur de la pompe à chaleurgéothermique doit être entraîné par un moteur élec-trique.L’électricité consommée est cependant bien utiliséepuisque pour 1 kWh consommé, la maison reçoitl’équivalent de 3 à 4 kWh de chaleur.

Cependant, il faut tenir compte aussi de la consommationd’énergie électrique nécessaire au fonctionnementd’auxiliaires (ventilateurs pour les ventilo-convecteurs,pompe de circulation pour le plancher chauffant ou lesradiateurs, et éventuellement pour faire circuler l’eaudans les capteurs enterrés).En tenant compte de ces consommations électriquessupplémentaires, une pompe à chaleur géothermiquebien dimensionnée peut quand même vous permettred’économiser jusqu’à 60 % de votre facture de chauffage,si l’on compare l’installation à celle d’un chauffage élec-trique conventionnel.La pompe à chaleur géothermique est aujourd’hui l’undes systèmes de chauffage les plus économes.

Qu’est-ce que le COP ?La performance énergétique d’une pompe à chaleur se traduit parle rapport entre la quantité de chaleur produite par celle-ci etl’énergie électrique consommée par le compresseur.Ce rapport estle coefficient de performance (COP) de la pompe à chaleur.

Le chauffage, mais aussi…Les pompes à chaleur géothermiques sont avant tout dessystèmes de chauffage. Elles peuvent également remplird’autres fonctions.■ La production d’eau chaude sanitaireCertains modèles permettent de chauffer l’eau d’unballon en récupérant une partie de la chaleur du fluidefrigorigène à l’aide d’un échangeur de chaleur.Cette fonc-tion n’est assurée que pendant la période de chauffage del’habitation. En dehors de cette période, une résistanceélectrique placée dans le ballon prend le relais.La production d’eau chaude sanitaire peut se faire ausside façon indépendante à l’aide d’un « chauffe-eauthermodynamique ». C’est un système équipé d’unepompe à chaleur géothermique autonome et qui peutainsi fonctionner toute l’année.Dans tous les cas, le ballon d’eau chaude sanitaire estéquipé d’une résistance électrique pour porter l’eau àune température supérieure à 60 °C au moins une foispar jour pour supprimer tout risque de légionelle.■ Le rafraîchissement d’un bâtiment en étéSi une pompe à chaleur est un réfrigérateur à l’envers,une pompe à chaleur à l’envers… est un réfrigérateur.Elle peut donc assurer non seulement la production dechaleur en hiver, mais aussi la production de froid enété. On parle alors de pompe à chaleur réversible.Elle est dans ce cas équipée d’un dispositif permettantd’inverser le cycle du fluide frigorigène. Le condenseurdevient l’évaporateur de la pompe, l’évaporateur devientcondenseur : la PAC puise alors des calories dans le loge-ment pour les rejeter à l’extérieur (dans les capteursenterrés).

Rafraîchissement et condensationLe rafraîchissement est un refroidissement modéré de l’air.Si votre pompe à chaleur alimente un plancher chauffant / rafraî-chissant, la température de celui-ci ne doit pas descendre trop baspar rapport à celle de l’air ambiant. Sinon, il y aura condensation del’humidité de l’air sur le plancher. Pour éviter cela, une régulationappropriée assure ce contrôle.

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L’encombrement d’une pompe à chaleur et de son ballon d’eau

chaude sont analogues à ceuxd’une installation de chauffage

classique avec chaudière.

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Géo… ?On emploie souvent indifféremment le terme de pompe à chaleurgéothermique, géothermale ou géosolaire. Parler de pompe à chaleur sur capteurs enterrés serait plus adapté. La géothermie ausens strict concerne en effet l’exploitation, au moyen de forages,de la chaleur terrestre à plusieurs centaines de mètres de pro-fondeur, comme cela se pratique en région aquitaine ou en régionparisienne. Aux profondeurs qui intéressent les pompes à chaleur« géothermiques », « géothermales » ou « géosolaires », l’énergiedu sol provient pour l’essentiel du rayonnement solaire et de lamigration des eaux de pluie dans le sol.

les différents typesde PACgéothermiquesParmi tous les types de pompes à chaleur exis-tantes, les PAC géothermiques sont les plus perfor-mantes. Les procédés mis en œuvre sont bien aupoint, robustes et fiables.

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Une première différence, les capteurshorizontaux et les capteurs verticaux■Capter les caloriesLes capteurs peuvent être placés en configuration hori-zontale ou verticale. Dans ce dernier cas, on parle ausside sondes géothermiques verticales.

■Bien dimensionner les capteurs■ La longueur totale des tubes d’un capteur horizon-tal dépasse plusieurs centaines de mètres. Ils sont repliésen boucles distantes d’au moins 40 cm, pour éviter unprélèvement trop important de la chaleur du sol. Dans lecas contraire, il y aurait risque de gel permanent du sol.On estime la surface de capteur nécessaire de 1,5 à 2fois la surface habitable à chauffer. Pour une maisonde 150 m2, le capteur occupera entre 225 et 300 m2 devotre jardin.■ Pour les capteurs verticaux, deux sondes géother-miques de 50 m de profondeur conviennent pourchauffer une maison de 120 m2 habitables.L’emprise au sol est minime par rapport à des capteurshorizontaux.

■ Les capteurs verticaux sont constituésde deux tubes de polyéthylène formant un Uinstallés dans un forage (jusqu’à 80 m de pro-fondeur) et scellés dans celui-ci par du ciment.On y fait circuler en circuit fermé de l’eauadditionnée de liquide antigel.

■ Les capteurs horizontaux sont destubes de polyéthylène ou de cuivre gainésde polyéthylène. Ils sont installés enboucles enterrées horizontalement à faibleprofondeur (de 0,60 m à 1,20 m).Dans ces boucles circule en circuit ferméde l’eau additionnée d’antigel ou le fluidefrigorigène de la pompe à chaleur (selon latechnologie employée).

Certains bâtiments importants nécessitent pour des raisons deportance d’être construits avec des fondation sur pieux en béton.Ces pieux sont préfabriqués en usine et lors de cette opération ilest possible de les équiper de capteurs (tubes de polyéthylènenoyés dans le pieu). Le système de captage est ensuite connecté àune pompe à chaleur au moment de la réalisation du bâtiment. Onparle alors de pieux géothermiques. Plus de 300 bâtiments enEurope sont équipés d’un tel système, mais il n’en existe pas enFrance.

■Prendre quelques précautions■ Les capteurs horizontaux doivent respecter cer-tains principes de pose.

Pelouse, massifs de fleurs et buissons peuvent cohabiteravec le capteur horizontal enterré.La surface au-dessus du capteur doit être perméable (pasde terrasse ou de construction) et ne pas être traverséepar des réseaux d’eau (risque de gel). Le terrain ne doitpas être trop pentu, pour ne pas avoir à faire de remblai.Un sol rocheux est moins favorable qu’un sol meuble.■ Les sondes géothermiques sont plus délicates àposer. Il est nécessaire de faire appel à une entreprise deforage qualifiée (le bureau de recherches géologiques etminières - BRGM - gère une liste de foreurs engagés dansune démarche de qualité) et de respecter les procéduresadministratives concernant la protection des sous-sols.■Choisir une configuration■ Actuellement, en France, ce sont les configurationsavec capteurs horizontaux qui sont les plus répandues.Ces systèmes sont les moins coûteux mais nécessitentde disposer d’une surface de terrain suffisante. Ilssont donc surtout réservés au chauffage des maisonsindividuelles.■ Les configurations verticales sont très bien dévelop-pées à l’étranger et l’on commence à voir des réalisationsen France. Ces systèmes sont plus coûteux mais sontun peu plus performants. Leur emprise au sol est net-tement plus réduite. Ils peuvent donc convenir pourchauffer des maisons individuelles, mais surtout de petitsensembles de logements et d’immeubles de bureaux quisont limités par la surface environnante.

Une deuxième différence, les technologiesde pompes à chaleurLes constructeurs ont mis au point différents procédésde pompes à chaleur. La principale différence tient à lanature des fluides circulant dans les capteurs et les émet-teurs de chauffage, et donc à la technologie des PAC utilisées.■Le procédé à détente directeLe fluide frigorigène circule dans les capteurs et le plan-cher chauffant. Les constructeurs parlent alors de PACsol / sol. Ce procédé n’est utilisable qu’avec des capteurshorizontaux.■Le procédé avec fluide intermédiaireDe l’eau additionnée d’antigel circule dans les capteurs etde l’eau circule dans les émetteurs de chauffage. Le fluidefrigorigène reste confiné dans la PAC. On parle de PACde type eau glycolée / eau. Le procédé est utilisable encapteurs horizontaux ou verticaux.■Le moyen terme ou procédé mixteLe fluide frigorigène de la PAC circule dans les capteurset de l’eau circule dans les émetteurs de chauffage. LesPAC sont de type sol / eau. Ce procédé n’est utilisablequ’avec des capteurs horizontaux.

Pose d’une sonde géothermique (à gauche)et de capteurs horizontaux (à droite).

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Se trouver à au moins 3 m des fondations,des puits, des fosses septiques ou desréseaux d’évacuation.

Se trouver à plusde 2 m des arbres.

Se trouver à au moins 1,50 mdes réseaux enterrés nonhydrauliques.

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PAC à détente directeChauffage d'appointEau chaude sanitaireRafraîchissementAdaptabilité

Avantages

pas nécessaireproduction possible en période de chauffage

pas possible sur plancher chauffant,possible avec des ventilo-convecteurs

Coûts

Coûts

difficulté avec le plancher, si souhait éventuelde changer de mode de production de chaleur• système simple• coût limité

Inconvénients • grosse quantité de fluide frigorigène

• d'investissement : de 70 à 100 € TTC par m2 chaufféhors eau chaude sanitaire et rafraîchissement• de fonctionnement ; de 2,3 à 3,5 € TTC par m2 et par an

• étanchéité du circuit primordiale• utilisation des capteurs verticaux impossible• mise en œuvre du circuit de chauffage délicate• risque de gel permanent du terrainau niveau des capteurs

PAC à fluides intermédiairesChauffage d'appointEau chaude sanitaireRafraîchissementAvantages

pas nécessaireproduction possible (PAC indépendante ou non)

possible et bien maîtrisé• peu de fluide frigorigène• fluide frigorigène confiné dans la PAC• le circuit de chauffage peut être conservé, si souhaitéventuel de changer de mode de production de chaleur• installation des capteurs simple

Inconvénients • coût d'investissement supérieur à la détente directepour les petits logements

Systèmes à capteurs horizontaux

Systèmes à capteurs verticaux

de 85 € TTC par m2 chauffé (option chauffage)à 135 € TTC par m2 chauffé (option chauffage etrafraîchissement)de 145 à 185 € TTC par m2 chauffé

• d'investissement :

• de fonctionnement : de 2,3 à 3,5 € TTC par m2 et par an

Détente directe Le fluide frigorigène circule en circuit fermé dans le capteur (qui est éga-lement l’évaporateur de la pompe à chaleur) et dans le plancher chauffant(qui joue le rôle de condenseur).

Technologie mixteLe capteur enterré, dans lequel circule le fluide frigorigène, est égalementl’évaporateur de la pompe.Le chauffage de la maison est assuré par un circuit hydraulique alimentantsoit un plancher chauffant, soit des radiateurs ou des ventilo-convecteurs.

des éléments de choix pour la solutionqui vous convient

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L’usage d’une pompe à chaleur convient aussi bien en plaineque dans des zones montagneuses au climat plus rigoureux.

Fluides intermédiaires Deux circuits hydrauliques en plus du circuit frigorifique :• l’un à l’extérieur constitue le capteur enterré. Il transporte les caloriesdu sol au fluide frigorigène de la pompe à chaleur ;• l’autre dans la maison. Il alimente des radiateurs, un plancher chauffantbasse température ou des ventilo-convecteurs.

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pose et entretienune affairede spécialiste Un équipement qui demandeà être bien pensé et bien poséLes pompes à chaleurs sont des appareils bien au pointmais plutôt sophistiqués. Leur conception, leur élabora-tion, leur dimensionnement et leur pose exigent unsavoir-faire spécifique.Assurez-vous de la qualité du matériel que vous avezchoisi et des compétences des professionnels dontvous vous entourez :• en vérifiant que le procédé a fait l’objet de la certifica-tion Eurovent ou d’un avis technique du CSTB et quel’appareillage est conforme aux normes en vigueur ;• en vérifiant que le fabricant et l’installateur ont unesolide expérience, vous proposent un matériel fiableadapté aux caractéristiques de votre habitation et peu-vent en effectuer la pose dans les meilleures conditions.Ne négligez pas la maintenance et le service après-vente.Une installation robuste, mais à entretenir■ Une maintenance régulière (par le biais d’uncontrat de maintenance) permet de maintenir votre ins-tallation en parfait état de fonctionnement et de garan-tir des performances optimum. En particulier, le contrô-le de la pression dans les circuits est indispensable pourdétecter des fuites de fluide frigorigène.Ces fuites sont nuisibles pour l’environnement car,même si les nouvelles générations de frigorigènes n’ontplus d’effet destructeur sur la couche d’ozone, ce sontdes gaz à effet de serre. Ils participent au réchauffementclimatique s’ils sont rejetés dans l’atmosphère.■ En fin de vie d’une installation, il faut que le fluidesoit récupéré par un spécialiste, puis recyclé ou détruit.Les pompes à chaleur anciennes contiennent des fluidesdont l’usage est maintenant interdit. Une entreprisehabilitée doit les récupérer pour les traiter ou lesdétruire.

d’autres typesde pompesà chaleurLes pompes à chaleur sur eau de nappeElles aussi font partie des PAC géothermiques. La chaleurdu sous-sol est celle contenue dans l’eau de nappes aqui-fères peu profondes (moins de 100 m) captée par forage.

Dans les systèmes à un seul forage, l’eau de nappeprélevée est rejetée dans une rivière, un plan d’eau ouun réseau d’eaux pluviales après qu’on y ait prélevé lescalories nécessaires.Le système à deux forages est plus coûteux mais davan-tage utilisé car il évite le rejet en surface de l’eau prélevéedans la nappe. Le deuxième forage sert à réinjecter l’eaudans la nappe.En règle générale, ces PAC sont plutôt destinées auximmeubles importants.

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des aidesfinancièresVous avez droit à des aides financières■ Les primes et la subvention de l’ANAHL’Agence nationale d’amélioration de l’habitat peut vousaccorder une aide si vous installez une pompe à chaleur.Votre logement doit avoir plus de quinze ans et êtrevotre résidence principale ou celle de vos locataires.

■ Des aides d’EDFSous certaines conditions, EDF peut délivrer des prêts àtaux préférentiel pour la mise en œuvre d’une PAC.Contactez votre agence EDF pour en connaître le détail.Les matériels éligibles aux aides EDF doivent bénéficierdu label Promotelec.

La subventionSi vous êtes propriétaire occupant, le montant de la subventionvarie en fonction de vos ressources et de la région où vous habitez(Ile-de-France ou province) ;Si vous êtes propriétaire bailleur, la subvention atteint 20 % dumontant des travaux, au-dessous d’un plafond qui varie en fonctiondu lieu des travaux ;Pour la percevoir,déposez votre dossier de demande de subventionà la délégation ANAH du département où sont situés les travaux.Ils doivent être réalisés par une entreprise et ne commencerqu’après l’accord de l’ANAH.Les primesL’ANAH peut vous faire bénéficier de primes en complément dela subvention :• une prime de 900 € pour l’installation (fourniture et maind’œuvre) d’une pompe à chaleur air / eau ;• une prime de 1 800 € pour l’installation d’une pompe à chaleur àcapteurs enterrés.L’attribution de la prime est soumise à l’obtention pour l’opérationdu label Promotelec Habitat Existant (ou caractéristiques d’unniveau équivalent).

Les pompes à chaleur sur air■ Le principeLes calories nécessaires au chauffage de la maison sontpuisées dans l’air extérieur. Cette source de chaleurest facilement exploitable, sans capteur important oucoûteux à installer et sans autorisation spéciale.Le chauffage est assuré soit par de l’air chaud pulsé(pompe à chaleur air / air), soit par le biais d’un circuithydraulique alimentant un plancher chauffant, des radia-teurs ou des ventilo-convecteurs (pompe à chaleurair /eau).Ces pompes à chaleur sont réversibles et peuventrafraîchir la maison en été.

■ Les conditions d’utilisationContrairement à la température du sol qui reste stabletout au long de l’année entre 10 et 15 °C, celle de l’airextérieur fluctue et peut devenir très basse.Or la performance d’une PAC est directement propor-tionnelle à la différence entre la température du milieuoù l’on prélève la chaleur et la température de consignedu chauffage. Plus cet écart est important, moins bonneest la performance C’est pourquoi les PAC sur air sontmoins performantes que les PAC géothermiques. Il estplutôt conseillé de les installer dans des zones à climatdoux, comme les zones côtières par exemple.De plus, quand il fait froid, l’évaporateur situé en contactavec l’air extérieur peut givrer, ce qui diminue aussi l’effi-cacité de la PAC. C’est pourquoi ces pompes sont assor-ties d’une régulation qui inverse périodiquement et pourun court moment leur fonctionnement : ceci assure ledégivrage de l’évaporateur.Dans les régions à climat rigoureux, il est nécessaire deprévoir un chauffage d’appoint qui prenne le relais dela PAC lorsque la température extérieure devient tropbasse.

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■ Le sol emmagasine de l’énergiequi se renouvelle en permanence.■ Les pompes à chaleur géo-thermique sont des machines quipermettent d’exploiter cette éner-gie, de la capter pour chauffer unehabitation.■ Chauffage en priorité, maisaussi production d’eau chaudesanitaire ou même rafraîchisse-ment de l’air en été, les pompes àchaleur géothermiques ont de multiples possibilités.■ Toutes conçues sur le mêmeprincipe de base, elles offrent demultiples variantes. Bien instal-lées, elles allient le confort et l’économie.

en résumé...

CréditsPhotos : Sofath p. 7, 11d, 13, 19 ; Écoalternative p. 11g.Infographies : Graphies / Illustrations : Francis MacardCette plaquette a été réalisée avec le concours du Comité scientifique et technique desindustries climatiques (78471 Saint-Rémy-lès-Chevreuse) et de l’Association française despompes à chaleur (75008 Paris).

■ Des incitations fiscalesVous pouvez bénéficier d’un crédit d’impôt pourl’achat d’une pompe à chaleur géothermale ou air/eaudans votre résidence principale s’il s’agit d’une maisonindividuelle.Ce crédit d’impôt est également applicable si la pompeà chaleur est installée dans un immeuble collectif, àcondition qu’il ait plus de deux ans.

Vous pouvez bénéficier d’un taux réduit de TVA à 5,5 %pour la fourniture et l’installation d’une pompe à chaleurdans votre résidence principale ou secondaire achevéedepuis plus de deux ans.

Le montantCe crédit d’impôt se monte à 40 % des dépenses (subventionsdéduites, frais d’installation exclus) facturées et payées entre le1er janvier 2005 et le 31 décembre 2009.Ce montant est plafonné.Les conditionsDans un logement acheté neuf, la pompe à chaleur doit avoirété intégrée par le vendeur ou le constructeur.Dans un logement en construction ou ancien, elle doit êtrefournie par l’entreprise chargée de l’installation.Joignez à votre déclaration d’impôt la facture de l’entreprise quivous a fourni les équipements.

Les conditionsL’entreprise qui vous vend le matériel et en assure la poseapplique la réduction de TVA. Cette mesure est pour l’instantapplicable jusqu’au 31 décembre 2005.

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L’Agence de l’environnement et de la maîtrise del’énergie est un établissement public sous la tutelledes ministres chargés de la Recherche, de l’Écolo-gie et de l’Énergie.Acteur du développement durable, l’ADEME parti-cipe à la mise en œuvre des politiques publiques enmatière d’énergie et de protection de l’environne-ment. Elle intervient dans les domaines suivants : laprévention de la pollution de l’air, la limitation de laproduction des déchets, la maîtrise de l’énergie, lapromotion des énergies renouvelables, le traite-ment des sols pollués, la lutte contre les nuisancessonores et le management environnemental.Elle s’appuie sur un réseau de partenaires enFrance et dans le monde.

Près de chez vous, trouvez des conseils pra-tiques et gratuits sur la maîtrise de l’énergie etles énergies renouvelables. Vous pouvez agir sim-plement pour réduire vos factures et préservervotre planète.Et si vous voulez connaître l’adresse de l’espace

le plus proche de chez vous :

L’ADEME à votre service, c’est aussi :

pour retrouver sur internet les guides de cettecollection.

Siège social : 2, square La Fayette - BP 406 - 49004 ANGERS cedex 01

l'ADEME

N° Azur (prix d’un appel local)0 810 060 050Internetwww.ademe.fr

SYNDIC

Pour de nombreux utilisateurstoute l’année,l’eau chaudesolairecollective

L ’ H A B I TAT C O L L E C T I F

Pour de nombreux utilisateurs toute l’année,l’eau chaude solaire collectivel’eau chaude solaireun choix viableen collectivité

• Un choix viable en collectivité . . . . . . . . . . . . . . . . 3• Quelle utilisation ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4• Comment ça fonctionne ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6• Quelques règles à respecter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8• Des garanties et des aides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11• En résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15• L’ADEME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Capteur solaire thermique plan : coffre rigide et vitréà l’intérieur duquel une plaque et des tubes métalliquesnoirs (absorbeur) reçoivent le rayonnement solaire etchauffent un liquide caloporteur (antigel). Certains cap-teurs, conçus pour être assemblés sur chantier, sont fournisen « pièces détachées ». Quand ils sont « intégrés » ou« incorporés » en toiture, les capteurs assurent égalementune fonction de couverture du bâtiment.Circulation forcée : mise en mouvement du liquide calo-porteur à l’aide d’une pompe quand sa température dépas-se celle de l’eau sanitaire du ballon.CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) :organisme public chargé de la certification des composantset procédés de construction (marque CSTBat). Le CSTBgère la procédure des « avis techniques », portant notam-ment sur les capteurs et les chauffe-eau solaires.Énergie d’appoint : énergie nécessaire pour compléter laproduction solaire ou la relayer en cas d’ensoleillementinsuffisant ou nul (ce peut être le gaz, le fioul, le bois, l’élec-tricité…). Sous les latitudes européennes, pratiquementtous les systèmes solaires thermiques recourent à uneénergie d’appoint.Plan Soleil : programme mis en place par l’ADEME pourla période 2000/2006, dans le cadre de sa mission de pro-motion des énergie renouvelables, pour diffuser et soutenirles applications solaires thermiques.

SOMMAIRE

GLOSSAIRE

En constante amélioration depuis plus de vingtans, les technologies du solaire sont maintenantarrivées à maturité.À l’instar des particuliers qui font installer dansleur maison un chauffe-eau solaire individuel, denombreux maîtres d’ouvrages collectifs choisissent l’énergie solairepour produire l’eau chaude sanitaire dans desimmeubles, des hôpitaux ou des maisons deretraite, des hôtels ou des résidences de loisirs.Ils bénéficient ainsi d’une source d’énergiegratuite, non polluante et renouvelable. Ils peuventbénéficier de subventions aux études techniques ettravaux dans le cadre du Plan Soleilmis en place par l’ADEME.

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Une large palette de possibilitésTout le territoire reçoit suffisamment de rayonnementsolaire pour utiliser cette ressource renouvelable etgratuite. Ainsi, l’énergie solaire incidente sur un planhorizontal varie de 1 100 kWh/m2.an dans le nord de laFrance à 1 700 kWh/m2.an dans le Midi.Cete énergie n’est pas réservée aux particuliers : denombreux gestionnaires d’équipements et d’habitatcollectifs ont déjà fait le choix du solaire thermique.Mais pour que l’installation soit efficace et rentable, il estnécessaire que les besoins en eau chaude soient régulierset répartis sur toute l’année… y compris pendant l’été,saison où le système est le plus productif.

quellesutilisations ?

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Des applications pertinentes…Certains secteurs se prêtent particulièrement bien auchoix de l’énergie solaire pour la production d’eau chaudesanitaire. C’est le cas de l’hôtellerie et des établissementsde santé, grands consommateurs d’eau chaude tout aulong de l’année. Pour des logements collectifs, le rende-ment est meilleur que pour les systèmes individuels,grâce aux possibilités de rationalisation de l’installationsolaire et aux besoins réguliers sur toute l’année.

… et d’autres qui le sont moins, voire pas du toutDans certains secteurs, le recours à une solution solairen’est pas forcément adaptée aux contraintes de fonc-tionnement ou conditions spécifiques, d’où la nécessitédes phases d’études préalables. C’est le cas par exemple :• des immeubles de bureau où la consommation d’eauchaude sanitaire est faible ;• des locaux occupés irrégulièrement, comme certainesrésidences de vacances ;• des locaux vides pendant l’été, ce qui est en général lecas des écoles, des collèges, des lycées ou des gymnases ;• des installations utilisées pendant une saison seulement,comme les douches d’une piscine découverte.

Maison de retraitede Saint-Ambroix,

dans le Gard.Production d’eau chaude

sanitaire à l’aide de 120 m2 de capteurs

en toiture

Immeuble collectif d’habitation à Pontarlier, dans le Doubs.

30 m2 de capteurs solaires thermiques contribuent à la fourniture

d’eau chaude sanitaire de quatorze logements.

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commentça fonctionne ?Cinq étapes pour l’eau chaude solaire Une installation solaire de production d’eau chaude sani-taire comporte en général cinq sous-ensembles (captage,transfert, stockage, appoint et distribution).

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1-Captage

2-Transfert

Principedu chauffe-eausolaire collectifSchéma simplifié

Capteurssolairesthermiques

Circuit primaire(fluide caloporteur chaud)

Circuitprimaire(retourdu fluidecaloporteurrefroidi)5-DistributionAlimentationen eau chaudesanitaire

Alimentationen eau froidesanitaire

Rayonnement solaire

Pompecircuitprimaire

Pompecircuitsecondaire Échangeur

4-AppointSystème d'appoint

3-StockageBallon solaire

Ballon d'appoint

Des capteurs solaires convertissent le rayonnementsolaire en chaleur et la communiquent au liquidecaloporteur circulant dans les tubes des capteurs et lecircuit primaire. Ce liquide protège le circuit capteurdu gel (nécessaire sur l’ensemble de la France métro-politaine) et transfère la chaleur à l’eau sanitaire parl’intermédiaire d’un échangeur (externe dans lesapplications collectives).

Cette eau chaude est ensuite stockée dans un ballon« solaire », souvent disposé en série avec un ballond’appoint (ou une installation de production d’eauchaude instantanée). Partout en métropole, cet appointest nécessaire pour garantir la température de consigneet la permanence de la fourniture d’eau chaude, puisque,pour des raisons économiques, une couverture totaledes besoins annuels par le solaire n’est pas réaliste.

Dans les applications collectives, la circulation du liquidecaloporteur est effectuée au moyen d’une pompeélectrique. Son fonctionnement est contrôlé par undispositif de régulation jouant sur les différences detempératures : si l’eau des ballons est plus chaude que leliquide des capteurs, le régulateur stoppe le circulateur.Si elle est moins chaude, le circulateur se met en marcheet le liquide primaire peut transmettre sa chaleur à l’eaustockée.

quelques règlesà respecter Analyser les besoins en eau chaudedu bâtiment à équiperLa solarisation d’une installation de production d’eauchaude sanitaire est judicieuse si les besoins identifiéssont quasi constants tout au long de l’année. Une esti-mation quantitative fiable permet de dimensionnerconvenablement le système de production d’eau chaude.C’est un volet important de sa conception. En effet, unbon dimensionnement doit conduire à produire un maxi-mum d’énergie d’origine solaire à un coût compétitif. Unsurdimensionnement entraîne une augmentation de laproduction solaire, mais également une augmentation ducoût du kWh produit et une baisse de la productivité del’installation (production par m2 et par an).Une estimation initialesoignée des besoins estnécessaire. Dans le casd’une réhabilitation, l’estima-tion peut s’appuyer sur descampagnes de mesure dansl’existant.En règle générale, les instal-lations sont souvent dimen-sionnées avec des taux decouverture solaire comprisentre 40 et 60 %. Il n’est eneffet pas réaliste de vouloirproduire 100 % des besoinsen ECS en utilisant seule-ment l’énergie solaire.

Pour disposer d’une installation solaire bien adaptée etbien conçue, il faut prendre en compte le potentiel exis-tant et bien analyser les besoins

Tenir compte de la localisation géographiqueLa production d’eau chaude solaire est possible sous tousles climats européens. Mais elle est plus ou moins effica-ce selon l’ensoleillement local. Dans le Midi, on reçoit30 % à 40 % de rayonnement solaire en plus que dans lenord de la France. Pour autant, la productivité des capteursest sensiblement équivalente comme le montre la carteci-dessous.

Diagnostiquer l’état du bâtiment Un diagnostic de l’état du bâtiment évitera d’intégrer unsystème performant à des installations en mauvais étatqui pourraient nuire au fonctionnement optimal dusystème de production d’eau chaude sanitaire.Ainsi, si lemarché de rénovation figure parmi les cibles intéres-santes pour la mise en place d’une installation solaire, ilest judicieux de penser à remplacer une vieille chaudièredéfaillante et rénover également les circuits de distributionsur l’installation existante pour optimiser l’investissementsolaire.

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2 500 à 2 6002 400 à 2 5002 300 à 2 4002 200 à 2 300

Économie due au solaireConsommation d'appoint

Bilanénergétique (kWh)Consommation totale

Répartition

Performances d'un même chauffe-eau solaire,utilisé dans les mêmes conditions,en fonction du climat (Source ASDER)

Un exemple de réalisation à Vallauris,une estimation en Île-de-France ■ Un centre hélio-marin à Vallauris, dans les Alpes-Maritimes :

• 275 lits [mise en service 1994]• 246 mètres carrés de capteurs,• 3 ballons de stockage de 5 000 litres,• 183 000 € d’investissement,• 53 % des besoins en eau chaude sanitaire couverts.

■ Un ensemble de 100 logements, en Île-de-France :• consommation : 20 000 litres d’eau à 45 °C par jour• 250 mètres carrés de capteurs,• 172 000 € d’investissement, y compris GRS et maintenance

pendant 5 ans,• 50 % des besoins en eau chaude sanitaire couverts.

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Implanter au mieux les capteursPour une installation collective, la surface de capteursnécessaire peut atteindre plusieurs centaines de mètrescarrés.■ Où installer les capteurs ?• sur une toiture en terrasse ou sur le sol. Les rangées desupports inclinés sont suffisamment écartées pourqu’elles ne se fassent pas mutuellement de l’ombre etpour faciliter l’entretien ;• sur une toiture inclinée (ils peuvent alors être intégrésà la couverture) ou, éventuellement, sur un talus.■ Comment les positionner ?• la meilleure orientation : plein sud, pour capter unmaximum d’ensoleillement. Mais sud-est ou sud-ouest,c’est encore satisfaisant ;• la meilleure inclinaison : pour un usage à longueurd’année, c’est celle de la latitude de l’endroit où sontinstallés les capteurs (entre 43° et 51° pour la Francemétropolitaine). Cependant une variation d’une quinzainede degrés par rapport à cette position idéale influe peusur leurs performances ;• un endroit bien dégagé : l’existence de masques (arbres,bâtiments, etc.) peut laisser les capteurs partiellement outotalement à l’ombre à certains moments (attention àl’hiver, quand le rayonnement est plus faible et le soleil bassur l’horizon !).■ Comment les intégrer ?Architectes et bureaux d’études peuvent vous conseillerutilement pour faire le meilleur choix en fonction de voscontraintes et de votre environnement.

des garanties etdes aidesUne solution optimale,conçue et installée par des professionnels,correspond à votre cas… La solution solaire qui sera lamieux adaptée aux besoins devotre projet doit être définie« sur mesure » : chaque installationest conçue et dimensionnée par unbureau d’études, puis mise enœuvre par des spécialistes. Leurintervention est nécessaire car lesinstallations solaires collectives deproduction d’eau chaude sont pluscomplexes que celles des particu-liers. Comme pour toute installa-tion thermique importante, lesparamètres de fonctionnement dusystème (températures, débits,énergie) sont suivis et mesurés, unservice d’entretien et de mainte-nance est assuré.

Une solution qui peut être en partie financée par l’ÉtatPour inciter au développement des installations solairesle « Plan Soleil » prévoit l’attribution d’aides financièresaux acquéreurs d’installations solaires collectives.C’est l’ADEME qui est chargée de mettre en œuvre cesdispositions. Les aides à l’investissement s’accompagnentd’un ensemble d’aides financières aux études techniquespermettant aux maîtres d’ouvrage et aux gestionnairesd’être guidés au mieux dans l’élaboration d’un projetsolaire [voir page 13].Dans un certain nombre de régions, lesaides de l’ADEME sont complétées par des aides des col-lectivités territoriales. renseignez-vous auprès de votredélégation régionale de l’ADEME

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Une assistance, pour vous aider à réussir votre projet

1 Vous pouvez accéder à ces documents sur les sites suivants :http://www.tecsol.fr/st_fr/default.htm,http://evl.cstb.fr/, rubrique : logiciels :« thermique ».2 Le logiciel Solo peut être téléchargé sur http://software.cstb.fr.3 L’exigence de GRS classique débute pour des projets ayant une surface de capteursupérieure ou égale à 50 mètres carrés.

Les aides du Plan SoleilL’ADEME soutient financièrement les projets d’opérations solaires collectives appuyées sur des études préalables détaillées ainsi que ceux faisant l’objetd’une GRS et lorsqu’ils ontune surface de capteurssupérieure à 50 m2.Elle octroie des subventionsaux maîtres d’ouvragede ces projets aux différentesétapes de leur élaboration :• aide au prédiagnostic 1,à hauteur de 70 % du coût de celui-ci,plafonné à 2 300 €

dans le cas d’un prédiagnostic simple,ou 3 800 € s’il inclutdes préconisations de mise en œuvre ;• aide aux études de faisabilité 2, à hauteur de 50 % deleur coût (des financements locaux ou régionaux com-plémentaires sont admis jusqu’à 70 % du coût) ;• puis soutien 3 aux investissements, plafonné à350€HT par mètre carré de capteurs 4, dans la limite desrègles d’encadrement communautaire des aidespubliques, soit :- pour le secteur concurrentiel, 40 % (45 % dans les zoneséligibles à la prime d’aménagement du territoire). Pourles PME, les aides sont plafonnée à 100 000 € par entre-prise, sur une période de 3 ans, toutes aides publiquesconfondues,- pour les collectivités et le logement social, 80 %.Le soutien aux investissements est accordé pour les pro-jets ayant fait l’objet à minima d’un prédiagnostic ther-miques et montés dans le cadre d’un contrat de GRS. Lescapteurs solaires doivent être certifiés CSTBat1 Le prédiagnostic permet de juger de l’opportunité d’une opération, d’évaluer son inté-rêt et de fournir au maître d’ouvrage les données de base pour lancer une consultation.2 Après le prédiagnostic, ces études permettent de définir plus précisément la faisabi-lité du projet et ses caractéristiques.3 Le soutien concerne l’ingénierie, les travaux, le comptage, le suivi et est exclusivementréservé aux opérations collectives montées dans le cadre de la GRS. Il est accordépour des projets ayant fait l’objet d’une phase d’étude préalable.4 Couverts par un avis technique CSTBat. 13

Le Plan Soleil pour aider financièrementet promouvoir l’utilisation de l’énergie solaire.Le plan Soleil est en place jusqu’à la fin 2006. Les aidesqu’il propose, telles les aides aux prédiagnostic, études defaisabilité et soutien aux investissements [voir ci-contre]iront en décroissant jusqu’à cette date.

Des outils pour aider les bureaux d’études à concevoir et à dimensionner votre installation.Pour les professionnels, il existe des documents tech-niques comme le manuel de conception des installationssolaires collectives de production d’ECS1 afin de mieux abor-der les démarches de conception de ces systèmes.D’autre part, des logiciels détaillés ou simplifiés (exemple :Solo2) permettent de calculer le bon dimensionnement del’installation et les performances thermiques que l’on peuten attendre compte tenu de ses caractéristiques et de sonenvironnement.

La GRS (garantie de résultats solaires) pour apporter des garanties sur les performances de l’installation.Cette procédure permet d’apporter aux maîtres d’ou-vrages des assurances de bon fonctionnement et de fiabi-lité de leurs installations solaires3 [voir page 14]. Elle leurgarantit les résultats annoncés : équipement sûr etconsommation d’énergie d’appoint limitée.

14

Le contrat de GRSC’est un engagement du fabricant de capteurs solaires, del’installateur, de l’exploitant et du bureau d’études vis-à-visdu maître d’ouvrage, sur la production énergétiqueannuelle de l’installation solaire projetée.De ce fait, il est nécessaire de pouvoir surveiller à toutmoment le bon fonctionnement de l’installation et effec-tuer pendant la durée de la garantie la mesure de ses per-formances. Pour ce faire, l’installation solaire est équipéed’un dispositif de télésurveillance qui permet, mois aprèsmois, de comptabiliser l’énergie solaire produite.Au terme d’une année de fonctionnement, un bilan estétabli (cf schéma ci-dessous). Dans tous les cas de figures, pen-dant cinq années consécutives, la production réelle del’installation doit être au moins 90 % de la production cal-culée, valeur établie au moyen d’une méthode mensuelled’évaluation des performances thermiques des installa-tions solaires (actuellement Solo).

La GRS :quelle durée, quel phasage ?

OUI

NON

OUI

NON

1re année, la vérification : l’installation produit ce qui était prévu (généralement 90 % dela valeur théorique calculée) 2e, 3e,4e et 5e année, la confirmation :les mesures continuent et l’installation fonctionne avec la même efficacité

La garantiecesse au boutde 5 ans

Il y a dédommagementdu maître d’ouvrageet/ou remise à niveaude l’installationpar le groupement technique

■ Les bâtiments collectifs (hôpi-taux, immeubles, hôtels, maisonsde retraite, résidences de loisirs,etc.) peuvent être alimentés en eauchaude sanitaire par des équipe-ments utilisant l’énergie solaire.■ L’énergie solaire est disponiblepartout, gratuite et facile à transfor-mer. Son exploitation repose surdes principes simples. C’est l’éner-gie renouvelable la plus facilementutilisable.■ Des critères à prendre encompte : besoins en eau chaude dubâtiment à alimenter, état dubâtiment et de ses équipements,absence de masques, etc.■ Des règles à respecter pourl’installation des capteurs.■ Des professionnels compétentsvous accompagneront pour déve-lopper votre projet solaire.■ l’ADEME au travers du PlanSoleil apporte des aides pour per-mettre au maître d’ouvrage definancer plus facilement la concep-tion et la réalisation de son instal-lation.■ La GRS permet d’apporter desgaranties sur les performances del’installation.

en résumé...

CréditsPhotos : Société Clipsol p.4, ADEME p.5 (O. Sebart).Infographies : Graphies / Illustrations : Francis Macard

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Le soleil au service de votre confort,le chauffageet l’eau chaudesolaires

L ’ H A B I TAT

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Le soleil au service de votre confort,le chauffage et l’eau chaudesolaires• L’énergie solaire, pour se laver et se chauffer . . . . . 3• Quelques idées à revoir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4• Quelques données à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7• Un schéma pour comprendre . . . . . . . . . . . . . . . . 10• Des économies du nord au sud . . . . . . . . . . . . . . . 14• Un peu de méthode pour réussir . . . . . . . . . . . . . 17• Des aides pour financer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20• En résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23• L’ADEME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

GLOSSAIRE

SOMMAIRE

l’énergie solaire,pour se laveret se chaufferDepuis plusieurs années déjà, on se préoccuped’économiser l’énergie et de limiter les émissionsde gaz à effet de serre. Les recherches ont permis desuivre des pistes prometteuses, d’élaborer des tech-niques performantes utilisant l’énergie solaire.On a ainsi acquis une solide expérience dans lamise au point de chauffe-eau solaires. Ces appa-reils sont aujourd’hui efficaces et performants. Ilss’adaptent aussi bien à des demandes individuellesqu’à des besoins collectifs.Mais l’énergie solaire, source d’énergie gratuite,inépuisable et non polluante, peut aussi couvrirune partie des besoins de chauffage des bâtiments. On parle alors de systèmes solaires combinésqui peuvent couvrir de 25 à 60 % des besoinsannuels, selon la région et la taille de l’installation.Ils bénéficient des progrès réalisés dans la concep-tion et la construction des capteurs solaires, fabri-qués maintenant en série, et des avancées dans ledomaine de l’électronique.

Capteur solaire thermique : coffre rigide et vitré à l’in-térieur duquel une plaque et des tubes métalliques noirs(absorbeur) reçoivent le rayonnement solaire et chauffentun liquide caloporteur (antigel). Certains capteurs, conçuspour être assemblés sur chantier, sont fournis en « piècesdétachées ». Quand ils sont « intégrés » ou « incorporés »en toiture, les capteurs assurent également une fonction decouverture du bâtiment.CSTB (Centre scientifique et technique du bâtiment) :organisme public chargé de la certification des composantset procédés de construction (CSTBat). Le CSTB gère laprocédure des « avis techniques », portant notamment surles capteurs solaires.ECS : eau chaude sanitaire.Énergie d’appoint : énergie utilisée pour compléter ourelayer l’énergie solaire en cas d’ensoleillement insuffisantou nul ; ce peut être le gaz, le fioul, le bois, l’électricité… Fluide caloporteur : il s’agit la plupart du temps d’unmélange d’eau et d’antigel, assurant le transport de l’éner-gie thermique du capteur vers le ballon d’ECS ou vers lesystème de chauffage.Plancher chauffant basse température : dispositif dechauffage intégré à une dalle de béton. Cet émetteur estdimensionné pour que sa température de surface restemodérée (environ 23 °C).Plancher solaire direct (PSD®) : marque commercialedésignant le type de système solaire combiné le plusrépandu en France à ce jour. Il associe des capteurssolaires thermiques et un plancher chauffant basse tempé-rature servant à la fois de stockage et d’émetteur de chaleur, sans échangeur intermédiaire.

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4

« Le solaire, ça ne marche bien que dans les régions chaudeset ensoleillées… »« Un chauffe-eau solaire, il paraît que c’est efficace… mais delà à chauffer toute la maison… »« Chauffer de l’eau pour se laver ou pour se chauffer, c’estpareil… »Quelques idées qui ont la vie dure, mais jusqu’où sont-elles vraies ?

quelques idéesà revoir

Les systèmes solaires combinés conviennent très bienaux régions froides et bien ensoleillées, ou à celles oùl’on doit chauffer longtemps. Certaines zones de mon-tagne remplissent ces deux conditions. Le solaire peut ypermettre de substantielles économies de chauffage.

Mais quelle que soit la région où l’on se trouve, le prin-temps et l’automne offrent un meilleur ensoleillementque l’hiver et la maison a souvent besoin d’être chauffée :le chauffage solaire d’une habitation offre donc d’intéres-santes perspectives d’économie en intersaison, et celaquelle que soit la localisation géographique.

Moins de soleil,mais pas moins d’économiesOù que vous soyez en France, il vous est possible dechauffer votre eau sanitaire grâce à l’énergie solaire. Biensûr, le taux d’économie d’énergie* sera meilleur dans leMidi.C’est l’adéquation entre les besoins et l’ensoleillementdisponible qui détermine la productivité des capteurssolaires. Ainsi, même si le taux d’économie d’énergie estplus élevé dans le sud que dans le nord, la quantitéd’énergie économisée ne sera pas forcément plus impor-tante. Par exemple, une installation qui couvre 52 % desconsommations à Marseille (9 300 kWh) économisera4 830 kWh alors que la même installation placée dansune maison identique à Strasbourg couvrira 30 % desconsommations (16 300 kWh) et économisera pourtant4 890 kWh.

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* Taux d’économie d’énergie : proportion des consommations d’énergie néces-saires pour fournir le chauffage et l’ECS (celles que l’on payerait sans installation solaire),couvertes par le solaire.

Des principes éprouvésChauffe-eau solaires et systèmes solaires combinés ontbeaucoup en commun. Les progrès réalisés dans la con-ception des premiers ont largement profité aux seconds,dans les deux cas on récupère la chaleur du soleil avecdes capteurs thermiques.Cependant, les capteurs ne produisent de la chaleur quelorsque l’ensoleillement est suffisant, alors que les besoinsles plus importants se manifestent en général en l’absen-ce de soleil. Il faut donc mettre en place un dispositif destockage.Enfin, pour pallier les déficits d’ensoleillement, une sourced’énergie d’appoint s’impose.

Des besoins contrastés Le système solaire combiné est toutefois plus complexeà mettre en œuvre car le chauffage des locaux et la four-niture d’eau chaude domestique n’obéissent pas auxmêmes exigences :

• on a besoin d’eau chaude au robinet tout au long de l’an-née, alors que la demande de chauffage varie fortementselon les saisons ;• lorsque le chauffage est en marche, la demande journa-lière de chaleur est relativement continue. À l’inverse,celle d’eau chaude sanitaire est irrégulière :des pointes decourte durée alternent avec de longues périodes sansdemande ;• la température de l’eau utilisée dans le circuit de chauf-fage est plutôt basse (entre 30 et 50 °C), alors que l’eausanitaire est beaucoup plus chaude (entre 45 et 60 °C).C’est pourquoi, pour satisfaire ces besoins contradic-toires, de multiples solutions plus ou moins sophisti-quées, novatrices et inventives ont pu voir le jour dansdifférents pays.

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quelques donnéesà intégrerPlusieurs systèmes : des éléments comparables…Comme toute installation de chauffage central, un systèmesolaire combiné comporte :• une « chaudière », en l’occurrence des capteurssolaires thermiques analogues à ceux qui alimentent unchauffe-eau solaire ;• une distribution, par un réseau de tuyauteries semblable à celui utilisé dans les systèmes classiques ;• un (ou des) dispositif(s) de stockage de l’énergie thermique (ballon-tampon, dalle de béton) ;• des émetteurs de chaleur (radiateurs basse tempé-rature, dalle chauffante, etc.) ;• une régulation.Un système d’appoint permet de pallier les insuffisancesdu rayonnement. Il peut être totalement indépendant del’installation solaire : cheminée, poêle à bois, convecteursélectriques, etc.Il peut aussi être couplé à la partie solaire de l’installa-tion. Ainsi, la régulation peut gérer la mise en route etl’arrêt de l’appoint, en fonction de l’ensoleillement, de lademande de chauffage ou d’eau chaude sanitaire. Dansce cas, on utilise une chaudière classique (fioul, gaz, bois,électrique).

Maison individuelleà Besançon (Doubs) :120 m2 habitables, occupéepar quatre personneset 18 m2 de capteursen toiture (chauffage d'appoint intégré par chaudière électrique).

98

• dans le cas d’un projet neuf ou d’une réhabilitationlourde, on peut utiliser la dalle du plancher chauffant nonseulement comme émetteur de chaleur, mais aussicomme lieu de stockage de la chaleur.Ces systèmes utilisent un schéma hydraulique souventplus simple,mais font appel à une régulation plus évoluée.On parle dans ce cas de plancher solaire direct.

…mais des conceptions différentes.Il existe deux grands types de systèmes solaires combinésavec des variantes permettant de s’adapter à la majoritédes cas :• les premiers systèmes de chauffage solaire étaientconçus sur le principe de l’hydro-accumulation.Le soleil n’étant pas présent toute la journée ni toutel’année, l’idée consiste à stocker la chaleur produite parles capteurs dans un volume d’eau tampon, dans lequelon vient puiser lorsque cela est nécessaire.L’énergie nécessaire au chauffage est diffusée dans lamaison soit grâce à des radiateurs, de préférence fonc-tionnant à basse température, soit grâce à un plancherchauffant.Les progrès de la recherche, notamment sur la régulationet la gestion du stockage de l’énergie dans les ballons,permettent de réaliser aujourd’hui des systèmes perfor-mants et compacts dont le volume est acceptable (de500 à 2 000 l) ;

Le plancher solaire direct,un système français qui a fait ses preuvesCe type de système solaire combiné est le plus installé en France.Le principe de base est simple : un fluide caloporteur est chauffédans des capteurs solaires thermiques ; il circule directement dansdes tuyaux d’un plancher chauffant ou réchauffe le ballon d’ECS parl’intermédiaire d’un échangeur de chaleur. Il repart ensuite vers lescapteurs où il est chauffé à nouveau, et ainsi de suite tant que l’en-soleillement est suffisant.L’appoint peut être indépendant ou couplé.Dans les deux cas, la dalle chauffante joue un double rôle de stoc-kage et d’émetteur de chaleur. Alimentée par le fluide caloporteurréchauffé (plancher chauffant à basse température), bien isolée, ellepermet d’obtenir une température douce et uniforme dans toutesles pièces de la maison.

Maison individuelle à Chapareillan (Isère) :occupée par quatre personnes,16 m2 de capteurs en toiture(avec chauffage d’appoint couplé par chaudière fuel).

Maison individuelle en Suède :18 m2 de capteurs, 1 500 litres de stockage,

appoint par chaudière à granulés bois.

Principe du planchersolaire directLe fluide caloporteur,arrivant chaud des cap-teurs thermiques, passe directement dans la dalle et repart vers les capteurs.La dalle stocke la chaleur et la transmet à la pièce. Un circuit de dérivationpermet de produire l’eau chaude sanitaire.

Principe des autresystèmes combinésLe fluide caloporteurchauffe l’eau du réser-

voir et repart vers les capteurs. L’eau du réservoir sert pour alimenter le sys-tème de chauffage. L’eau chaude sanitaire est produite dans un ballonimmergé ou par un échangeur de chaleur.

En vert : circuit où circule l’antigel.En jaune : circuit où circule l’eau de chauffage (sans antigel).En rouge : circuit d’eau chaude sanitaire.

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2 Stocker et restituerDans les systèmes du type plancher solaire direct, c’estl’émetteur de chaleur, c’est à dire la dalle de béton, qui vaassurer le stockage de l’énergie et permettre une diffusionde la chaleur au cours de la nuit.Les autres systèmes fonctionnent selon le principe sui-vant : lorsqu’il y a du soleil, la chaleur est stockée dans unréservoir d’eau tampon par le biais d’un échangeur dechaleur. Cette eau ainsi réchauffée est utilisée pour lechauffage des bâtiments à l’aide d’émetteurs basse tem-pérature. L’eau chaude sanitaire peut être produite soitdans un ballon immergé dans le volume tampon, soit parl’intermédiaire d’un échangeur de chaleur situé dans leballon de stockage ou à l’extérieur de celui-ci.

1 ProduireDes capteurs solaires thermiques permettent de trans-former le rayonnement solaire en chaleur. Certains cap-teurs, conçus comme des éléments de toiture, s’intègrentvisuellement très bien aux constructions.De préférence orientés plein sud et inclinés avec un anglede l’ordre de 45°, ils pourront néanmoins, sans réductiontrop importante des performances, avoir une orientationallant du sud-est au sud-ouest, et une inclinaison compri-se entre 30 et 60°.En cas de doute sur les ombres portées par les mon-tagnes ou les immeubles environnants, une étudedétaillée permettra d’en chiffrer l’influence.

un schéma pourcomprendre

Capteurs solaires

Circuitde chauffage

Circuit de chauffageChaudièred'appoint

Ballon de stockage ECSRégulateur

ECS

Chaudièred'appoint

Ballon de stockage chauffage

ECS

Capteurs solaires

13

3 RelayerLorsque le soleil est déficient, un appoint est nécessaire.Il peut être indépendant ou couplé au système solairecombiné :• dans le premier cas, une cheminée, un poêle ou toutautre appareil indépendant apportent le complément dechaleur nécessaire pour le chauffage. L’appoint pour l’eauchaude sanitaire sera le plus souvent assuré par une résistance électrique.Ce système est suffisant et facile à gérer dans une régionbien ensoleillée, pour une petite maison ou une résidencesecondaire ;• dans le second cas, la production de chaleur est assuréepar une chaudière traditionnelle qui prend le relais automatiquement.Cette solution est préférable dans les grandes maisons etles régions à ensoleillement irrégulier.

5 Maîtriser les surchauffes estivalesLa surface de capteurs est largement suffisante pourassurer les besoins d’eau chaude sanitaire des occupantspendant l’été. Si les habitants partent en vacances pen-dant cette période, les capteurs, qui n’ont plus de besoinsà couvrir,peuvent atteindre des températures très élevées.Pour maîtriser ces éventuelles surchauffes, les construc-teurs ont imaginé différents systèmes : boucles dedécharge, capteurs autovidangeables, refroidissementnocturne, circuit sous haute pression pour éviter l’ébulli-tion du fluide caloporteur, ou autre procédé permettantd’éviter toute dégradation du matériel.

4 RégulerLa régulation est un élément indispensable au bon fonctionnement du système. Son rôle est de donner lapriorité à l’énergie solaire chaque fois que celle-ci estdisponible.Elle doit aussi moduler l’énergie d’appoint à apporterpour maintenir la température de confort sans enso-leillement et assurer la production d’eau chaude sanitairesuffisante.

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Maison individuelle à Besançon (Doubs) :140 m2 habitables, occupée par cinq personnes ;

16 m2 de capteurs en toiture (avec un chauffage d'appoint séparé au bois).

1514 15

Maison individuelledans les Hautes-Alpes ;

PSD® avec capteursoccupant le tiers

de la toiture.

Maison individuelledans le Doubs, 148 m2 habitables,

occupée par cinq personnes.16 m2 de capteurs intégrés

en toiture, avec un ballon de 300 l.

14

des économiesdu nord au sud

Connaître l’impact sur l’environnementUne installation solaire permet d’économiser de l’énergiequi aurait été fournie par une autre source et qui auraitproduit des gaz à effet de serre. Cette quantité de gaz àeffet de serre dépend de la source d’énergie économisée.En connaissant l’énergie économisée et la source d’éner-gie d’appoint, on peut calculer les émissions de gaz à effetde serre évitées grâce à l’installation solaire.Pour fixer les idées, dans les trois maisons décrites dansle paragraphe précédent, on évitera le rejet de 1 280 kgde CO2 par an dans le cas n° 1 (appoint fioul), 1 290 kgdans le cas n° 2 (appoint gaz naturel) et 1 230 kg dans lecas n° 3 (appoint électrique).Les capteurs certifiés CSTBat présentent des qualités defiabilité et de longévité. Leur durée de vie atteindra pro-bablement les vingt ans, et pourra même les dépasser.Ainsi, c’est l’émission de plus de vingt-cinq tonnes de gazà effet de serre qu’un système solaire combiné permetd’éviter.

Quelle surface de capteurs ?D’une manière générale, la surface des capteurs mise enœuvre dans un système solaire combiné varie de 10 à30 m2. On privilégiera les solutions favorisant l’aspectesthétique, et on s’adaptera aux contraintes de l’architecture.

Voici trois exemples pour une maison neuveisolée selon les normes de réglementa-

tion thermique 2000 et dont lescapteurs sont orientés au sud etinclinés à 45 °.Elles correspondent à un systèmesolaire performant :• une maison de 110 m2 à

Marseille, avec 13 m2 de capteurs,aura un taux d’économie d’envi-

ron 50 %. Si elle est occupée parquatre personnes, les économies

annuelles atteindront 4 600 kWh ;• une maison de 150 m2 à Strasbourg, avec18 m2 de capteurs, aura un taux d’écono-mie d’environ 30 %. Si elle est occupée parsix personnes, les économies annuellesatteindront 6 400 kWh ;• une maison de 110 m2 à Grenoble, avec16 m2 de capteurs, aura un taux d’économied’environ 40 %. Si elle est occupée par quatrepersonnes, les économies annuellesatteindront 5 500 kWh.

Pour une même surface de capteurs,l’énergie solaire participe de façon

moins importante à Strasbourgqu’à Marseille au chauffage de votre maison et de

votre eau sanitaire. Mais comme vous dépensez annuel-lement plus d’énergie en Alsace pour le chauffage,l’économie y sera globalement plus grande.

Maison individuelle en Indre-et-Loire ;PSD®,17 m2 de capteurs intégrés

en toiture, avec un ballon de 500 l.

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Neuf ou existant ?Si vous avez un projet de construction, vous n’avezpas de contrainte particulière pour faire installer un système solaire combiné. Vous pourrez prévoir un pande toiture exposé au sud qui recevra les capteurs, et envisager la pose d’un plancher chauffant. Vous avez alorsle choix entre tous les systèmes disponibles sur le marché.Dans le cas d’un bâtiment existant sans dallechauffante, les systèmes à hydro-accumulation apportent une réponse plus souple, qui sera encore plusperformante si vous faites poser des radiateurs basse température.

un peu de méthodepour réussirOrganisez votre projetpour bâtir la meilleure solution

Une maison en projet ? Pensez solaire !Quelques points essentiels pour réussir un bon projet :• d’abord veiller à réduire le plus possible les besoinsde chauffage en isolant correctement le bâtiment et enconcevant l’architecture pour profiter au maximum dusoleil directement au travers des surfaces vitrées bienorientées. Il faut ensuite prévoir l’implantation des cap-teurs dans le bâtiment en essayant d’allier intégrationesthétique et orientation optimale ;• ensuite choisir les émetteurs de chaleur. Onprivilégiera le plancher chauffant : c’est un systèmeconfortable qui fonctionne à basse température et estdonc particulièrement bien adapté au chauffage solaire.Ces conditions permettent d’avoir l’assurance d’un bâtiment agréable et économe.

La mise en œuvre d’un système solaire combinén’est pas une démarche standardisée. Pensez-y àl’avance, entourez-vous de professionnels compé-tents, prenez connaissance des expériences et desavis d’autres utilisateurs… En bref, définissez bienvotre projet avant de vous lancer !

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État des lieuxEn France, le nombre de systèmes solaires combinés estaujourd’hui de l’ordre de huit cents ; la quasi-totalité deces installations sont des PSD®.Le choix est aujourd’hui plus large que par le passé card’autres systèmes sont facilement disponibles sur le mar-ché français. Certains conviennent bien à une installationdans une maison existante.La part de marché des systèmes solaires combinés est deplus en plus importante dans les pays germaniques et scandinaves.

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Prenez connaissance des réglementationsN’omettez pas la mention des capteurs solaires sur votredemande de permis de construire !Il y a peut-être, dans votre commune, des dispositionsspéciales des documents d’urbanisme pour l’aspect devotre habitation (pente des toits, couleurs, matériaux).Elles influeront sur le choix et la disposition des capteurs.

Recherchez les bons interlocuteursIl existe des spécialistes des systèmes solaires combinés :certains fabricants ont fait sur le sujet une démarche globale de définition, de développement et de fabrication.Ils commercialisent des équipements solaires « sur cata-logue », ils peuvent vous fournir des références de réali-sations en service. Les solutions qu’ils proposent vousoffriront des garanties de fiabilité et de durabilité.L’ADEME peut vous aider à les trouver. Contactez votredélégation régionale ou l’Espace Info-Énergie le plusproche de chez vous.

Et maintenant, lancez-vous...Consultez les fournisseurs, comparez les prix et les ser-vices (délais, service après-vente, garanties, etc.) qu’ilsvous offrent à partir du descriptif détaillé de votre pro-jet, choisissez…Vous pouvez alors démarrerle chantier, avec l’aide desprofessionnels chargés deson bon déroulement (archi-tecte, couvreur, chauffagiste,fabricant…).

Engagez une solide réflexion préalable……assortie d’une analyse d’opportunité (faite par unprofessionnel) pour cadrer votre projet : quelles solu-tions techniques pouvez-vous envisager, de quelles

dimensions, pour quelcoût, et pour obtenirquelles économiesd’énergie ?Cette étape vous per-mettra d’ajuster votreprojet à votre budget.

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des aidespour financerVotre investissementPour une petite installation (10 m2 de capteurs,70 m2 de surface chauffée) à appoint indépendant.Il faut compter environ 10 000 € pour l’installation solaire.Ce montant comprend l’ensemble des matériels néces-saires pour capter l’énergie solaire, la stocker et la distri-buer (capteurs solaires, ballons de stockage, régulation,circuit de distribution) ainsi que le montage. Mais il n’in-tègre pas le coût de l’appoint (chauffe-eau électrique,

poêle à bois, convecteurs électriques lecas échéant, etc.).

Pour un projet plus important (20 m2 de capteurs,150 m2 de surface chauffée) avec gestion de l’énergied’appoint par la régulation.Le coût peut alors atteindre 25 000 €.Ce montant recouvre l’intégralité du poste chauffage etproduction d’eau chaude sanitaire (capteurs solaires,stockage, régulation, chaudière d’appoint, circuit de dis-tribution et émetteurs de chaleur, système de productiond’eau chaude sanitaire, montage).À titre de comparaisonUne installation conventionnelle (chauffage et productiond’eau chaude domestique) au fioul haut de gamme, avecplancher chauffant ou radiateurs basse température,coûte environ 15 000 € pour une maison de 150 m2.

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Les aides envisageablesDepuis le 1er janvier 2005, les aides financières pour l’ins-tallation d’un chauffage solaire ont été profondémentremaniées. Un dispositif de type crédit d’impôt remplaceles aides ADEME du Plan Soleil. Ce dispositif offre unniveau d’aide équivalent, voire plus élevé, par rapport à cequi existait précédemment.

Le crédit d’impôtL’achat d’équipements de chauffage ou de fournitured’eau chaude sanitaire fonctionnant à l’énergie solairevous donne accès à un crédit d’impôt, à condition que lescapteurs solaires soient certifiés CSTBat ou SolarKeymark.Le logement équipé doit être votre résidence princi-pale, que vous soyez propriétaire, locataire ou occupantà titre gratuit, et qu’il soit ancien, neuf ou encore enconstruction entre le 1er janvier 2005 et le 31 décembre2009.Le montant de ce crédit d’impôt est de 40 % desdépenses TTC (subventions déduites, hors main-d’œuvre) facturées et payées entre le 1er janvier 2005 etle 31 décembre 2009.Dans un logement acheté neuf, les équipements doiventavoir été intégré par le vendeur ou le constructeur dulogement.Dans un logement en construction ou ancien, les équipe-ments doivent être fournis par l’entreprise chargée del’installation.L’entreprise ayant réalisé les travaux, le vendeur ou leconstructeur du logement doit vous fournir une attesta-tion ou une facture dont vous joignez une photocopie àla déclaration d’impôt.Le montant du crédit d’impôt est plafonné :• à 8 000 € pour une personne seule ;• à 16 000 € pour un couple marié soumis à l’impositioncommune.Vous avez droit à une majoration de 400 € par person-ne à charge, 500 € pour le second enfant, 600 € parenfant à partir du troisième.Si le crédit excède l’impôt dû, l’excédent vous est restitué.

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■ L’énergie solaire est disponiblepartout. Elle n’est pas polluante,elle est inépuisable, son usage estgratuit, elle est facile à transformer.■ Le système solaire combinépermet d’utiliser la chaleur pro-duite par les capteurs solairespour une partie des besoins d’eauchaude sanitaire et de chauffagede votre habitation.■ Jusqu’à 60 % de vos besoinspeuvent être couverts par un sys-tème solaire combiné.■ Différents systèmes sont dis-ponibles. Le plancher solairedirect est à l’heure actuelle le plusrépandu en France. Des systèmesdifférents sont maintenant dispo-nibles sur le marché français.■ Des professionnels compé-tents vous accompagneront pourintégrer le solaire à votre projet demaison.■ Des aides financières vouspermettront de financer plus facile-ment votre installation

en résumé...

CréditsPhotos : Graphies : p.4, p.5 / ADEME : p.7, p.15h (R.Bourguet), p.15m, p.19 / Clipsol : p.9,p.15b / Nils Larsson : p.8 Infographies : Graphies / Illustrations : Francis Macard

Des aides localesCertaines régions, certainsdépartements etmême certainesc o l l e c t i v i t é slocales offrent aussi des subventions venant ren-forcer l’aide de l’État. Le montant de cette aidecomplémentaire peut dépasser 3 000 € dans lecas le plus favorable.La liste des matériels éligibles aux primesdes collectivités territoriales est tenue àjour par l’ADEME et peut être consultéesur son site internet à l’adresse suivante :www.ademe.fr/plansoleil.

Un taux de TVA réduitLe taux réduit de TVA à 5,5 % est applicable pour lesinstallations réalisées dans les logements achevés depuisplus de deux ans,que ce soit une résidence secondaire ouprincipale. Vous pouvez en profiter si vous êtes proprié-taire (occupant ou bailleur), locataire, occupant à titregratuit ou usufruitier.Ce taux réduit porte sur l’achat des équipements etla main d’œuvre lors de leur installation.Pour l’instant, cette disposition est valable jusqu’au31 décembre 2005.

Une aide de l’ANAHSi vous êtes propriétaire d’un logement de plus de 15 ans(vous l’habitez ou vous le mettez en location), vous pou-vez bénéficier d’une subvention de l’ANAH (AgenceNationale pour l’Amélioration de l’Habitat) pour l’ins-tallation d’un système solaire combiné. Son mon-tant est plafonné. Il varie en fonction de vos conditions deressources (propriétaire occupant), de la localisation dulogement et du futur montant des loyers (propriétairebailleur).Vous pouvez également obtenir, si vous remplissez lesconditions d’attribution des aides ANAH, une primecomplémentaire de 1 800 €.

Ainsi, les aides actuellement disponibles réduisentfortement le surcoût d’un système solaire combiné.

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l'ADEME


30°

20°

Chauffage

FACTURE

NOCIF


1. Panneaux solaires en toiture 2. Toiture avec tuiles solaires 2. Toiture végétalisée et panneaux solaires

3 et 4. Modes de traitement qualitatif et intégration des accessoires en toiture.

Quatre exemples de chaussée drainante pour du stationnement.

1. Récupérer et valoriser les eaux pluviales pour l’arrosage

2. Stocker l’eau de pluie en citerne (30 m3) souterraine et la réutiliser dans le bâtiment pour les usages sanitaires.

Documents

Plan Local d’Urbanisme - Gentilly