composants et equipements innovants - Prebat

COMPARAISON INTERNATIONALE 

BATIMENT ET ENERGIE 

C – COMPOSANTS ET EQUIPEMENTS 

INNOVANTS 

C 

PREBAT - Comparaison internationale Bâtiment et Energie / Décembre 2007 / ADEME-PUCA-CSTB

Sommaire 

Page 

C1 RECENSEMENT .................................................................................................. C 1 

C2 PAROIS OPAQUES ............................................................................................. C 20 

C3 PAROIS TRANSPARENTES ............................................................................... C 51 

C4 SYSTÈMES CONSTUCTIFS COMPARÈS .......................................................... C 74 

C5 PHOTOVOLTAÏQUE INTEGRÉ EN TOITURE OU FAÇADE .............................. C 86 

C6 SYSTÉMES SOLAIRES COMBINES ................................................................... C 112 

C7 STOCKAGE DE CHALEUR ................................................................................. C 151 

C8 VENTILATION DOUBLE FLUX AVEC RÉCUPERATION ................................... C 193 

C9 SYSTÉMES COMPACTS VENTILATION-CHAUFFAGE-ECS ............................ C 223 

C10 MICRO COGÉNÉRATION .................................................................................. C 246 

C11 CLIMATISATION BASSE CONSOMMATION .................................................... C 275 

C12 MICRO RÉSEAU DE CHALEUR ........................................................................ C 319 

C13 ECLAIRAGE ........................................................................................................ C 344 

C14 APPROCHE INTÉGRÉE ..................................................................................... C 366 

C 


Comparaison internationale 

Bâtiment et énergie 

C1- Recensement 

Auteur : Daniel Quenard (daniel.quenard@cstb.fr) 

C1 


C.1.1 INTRODUCTION 

L'objet de cette partie est de recenser les briques technologiques qui permettent de réduire la consommation 

énergétique des bâtiments, déjà utilisées dans d'autres pays et qui pourraient être transposée en France. Ce 

recensement ne traite pas de la problématique du développement durable dans sa globalité. Néanmoins, dans 

l'analyse des briques les aspects socio-économiques seront abordés en complément des aspects techniques. 

C.1.2 DEFINITION 

La définition initiale de la brique technologique a été la suivante : 

- Une "brique technologique" désigne un élément ou un sous-ensemble nécessaire à la réalisation du 

système bâtiment. Une brique technologique peut donc être un composant, un équipement ou un sous 

ensemble. 

Mais après discussion avec nos donneurs d'ordres, il est apparu nécessaire d'étendre la notion de brique audelà 

de l'objet technologique élémentaire en intégrant les aspects liés à l'assemblage des briques et aux liens 

entre le bâtiment et son environnement proche, le bâtiment étant considéré comme une "cellule vivante" dans 

un "organisme vivant" 

C.1.3 LES CRITERES DE CHOIX DES BRIQUES 

Comme l'objectif premier du PREBAT est la réduction de la charge énergétique des bâtiments dans la 

consommation national, il nous a paru important de partir des besoins tels qu'ils sont présentés dans les 

tableaux 1 et 2 (page suivante) pour le résidentiel et le tertiaire (Source ADEME) 

On constate immédiatement que l'usage dominant est le chauffage, plus de 70 % dans le résidentiel et plus de 

50 % dans le tertiaire. Mais pour ce dernier, si on combine chauffage et climatisation, on approche les 60 %. 

Viennent ensuite les besoins spécifiques en électricité (éclairage, électroménager, multimédia …), l'ECS et la 

cuisson. Il faut noter que dans les logements neufs la part de l'électricité se rapproche de celle du chauffage, 

c'est surtout dans l'ancien que les besoins de chauffage doivent être réduits. 

Face à cette situation, il existe trois options principales : la réduction des besoins (surtout pour le chauffage et 

la climatisation), la substitution des sources d'énergie (pour l'ECS, l'éclairage et l'électricité spécifique) ou une 

combinaison des deux. 

En observant ce qui se passe dans les trois pôles mondiaux "énergivores" : Europe, Amérique du Nord et Asie 

les réponses sont variables suivant les climats, les traditions constructives et l'appétence à l'innovation. 

Par exemple, en Europe du Nord et Centrale (Allemagne, Suisse, Autriche, Benelux, Pays Scandinave, Irlande 

…), les efforts se portent surtout sur la réduction des besoins de chauffage en développant des procédés 

d'isolation thermique à très haute performance. Au Japon, un effort très important est fait sur l'intégration du 

photovoltaïque en toiture et en façade avec une implication forte des constructeurs de maisons individuelles. 

Aux Etats-Unis, on s'oriente plutôt vers une combinaison énergies renouvelables/réduction des besoins avec la 

recherche d'un bilan annuel énergétique proche de zéro en énergie fossile. 

Dans tous ces pays, la tendance forte reste néanmoins d'atteindre, pour le neuf, une consommation en énergie 

fossile quasi-nulle vers 2050 avec une réduction d'environ 70 % des besoins et par conséquent un apport en 

énergie renouvelable de 30 %. 

En effet, avec la consommation actuelle des bâtiments, substituer les énergies fossiles par des énergies 

renouvelables est peut-être techniquement réalisable mais économiquement illusoire et réduire les 

consommations, c'est aussi augmenter les chances de succès des énergies renouvelables. 

C2 


Nombre en 

millions 

Chauffage ECS Cuisson Electricité 

spécifique 

Consommation 

totale 

MI 13,94 200,3 28,4 19,1 37,3 285,1 

IC 10,68 117 18,8 10,1 21,1 167 

TOTAL 24,61 317,3 47,3 29,2 58,3 452,1 

% 70.2 10.5 6.5 12.8 

Tableau 1 - Répartition des résidences principales par usage (Source ADEME) 

MI : Maison Individuelle – IC : Immeuble Collectif – ECS : Eau Chaude Sanitaire 

Consommations d’énergie (TWh) 

Branches Chauffag 

e 

ECS Cuisson Electricité 

spécifique 

Climatisatio 

n 

Total 

Commerces 22,2 2,9 1,1 20,5 2,9 49,7 

Bureaux 28,5 1,4 0,8 16,3 4,2 51,2 

Enseignement 19,9 2,4 1,6 2,3 0,3 26,6 

Santé, action 

sociale 

14,9 3,7 1,2 5,3 1 26,6 

Sports, loisirs 9,1 3,8 0,4 2,9 0,8 17 

CAHORE 9,8 2,6 5,9 3,3 0,9 22,6 

Habitat 

communautaire 

7 2,1 1,3 1,9 0,1 12,3 

Transports 4 0,5 0,2 3,8 0,1 8,7 

Total 115,4 19,4 12,7 56,3 10 ,3 214,1 

Parts en % 54 % 9 % 6 % 26 % 5 % 100 

Tableau 2 - Tertiaire : consommations énergétiques finales par usages en 2001 

Figure 1 : Les pertes par l'enveloppe et la ventilation (source ADEME) 

C3 


C.1.4 LA CLASSIFICATION DES BRIQUES 

La classification des "briques" est organisée suivant les trois composantes principales des bâtiments : 

Structure (fondations incluses), Enveloppe (finitions incluses), Equipements : 

La structure : 

Les fondations, le sol environnant et la structure porteuse se voient rarement confier un rôle "énergétique" 

dans le bâtiment, or ils existent des potentialités importantes dans ce domaine. 

Parmi les systèmes existants ou en développement, nous pouvons citer les exemples suivants : 

- les pompes à chaleur 

- les puits canadiens 

- le stockage dans les fondations 

- l'utilisation des locaux enterrés (caves, parking, vide sanitaires …). 

- … 

L'exploitation de la structure pour améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments ne pourra se faire si les 

incontournables concernant la sécurité (sismique et feu) et la qualité de l'air ne sont pas respectés. 

L'enveloppe : 

La réalisation d'un bâtiment à haute efficacité énergétique dépend très fortement de l'optimisation de son 

enveloppe qui va jouer trois rôles essentiels : 

- la réduction des besoins (chauffage, climatisation et éclairage) qui passe par deux actions 

primordiales : l'étanchéité et l'isolation. 

- la production d'énergie par intégration de capteurs : solaire, micro-éolien … 

- … 

Auquel, pourraient s'ajouter les émetteurs intégrés (plancher et plafonds chauffant/rafraichissants, ventilation 

…) 

Les équipements : 

Pour assurer le confort des occupants, les équipements viennent généralement en complément et leur 

dimensionnement dépend généralement des caractéristiques de l'enveloppe. Les principaux couplages 

enveloppe/équipements sont les suivants : chauffage/isolation et climatisation/inertie/protection 

solaire/ventilation, et dans une moindre mesure éclairage/fenêtres … 

Reste l'ECS et les équipements électriques qui constituent deux entités à part qui nécessitent un double effort 

des constructeurs pour faire des produits économes et des utilisateurs pour en faire un usage raisonné. Mais 

dans les deux cas, les énergies renouvelables (solaire thermique et photovoltaïques, voire la biomasse et 

l'éolien …) peuvent apporter des solutions intéressantes. 

Les besoins chaleur/électricité peuvent aussi être produits simultanément et efficacement par la cogénération. 

Les équipements seront classés en deux grandes catégories : 

Equipements pour le Chauffage, l'ECS, l'Eclairage, la Ventilation, la Climatisation 

L'effort important envisagé sur l'enveloppe pour réduire drastiquement les besoins (surtout sur le chauffage) 

devrait induire des changements importants dans le domaine des systèmes de chauffage avec une demande 

croissante de systèmes de faible puissance ou pour des raisons de rendement le développement de systèmes 

compacts multifonctionnels, voire leurs mise en réseau. 

Pour illustration, on peut lister quelques technologies déjà disponibles ou en développement : 

- Production et Stockage de Chaleur : équipements à faible consommation, basse température, 

systèmes compacts, cogénération, chaudière bois granulés … 

- Eau Chaude Sanitaire : équipements à faible consommation, ENR, systèmes compacts … 

- Eclairage : naturel, artificiel faible consommation, LED, OLED 

- Ventilation et Qualité de l'Air : double flux, récupération d'énergie, systèmes compacts … 

- Climatisation : équipements à faible consommation, modulables, climatisation solaire … 

C4 


- Production Décentralisée d'Electricité : solaire, éolien, cogénération … 

- Réseaux de Chaleur : 

- … 

Equipements pour la Gestion Technique "Intelligente" des Bâtiments 

Les paragraphes précédents illustrent la complexité grandissante du système bâtiment : couplage 

enveloppe/équipement, systèmes multi-source/multi-fonction … sans oublier le rôle primordial des 

utilisateurs et/ou des gestionnaires. 

Pour atteindre un fonctionnement optimal de ce système, une approche globale et intégrée dès la conception 

est obligatoire ainsi que l'introduction d'un peu d'intelligence pour au minimum informer l'utilisateur et/ou le 

gestionnaire, l'aider dans ses choix et l'accompagner pendant toute la durée de vie du bâtiment. 

Cette approche global du bâtiment nécessite à la fois des technologies et des procédures. 

Parmi les technologies, on peut citer : 

- les capteurs/actionneurs intégrés : micro-climat local, qualité des ambiances 

intérieures … 

- les systèmes de gestion intelligents des sources et des émetteurs : régulation multi-sources (gaz, 

fioul, bois, cogénération, électricité réseau/solaire/éolien/cogénération), systèmes hybrides pour le chauffage, 

la climatisation et l'éclairage, éclairage naturel/artificiel … 

- les systèmes de contrôle, diagnostic, affichage, NTIC : information des utilisateurs et/ou des 

gestionnaires (tableau de bord, livret de l'utilisateur, carnet d'entretien …). 

Une Architecture Globale et Intégrée: 

A l'issue de la première phase du projet et après discussion avec des acteurs du PREBAT, la nécessité d'une 

brique sur l'architecture globale et intégrée est apparue comme évidente. 

Cette brique, un peu particulière puisque n'étant pas réellement un objet technique concret, devrait permettre 

d'éviter certain travers comme la juxtaposition de briques technologiques performantes qui ne fourniraient pas 

forcément un bâtiment efficient du point de vue énergétique à l'image (puisque le Mondial approche !) d'une 

équipe de "stars" qui ne constituent pas forcément une équipe homogène, complémentaire et efficace. 

Dans cette brique seront analysés les principes souvent rassemblés sous le vocable de "bio-climatique" tels 

que la ventilation naturelle, l'éclairage naturel, les apports solaires passifs, voire les puits canadiens et 

provençaux … 

C.1.5 LE CHOIX DES BRIQUES 

Le choix des cinq premières briques (Tableau 1) a été réalisé sur la base des constats exposés précédemment 

et après analyse des technologies les plus utilisées dans les principaux projets de bâtiments basse 

consommation à travers la monde, c'est-à-dire : Minergie (Suisse), Passivhaus (Allemagne, Autriche, Benelux, 

Pays Scandinave, Italie) et Zéro Energy Home (USA et Japon ). Après analyse, les trois critères les plus 

importants sont les suivants : 

- 1 : réduction des besoins (sobriété), en Europe principalement le chauffage. 

- 2 : efficacité énergétique des équipements et confort des occupants. 

- 3 : production locale ou décentralisée d'énergie 

Les critères N°1 et 2 traduisent plutôt la spécificité de la marque Minergie et du label PassivHaus ; c'est-à-dire 

la réduction des pertes par un renforcement de l'étanchéité et de l'isolation de l'enveloppe qui, d'une part, 

induit l'installation d'une ventilation non pénalisante donc avec récupération d'énergie et d'autre part et permet 

d'utiliser des systèmes de faible puissance, combinés ou compacts. Le critère 3 est plutôt une caractéristique 

des bâtiments dit Zéro Energie qui doivent équilibrer leur "compte énergétique" annuel et donc produire 

pendant les périodes favorables, généralement de l'électricité photovoltaïque qui utilisé pour les besoins 

proche et dont le surplus est réinjecté sur le réseau. 

Les briques 1 et 2 répondent au critère N° 1, les briques 3 et 4 au critère N°2 et la brique 5 au critère N° 3. 

Les briques suivantes sont plutôt venues en complément des cinq premières, sans ordre de priorité pour 

l'instant. Les deux dernières répondent à la nécessité de considéré le bâtiment comme un système globale 

(assemblage des briques et utilisation des spécificités du site) dans son environnement local (urbain ou rural). 

C5 


N° "Briques Technologiques" 

1 Parois Opaques (murs, toitures, planchers …) à Haute Performance Energétique 

U < 0,1 W/m².K – Inertie Thermique 

2 Parois Transparentes (Fenêtres, Baies Vitrées…) à Haute Performance Energétique - U < 

1 W/m².K – Protections Solaires 

3 Systèmes Constructifs Comparés 

4 Systèmes Photovoltaïques Intégrés en Toitures et Façades 

5 Solaire Thermique - Systèmes Solaires Combinés 

6 Stockage de Chaleur 

7 Ventilation Double Flux avec Récupération d'Energie 

8 Systèmes Compacts Ventilation/Chauffage/ECS 

9 Systèmes de Production Faibles Puissances – Micro cogénération 

10 Climatisation/Rafraîchissement - Basse Consommation 

11 Production Décentralisée à l'échelle du Quartier / Réseaux de Chaleur 

12 Eclairage Basse Consommation - Naturel 

13 Conception Architecturale Globale – Approche intégrée 

Tableau I : Les 13 briques technologiques sélectionnées 

C6 


BRIQUE N°1 : PAROIS OPAQUES A HAUTE PERFORMANCE ENERGETIQUE 

Comme indiqué dans les paragraphes précédents, l'usage dominant de l'énergie dans les bâtiments reste en 

France, et dans la plupart des pays européens, le chauffage (environ 70 %). Alors quelles actions entreprendre 

pour réduire la consommation de chauffage ? 

Toutes les études sur l'utilisation rationnelle de l'énergie dans le bâtiment montrent que limiter les pertes est le 

moyen le plus efficace avec le meilleur retour sur investissement. 

En effet, quelle que soit l’efficacité du système de chauffage, l’efficacité énergétique globale du bâtiment sera 

dégradée si certaines caractéristiques thermiques ne sont pas satisfaisantes et induisent du gaspillage. 

Pour l'enveloppe, les deux caractéristiques thermiques primordiales (Figure 1) sont l’isolation thermique 

(ponts thermique inclus) et l'étanchéité à l'air. 

En utilisant les matériaux isolants disponibles (industrialisés ou non), la voie la plus directe pour renforcée 

l'isolation thermique est l'augmentation de l'épaisseur ; c'est la solution préconisé dans les deux programmes 

de développement de bâtiment basse consommation ou passif : le label PassivHaus en Allemagne et la marque 

Minergie en Suisse. 

Pour traiter les ponts thermiques, deux procédés se dégagent : l'isolation thermique par l'extérieure et les 

structures à ossature (surtout pour la maison individuelle), en utilisant principalement le bois. 

Un effort tout particulier est porté sur l'étanchéité à l'air (pour éviter les "tunnels thermiques" résultant 

principalement des passages de réseaux et des jonctions entre éléments). Pour les labels les plus exigent, un 

contrôle de la perméabilité à l'air est même imposé. Dans les maisons ossatures bois (MOB), un "emballage" 

(par l'utilisation de membranes) de la maison est souvent réalisé. 

Le point critique reste la rénovation dans les cas où l'isolation par l'extérieur n'est pas acceptée. Pour répondre 

à ce défi, un effort important est fait en Suisse et en Allemagne pour développer des isolants "sous-vide" à très 

haute performance et de faible épaisseur (réduction attendue d'un facteur 6 à 8). 

Enfin, avec le regain d'intérêt pour le solaire passif, l'inertie thermique des bâtiments revient au premier plan. 

En effet, alors que l'inertie thermique "consomme" de l'énergie quand celle-ci est payante (on chauffe les murs 

!), au contraire, quand l'énergie est gratuite, l'inertie thermique un rôle essentiel pour le "stockage" et la réémission. 

L'inertie thermique joue aussi un rôle primordial pour le confort d'été. C'est pourquoi, à côté des 

solutions traditionnelles de murs "lourds" (béton, pisé, brique …), de nouvelles technologies sont 

redécouvertes et adaptées, comme l'utilisation des matériaux à changement de phase dans l'enveloppe. 

BRIQUE N°2 : PAROIS TRANSPARENTES A HAUTE PERFORMANCE ENERGETIQUE 

Dans l'habitat, laisser entrer la lumière a depuis toujours été un besoin primordial pour le confort et la santé 

des occupants mais la réponse à cette exigence fondamentale, initialement "le trou" dans le mur a pendant très 

longtemps pénalisé l'efficacité énergétique de l'enveloppe. 

En effet, ce "trou" est resté le point faible du point de vue thermique à cause principalement de l'exigence de 

transparence pour la vision. Le simple vitrage ne joue qu'un rôle d'étanchéité à l'air. La taille des fenêtres a 

donc beaucoup variée au cours des temps. En effet, la fenêtre (ou les baies vitrées en générale), de part son 

caractère multifonctionnel doivent présenter un équilibre entre des fonctions parfois antagonistes : 

éclairage/isolation, apports solaires/surchauffe … 

Mais les innovations technologiques récentes ont permis à la fenêtre de faire des progrès considérables et de 

devenir un des premiers composants d'enveloppe à présenter "un bilan énergétique annuel positif". 

Parmi les innovations technologiques, nous pouvons citer : 

- le double-vitrage qui permet d'introduire une couche isolante, la lame d'air (l'air immobile restant un 

des meilleurs isolants thermiques …) 

- la ou les couches basse-émissivité qui limite fortement les pertes thermiques par rayonnement de 

l'intérieur vers l'extérieur 

- le triple vitrage qui n'est qu'une augmentation de la lame d'air … mais aussi du poids 

- la double fenêtre qui, avec le retour du mur épais résultant du renforcement de l'isolation, pourrait 

retrouver de l'intérêt. 

C7 


- le vitrage "sous-vide" qui élimine le dernier "transporteur" d'énergie qu'est l'air et permet ainsi de 

réduire les épaisseurs … mais bien sûr avec une augmentation du coût d'investissement. 

De même que pour la Briques n°1, un soin très particulier devra être apporté à la liaison fenêtre-mur pour 

limiter au minimum les ponts thermiques et assurer une étanchéité parfaite. Ces deux dernier points sont 

cruciaux et dépendent essentiellement de la qualité de la mise en œuvre, dont de l'information et de la 

formation des poseurs. 

Afin de ne pas renouveler les erreurs des premières "maisons solaires" qui ont abusé des vitrages pour 

favoriser au maximum les apports solaires (ce qui avait pour conséquent des surchauffes en été et des 

déperditions importantes en hiver … car les vitrages simples protègent du vent et des intempéries mais 

n'isolent pas …), une protection solaire (store, brise-soleil …) devra être associée à toutes les fenêtres. 

Enfin, dans le futur, la fenêtre, de part sa forte industrialisation, est certainement appelée à jouer un rôle très 

important, que ce soit dans le neuf ou la réhabilitation, en devenant un composant actif multifonctionnel 

(protection, isolation, ventilation, éclairage, production …) 

BRIQUE N°3 : SYSTEMES CONSTRUCTIFS COMPARES 

Il existe à travers le monde plusieurs systèmes de construction : construction lourdes ou légères, voie humide 

ou sèches, ossature bois ou acier, modulables … 

L'analyse des programmes de construction des maisons basse-consommation montre que les constrcution à 

ossature sont dominantes, en particulier les maisons à ossature bois pour les maisons passives (Allemagne) et 

zéro-énergie (US-Japon) 

Cela signifie-t-il qu'il n'y aurait qu'un nombre limité de solution pour réaliser des bâtiments basseconsommation 

énérgétique. 

BRIQUE N°4 : SYSTEMES PHOTOVOLTAÏQUES INTEGRES EN TOITURE ET 

FAÇADES 

Bien que ne représentant aujourd'hui que 13 % dans le résidentiel mais déjà près de 30 % dans le tertiaire, 

l'usage spécifique de l'électricité va certainement croître dans les années à avenir à cause de la multiplication 

des équipements et cela malgré une diminution régulière des consommations individuelles des appareils. 

Pour répondre à cette demande en électricité, la production photovoltaïque reste une des solutions les plus 

élégantes mais le coût d'investissement reste très pénalisant. 

Les pays les plus actifs dans ce domaine sont le Japon, l'Allemagne, les Etats-Unis et l'Espagne. 

Au Japon par exemple, l'intégration du photovoltaïque dans le bâtiment, en particulier en toiture, a été 

fortement soutenu par le gouvernement et les principaux constructeurs (Sekisui, Misawa) ont développé des 

solutions standards de toitures solaires, pour pérenniser, voire développer le marché après l'arrêt des 

subventions. 

L'intégration en toiture et en façades est une voie de développement intéressante car elle permet de réduire les 

coûts en remplissant 2 fonctions (étanchéité et production d'électricité) en une seule pose. 

BRIQUE N°5 : SOLAIRE THERMIQUE – SYSTEMES SOLAIRES COMBINES 

Le soleil constitue la principale source d'énergie renouvelable et la plus disponible. A côté de l'architecture 

solaire et/ou bio-climatique qui est l'un des piliers des bâtiments à basse consommation, une utilisation plus 

active de l'énergie solaire s'est développée comme les équipements pour l'ECS et le chauffage : CESI 

(Chauffe-Eau Solaire Individuel) et PSD (Plancher Solaire Direct). 

C8 


BRIQUE N°6 : STOCKAGE DE CHALEUR 

Dans un bâtiment, les besoins de chaleur sont dominants. Le chauffage et l'ecs (C+ECS) représente parfois 

plus de 80 % de la consommation, en particulier dans les logements existants. 

Par ailleurs, pour les EnR, l'énergie n'est généralement pas disponible quand on en a besoin et pour une 

utilisation optimale des centrales de production d'électricité, il vaudrait mieuxproduire alors qu'il n'y a aucune 

demande. 

Par conséquent, à cause du caractère intermittent des énergies renouvelables (solaire, vent …) et de l'intérêt de 

lisser la demande pour les énergies secondaires (électricité), il est indipensable de mettre en place des sytèmes 

de stockage qui joueront un rôle tampon entre offre et demande. 

BRIQUE N°7 : VENTILATION DOUBLE FLUX AVEC RECUPERATION D'ENERGIE 

Avec la réduction drastique des pertes dans les bâtiments à faible consommation, par le renforcement de 

l'isolation et de l'étanchéité, la ventilation devient une exigence absolue pour assurer la qualité de l'air dans les 

logements. 

Mais comme le montre la Figure 1, la ventilation mécanique contrôlée dans son principe initiale : aspiration 

d'air extérieure froid et rejet d'air chaud ; contribue pour une part importante (environ 20 %) aux déperditions 

thermiques. 

Afin de traiter cet antagonisme : renouvellement d'air sans perte d'énergie ; de nouveaux systèmes de 

ventilation ont été développés dans les pays les plus avancés dans le domaine des bâtiments à faible 

consommation. Le système de ventilation simple flux a donc été remplacé par un système double-flux avec 

récupération d'énergie. 

Dans certain pays, comme la Suisse ou la ventilation n'était pas obligatoire, on a même inventé une nouvelle 

appellation : l'aération douce. 

BRIQUE N°8 : SYSTEMES COMPACTS : VENTILATION/CHAUFFAGE/ECS 

Les besoins limités des bâtiments basse consommation ou des maisons passives ont induits aussi le 

développement de systèmes compacts qui rassemblent en un seul produit les fonctions ventilation, chauffage 

et production d'eau chaude sanitaire. 

Ces nouveaux systèmes constituent une famille de produits comportant généralement : 

- une pompe à chaleur sur air extrait pour le chauffage d'un ballon d'ECS, 

- un récupérateur de chaleur statique air extrait/air neuf. 

Le vecteur du chauffage est généralement l'air. En plus du ballon d'ECS, il peut y avoir un ballon d'eau de 

chauffage qui peut compléter le chauffage de l'air soufflé. 

Le ballon d'ECS comporte un appoint généralement électrique, de puissance variable suivant les produits. 

Certains industriels proposent de coupler ce système compact à d'autres éléments : 

- puits canadien pour le préchauffage de l'air neuf, 

- capteurs solaires contribuant au chauffage du stockage. 

BRIQUE N°9 : SYSTEME DE PRODUCTION (CHAUD-FROID) 

FAIBLES PUISSANCES – MICRO COGENERATION 

La réduction drastique des besoins (par exemple, 15 kWh/m².an pour les besoins de chauffage en maison 

passive) rendent les systèmes de production actuels obsolètes ou du moins, mal adaptés. De nouveaux 

C9 


équipements de production de faible puissance sont donc en développement et plusieurs types de sources 

pourront être utilisés : fioul, gaz, biomasse … 

Cette brique analysera donc tous les systèmes de production faible puissance comme par exemple la "petite" 

ou micro-cogénération, la trigénération, micro-turbine, moteur à gaz, moteur Stirling, pile à combustible … 

La cogénération est la production simultanée de chaleur et d'énergie mécanique, généralement transformée en 

électricité, à partir d'une même source d'énergie, ce qui permet d'améliorer très nettement l'efficacité 

énergétique du système avec un gain d'énergie primaire qui s'élève à 35 %. 

BRIQUE N°10 : CLIMATISATION/RAFRAICHISSEMENT 

BASSE CONSOMMATION 

Le secteur tertiaire représente environ 17% de la consommation d'énergie nationale. Une faible part de cette 

consommation du tertiaire est due à la climatisation mais ce poste est l'un des seuls qui augmente fortement 

depuis plusieurs années. La promotion de nouvelles technologies de climatisation à faible consommation 

d'énergie et l'amélioration de l'efficacité énergétique est indispensable. Pour des bâtiments conçus pour avoir 

un niveau de charges modéré en été (gains internes réduits, protections solaires efficaces, optimisation de 

l'inertie), des techniques alternatives aux systèmes classiques peuvent être envisagées. 

Elles cumulent trois avantages : 

- une faible puissance installée (et donc coûts d'investissement réduits), 

- une consommation énergétique réduite 

- la non-utilisation de fluides frigorigènes. 

La réduction cumulée de la puissance de pointe et de la consommation font de ces systèmes des solutions 

prometteuses qui peuvent être utilisées seules ou en fonctionnement hybride avec un système classique. 

Quelques exemples : 

- Le rafraîchissement par évaporation qui repose sur la chaleur latente de vaporisation de l'eau pour 

réduire la température sèche de l'air. 

- Le rafraîchissement par dessiccation a pour principe de déshumidifier l'air au travers d'une roue à 

dessiccation pour pouvoir le refroidir ensuite par réhumidification de cet air. Le passage de l'air au sein de la 

roue déshumidificatrice induit une hausse de la température sèche. Cette technique entre dans la catégorie 

'faible consommation' lorsqu'une source de chaleur gratuite est disponible. 

- Les plafonds froids refroidissent le local en grande partie par transfert de chaleur radiatif. Le 

rafraîchissement est obtenu par circulation d'eau froide dont la température doit être supérieure à la 

température de rosée de l'air (16°C). Des sources froides comme l'eau de mer/lac/rivière/nappe aquifère ou 

d'une tour de refroidissement peuvent être envisagées. 

C10 


BRIQUE N°11 : PRODUCTION DECENTRALISEE A L'ECHELLE DU QUARTIER / 

RESEAUX DE CHALEUR 

Au-delà du bâtiment, il est important de prendre en considération le quartier car la mise en réseau de certains 

équipements ou l'installation de réseaux de chaleur peut permettre soit de valoriser localement de la chaleur 

"gaspillée", soit mettre en place des systèmes efficaces de production-distribution (production décentralisée + 

réseaux). En effet, la production décentralisée (souvent chaleur/électricité) fournit les solutions flexibles et 

potentiellement très efficaces (au dessus de 75 %). Avec une politique appropriée, cette technologie pourrait 

avoir une contribution significative à la recherche de l'efficacité énergétique en site urbain. En particulier le 

développement de la cogénération couplée aux réseaux de chaleur pourrait fournir des solutions locales 

intéressantes. Ce type de systèmes se développe au Royaume-Uni, Danemark et en Allemagne. 

La Commission Européenne estime que si la cogénération se développait jusqu'à atteindre 18 % de l'électricité 

produite en Europe en 2010, cela déboucherait sur des économies d'énergie de l'ordre de 3 à 4 % de la 

consommation totale d'énergie primaire de l'UE. 

Dans certains cas, le bâtiment pourrait même jour un double rôle de producteur/consommateur dans son 

environnement local. 

BRIQUE N°12 : ECLAIRAGE BASSE CONSOMMATION 

L’éclairage des bâtiments consomme environ 4 millions de tep/an et il constitue un poste important de la 

consommation d'électricité, en effet la consommation annuelle d'électricité liée à l'éclairage d'un logement 

représente près de 15 % de la facture d'électricité. Le gain potentiel est de 2,5 millions de tep/an. Le poids 

moyen de l'éclairage sur la facture d'électricité atteint 30 % dans les bureaux, voire 39 % dans les locaux 

d'enseignement. 

La durée de vie modérée des lampes actuelles (1 à 3 ans en usage normal) fait que ce résultat pourrait être 

acquis très rapidement. La seule mesure récente est l’obligation faite par la réglementation thermique 2000 

aux immeubles tertiaires neufs d’utiliser un fort pourcentage de sources à basse consommation. 

Rien n’existe concernant les « logements neufs » et encore moins la rénovation. Le secteur tertiaire public qui 

couvre 10 % environ du marché de l’éclairage utilise peu de sources performantes dans ses immeubles 

anciens. Pourtant, il pourrait avoir un effet d’entraînement sur l’ensemble du marché. On estime qu'une 

réduction de 30 % est possible sur le poste éclairage, à qualité égale. 

La France se situe extrêmement mal entre les pays européens pour l’usage des sources les moins 

consommatrices (moins de 10 % du marché), bien loin des pays d’Europe du Nord où les sources « basse 

consommation » couvrent près de 90 % du marché, et plus proche de pays comme la Grèce ou le Portugal. 

Parmi les nouvelles technologies on peut citer les lampes à diodes (LED, OLED) qui sont dans une phase de 

développement. Ces lampes ont un meilleur rendement en lumière que les lampes fluorescentes. Quelques 

applications existent dans des créneaux particuliers et il y a donc déjà de petits marchés. Cette technologie 

paraît particulièrement prometteuse pour l’avenir. La diffusion de matériels de ce type obéira, évidemment, à 

la même problématique que celle des lampes « basse consommation » qui peine toujours à s’imposer au bout 

de 30 ans. Enfin, à l'image du chauffage basse température ou l'augmentation de la surface d'échange permet 

la diminution de la température, une augmentation des surfaces éclairantes devrait être permettre une 

réduction de la consommation et apporter un meilleure confort visuel. 

C11 


BRIQUE N°13 : ARCHITECTURE GLOBALE INTEGREE 

Toutes les briques décrites précédemment peuvent présenter des performances intrinsèques remarquables mais 

l'objectif final restant la performance du bâtiment; seule une approche globale permettra un assemblage 

optimal pour atteindre l'objectif d'un bâtiment confortable toute l'année au moindre coût en énergies fossiles. 

De plus, la conception architecturale intégrée permet de considéré le bâtiment dans son environnement local 

(vent, ensoleillement, température sèche et humides, sol …). 

Dans cette brique seront donc analysés les principes dits du "solaire passif", de "l'architecture bio-climatique" 

avec prise en compte des scénarii possibles de ventilation naturelle, d'éclairage naturel, l'intégration des murs 

solaires et des puits canadiens et provençaux qui pourraient couplés avec d'autre briques décrites 

précédemment. 

Cette brique importante revêt un caractère original par rapport aux précédentes car elle ne s'intéresse pas à un 

objet technique mais plutôt à une démarche d'intégration, une approche globale pour réaliser un produit 

"bâtiment" performant. 

C12 


REFERENCES : 

1 : Stratégie et moyens de développement de l'efficacité énergétique et des sources d'énergie renouvelables en 

France - Rapport au Premier ministre - Yves COCHET - La Documentation française; 2000;183 pages 

www.ladocumentationfrancaise.fr/rapports-publics/014000086/index.shtml 

2 : Débat national sur les énergies -Rapport du Comité des Sages, Pierre Castillon, Mac Lesggy, Edgar Morin 

-Remis à Nicole Fontaine, Ministre déléguée à l’Industrie – 12/09/2003 

www.industrie.gouv.fr/debat_energie/site/pdf/rapport-sages.pdf 

3 : Rapport de Jean Besson - Parlementaire en mission sur le Débat national sur les énergies 

Remis à Nicole Fontaine, Ministre déléguée à l’Industrie – 8/10/2003 

www.industrie.gouv.fr/debat_energie/site/pdf/rapport-besson1.pdf 

4 : Nouvelles technologies de l’énergie – Rapport Gagnepain 

Proposition de Programme de Recherche 

Direction de la Technologie - 15 février 2005 

www.industrie.gouv.fr/energie/prospect/pdf/rapport-gagnepain.pdf 

5 : Nouvelles technologies de l’énergie – Rapport Thierry Chambolle 

www.industrie.gouv.fr/energie/prospect/pdf/rapportnte.pdf 

6 : Recherche et Développement sur les économies d'énergie et les substitutions entre énergies dans les 

bâtiments, Rapport Conseil Général des Ponts et Chaussée, N° 2004-0189-01-juin 2005- établi par Jean 

Orselli. 

http://lesrapports.ladocumentationfrancaise.fr/BRP/054000567/0000.pdf 

http://www2.equipement.gouv.fr/rapports/archive_r/hab_r.htm 

7 : Les Politiques de l'urbanisme et de l'habitat face aux changements climatiques : Avis et rapports du 

Conseil Economique et Social présenté par M. Paul de Viguerie – Séance des 25 et 26 avril 2006. 

www.conseil-economique-et-social.fr 

8 : Le Logement de Demain, pour une Meilleure Qualité de vie : Avis et rapports du Conseil Economique et 

Social présenté par Mme Cécile Felzines – Séance des 13 et 14 décembre 2005 

www.conseil-economique-et-social.fr 

9 : Rapport Nouvelles Technologies de l'Energie, Proposition de Programme de Recherche - Direction de la 

Technologie -15 février 2005 - www.recherche.gouv.fr 

10 : Habitat et développement durable – Les perspectives offertes par le solaire thermique - Jean-Pierre 

Traisnel, 

www.iddri.org/iddri/telecharge/cahier-du-clip/clip_16.pdf 

11 : Habitat et Développement Durable, Bilan rétrospectif et prospective, Jean-Pierre Traisnel, Bruno 

Peuportier, Alain Bornarel 

www.iddri.org/iddri/telecharge/cahier-du-clip/clip_13.pdf 

12 : Livre Vert sur l'Efficacité Energétique : Comment Consommer Mieux avec Moins : Commission 

Européenne – Direction Générale de l'Energie et des Transports. 

13 : Produire son énergie, c’est possible : Le Moniteur Environnement – Hors Série -Avril 2002 

14 : La Maison Passive : Introduction pour les architectes et les futurs maîtres d'ouvrage, Adeline Guerriat, 

Institut Supérieur d'Architecture de la Communauté Française La Cambre 

15 : Le bâtiment à énergie positive – Futuribles – n° 05, janvier 2005 – www.futuribles.com 

16: Le développement durable – Futuribles – n°315, janvier 2006 

17 : Les chiffres clés du bâtiment - Données et Références - Edition 2004 - ADEME 

18 : Smart Materials & Technologies for the Architecture and Design Professions, Michelle Addington & 

Daniel Schodek – Harvard University – Architecture Press Elsevier -2005 

19 :Matériaux Emergents, Christian Janot & Bernhard Ilschner, Presse Polytechniques et Universitaire 

Romandes. 

20 : Rapport sur l’environnement 2005 – ROCKWOOL – www.rockwool.fr 

21 : L’Architecture écologique – 29 exemples européens, Dominique Gauzin-Muller, Le Moniteur – Paris : 

2001 

22 : L’avenir du chauffage … sa disparition ? L’exemple des maisons passives allemandes : Chaud-Froid- 

Plomberie, n°651, novembre 2002. 

23 : Fraîcheur sans clim' : Le guide des alternatives écologiques 

C13 


Thierry Salomon, Claude Aubert – Terre Vivante 

24 : Vers l'autonomie énergétique des bâtiments, CSTB Magazine, n°142, juillet-août 2002. 

25 : Logements à Faibles Besoins en Energie - Guide de recommandations et d’aide à la conception - Région 

Rhône-Alpes ADEME - ODH 26 Conseil Général de Savoie 

Cabinet Olivier SIDLER 

26 : La Maîtrise de la Demande d’Electricité - Olivier SIDLER - ENERTECH - Association Négawatt - Paris 

- 25 avril 2003 

27 : L’Inertie thermique en climat méditerranéen. Confort et consommations d’énergie 

Colloque - 15 Mai 2003 – Montpellier - Olivier SIDLER – ENERTECH 

28 : Vers des bâtiments à énergie positive –7ème Festival Images et Sciences – 2-11 mars 2004 - Energies du 

futur - Claude Pompéo, Hébert Sallée, Daniel Quenard - CSTB Grenoble. 

29 : La Maison des [néga]watts, Le guide malin de l’énergie chez soi », Thierry Salomon et Stéphane Bedel, 

Terre Vivante, 2003. 

30 : Etude expérimentale des appareils électroménagers à haute efficacité énergétique placés en situation 

réelle, projet Ecodrome, programme SAVE, rapport final, ENERTECH 

Cabinet Olivier Sidler, janvier 1998. 

31 : Bâtiments de logements HQE® économes en énergie et en eau, programme ReStart, 

Evaluation des performances, Suivi lourd, rapport final, ENERTECH Cabinet Olivier Sidler, 

Avril 2004. 

32 : Eco-conception des bâtiments, Bruno Peuportier, Les Presses Ecole de Mines de Paris, 

2003 

33 : Enormous Potential for Passive and Lowest-Energy Houses », Press release of Fraunhofer Institut of 

Solare Energiesysteme, July 2004. 

34 : Passive house projects in Belgium - Erwin Mlecnik - Passiefhuis-Platform vzw 

www.passiefhuisplatform.be 

35 : Energy savings in retrofitted dwellings: economically viable? G. Verbeeck, H. Hens Energy & Buildings 

- 2004 

36 : Energy savings in Danish residential building stock, H. Tommerup, S. Svendsen - Energy & Buildings - 

2005 

37 : Coûts et Bénéfices : Protection Thermique des Bâtiments – CEPE-ETH Zurich – OFEN – Suisse 

38 : Dossier : Vers l'habitat à énergie positive, Energie et Développement Durable Magazine, n°11, avril-mai 

2006 

39 : Riding down the experience curve for energy-efficient building envelopes: the Swiss case for 1970–2020 

Martin Jakob and Reinhard Madlener - Int. J. Energy Technology and Policy, Vol. 2, Nos. 1/2, 2004 153 

40 : Marginal costs and co-benefits of energy efficiency investments - The case of the Swiss residential sector 

- Martin Jakob - CEPE-ETH - CH - Energy Policy 

41 : Mobilisation des potentiels de rénovation dans les bâtiments d’habitation - Rapport concernant l’état des 

travaux sur mandat de l’OFEN et de l’OFL - Walter Ott -Yvonne Kaufmann, econcept AG, Zurich & Martin 

Jakob, CEPE, Zurich - Cahier des journées du 13e séminaire suisse 2004 «Energie- und Umweltforschung im 

Bauwesen», les 9 et 10 septembre 2004 à l’EPF Zurich 

42 : Breaking the “heating barrier” - Learning from the first houses without conventional heating, Robert 

Hastings - Energy and Buildings 36 (2004) 373–380 

43 : Mitigation of CO2 Emissions from the Building Stock - Beyond the EU Directive on the Energy 

Performance of Buildings - ECOFYS-study - EURIMA, 

45 : Towards Energy Efficient Buildings in Europe - Final Report June 2004 with Update of Annexes July 

2005 - Rod Janssen - Energy Consultan t- London, UK 

46 : Cost-Effective Climate Protection in the EU Building Stock - Report established by ECOFYS for 

EURIMA 

47 : The Contribution of Mineral Wool and other Thermal Insulation Materials to Energy Saving and Climate 

Protection in Europe - Report established by ECOFYS for EURIMA - European Insulation Manufacturers 

Association 

48 : Assessment of Potential for the Saving of Carbon Dioxyde Emissions in European Building Stock – 

Report prepared for the EuroACE by Caleb Management Services - May 1998 - 

C14 


49 : The cost Implications of Energy Efficiency Measures in the Reduction of Carbon Dioxyde Emissions 

from European Building Stock – Report prepared for the EuroACE by Caleb Management Services - The 

European Alliance of Companies for Energy Efficiency in Building - December 1999 

50 : L’importance fondamentale de l’isolation des bâtiments pour l’environnement – EURIMA - European 

Insulation Manufacturer Association. 

51 : Vacuum Insulation Panels – Study on VIP-components and Panels for Service Life Prediction in Building 

Applications, Annex 39 “HiPTI – High Performance Thermal Insulation” of IEA/ECBCS-Implementing 

Agreement, Report on Subtask A, 2005. 

51 : Vacuum Insulation in the Building Sector, Systems and Applications, Annex 39 “HiPTI – High 

Performance Thermal Insulation” of IEA/ECBCS-Implementing Agreement, Report on Subtask B, 2005 

52 : Solar Electric Power - The U.S. Photovoltaïc Industry Rodamap, Produced and printed by the United 

States photovoltaics industry. Facilitated by the National Center for Photovoltaics. Prepared by Energetics, 

Incorporated, Columbia, Maryland, under contract to Sandia National Laboratories - Reprinted May 2001- 

53 : Overview of “PV Roadmap Toward 2030 2030”, PV2030, June 2004- New Energy & Industrial 

Technologye Development Organisation (NEDO) 

New Energy Technology Development Department 

54 : Letting the Sun Shine on Solar Costs: An Empirical Investigation of Photovoltaic Cost Trends in 

California, Ryan Wiser, Mark Bolinger, Peter Cappers, and Robert Margolis 

Environmental Energy Technologies Division, January 2006 - LBNL-59282 - NREL/TP-620-39300 

55 : PV Status Report 2005 - Research, Solar Cell Production and Market Implementation of Photovoltaics - 

August 2005 - Arnulf Jäger-Waldau - European Commission, DG JRC, 

Institute for Environment and Sustainability, Renewable Energies Unit - Ispra, Italia 

57 : U.S. Climate Change Technology Program – Technology Options for the Near and Long Term - 

November 2003 – Page 21-28 

http://www.climatetechnology.gov/library/2003/tech-options/tech-options.pdf 

58 : Nanotechnology in Construction -1st International Symposium in Construction Glasgow- 2003 - 

University of Paisley 

59 : Nanotechnology helps solve the world’s energy problems - NANOFORUM – avril 2004 

60 : FP7 Research Priorities for the Renewable Energy Sector - EUREC Agency, March 2005 -www.erecrenewables.org 

61 : Energy Technology Futures – Canada – www.energy.ca 

62 : Energy Transition - www.senternovem.nl/EnergyTransition/Index.asp 

www.energytransition.info 

63 : Tecnology Roadmaps 

http://www.eere.energy.gov/buildings/tech/roadmaps.html 

- Roadmap : Building Envelope 

- Roadmap : Windows 

- Roadmap : Vision & Lighting 

- Roadmap : High Performance Commercial Building 

- Roadmap : Advanced Panelized Construction 

- Roadmap : HVAC 

64 : The Promise of Solid State Lighting for General Illumination – Light Emitting Diode (LEDS) & Organic 

Light Emitting Diode (LEDS) - Conclusions and Recommendations from OIDA Technology Roadmaps - Cosponsored 

by DOE (BTS) and OIDA – Optoelectronic Industry Development Association. 

65 : Compared assessment of selected environmental indicators of photovoltaic electricity in OECD cities - 

International Energy Agency - Photovoltaic Power Systems Programme -European Photovoltaic Industry 

Association 

66 : A Vision for Photovoltaic Technology Report by the Photovoltaic Technology 

Research Advisory Council (PV-TRAC) - Directorate-General for Research 

Sustainable Energy Systems - EUR 21242 - 2005 

67 : Sustainable Solar Housing - Marketable Housing for a better Environment 

IEA - SHC Task 28 / ECBCS Annex 38 

http://www.iea-shc.org/task28/index.html 

68 : Ecosystems and Human Well-Being – Millenium Ecosystem Assessment - www.maweb.org 

C15 


69 : From Cradle to Cradle : Remaking the Way we Make Things - William McDonough & Michael 

Braungart – North Point Press – 2002. 

70 : Natural Capitalism – Creating the Next Industrial Revolution – Paul Hawken – Amory Lowins – L. 

Hunter Lovins – Little , Brown & Co – 1999 

71 : Factor 4 – Doubling Wealth – Halving Resource Use, Ernst von Weizsacker, Amory B Lovins, L. Hunter 

Lovins, Earthscan Publi. Ltd, London – 1999 

72 : Buildings Technology in the Vanguard of Eco-efficiency - Keynote Speech - Ernst Ulrich von 

Weizsäcker, MP - The 2005 World Sustainable Building Conference in Tokyo on 27 September, 2005 

73 : Steps towards a sustainable development - A White Book for R&D of energy-efficient technologies - 

Eberhard Jochem (Editor) - March, 2004 - www.energie-initiative.net 

74 : Habitations Solaires Photovoltaïques – Stratégie Japonaise de Commercialisation axée sur l'efficience, 

Masa Noguchi, Centre de la technologie de l’énergie de CANMET - Varennes 

75 : Une revue de projets et mesures visant les maisons solaires à consommation nulle ou faible d'énergie, 

Rémi Charron, Centre de la technologie de l’énergie de CANMET – Varennes 

76 : Smart Energy Efficient Building - 

http://www.ntnu.no/em/fokus/smartbygg/prosjekt_rapp.htm 

77 : Bienvenue dans la maison du futur 

Le Journal du CNRS - N°190 - Nov-Déc 2005 

http://www2.cnrs.fr/presse/journal/2524.htm 

78 : Bâtiment et Energie – Objectif Basse Consommation 

Environnement Magazine – Dossier – N° 1644 – Janvier-Février 2006 

79 : Bâtiment et Effet de Serre – le chantier de l'isolation dans les bâtiments existants – ENPC Atelier 

Changement Climatique – 2004-2005 - http://climweb.free.fr 

http://www.enpc.fr/fr/formations/ecole_virt/trav-eleves/cc/ 

80 : Comparaison des règlements thermiques de la France et l’Allemagne - ENPC - Atelier Changement 

Climatique – 2002-2003 - http://climweb.free.fr 

http://www.enpc.fr/fr/formations/ecole_virt/trav-eleves/cc/ 

81 : Maîtriser les Consommations d'énergie et réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l'habitat 

existant en France – Colloque CAH- 2003 - www.cah.asso.fr 

82 : Mieux répondre aux attentes des particuliers pour réduire la consommation d'énergie de leur logement – 

Colloque CAH- 2005 - www.cah.asso.fr 

83 : Amélioration Energétique des Bâtiments Existants : les bonnes solutions – COSTIC – FFB – ADEME – 

2004 – www.sebtp.com 

84 : Les consommations d'énergie des bâtiments existants, Projet de Fin d'Étude de Stéphane Nuss - 

Strasbourg (ENSAIS) - Mai 2002 – CoSTIC - http://www.costic.asso.fr 

85 : Towards a Climate-Friendly Built Environment, Marilyn A. Brown,Frank Southworth -Therese K. 

Stovall, ORNL, Oak Ridge National Laboratory, Prepared for the Pew Center on Global Climate Change - 

June 2005 

86 : International Survey of Building Energy Codes 

www.greenhouse.gov.au/energyefficiency/buildings 

87 : The potential impact of zero energy homes NREL – NAHB - February 2006 

www.toolbase.org 

C16 


SITES WEB : 

Gouvernement 

Conseil Economique et Social www.conseil-economique-et-social.fr 

Mission Interministériel sur l'Effet de Serre – MIES www.effet-de-serre.gouv.fr 

Plan climat 2004 http://www.ecologie.gouv.fr 

Ministère de l'Économie, des finances et de l'industrie, et notamment la Direction générale de l'énergie et des 

matières premières (DGEMP), 

http://www.minefi.gouv.fr/themes/energie_mat_premieres/energie/index.htm 

Direction Générale de l'Énergie et des Matières Premières 

http://www.industrie.gouv.fr/energie/sommaire.htm 

Aides et Crédits d'impôt 

http://www.industrie.gouv.fr/energie/developp/econo/textes/credit-impot-2005.htm 

www.anil.org 

www.cler.org/aides 

http://www.ademe.fr/particuliers/Fiches/aides_financieres/index.htm 

http://www.habitatdeveloppement.fr 

www.cah.asso.fr 

www.anah.fr 

Organismes Nationaux et Internationaux 

GIEC : Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat http://www.ipcc.ch 

Réseau Action Climat France www.rac-f.org 

Site d'Ispra sur l'Efficacité Energétique http://energyefficiency.jrc.cec.eu.int 

Technologies 

www.toolbase.org 

http://www.advancedbuildings.org/ 

Bâtiments Basse Consommation, Passifs voire à énergie positive 

www.passiv.de 

www.minergie.ch 

http://www.plusenergiehaus.de 

http://www.rolfdisch.de 

http://www.sonnenschiff.de 

http://www.weberhaus.de 

www.schwoerer.de 

http://www.associations.ca/nzeh/index.html 

http://www.sterlinghomesgroup.com/drake/index.html 

www.solarbau.de 

http://www.passiefhuisplatform.be 

www.energytech.at 

Renovation 

Bureaux d'Etudes 

www.eboek.de/literatur.html 

www.viriden-partner.ch 

Projet Solanova 

www.usf.uni-kassel.de/usf/forschung/projekte/solanova.en.htm 

http://www.solanova.energia.bme.hu 

Integrated ecological and energy-oriented refurbishment of service buildings 

http://www.energyagency.at/(en)/projekte/lcc_eco.htm 

Projet INTEREB – Rénovation énergétique des bâtiments 

C17 


http://www.fedarene.org/Best_Practices/Documents/Intereb/Intereb_guide.pdf 

http://www.rhonalpenergie-environnement.asso.fr 

Eclairage 

Syndicat de l'Eclairage 

www.feder-eclairage.fr 

http://www.syndicat-eclairage.com 

Associations 

European Insulation Manufacturer Association www.eurima.org 

European Alliance of Companies for Energy Efficiency in Buildings www.euroace.org 

European Renewable Energy Council www.erec-renewables.org 

European Council for an Energy-Efficient Economy. www.eceee.org 

Assiciation Technique Energie Environnement www.atee.fr 

Institut des Bioénergies www.itebe.org 

Syndicat National des Fabricants d'Isolants en Laines Minérales Manufacturées www.filmm.fr 

Association PROMO PSE : principaux acteurs de la chaîne de fabrication du polystyrène expansé (PSE) 

www.promo-pse.com 

Association Negawatt www.negawatt.org 

Association Isolons la Terre www.isolonslaterre.org 

Association HQE www.assohqe.fr 

Association AMORCE www.amorce.asso.fr/ 

Fédération des Associations Régionales pour les Nouvelles Energies www.fedarene.org 

Centre d'Information sur l'Energie et l'Environnement http://www.ciele.org 

Comité de Liaison Energies Renouvelables http://www.cler.org/predac/ 

Syndicat des Energies Renouvelables http://www.enr.fr 

Plate-formes Technologiques Européennes 

European Construction Technology Platform (ECTP) www.ectp.org 

European Solar Thermal Technology Platform www.esttp.org 

Photovoltaic Technology Platform www.eupvplatform.org 

Baromètre EurObserv'ER 

http://ec.europa.eu/energy/res/publications/barometers_en.htm 

Commissionnement 

www.commissioning-hvac.org/ 

www.commissionnement.org 

Directives – Réglementations Européennes 

http://www.enper.org 

www.enper-exist.com 

http://www.epbd-ca.org 

www.buildingsplatform.org 

www.inive.org 

Pompes à Chaleur 

Association Française pour les Pompes à Chaleur http://www.afpac.org 

IEA- HPP - Testing and calculation of combined heat pump systems 

www.annex28.net/index.htm 

Site ADEME-BRGM 

www.geothermie-perspectives.fr 

Climatisation à Haute Efficacité Energétique et à Faible Impact Environnemental 

http://www.cenerg.ensmp.fr/francais/themes/syst/html/bsyst.htm 

C18 


Cogénération- Réseau de Chaleur 

www.petitecogeneration.org 

www.cogen.org 

www.cogen-challenge.org 

www.dgfer.org 

http://www.viaseva.com 

www.iea-dhc.org 

http://www.fg3e.fr 

http://www.semhach.fr/sommaire.htm 

http://www.veoliaenvironnement.com/fr/metiers/energie/ 

C19 




C2- PAROIS OPAQUES 

MURS, TOITURES, PLANCHERS A HAUTE 

PERFORMANCE THERMIQUE EN 

AUTRICHE, AU DANEMARK ET EN 

ALLEMAGNE 

Auteurs : Hafiane Cherkaoui (hafiane.cherkaoui@cstb.fr) 

avec la participation de Marc Colombard-Prout 

(marc.colombard-prout@cstb.fr) 

Experts : Svend Svendsen (Université Technologique du 

Danemark), Fritz Oetll (Architecte – POS Architekten – Autriche) 

C20 


INTRODUCTION 

L’étude a pour objet d’évaluer les solutions techniques des Procédés d’Isolation à Haute Performance 

Thermique (PIHPT) pratiquées à l’étranger pour l’isolation thermique, voire l'inertie thermique, des parois 

opaques et d’analyser les conditions de leur transposition en France. 

Le champ de l’étude a été limité à trois pays européens, l’Autriche, le Danemark et l’Allemagne où des 

solutions très performantes en termes d’isolation thermique sont déjà mises en application. 

Seuls, l’Autriche et le Danemark ont fait l’objet d'une analyse par des experts extérieurs, les informations sur 

l’Allemagne sont issues en partie de l’étude sur les programmes d’opérations performantes et de données 

fournies par des industriels de l’isolation. 

FICHE RESUME 

Composant, 

sous-ensemble 

étudié 

Paroi avec U < 0,2 W/m²°K - sol, mur et toiture 

Référence : maison passive 

Pays Autriche Danemark 

Procédures 

Acteurs 

principaux 

Principaux 

résultats 

Possibilité de 

transposition en 

France 

Subvention pour la R&D et les opérations de 

démonstration. 

Les aides à la pierre attribuées par les Landër 

notamment sur la base de critères de 

performances énergétiques. 

Ministère fédéral des transports, de 

l’innovation et de la technologie (BMVIT) ; la 

société Autrichienne pour l’Environnement et 

la Technologie (ÖGUT) et avec une forte 

mobilisation des industriels et des 

professionnels. 

14 opérations de démonstration et près de 1000 

maisons passives à la fin de 2005. 

Consommation énergétique réduite de 

60kWh/(m².a) à 40 kWh/(m².a) pour les 

bâtiments à basse consommation et à 15 

kWh/(m².a) pour les maisons passives (maisons 

individuelles, logements collectifs et non 

résidentiels, jardin d’enfant, écoles, bureaux, 

bâtiment industriels et églises, ..) 

Recours aux meilleures technologies courantes, 

les produits systèmes et technologie à basse 

consommation et les solutions pour les 

bâtiments passifs sont simples et disponibles 

pour tous. 

Adaptation des systèmes de double flux ainsi 

développés, 

Soucis des détails techniques de conception et 

de mise en oeuvre, 

Dispositifs d’évaluation, 

Dispositifs de mobilisations des acteurs privés, 

Structure des programmes de R&D et nature 

des opérations de démonstration, 

Besoin de règles de calcul (Codes) dans 

les activités de recherche et de 

développement 

Simulation de la consommation 

d’énergie dans le bâtiment existent. 

Gouvernement et compagnies de 

distribution d’énergie 

Secteur du bâtiment: propriétaires, 

fabricants de matériaux de construction, 

consultants, entrepreneurs. 

Instituts de recherche et de 

développement. 

Des bâtiments avec une enveloppe avec 

des coefficients de transferts thermiques 

inférieurs à 0.2 W/m2K ont été réalisés 

comme avec des solutions courantes en 

neuf ou en rénovation. 

Le développement et l’utilisation de 

parois avec des valeurs du coefficient U 

de 0.1 W/m2K ont commencé. 

Pas de difficultés majeures : besoin de 

développer l’isolation à haute 

performance thermique. 

C21 


Partenaire 

mobilisé 

Modalités de financement et de subvention au 

niveau national et régional permettant 

d’atteindre une part significative du marché, 

Changement dans les comportements dans les 

processus de prise de décisions 

Fritz Oetll : architecte – POS Architekten 

Svend Svendsen : professeur 

Département de Géni Civil de 

l’université “technique” du Danemark. 

C.2.1 CONTEXTE, ANTERIORITE, DYNAMIQUES D’ACTEURS 

CONTEXTES NATIONAL ET LOCAL 

Autriche 

Le contexte autrichien est très spécifique, notamment en ce qui concerne le financement du logement basé 

sur des aides à la pierre pour le secteur locatif comme pour l’accession à la propriété attribuées par les 

Landërs. Ces aides bénéficient à 80% de la population (voir le rapport sur les programmes R&D en Autriche 

qui développent l’analyse des spécificités du contexte autrichien). 

En Autriche, les expériences pilotes qui ont été prises comme références sont les maisons et bâtiments 

passifs réalisés en Allemagne et dans les pays scandinaves (en particulier en Suède). 

Le secteur résidentiel des maisons individuelles représente 50 % du marché en neuf et constitue donc une 

part importante du potentiel d’économie d’énergie. De plus, c’est le domaine où la sensibilisation par rapport 

au coût de l’énergie est la plus marquée. 

Les conditions du développement,en Autriche, des procédés d’isolation à haute performance thermique 

(PIHPT) peuvent être résumées comme suit : 

- Des régions en zone alpine (environ 80%) avec des hivers longs, 

- Une grande différence entre les régions rurales et urbaines : pour le rural, le chauffage est individuel 

et essentiellement au fioul avec une forte sensibilité au coût de l’énergie. Pour l’urbain, le chauffage 

est essentiellement fourni par des chaudières gaz ou des réseaux de chaleur alimentés par des 

chaudières d’incinération de déchets. 

- Une sensibilisation à la dépendance par rapport à l’approvisionnement : par exemple, les difficultés 

récemment rencontrées pour l’acheminement du gaz de la Russie, 

- Une forte dépendance à l’énergie fossile importée (fioul, gaz), 

- Le refus du nucléaire : en efet, l’Autriche est le seul pays à avoir construit une centrale nucléaire qui 

n’a jamais été mis en service et qui ne peut pas développer l’hydraulique (barrages) à cause de 

l’opposition de la population à la défiguration du paysage. 

- Un coût élevé de l’énergie : surcoût du transport pour le rural et surcoût lié aux réseaux et à leur 

maintenance pour les zones urbaines, 

- Une forte sensibilisation de la population aux questions environnementales qui, en l’absence 

d’alternatives, se focalisent sur les bâtiments à faibles consommations énergétiques et le recours aux 

énergies renouvelables, 

- Un code du bâtiment peu descriptif et très ouvert à l’innovation : durant les dernières années, les 

critères d’attributions des aides à la pierre en Autriche ont évolué rapidement en exigeant une faible 

consommation énergétique (inférieure à 45 kWh/m².an), voire moins dans certaines régions pour le 

neuf. Les bâtiments de référence sont les maisons passives avec aujourd’hui un objectif de 20% de 

part du marché d’ici 5 ans. 

- Une sensibilisation au niveau des autorités : Programme national pour la R&D pour la conception et 

la durabilité des bâtiments mais aussi pour l’environnement. Au niveau local, certaines actions sont 

menées pour combiner l’efficacité énergétique et les aspects écologiques. Les budgets dédiés à ces 

activités restent très significatifs à l’échelle de la taille du pays. 

- Un aspect réglementaire : la certification des performances énergétiques dans le cadre de la Directive 

Européenne sur les Performances Energétiques du Bâtiment est entrée en vigueur en 2006. 

C22 


Les instituts de recherche qui ont contribué au développement des procédés sont principalement des 

établissements privés mais aussi des organsimes publics, fortement impliqués comme l’OIB (Organisme 

Autrichien de la Construction). 

Danemark 

Les principales caractéristiques du contexte national et local qui ont favorisé le développement des procédés 

d'isolation à haute performance thermique (PIHPT), sont les suivantes : 

- Incitation au développement et à l’usage des PIHPT par la R&D et les taxes sur l’énergie, 

- Exigences du code du bâtiment pour l’utilisation des PIHPT. 

Le transfert de ces procédés de la R&D au développement industriel résulte de recommandations d’instituts 

de recherche ou de centre d’information ainsi que d’une coopération directe entre R&D et industrie de la 

construction. 

Les caractéristiques du contexte de développement de ces procédés peuvent s’expliquer par différents 

facteurs : 

- Un climat relativement froid vu la situation géographique du pays, avec 3000 degré jours. 

- Le Danemark produit actuellement plus de pétrole et de gaz qu’il n’en consomme mais il devra à 

nouveau dans le futur importer de l’énergie d’origine fossile. 

- Le Danemark s’est engagé de réduire de 21 % les émissions à effet de serre. 

- Les contraintes sociétales se traduisent par des exigences renforcées dans le code du bâtiment 

- Les sociétés qui produisent les isolants constituent un lobby important (Rockwool …). 

- Le coût de l'Energie du chauffage pour les bâtiments de 0,1 euro par kWh (fioul ou gaz, taxe 

comprises) 

- Parmi les conditions favorables, on peut citer les règles de construction qui sont basées sur des 

performances à atteindre et sur des descriptions de techniques et de solutions. 

- Dès les années 60, le code du bâtiment a mis en place des exigences sur les performances thermiques 

pour l’enveloppe des bâtiments neufs. 

- Politiques : actuellement l’incitation aux économies d’énergie est prise en charge par les compagnies 

de distribution d’énergie qui financent cette activité en ajoutant un léger surcoût au prix de l’énergie. 

- Au niveau local, certains groupes ont convaincu des collectivités locales à mettre en place des 

exigences spéciales pour des bâtiments qui sont réalisés sur le foncier vendu par la collectivité locale 

; ceux-ci doivent avoir des performances énergétiques supérieures à celles qui sont exigées par le 

code du bâtiment. 

- Recherche : certains programmes de recherche ont financés le développement de maisons à hautes 


Allemagne 

En Allemagne, la période de chauffe dure environ 6 mois, de novembre à avril. Le pays est autonome pour sa 

consommation en électricité mais le chauffage électrique est quasiment inexistant. Néanmoins, pour le 

chauffage, l’Allemagne est complètement dépendante d’autres pays (gaz, fioul, essentiellement). Le charbon 

est encore un peu employé. 

La conscience écologique des habitants est relativement développée ce qui conduit à une politique 

volontariste de l’Etat pour atteindre les objectifs fixés par le protocole de Kyoto. 

Les règles de construction sont favorables, la première Réglementation Thermique, visant à économiser de 

l’énergie date de 1985. La réglementation actuelle ne fixe pas d’objectifs pour les éléments pris séparément, 

mais un seuil pour le bilan énergétique de l’ensemble de la construction. De plus, l’étanchéité à l’air de la 

construction est également imposée (volume d’air échangé ≤ 1,5 fois le volume total du bâtiment pour une 

différence de pression de 50 Pa; pour une construction avec VMC, ou ≤ 3 fois le volume total pour une 

construction sans VMC). 

Les incitations financières sont régionales et différentes d’un Lander à l’autre. 

ANTERIORITES ET ORIGINES DES PROCEDES D’ISOLATION DE HAUTE PERFORMANCE 

THERMIQUE APPLIQUES AU MUR OPAQUE D’UN BATIMENT. 

C23 


Autriche 

Les premières maisons passives ont été construites en 1995 à des fins de démonstration. Ces premières 

maisons passives sont décrites avec des informations sur les détails de construction dans les catalogues 

industriels d’isolation en 1998. 

Les acteurs pionniers pour développer les maisons passives ont tout d’abord été un petit groupe d’une 

vingtaine d’architectes et d’experts qui ont débuté leur action en 1993 par des séminaires. 

Parallèlement, les fabricants de matériaux d’isolation ont crée une organisation pour promouvoir une 

meilleure qualité thermique du bâtiment afin d’atteindre les objectifs du Kyoto et développer l’emploi dans 

le secteur de la construction. Une étude réalisée en 1994 a constitué un outil important pour convaincre les 

gouvernements fédéraux et régionaux d’engager des actions pour améliorer l’efficacité énergétique des 

bâtiments. Cela a même débouché sur émulation entre les régions, voire une compétition. 

De 1998 à 2001, 84 maisons individuelles et appartements ont été construites, évaluées et documentées. Ces 

réalisations ont contribué à la diffusion efficace de l’information sur l’intérêt du sujet. 

Par la suite, une action importante a été lancée avec un programme fédéral nommé ”Haus der Zukunft – 

Maison du Futur” par le ministère pour l’innovation et la technologie. 

Actuellement, 151 projets de R&D associant économie d’énergie et écologie sont achevés et parmi ceux-ci, 

35 bâtiments démonstratifs jouent un rôle important pour la prise de conscience collective. 

Ces projets ont permis le développement de produits et labels actuels associés au concept des maisons 

passives ou bâtiment à faible consommation énergétique. Parmi les paramètres adoptés, l’épaisseur minimale 

de l’isolant de 35 cm est l’un des plus emblématiques. 

Histogramme : nombre de maisons passives construites 

en Autriche : total (en orange) ; documentées (en rouge) 

(source: IG Passivhaus ÖSterreich) 

Surface utile des bâtiments passifs en Autriche en 

avril 2006, résidentiel, bureaux et bâtiments publics 

(source: IG Passivhaus Österreich). 

Soit 1,8% pour 2002, 3% pour 2003 du total des 

nouvelles surfaces utiles dans le secteur résidentiel 

(dernière source disponible de Statistik Austria). D’où 

une tendance croissante de la proportion des maisons 

passives. 

Danemark 

Rappel historique : Au sein de l’université technique du Danemark (DTU), le laboratoire d’isolation 

thermique a été crée en 1959. Il a eu un rôle précurseur dans la recherche et le développement sur les 

économies d’énergie des bâtiments neufs et existants, avec une spécialisation sur l’amélioration de l’isolation 

des bâtiments. Dans les années 60, un important projet expérimental a démontré la possibilité, sans risque de 

développement des moisissures, de remplir les cavités de parois avec les matériaux d’isolation et de 

contribuer ainsi à une amélioration significative des performances thermiques des parois. 

Après la crise pétrolière de 1973, une maison à consommation énergétique zéro, avec une enveloppe à forte 

isolation, a été développée et construite en 1975 sur le campus pour démontrer la possibilité de résoudre le 

problème de l’approvisionnement énergétiques par les économies d’énergie. 

C24 


Ce projet s’est poursuivit par un projet de R & D sur la période 1976-1984 où 7 maisons individuelles ont été 

développées, construites et évaluées. La consommation annuelle pour le chauffage et l’eau chaude a été de 

5000 kWh environ (pour des surfaces de sol de 140 m², soit 36 kWh/m²). Les épaisseurs d’isolants étaient de 

20 à 50 cm avec des coefficients U de 0,20 à 0,10 W/(m²K). Les constructions ont été réalisées en utilisant à 

la fois des techniques traditionnelles et de nouveaux systèmes d’ossatures porteuses en bois. 

Bien que les bâtiments expérimentaux atteignaient les performances attendues et étaient attractifs pour le 

marché, ces exigences n’ont pas été intégralement transposées dans les mises à jour du code de la 

construction. En effet, le code de 1985 avait seulement une exigence de 0,35 W/m²K pour les murs en 

briques. 

La raison de cette application lente des résultats de R & D dans le code du bâtiment résultait en général du 

conservatisme du secteur du bâtiment et d’une focalisation sur les nouveaux systèmes de production 

énergétiques (charbon, cogénération, réseaux de chaleur, production nationale du gaz et du pétrole) dans le 

programme énergétique national des années 80. 

En 1990, un nouveau programme national a été lancé avec le but de réduire la charge de chauffage pour les 

bâtiments neufs de 50% par des exigences dans le code du bâtiment de 1995 (25%) et de 2005 (25%). Les 

activités de R & D ont été financées pour préparer les bases techniques afin d’introduire les exigences dans 

le code du bâtiment. 

De 1995 à 2005: le coefficient de transmission thermique U d’environ 0,20 W/m²K a été introduit dans les 

exigences thermiques du code du bâtiment. 

Parallèlement, la Directive Européenne pour la Performance Energétique du Bâtiment a été mise en place au 

Danemark et les performances énergétiques sont donc exprimées sur la base de la consommation énergétique 

globale du bâtiment. En même temps, les exigences sont devenues plus strictes et des coefficients plus 

faibles sont fréquemment utilisés. 

Dans le code de 1995, les exigences sur la valeur U pour l’enveloppe du bâtiment était de 0,20 W/m²K, 0,30 

W/m²K pour des parois lourdes (murs) et 0,15 W/(m²K) pour les toitures inclinées (rampants). 

En se basant respectivement sur les activités R & D réalisées de 1995 à 2005, et sur les coopérations entre les 

instituts de recherche et le secteur de la construction (fabricants de matériaux et composants de procédés à 

faibles consommation d’énergie et différents constructeurs de maisons) un programme de réduction du 

chauffage a été introduit dans le code de 2006. Les exigences pour le neuf sont exprimées par un cadre 

énergétique. 

Pour les bâtiments neufs ou les rénovations lourdes, les exigences sur le coefficient U sont les suivantes : 

U W/m²K 

Murs (lourds et légers) 0,20 

Planchers 0,15 

Planchers avec planchers chauffants 0,12 

Toitures 0,15 

Coefficients U au Danemark 

Ces valeurs recommandées ne sont pas exigées dans les bâtiments neufs mais elles peuvent être utilisées 

comme indicateurs pour les valeurs U à atteindre sur une base volontaire. On peut remarquer que ces valeurs 

sont équivalentes, voire supérieures à celles exigées par le label suisse Minergie. 

En plus des valeurs requises, le code défini deux classes pour les maisons à basse consommation énergétique 

avec un coefficient de consommation énergétique réduit de 25% et 50%. Ces exigences sont volontaires mais 

sont programmées par le gouvernement pour devenir obligatoire d’ici 2010 et 2015. L’idée est d’une part, 

d'encourager la construction de bâtiments plus perdormants que ceux qui respectent la réglementation et 

d’autre part développer la prise de conscience du secteur de la construction pour qu’il se prépare au 

changement dans les délais requis. 

A l’avenir, des valeurs de U encore plus faibles, proche de 0,1 W/(m²K) vont devenir des valeurs types dont 

le but d’économiser l’énergie dans le bâtiment. 

C25 


La base de développement des enveloppes à hautes isolation a été réalisé par les industriels de la 

construction, les fabricants de matériaux d’isolants et de composants qui ont mis sur le marché leur produits 

ou par le biais de projets RD financé par des fonds publiques.. 

Les acteurs clés ont été les grandes entreprises, les centres de recherche et les PME qui ont contribué d’une 

manière importante en tant que contractants pour la mise en œuvre. 

La mise en œuvre des PIHPT est de même nature que la construction traditionnelle avec des épaisseurs plus 

importantes, l’isolation par l’extérieur étant courante au Danemark. Le processus de conception des PIHPT 

est identique à celui utilisé par les industriels pour développer de nouveaux produits en améliorant leurs 

performances. Dans certains cas, les projets de recherche et de développement ont été les catalyseurs du 

processus. 

Allemagne 

Les initiateurs des premières constructions allemandes du type maisons passives qui apparaissent au milieu 

des années 90, sont issus des milieux écologistes et du domaine de la construction. Parmi ces pionniers, il y 

avait des fabricants d’isolants alternatifs (fibres de cellulose …) et ce sont des initiatives privés qui ont portés 

les premières constructions. Beaucoup de réalisations sont localisées dans la région de Springe-Eldachsen. 

Des membres de ce collectif étaient déjà à l’origine de la réglementation imposant de construire "étanche à 

l’air" (1985). C’est également ce groupe qui a par la suite développé la théorie des systèmes constructifs 

"ouverts à la diffusion de la vapeur d’eau" qui est généralement tarduite à tort comme "murs respirants". 

C’est aussi à Springe Eldachsen que des formations ont été lancées dans le domaine de l’étanchéité à l’air 

notamment pour le test de la porte soufflante (Blower Door) 

Pour élargir le marché des isolants en fibres de cellulose par exemple, au départ limité à l’isolation dite 

écologique, les fabricants ont modifié leur stratégie de marketing et se sont orientés vers le marché 

traditionnel de l’isolation, ne mettant plus en avant les propriétés dites "écologiques" du matériaux, mais 

plutôt ses propriétés d’isolant thermique (avec une amélioration d’environ 20% sur la performance 

thermique). Les isolations réalisées en ouate de cellulose ont fait alors l’objet d’études expérimentales 

(suivies par exemple par le Fraunhofer Institut), de manières à en améliorer la qualité (meilleur conductivité 

thermique, moins de risques de tassement, une densité plus faible…) et pour en observer le comportement 

(caractère hygroscopique entre autre…). 

Les acteurs moteurs qui ont porté l’innovation dans le domaine des maisons «passives», sont les industriels 

et les maîtres d’ouvrage privés ; l’obstacle principal étant le coût de la construction. 

MOTIVATION DES ACTEURS 

Autriche 

Il n’y a pas eu de développements importants de nouveaux procédés mais plutôt une motivation des 

industriels de l’isolation à promouvoir des solutions plus performantes simplement avec avec des épaisseurs 

plus importantes … ce qui permet de tripler le volume de vente et de faire des remises ! 

Les fabricants de fenêtre et de systèmes de ventilation étaient également très motivés par ce nouveau marché. 

Une première étape importante a été la renaissance des structures en bois (construction jusqu’à 4 étages) 

avec des coûts relativement faibles et des solutions techniques permettant de réduire les pertes énergétiques. 

Ces techniques sont souvent combinées avec d’autres techniques d’isolation en utilisant par exemple de la 

ouate de cellulose pour le remplissage des cavités de parois. 

En ce qui concerne les nouveaux produits d’isolation sous vide (VIP) qui sont développés en Allemagne, 

certaines applications pour les murs et les toitures terrasses ont été brevetées par des PME, architectes et 

bureau d’études. 

Jusqu’à présent, les sociétés gestionnaires de logements, qui réalisent jusqu’à 50 % du volume de la 

construction, n’avaient pas réellement demandé des produits innovants à des prix abordables. Cette situation 

a évolué au cours des dernières années à cause d’une part du coût de l’énergie qui est devenue une question 

d’intérêt national et d’autre part les consommateurs sont demandeurs de solutions innovantes, en particulier 

pour la rénovation. 

C26 


Danemark 

Les acteurs clés sont les instituts de R&D et les industriels ; tout particulièrement les fabricants de matériaux 

(isolants …) et composants (fenêtres …), mais aussi des fabricants d’autres matériaux pour l’enveloppe du 

bâtiment (membranes …). Les actions clés sont la recherche et le développement de produits. 

L’intégration de ces procédés dans l’enveloppe des bâtiments a été réalisée par les concepteurs et l’ingénierie 

aux plans techniques, architecturaux et économiques. 

La commercialisation des procédés et sa diffusion sont assurées par le secteur industriel de la construction. 

Ces développements sont portés par des réseaux d’acteurs existants. 

Acteurs clés 

En Autriche : 

- un certains nombre d’institution comme l’OIB et depuis quelques années, quelques promoteurs à but 

non lucratif, qui ont développés un projet pilote pour établir un standard de maison passive. 

- Le ministère de l’innovation et de la technologie qui avait lancé un programme de bâtiment durable 

avec des résultats très significatifs. 

- L’état et les régions qui ont promu aussi l’efficacité énergétique dans les bâtiments au travers des 

aides à la pierre. 

Au Danemark, les décideurs clés sont le gouvernement avec son programme d’économie d’énergie, l’agence 

gouvernementale chargé de la mise au point du code du bâtiment, en coopération avec le secteur du bâtiment 

d’une manière générale. 

Acteurs moteurs 

En Autriche, les industriels ont réalisé de la R&D pour améliorer la conductivité thermique des isolants. Par 

exemple, la conductivité thermique du polystyrène expansé PSE est passée de 38 mW/mK à 32, voire 30. Par 

ailleurs, pour réduire les ponts thermiques des rupteurs spécifiques ont été développés. 

Les programmistes, concepteurs et architectes constituent les principales forces motrices tandis que les 

propriétaires de logement conscient des questions énergétiques demeurent des prescripteurs essentiels. 

Enfin, un nombre limité de journalistes essaient aussi de promouvoir le thème des économies d’énergie. 

Au Danemark, les acteurs moteurs sont issus du domaine de la R & D , principalement des industriels, mais 

aussi des centres techniques, constructeurs, prescripteurs, entrepreneurs, consommateurs ou utilisateurs, 

architectes, autorités locales,…. 

Acteurs résistants 

Autriche 

Une partie limitée de la R&D au sens large, y compris chez les fabricants, qui ont été parfois réticentes au 

développement des parois à haute performance. 

En ce qui concerne les architectes et les BE (ingénierie) ; on constate l’existence de deux communautés bien 

séparées : une qui s’intéresse aux questions du développement durable et l’autre principalement préoccupée 

par la conception esthétique formelle avec très peu de lien entre les deux approches. 

Les propriétaires institutionnels et les promoteurs ne font pas encore la promotion du concept de bâtiment 

performant sur le plan énergétique hormis quelques opérations exemplaires. 

Les collectivités locales n’adressent pas avec suffisamment d’attention, l’impact des politiques d’utilisation 

du sol sur l’efficacité énergétique. 

Les codes de la construction ont en moyenne un mauvais standard sur l’efficacité énergétique parce qu’ils ne 

sont pas concernés par l’aide à la pierre comme pour le logement. 

C27 


Danemark 

Les acteurs les plus résistants (voire opposés) au développement des PIHPT sont principalement les 

architectes et les entrepreneurs qui souhaitent conserver les solutions traditionnelles. Au début, certains 

fabricants de blocs (briques et béton) ont été réticents mais aujourd’hui leur position est plutôt positive car ils 

ont développé des solutions techniques à haute performance pour économiser l’énergie (particulièrement 

pour le mur). 

C.2.2 CONTENU DE L’INNOVATION 

DESCRIPTION DE LA TECHNOLOGIE 

Concepts du système 

Autriche 

Les deux principaux types de constructions utilisés sont les suivantes : 

- Parois lourdes : béton, blocs béton, briques … 

- Parois légères : ossatures en bois, 

Les deux approches sont utilisées pour réaliser des maisons passives et le choix dépend principalement de la 

culture des investisseurs, de leurs préférences ou ce qu’ils pensent être les préférences des consommateurs 

(what does he like or think that the consumer likes) ainsi que de l’utilisation du bâtiment et du nombre 

d’étage. Par exemple, tous les bureaux et logements collectifs sont construits avec des parois lourdes. 

Néanmoins, il faut noter qu’en 2005, un premier bâtiment de 4 étages a été réalisé en associant parois lourdes 

et ossatures bois. 

Deux exemples de parois représentatives des techniques de mise en œuvre sont présentés ci-après : 

- Une paroi lourde : 18 cm de béton avec une isolation extérieure de 40 cm de polystyrène expansé, 

coefficient U de 0,1 W/m²K 

- Une paroi légère en bois avec un coefficient U de 0,13 W/m²K 

Comme l’indique les valeurs des coefficients U, la différence essentielle entre ces deux types de paroi n’est 

pas leur pouvoir isolant mais leur inertie thermique (capacité à déphaser la sollicitation radiative ou 

thermique et à stocker de l’energie) qui sera très différente. La paroi lourde et épaisse jouera un rôle très 

favorable, en été, pour éviter les surchauffes. 

Exemple de deux systèmes développés pour répondre à des contraintes architecturales, techniques et 

de mise en œuvre. (www.ibo.at ) 

Le problème majeur des solutions avec parois lourdes est la perte de surface utile qui est de l’ordre de 5% 

par rapport aux standards des bâtiments courants. Bien sûr, cet aspect n’est pas du tout appréciés par les 

investisseurs. Les isolants sous vide (PIV Panneux Isolants sous Vide ou VIP – Vacuum Insulation Panels) 

pourraient résoudre ce problème mais ils sont encore trop onéreux pour constituer une réelle alternative dans 

le neuf mais pourraient trouver des applications intéressantes dans l’ancien. 

Les bâtiments de faibles hauteurs, avec moins de 3 à 4 étages, avec une ossature bois ou avec des parois 

préfabriquées en bois peuvent aussi permettre résoudre ce problème d’épaisseur car ils intègrent l’isolation 

C28 


entre la structure porteuse et fournissent une surface utile satisfaisante avec une excellente performance 

thermique. Ces constructions nécessitent une très grande attention tout au long du processus de construction, 

de la conception à la réalisation sur chantier. Souvent l’absence de savoir faire pour la mise en oeuvre sur 

site amène les promoteurs et les entreprises de bâtiment à se retirer des maisons passives. 

La forte isolation des murs et planchers n’a de sens que si elle est intégrée dans une solution globale de 

chauffage, de rafraîchissement et de ventilation à basse énergie, par conséquent le concept doit être planifié 

dès le début du projet (voir la brique "archtecture globale"). Dans ce cas, un haut niveau de confort avec des 

coûts énergétiques très bas et des coûts d’investissement acceptables peut être garanti. La culture 

traditionnelle des concepteurs en Autriche est généralement opposée à cette nouvelle démarche globale. De 

plus, l’ingénierie du chauffage, du rafraîchissement et de la ventilation est généralement impliquée trop 

tardivement dans les projets. 

Au début, il y a eu de fortes intérrogations de la part des architectes pour traiter la très faible charge le 

chauffage dans les maisons passives. En effet, une maison passive se traduisait souvent pars des murs très 

épais avec de petites fenêtres (PassivHaus = BlockHaus). Depuis, la forme des bâtiments est mieux prise en 

compte et la qualité des fenêtres (voir brique parois transparentes) permet de concevoir des espaces intérieurs 

qui peuvent bénéficier largement de l’éclairage naturel. De même, il y avait au départ de vraies difficultés 

techniques pour concevoir et réaliser des bâtiments absolument étanches à l’air. Depuis, la plupart des 

problèmes de joints et de fuite ont été résolus et des tests ont été mises au point tel que le test de perméabilité 

à l’air (blower-door/porte soufflante) qui constitue un outil pratique et raisonnable pour vérifier l’étanchéité à 

différent stade de réalisation du bâtiment ou des ajustements peuvent encore être aisément réalisables : le test 

est fait généralement avant la mise en place de l’isolation par l’extérieur. 

Danemark 

Les principales techniques utilisées pour les parois à haute performance thermique sont basés essentiellement 

sur l’utilisation d'isolants en fortes épaisseurs, la réduction des ponts thermiques et l’augmentation de 

l’étanchéité à l’air. 

Les systèmes développés pour assurer l’aptitude à l’emploi des produits sont basés sur des analyses détaillées 

des ponts thermiques, en utilisant des documents techniques (tableaux, normes) de construction ou en faisant 

des calculs avec des outils de modélisation 2-D. Des tests in situ de mesure de la perméabilité à l’air (par la 

mise en pression ou dépression - test de la fausse porte ou porte soufflante – blower-door) et la visualisation 

des déperditions énergétiques par caméra infra rouge sont aussi effectués. 

C29 


Exemple de systèmes qui répondent aux exigences des maisons passive : U < 0.01 W/mK 

De la botte de paille à l’isolant sous-vide. 

(Source : Guerriat, A. La maison passive : Introduction pour les architectes et futurs maîtres de l’ouvrage, 

édité par l'auteur, Thuin, septembre 2006, 162 pages) 

Technologies représentatives 

Autriche 

Il est nécessaire de distinguer les parois lourdes avec des procédés composites et les constructions à ossature 

bois. Les procédés d’isolation les plus utilisés sont les panneaux de polystyrène expansé ou en laine minérale 

pour les parois lourdes alors que la laine minérale en rouleaux est utilisée dans les constructions en bois. Le 

remplissage avec de la ouate de cellulose des cavités dans les structure en bois est aussi une solution utilisé. 

Le liège est très rarement employé. Très exceptionnellement on a recours à des VIP pour des applications 

très spéciales où une très forte isolation d’épaisseur faible est nécessaire. Ces VIP peuvent être associés à des 

panneaux de façades en aluminium par exemple pour les protégés. 

Les structures types sont les suivantes : 

- béton dans les zones urbaines et pour les bâtiments et logement collectifs à plusieurs étages 

- briquettes jusqu’à 5 étages, souvent associées avec une structure béton, comme matériaux de 

remplissage, 

- briques dans les maisons individuelles, 

- ossature bois avec des panneaux massifs en bois porteur de 10 cm dans les petits projets de 

logements, jusqu’à 3 - 4 étages, 

C30 


Les systèmes de fixation : 

- fixation des panneaux de polystyrène expansé et de fibres minérale avec un mortier adhésif et des 

fixations en métal ou PVC selon la stabilité nécessaire, 

- dans les structures en bois, l’isolant est inséré dans les cavités ou maintenu par des tasseaux ou 

liteaux, 

Les systèmes de protection extérieure : 

- principalement pour les panneaux de polystyrène expansé, avec une couche décorative de 2 à 3 mm 

ou une alternative écologique avec un plâtre inorganique de 10 mm, 

- panneaux de revêtement en bois ou en fibre de ciment pour l’ossature bois, 

- quelques exemples intéressants sur l’utilisation des panneaux solaires comme solution pour le 

bardage, 

Les méthodes utilisées pour éliminer les ponts thermiques : 

- fixations non métalliques, des structures de balcon séparées du bâtiment par des rupteurs de ponts 

thermiques 

- dans le cas de liaison, celle-ci doit être ponctuelle avec une très faible conductivité thermique, 

Les méthodes utilisées pour assurer l’étanchéité à l’air : 

- pour les structures massives, l’étanchéité est plus facile à traiter mais la principale question reste la 

jonction mur-fenêtre qui doit être traitée avec des membranes spécifiques, 

- les constructions en bois utilisent une séquence précise d’épaisseurs d’isolants auxquelles sont 

associés le pare vapeur et le pare vent (ou pare air) qui ont une importance spéciale. Ces membranes 

sont du type feuilles d’aluminium, membranes tissées ou synthétiques, 

- les installations électriques nécessitent des solutions pour le calfeutrement des orifices en utilisant 

des mastics car la mousse n’est pas suffisamment étanche. 

Danemark 

Les principaux procédés utilisés peuvent être caractérisés de la façon suivante : 

- les produits isolants utilisés sont des produits traditionnels en laine minérale (de verre et de roche), 

polystyrène expansé ou extrudé, argile expansée, béton allégé. Les autres produits isolants tels que 

les produits naturels représentent une part de marché encore marginale et les produits super isolants 

(VIP) ne sont pas encore utilisés. 

- les principaux systèmes utilisés pour une intégration au cadre bâti : isolation intérieure, extérieure, 

reparties … 

- les supports et structures porteuses : béton, brique, ossature bois ou acier mais aussi du béton avec 

des agrégats en argile expansée et du béton allégé. 

- le système de fixation de l'isolation : pour le cas des murs construits en briques, le mortier colle 

utilisé pour maintenir les isolants est installer de telle façon qu’il n’existe pas de lame d’air entre le 

mur intérieur et l’isolant. Dans le cas de mur à ossature bois, une enveloppe (membrane) est utilisée 

pour maintenir l’isolant mais aussi pour le protéger contre tout mouvement d’air dû à l’effet du vent 

(réduction de la perméabilité à l'air). 

- les revêtements extérieurs de protection : enduits, bardages, vêtures … 

- les modalités de traitement des ponts thermiques : une bonne conception et l’utilisation de matériaux 

porteurs isolants comme les blocs béton avec des agrégats d’argile expansée en fondation et 

planchers. 

- les modalités de traitement de l'étanchéité à l'air : deux ou plusieurs couches d’isolation avec 

traitement des jonctions entre lés (en pose croisée), des films ou membranes d’étanchéité à l’air, des 

panneaux de fibres de bois et des plaques de plâtre. 

C31 


DESCRIPTION DES PRODUITS ET MODALITES D’INTEGRATION ARCHITECTURALE 

Les principaux matériaux utilisés sont le polystyrène expansé et la laine minérale. Le polystyrène expansé 

présente des avantages coût-bénéfice mais aussi des inconvénients par rapport à la sécurité incendie qui doit 

être prise en compte en mettant en place des barrières de protection comme par exemple de la laine minérale. 

La transmission de la vapeur doit être aussi prise en compte avec beaucoup d’attention et les pares vapeur 

côté intérieur doivent être mis en œuvre avec beaucoup de soin. 

Les laines minérales ont l’avantage d’être plus souples pour traiter les surfaces irrégulières. De plus, ce 

matériau facilite la diffusion de vapeur (souvent appelé à tort "respiration") dans le bâtiment. 

A noter que l’isolation renforcée par l’extérieur est la plus répandue pour les bâtiments importants 

(immeubles). Cependant, les entrepreneurs rencontrent des difficultés pour intégrer ces procédés dans leurs 

processus de construction sur chantier compte tenu des compétences de la main d’oeuvre. 

HORIZON TEMPOREL 

Autriche 

Quelques recherches ont été mises en place pour réduire épaisseur de l’isolation, mais aujourd’hui, on peut 

dire que les solutions matures, comme précédemment mentionné, sont le polystyrène expansé (PSE) et la 

laine minérale. Les solutions émergentes sont des procédés spéciaux comme les isolants sous vide. 

Les solutions en cours de développement en Autriche sont les matériaux dits "écologiques" comme les fibres 

de bois, laine de coton, chanvre, fibres végétales… D’autres matériaux d’origine agricole, comme la paille 

sont en cours expérimentation mais ne sont pas encore industrialisées à grande échelle. 

Danemark 

Le développement des procédés d'isolation à haute performance thermique résulte de la réglementation et des 

révisions du code du bâtiment. Les perspectives sont d’ajuster les nouvelles exigences tous les 5 ans. 

Les systèmes ayant un coefficient U inférieur à 0,20 W/m²K sont considérés comme des procédés d’isolation 

traditionnels et performants. Les systèmes avec un U inférieur à 0,10 W/(m²K) sont considérés comme des 

nouvelles solutions mais déjà dans une phase mature. 

Innovation "mature" (un peu chère encore !) 

Autriche 

Les techniques d’isolation éprouvées sont les suivantes : 

- pour les parois lourdes, le polystyrène expansé est le plus utilisé tandis que la laine minérale est 

utilisée pour les grands bâtiments (de hauteur inférieur à 26 m), 

- pour les constructions à ossatures bois, la ouate de cellulose est la plus utilisée devant la laine 

minérale. 

Le polystyrène expansé et la laine minérale sont les produits les plus souvent mis en oeuvre. 

Pour ces solutions, il n’y a pas de difficultés techniques majeures. Les fabricants d’isolants offrent des 

formations et des sites d’informations. Les problèmes techniques liés aux fortes épaisseurs d’isolants sont 

rares, les entreprises de construction maîtrisent pour la plupart le savoir faire. Les difficultés sont liées 

principalement à la perte de surface, en raison de l’insuffisante évolution des règlements d’urbanisme qui ne 

permettent pa toujours une densification plus importante pour les bâtiments durables. 

C32 


En ce qui concerne la durabilité des performances, le polystyrène expansé présente quelques risques 

d’endommagement lorsqu’il est mis à l’extérieur: dégradation de revêtements de façade en soubassement. En 

générale, les solutions à fortes épaisseurs ne bénéficient pas encore d’un recul suffisant pour apprécier la 

durabilité de leurs performances. 

Danemark 

Les technologies éprouvées sont toutes mises en œuvre avec des produits isolants traditionnels dont 

l’épaisseur est supérieure à 25 cm. Les procédés d’épaisseur supérieure à 50 cm ne sont pas encore répandus 

mais viennent d’être introduits pour les planchers et plafonds dans les bâtiments à faible consommation 

énergétique. Les produits isolants classiques sont le plus souvent utilisés. 

Les difficultés liées au coût des produits, à leur commercialisation, à leur durabilité et au savoir-faire pour la 

mise en œuvre, ne constituent pas de réelles barrières pour une large diffusion de l’isolation à haute 

performance thermique. Les difficultés rencontrées sont essentiellement dues aux exigences du code du 

bâtiment et au «conservatisme» des compagnies du secteur de construction. 

Il n’y a pas de problèmes particuliers sur la durabilité de performances de ces procédés. 

Innovation « émergente » (expérimentation) 

Autriche 

Les solutions en cours d’expérimentation : 

- Le développement de la laine minérale pour son utilisation en une seule couche épaisse au lieu de 

deux. 

- La paille est en voie de développement mais de manière marginale en zone rurale, 

- Une faible augmentation des procédés à base de liège, de fibres végétales, de noix de coco, de coton, 

et de laine de mouton, 

- Les panneaux avec de fortes épaisseurs pour les solutions éprouvées, 

Les acteurs supports : 

- ISOCELL et CPH pour la cellulose, 

- ISOVER ou HERAKLITH pour le chanvre ou des produits à base de fibres végétales, 

- STO pour les panneaux en laine minérale, 

- ISOLENA ou WOLIN pour la laine de mouton en rouleau ou en vrac. 

Les barrières ou difficultés à franchir pour que ces solutions émergentes deviennent matures sont dues au fait 

que le marché est déjà occupé par les produits standards distribués par les grands industriels fabricants 

d’isolants. Les fabricants de solutions alternatives avec un impact plus faible sur l’environnement n’ont pas 

les ressources financières suffisantes pour mettre en place des chaînes de fabrication et assurer la distribution 

; néanmoins, il y a un marché pour ces solutions alternatives. 

Danemark 

Les solutions émergentes, telles que les produits naturels avec de fortes épaisseurs, ont fait l’objet d’activités 

de R & D pour la plus part des solutions possibles mais elles n’ont pas intéressé les acteurs d’une manière 

générale. 

Les résultats de recherche sur les performances sont documentés mais ne montrent pas de réels avantages par 

rapport aux techniques conventionnelles. Dans la plus part des cas, elles présentent plutôt des désavantages 

notamment pour le temps nécessaire à leur mise en œuvre (ces produits nécessitent beaucoup plus d’attention 

à la pose que les produits traditionnels). En conclusion, pour le Danemark, ces matériaux dits "écologiques" 

ne sont pas la solution aux problèmes de développement de maisons à basse consommation. 

Innovation "à l’horizon" (recherche) 

Autriche 

Les solutions futures 

C33 


- les supers isolants VIP (ou panneaux isolants sous vide) sont intéressants par leurs faibles épaisseurs et 

par le gain en surface utile lors de la mise en oeuvre, 

- les panneaux en polystyrène expansé ont semble-t-il encore un potentiel de développement pour 

réduire la conductivité thermique, 

- les produits à base de paille peuvent se développer pour devenir une des solutions standards en zone 

rurale, 

Les difficultés rencontrées pour développer ces solutions résultent du fait que le marché Autrichien est petit 

et que les entrepreneurs restent par nature encore très prudents. Mais on peut aussi noter une absence de liens 

entre une petite communauté de concepteurs "verts" innovants, les PME et les grands acteurs du marché du 

domaine du bâtiment. 

Danemark 

La recherche et le développement de nouvelles technologies telles que les supers isolants, ou isolants sous 

vide ne sont pas réellement développés au Danemark sauf pour les pare-vapeur de fonctionnalités avancés et 

les aérogels pour les isolants transparents dans le domaine du vitrage. La mise en œuvre de parois à haute 

performance thermique avec des coefficients U inférieurs à 0,1 W/m²K passe donc généralement par 

l’augmentation des épaisseurs. Ce procédé peut être largement diffusé sur le marché. 

La R&D doit se focaliser dans le futur sur le développement de nouveaux produits et la conception globale 

en prenant en compte toutes les performances (acoustiques, environnementale …) et pas uniquement les 

performances énergétiques, mais les financements sont insuffisants. 

CHAMP D’APPLICATION 

Résidentiel (individuel/collectif) 

Neuf ou Rénovation (interventions lourdes) 

Autriche 

Les projets en cours sont basés sur les standards des maisons passives établis pour des maisons individuelles 

mais qui démarrent aussi pour les constructions sociales (petits collectifs …). Il semble qu’il y ait un 

potentiel pour que ces constructions deviennent de nouveaux standards dans le bâtiment. 

Comme précédemment mentionné, les principaux PIHPT utilisés sont les panneaux de polystyrène expansé 

(devant la laine minérale) pour les parois lourdes et la cellulose (devant la laine minérale) pour la 

construction légère en bois. 

L’isolation par l’intérieur est inexistante pour les nouvelles constructions. 

Les constructions à ossatures métalliques porteuses sont quasiment inexistantes pour l’habitation. 

Les acteurs clés sont les propriétaires de maisons individuelles incités par les critères d’attribution des aides 

à la pierre. Durant les trois dernières années les promoteurs ne se sont pas réellement saisis de la demande et 

des potentialités des bâtiments à basse consommation d’énergie. 

Les acteurs moteurs sont quelques PME, des groupes de lobbying et des programmistes ainsi que quelques 

bailleurs sociaux. 

Les plus résistants sont le grand public, principalement pour des raisons économiques : le développement 

futur nécessite donc d’établir des définitions claires des avantages pour le grand public lorsque l’on utilise 

les procédés à basse consommation énergétique. 

Danemark 

Projets et applications en cours : des logements collectifs construits dans les années 1960 avec des éléments 

sandwichs préfabriqués et des bâtiments plus anciens construits avec des blocs en briques ont besoin d’être 

rénovés surtout les façades qui présentent des dégradations et par conséquent, des problèmes de déperditions 

thermiques et l’apparition de moisissures. Pour combiner rénovation et économie d’énergie, on a recours à 

C34 


l’isolation par l’extérieur protégée par des écrans pare-pluie. Cette technique permet de réduire les effets de 

ponts thermiques. Des systèmes avec ou sans ossatures en bois ou métallique sont aussi utilisés. 

Il y a quelques années, la surface estimée de l’isolation de façades au Danemark en rénovation, était 

d’environ 100.000 m² par an. Les épaisseurs d’isolants les plus utilisées varient entre 10 et 15 cm. 

Les principaux acteurs moteurs pour la rénovation sont les propriétaires de patrimoines immobiliers qui 

souhaitent améliorer l’état des bâtiments (moisissures, dégradation de façades, …). 

Les évolutions futures consistent à développer des solutions pour l’isolation par l’extérieur dans le but de 

mettre l’existant au même niveau que les maisons à faible consommation énergétique mais actuellement 

l’amélioration du niveau d’isolation en utilisant l’isolation par l’extérieur reste très coûteuse. 

Il y a donc un besoin de développement des procédés d’isolation par l’extérieur performant (isolation + parepluie) 

pour des bâtiments démonstrateurs avec une esthétique acceptable et facile à entretenir. 

Par exemple, de nouveaux bardages (dimensions et aspects différents) pourraient être conçues et ainsi 

remplacer les briques traditionnelles utilisées en paroi extérieure. 

Réhabilitation, Amélioration de l’existant (interventions limitées) 

Autriche 

Actuellement, plusieurs projets de réhabilitation de maisons individuelles en appliquant la norme maison 

passive sont en cours. Les PIHPT les plus utilisés sont ceux utilisés dans la construction neuve, mais avec 

d’avantage de laine minérale (plus souple) en raison de l’état des parois anciennes. 

Il y a un grand potentiel d’économie d’énergie dans les bâtiments existants (stock) construits au 19 ème et 

20 ème siècle. Environ 50% ont de mauvaises performances thermiques (en moyenne 150 kWh/m²a). 

Jusqu’à présent, les acteurs clés sont les concepteurs et les programmistes, ainsi que le lobbying de la 

communauté des maisons passives. 

Le développement futur dépend du budget des Länders et des critères d’attribution des aides à la pierre pour 

la réhabilitation 

Danemark 

Projets et applications en cours : les vides d’air dans les anciens murs (cavity wall) en briques sont remplis 

par de la laine minérale en vrac. Cette technologie, développée et décrite dans les années 50, été utilisée à 

grande échelle mais certaines vieilles maisons n’ont toujours pas d’isolation dans les cavités de murs (cavity 

wall). 

Les principaux systèmes utilisés sont des procédés d’isolation des combles, en utilisant des isolants avec 20 à 

30cm et des murs avec 7 cm d’isolation. Les principales actions sont à l’initiative des propriétaires. 

Les évolutions pour l’avenir s’orientent vers le développement de systèmes complets pour la rénovation de 

l’enveloppe qui sont utilisables par les bricoleurs et les professionnels. Un ensemble de matériaux et 

d’instruction d’installation avec une documentation sur les performances et leur durabilité peuvent être utiles 

pour aider à adopter ces systèmes. 

Non Résidentiel (Bureaux, Enseignement, Santé, Commerces, Hébergement/Restauration, Industriels, 

Agricoles) 

Neuf ou Rénovation (interventions lourdes) 

Projets en cours en Autriche : à la fin de 2005, 31 bâtiments de bureaux, 7 bâtiments publics (écoles et 

logement du gardien) et 6 autres (commerce, tourisme) ont été réalisés, sur la base du standard maison 

passive, et documentés. Parmi les types de constrcution on trouve : 

- 11 bâtiments avec des parois lourdes (briques, béton), 

- 10 avec une structure mixte (béton allégé), panneaux pleins préfabriqués en bois, 

- 24 en structure bois avec une épaisseur d’isolation supérieure à 30cm. 

Au total, la surface est estimée à 29500m². 

C35 


Les acteurs clés sont les architectes, les entreprises et industriels, certains propriétaires privés et les 

collectivités locales. Les autres acteurs du bâtiment sont plutôt résistants. 

Le développement futur nécessite une augmentation du nombre de bâtiments démonstrateurs, une prise de 

conscience au niveau du public qui doit dépasser un certain taux critique (environ 5 à 10 % du volume 

construit). 

Au Danemark, certains points traités dans le cas du résidentiel en 2.4.1 s’appliquent aussi pour le nonrésidentiel. 

Selon les instituts sous la tutelle du gouvernement, des exigences nouvelles sont introduites dans 

le code du bâtiment en 2006 pour mettre l’accent sur les économies d’énergie. 

Réhabilitation, Amélioration de l’existant (interventions limitées) 

En Autriche, moins de 10 cas sont en cours sur la base du standard de maison passive (en grande partie des 

logements) et sont documentées : 

- 2 projets avec des parois lourdes existantes en appliquant directement l’isolation (mortier de colle et 

systèmes de fixations), 

- 5 projets avec une structure mixte (bâtiment existant avec des parois lourdes en appliquant une 

ossature bois support d’isolants), 

- 2 projets avec une structure en bois (extensions de bâtiments existants). 

Fin 2005, la surface concernée est de 18840 m², avec une épaisseur d’isolant supérieur à 30cm. 

Acteurs clés : quelques ambitieux propriétaires privés et architectes programmistes, des collectivités locales 

et entrepreneurs. 

Le développement futur nécessite un grand nombre de d’exemples de bâtiments et une évolution des aides à 

la pierre pour le concept de bâtiments passifs en réhabilitation amélioration. 

IMPACTS 

Les différents impacts, incidences et effets des procédés d’isolation thermique haute performance dans les 

deux secteurs du résidentiel et du non résidentiel sont présentés dans les deux paragraphes ci-dessus.: 

Résidentiel (individuel/collectif) - 

Autriche 

Consommation d’énergie : moins 30% pour les bâtiments neufs par rapport à la réglementation technique, 

moins 10% en réhabilitation par rapports aux bâtiments neufs. 

Emission de CO 2 : de meilleurs résultats sont obtenus avec les produits naturels. 

Concernant la durée de vie des bâtiments, le standard des maisons passives est actuellement le concept le 

plus prometteur pour le développement durable pour les bâtiments neufs et existants. 

Ce concept est caractérisé par une consommation énergétique très basse, une forte indépendance par rapport 

aux prix de l‘énergie, un grand confort thermique et de régulation d’air et peu de contraintes de conception. 

Histogramme : réduction totale de 

l’émission de CO2 (en tonne), résultants 

de basse consommation énergétique 

(MWhx0,15) par les maisons passives en 

Autriche 

(sources : -Passivhaus Österreich). 

C36 


Danemark 

Des études récentes sur la consommation énergétique et les émissions de gaz à effet de serre indiquent que la 

consommation d’énergie dans le secteur résidentiel au Danemark peut être réduite de 80% sur les 40 

prochaines années en généralisant dans l'existant les mesures prises pour réduire la consommation 

énergétique en construction neuve. En particulier, en utilisant des systèmes énergétiques à faible 

consommation énergétique ou en utilisant uniquement des énergies renouvelables on pourrait aboutir à un 

arrêt complet des émissions de gaz à effet de serre (GES) dans le secteur du bâtiment. En effet, la principale 

source de GES est la combustion d’énergies d’origine fossile. 

La conception de nouveaux bâtiments en ayant recours aux PIHPT, source d’économie d’énergie, 

bénéficierait d’un processus de prise de décision plus rationnel qui permettrait de définir des solutions plus 

performantes à moindre coût. Cette approche est également nécessaire aux différentes phases de 

construction, exploitation, démolition et réutilisation. 

Pour l’amélioration du patrimoine existant, l’utilisation des PIHPT dans la rénovation des bâtiments doit 

conduire à la diminution de la consommation énergétique, améliorer le confort et augmenter la durabilité des 

bâtiments. Dans certains cas l’architecture extérieure doit être préservée mais ce n’est pas le cas pour la 

majorité d’entre eux. 

Non Résidentiel (Bureaux, Enseignement, Santé, Commerces, Hébergement/Restauration, Industriels, 

Agricoles) 

Les hôtels représentent un grand potentiel parce que les coûts de l’énergie et le confort sont des points clés 

pour le succès du tourisme dans l’avenir. 

Pour les bâtiments de bureaux, le marché décidera si les locataires deviendront sensibles au coût de l’énergie 

ou si les propriétaires et/ou gestionnaires introduiront des loyers toutes charges comprises pour des bâtiments 

à faible consommation d’énergie. 

Pour les hôpitaux et les maisons de retraite en Autriche, plusieurs exemples de bâtiments montrent un grand 

potentiel avec quelques points particuliers : besoin de températures élevées dans les chambres, besoin d’air 

frais et propre pour des raisons d’hygiène, explosion du prix de l’énergie). 

C.2.3 MISE EN ŒUVRE 

FIABILITE DE LA MISE EN ŒUVRE SUR CHANTIER 

Conception des éléments constituant les procédés de haute performance d’isolation thermique adaptés au 

chantier 

Les composants utilisés pour les bâtiments neufs, mais aussi dans l’existant, sont les produits industrialisés 

(isolant en panneaux, en rouleaux, etc). Ils font l’objet de procédures d’évaluation ou de normes et répondent 

aux besoins des chantiers. 

En Autriche, le nombre de bâtiments réalisés selon le concept des maisons passives apportent dès maintenant 

une expérience suffisante pour développer ce type de bâtiments. 

L’implémentation et l’intégration des PIHPT dans les bâtiments ne posent pas de réelles difficultés dans le 

cas du neuf, hormis la nécessité de nouveaux développements de l’enveloppe des bâtiments et des 

optimisations économiques. En ce qui concerne l’existant, de nombreux problèmes mineurs sont rencontrés 

mais généralement résolus. 

Quelques exemples de difficultés rencontrées : 

- Pour l’isolation par l’intérieur : contraintes d’espace et problèmes potentiels de moisissures dues à 

l’humidité où les pares vapeur ne sont pas toujours complètement étanches (jonctions, déchirures 

...). L’isolation par l’intérieur est une méthode qui n’est pas recommandée en raison des exigences 

sur les surfaces utiles. 

- Pour l’isolation par l’extérieur : problèmes dus à la liaison fenêtres-murs et toiture-murs qui sont 

généralement résolus en utilisant des solutions combinées. 

C37 


Acceptabilité par les entreprises de construction 

Avantages et inconvénients des techniques 

- L’utilisation du standard des maisons passives qui exige une qualité de mise en œuvre supérieure 

permet de réduire les dommages ultérieurs et les frais qui en découlent, 

- Techniques de pose et outillages : on peut considérer que les mêmes techniques et outils sont 

utilisées pour la mise en œuvre des fortes ou faibles épaisseurs d’isolants dans ces pays où l’isolation 

par l’extérieur domine. Des dispositifs de fixation non-métallique des isolants épais sur les murs 

extérieurs, ont du être développés afin d’éviter la création de ponts thermiques, ainsi que des 

rupteurs thermiques, notamment pour les fondations. 

- Gestion des délais de mise en œuvre : des investissements pour la formation des artisans et des coûts 

supplémentaires de supervision de chantier sont nécessaires, mais ces besoins disparaitront lorsque le 

standard sera établi. 

- Productivité et rentabilité sur chantier : certains entrepreneurs du bâtiment se focalisent sur le 

standard des maisons passives comme argument de vente, mais la majorité des entrepreneurs 

n’aiment pas l’isolation épaisse car elle nécessite des ouvriers plus qualifiés donc mieux rémunérés, 

plus de supervision du chantier alors que le critère du prix est l’élément déterminant dans la 

construction. 

- Délais de livraison des produits : plus élevé dans les structures bois pour les panneaux préfabriqués. 

- Il n’y a pas de problèmes particuliers liés au stockage, à la manutention ou à la fragilité (rouleaux 

compressés de laine minérale, …) 

Bien entendu, tout changement dans le travail réalisé par les entreprises va créer des problèmes d’adaptation. 

Il y a aussi la nécessité de distinguer les gagnants potentiels comme les entreprises de maçonnerie et de gros 

œuvre qui peuvent se diversifier dans l’isolation par l’extérieur et les perdants probables comme les 

chauffagistes et les plaquistes. 

Compétences des poseurs - installateurs 

Les procédés nécessitent des compétences particulières notamment pour maitriser tous les détails ou points 

singuliers de mise en œuvre tels que les jonctions mur-sol, les liaisons mur-fenêtre ou le jointement des lès 

d’isolants. Une attention toute particulière doit être apportée aux détails de mise en œuvre qui présentent une 

importance cruciale pour atteindre les performances attendues ! 

Professions concernées 

En Autriche, l’isolation est habituellement réalisée par des entreprises de bâtiment, des façadiers, des 

charpentiers. Il n’y a pas de nouvelles professions dérivées. 

Enfin, il y a des offres de formation sur la mise en œuvre, et plus particulièrement pour les points de détails 

(ponts thermique, étanchéité à l'air …), proposées par les fabricants d’isolants et certaines organisations a but 

non lucratif soutenues par l’administration dans le domaine du bâtiment, les autorités locales et certains 

groupes de lobby. 

Apparition de Professions Nouvelles 

Aucune nouvelle profession n'a été créee mais de nouvelles formations qui portent sur l’isolation à haute 

performance, l’étanchéité à l’air, la régulation de l’air intérieur. Ce savoir-faire est apporté par de nouveaux 

instructeurs pendant une période plus ou moins longue jusqu’à la diffusion du savoir-faire à l’ensemble du 

marché. 

Les formations de qualifications ont été assurées dans le cadre de séminaires organisés pour les 

programmistes et les superviseurs de chantier et aussi au cours d’ateliers pour les ouvriers et artisans. 

SPECIFICITE DE MISE EN ŒUVRE 

Pour chaque secteur de construction (résidentiel/tertiaire), les spécificités de mises en œuvre peuvent être 

caractérisées par un certain niveau de difficulté. 

C38 


En Autriche, pour les premiers bâtiments (jusqu’en 2000 environ), il y avait de nombreux problèmes dans la 

mise en œuvre du standard des maisons passives. Mais le retour d’expérience a permis d’acquérir un savoir 

faire important et les structures à ossature ont fait parallèlement un grand bond en avant en termes de 

conception, fabrication et mises en œuvre. 

Des catalogues décrivant les détails des solutions éprouvées et des spécifications ont été mis à disposition 

avec des procédures et des règles de mise en œuvre détaillées. 

Résidentiel (individuel/collectif) 

Tout d’abord, il est nécessaire de mieux connaître le stock des bâtiments existants, les types et différentes 

générations de bâtiments construits (19 ème siècle, avant et après la 2 ème guerre mondiale, années 60, 70, 80) , 

notamment sur le plan de la physique du bâtiment, pour maîtriser leur réhabilitation avec un objectif de haute 


Actuellement en Autriche, la réflexion est focalisée sur les grands complexes résidentiels des années 70, ce 

qui permet d’avoir un grand impact moyennant l’élaboration d’un standard de solutions applicables à grand 

échelle. 

Au Danemark, pour le neuf, la mise en œuvre doit respecter le code du bâtiment notamment celui de 2006. 

Pour la réhabilitation, les difficultés dépendent du type d’ouvrage : par exemple, il y a moins de difficultés 

en comble qu’en mur. En revanche, la documentation technique n’est pas suffisante. 

En ce qui concerne la réglementation, le code du bâtiment de 2006 stipule que lorsque la toiture ou le mur 

nécessite un changement ou l’introduction d’un pare pluie, il est demandé d’isoler l’ouvrage en respectant les 

nouvelles exigences si c’est économiquement acceptable. 

MODALITES DE GESTION, D’EXPLOITATION ET DE MAINTENANCE 

Aujourd’hui, il n’y a pas de maintenance spécifique ; les bâtiments sont récents, moins de 8 ans. La finition 

et la protection des façades sont gérées de la même façon que dans le cas des solutions traditionnelles. 

En ce qui concerne la durabilité des procédés, 

- elle est estimée de la même façon que les enveloppes standards de bâtiments neufs, 

- au début, des problèmes avec la cellulose et la laine minérale en rouleaux ont été identifiées tel que le 

phénomène du tassement. 

INCITATIONS REGLEMENTAIRES, FISCALES, MODALITES DE FINANCEMENT 

Autriche 

- Incitations réglementaires : aides à la pierre pour la construction de bâtiments d’habitation mais pas 

pour les autres types de bâtiments. 

- Pas d’incitations fiscales. 

- Modalités de financement et prêts préférentiels : des prêts à pratiquement 0% provenant des fonds de 

l’état fédéral pour le logement et distribués par les Länder. 

- Retour d’investissement : le standard de la maison passive permet d’économiser dès le premier jour 

grâce aux coûts extrêmement réduit des consommations d’énergie : soit par exemple pour 100 m², 20 € 

par an. 

Danemark 

- Incitations réglementaires : code du bâtiment, 

- Incitations fiscales : taxes sur l’énergie d’origine fossile pour augmenter l’incitation économique 

privée aux économies d’énergie. Les taxes sur l’énergie d’origine fossile qui sont d’environ 100% sont 

payées par les consommateurs privés. Les réductions ainsi réalisées sont collectées par des 

compagnies commerciales et remboursées à l’état. 

- Financement : pas de problème, sauf pour les bâtiments de l’état et des collectivités locales, 

- Lors de l’évaluation des performances énergétiques d’un bâtiment, l’évaluateur peut recommander des 

améliorations. 

C39 


Allemagne 

La réglementation thermique allemande Enev n’exige pas des constructions du type "maiosn passive", mais 

impose un certain degré d’étanchéité à l’air. 

Il existe de nombreuses procédures d’incitation pour construire avec une isolation renforcée, chaque 

"Bundesland" ayant ses propres programmes. 

- Par exemple, une subvention peut être accordée pour l’achat d’isolant à partir de matière renouvelable, 

lors d’une opération de construction neuve ou de rénovation, à hauteur de 25€ à 35 € du m³ d’isolant 

selon la région. 

- En ce qui concerne la construction des "maisons passives" ou lors de rénovations de logements, l’Etat 

a débloqué 160 Millions d’Euros. Pour obtenir une subvention, il faut prouver, en utilisant le logiciel 

de calcul fourni, que la consommation d’énergie de chauffage est inférieure à 15 kWh/.m².an) par an et 

que la consommation totale est inférieure à 40 kWh/m².an. Le Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) 

gère ces subventions qui se traduisent par un crédit de 50 000€ à taux réduit (sur 20 ans, sans 

remboursement les 3 premières années, avec un taux nominal de 3,1%, ce qui revient à une subvention 

de 8000 € (source - info KfW). 

C.2.4 EVALUATION DES RESULTATS PRATIQUES DANS LES PAYS 

CONCERNES 

L’institut le plus important pour l’évaluation est le "Passivhaus Institut" de Darmstadt en Allemagne qui a 

une grande réputation et ses certificats sont acceptés et utilisés. 

En Autriche, l’OIB est aussi agréé pour établir les certificats du standard "maison passive". 

De plus, le IG Passivhaus (Syndicat des Concepteurs et Constructeurs de Maisons Passives), assure aussi 

une gestion de la qualité en vérifiant le standard "maison passive" lors de la programmation et la 

construction. 

Au Danemark, un dispositif de label est mis en place depuis plusieurs années. Les procédures ont été 

révisées en 2006 en liaison avec la mise en place de la Directive sur la Performance Energétique des 

Bâtiments. Les bâtiments importants font l’objet d’une évaluation de leur performance énergétique. Les 

nouvelles constructions doivent avoir un certificat basé sur leur évaluation déclarée par rapport à la 

conformité selon le code du bâtiment. Les bâtiments et appartements existants doivent faire l’objet d’une 

évaluation à l’occasion d’une vente. 

Les acteurs permettant cette évaluation sont des professionnels qualifiés dans le domaine du bâtiment et 

des systèmes énergétiques. Ils sont indépendants et autorisés à pratiquer le contrôle après formation et 

examen et leur qualification qui est contrôlée par les instituts de l’état. 

Les résultats de ces évaluations sont traduits par l’établissement de documents sur les performances 

énergétique des constructions actuelles mais fournissent aussi des recommandations pour des économies 

d’énergie complémentaires. 

Cela permet d’apporter une information objective sur la performance énergétique des bâtiments en 

relation avec la détermination de leur prix. Les propriétaires sont par conséquent amenés à réaliser des 

économies d’énergie. Le coût d’évaluation d’une maison familiale est limité. 

LES PERFORMANCES 

Autriche 

Les procédures d’évaluation sont faites dans le cadre du standard de maison passive ou autres labels 

comparables par des laboratoires indépendants (universités technologiques) et des autorités locales comme 

la municipalité de Vienne qui dispose de ses propres laboratoires publics sur les composants du bâtiment. 

L'évaluation des performances est réalisée principalement par simulations et calculs. 

Pour l'évaluation in-situ, les deux principaux tests sont l’étanchéité à l'air (mesure de la perméabilité à l’air 

suivant la norme "Blower Door") à un stade où l’enveloppe est estimée étanche et le test par caméra infra 

rouge. 

C40 


Les demandeurs de l’évaluation sont principalement les clients mais cela dépend de l’offre. 

Les acteurs qui réalisent l’évaluation sont des experts indépendants 

L’évaluation est assez facile mais parfois il est difficile de localiser les fuites d'air. 

Les résultats sont des données simples. La maison passive doit être étanche à l’air en utilisant le test de la 

fausse porte (par aspiration ou par pression d’air) : la valeur requise pour le taux n 50 de fuite d’air est de 

0,6 h -1 pour les maisons passives. 

Danemark 

D’une manière générale, les méthodes et procédures d’évaluation utilisées sont basées essentiellement sur 

des inspections visuelles, des calculs sur la performance énergétique, des données de mesures pour les 

bâtiments importants et des documentations sur les nouveaux matériaux. Les outils d’évaluation 

expérimentale, tels que les tests de perméabilité à l’air ou l’utilisation de la caméra infra rouge peuvent être 

utilisés mais ne sont pas encore devenus des outils courants. 

Les principales références utilisées pour le neuf sont celles du code du bâtiment. Pour l’existant les 

références sont encore en phase d’implémentation et sont actuellement mal définies. 

Les principaux acteurs à l’initiative de ces évaluations sont les propriétaires. 

Actuellement, il manque un retour d’expérience pour pouvoir évaluer les difficultés ainsi rencontrées. En 

revanche, les résultats de ces premières évaluations ont permis d’avoir une attestation sur la performance 

énergétique et une liste de recommandations pour l’amélioration des caractéristiques énergétiques. 

Allemagne 

Pour l’obtention d’un permis de construire d'un bâtiment neuf, le demandeur est obligé de transmettre le 

calcul d’un bureau d’études (structure ou bilan thermique) prouvant que le projet est conforme à la 

réglementation thermique (Enev). 

Les isolants employés doivent être titulaires de l’agrément allemand (Allgemeine Bauaufsichtliche 

Zulassung). 

L’architecte ou le maître d’ouvrage peut faire contrôler l’étanchéité à l’air de la construction par un test de 

perméabilité à l'air (Blower Door) par un bureau d’études ou une entreprise habilitée. 

Les performances réelles des bâtiments sont mesurées, par exemple, par thermographie infra rouge et par 

analyse de la consommation d’énergie, sur demande du propriétaire. 

L’impact de cette évaluation est observé sur différents thèmes: 

Energie 

Pour la maison passive, en Autriche, la consommation énergétique doit être inférieure à 15 kWh/m²a (pour 

le climat de l’Europe centrale) avec des charges de chauffages inférieures à 10 W/m² (en surface habitable) 

ce qui peut concerner en moyenne 10% des bâtiments existants. 

Stabilité, Sismique, Feu 

Les mêmes niveaux que les solutions traditionnelles. 

Confort Hygrothermique, Acoustique, Eclairage 

Avec les maisons passives, l’amélioration est constatée au niveau de toutes les surfaces intérieures (parois et 

fenêtres, pas d'effet de surfaces froides) et il n’y a plus de problèmes de moisissures au niveau des points 

singuliers tels que par exemple dans les angles ou les rebords de fenêtres. 

Le niveau acoustique est également amélioré dans le cadre du standard de maison passive car même en 

maintenant les fenêtres fermées, le système de ventilation mécanique permanent permet d’avoir de l’air neuf 

en provenance de l’extérieur. 

L’isolation épaisse n’affecte pas l’éclairage naturel une fois que les solutions convenables sont détaillées et 

appliquées. 

C41 


L'isolation épaisse augmente le déphasage en été et apporte de l'inertie thermique (masse plus importante). 

Sanitaire et Environnementale 

La ventilation cause toujours des pertes d’énergie mais les pollens, l’air pollué et la poussière sont filtrés et 

restent à l’extérieur. Pour réduire les pertes d’énergie une récupération d’énergie est nécessaire. 

Risques de dégradation des performances après mise en œuvre 

En ce qui concerne le système de ventilation, les filtres doivent être changés tous les ans. 

Compatibilité entre performances 

Pour le confort d’été, l’isolation performante peut devenir un problème pour les étés très chauds si les 

protections solaires (naturelles ou artificielles) ne sont pas planifiées préalablement et convenablement. La 

ventilation nocturne joue aussi un rôle important. 

De plus, parmi les exigences de la maison passive figurent des équipements à base consommation car c’est la 

consommation énergétique globale qui est prise en compte. 

LES COUTS REELS 

L’évaluation des coûts, demandée par les propriétaires, les investisseurs et les entrepreneurs, est basée sur 

des calculs normalisés pour les ouvrages et les composants du bâtiment par les architectes et les 

programmistes à tous les stades d’un projet, de l’estimation aux coûts observés. 

On constate que les coûts varient en fonction des saisons, de la région et du marché. Actuellement la maison 

passive représente un surcoût d’environ 5 à 15 % par rapport à un bâtiment neuf standard. 

D’autre part, le coût opérationnel et de maintenance concerne essentiellement le changement des filtres 

d’aération qui sont facilement changeables par l’habitant. Dans le bâtiment non résidentiel, il n’y a pas de 

coût supplémentaire. 

Le retour d’investissement est estimé en moyenne entre 5 à 7 ans en moyenne mais cela dépend de la taille 

ou surface des bâtiments et des coûts d’investissement. 

LE VECU DES UTILISATEURS – AVIS DES ACTEURS ET DU PUBLIC 

Quelques études ont été réalisées par des instituts de recherche indépendants, en associant interviews des 

habitants de maisons passives et mesures in-situ. Ces enquêtes ont été financées en grande partie par l’état 

fédéral ou ont été réalisées dans le cadre de programmes de recherche de l’Union Européen pour le 

développement durable des bâtiments. 

L'interprétation dépend beaucoup de la durée d'analyse car il n'est pas possible de suivre 24h sur 24 pendant 

365 jours les occupants des maisons passives, (24 heures et 365 jours). Néanmoins, d'après l'avis des experts 

et des enquêtes d'opinions réalisées soit dans le cas du projet européen CEPHEUS ou par l'association 

Minergie, les habitants ont plutôt un avis positif et ne souhaitent pas quitter leurs maisons passives ou basse 

consommation, principalement pour le confort apporté par l'isolation (pas d'effet "parois froides") et la 

qualité de l'air ("ventilation permanente"). 

VITESSE DE DIFFUSION DANS LE PAYS 

Le Marché – Commercialisation 

En Autriche, sur les 10 dernières années, le volume de diffusion des maisons passives est estimé à environ 

5%. 

Au Danemark, si l’on définit la performance de l’enveloppe du bâtiment avec un coefficient U < 0,2 W/m²K, 

on peut affirmer qu’une pénétration sur le marché quasiment équivalente à 100% a été atteinte dans les 

bâtiments neufs et dans les bâtiments existants en cours de rénovation en raison des exigences du code du 

bâtiment. 

C42 


Nature et efficacité des incitations 

En Autriche, l’évolution des dispositifs ou outils d’incitation pour la diffusion des solutions à haute 

performance thermique s’effectue au travers de l’évolution des critères d’attribution des aides à la pierre pour 

la construction neuve et la réhabilitation des logements. De nouvelles incitations sont envisagées par le biais 

de la réglementation dans le bâtiment, L’origine des incitations provient des Länder et de l’état fédéral, Les 

incitations ainsi évaluées, sont traduites par une décroissance de la consommation énergétique nationale et de 

l’émission du CO2. L’efficacité de ces incitations a été démontrée par des études économiques. 

Au Danemark, pendant longtemps, il n’y a pas eu d’incitations financières. En revanche, les taxes sur les 

énergies suscitent des économies d’énergie volontaire et le code du bâtiment défini un niveau minimum de 


L’incitation aux économies d’énergie s’appuie sur deux politiques parallèles: 

- Les exigences du code du bâtiment, 

- Les actions volontaires d’économie d’énergie suscitées par les compagnies de distribution 

d’énergie. Les compagnies de distribution d’énergie doivent aussi prouver qu’elles peuvent 

atteindre les objectifs qu’elles se sont fixées 

D’une manière générale, la nature des incitations est plutôt d’ordre réglementaire au Danemark. 

Actions de diffusion et de sensibilisation 

En Autriche les principaux supports de valorisation, en termes de publicité, sont les médias traditionnels et la 

télévision. Les acteurs les plus dynamiques dans la diffusion et la sensibilisation sont des petits groupes de 

lobbying, au total estimé à 500 personnes environ. 

Concernant les actions de diffusion et de sensibilisation, des activités ont été menées par les compagnies de 

distribution d’énergie pour le secteur du bâtiment, mais peu d’activités se sont focalisées sur l’enveloppe des 

bâtiments mais cela devrait évoluer dans le futur. 

En Allemagne, l’augmentation croit avec la sensibilisation de la population aux problèmes de 

l’environnement. Par ailleurs, le marché des isolants naturels ou à base de matériaux naturels est en constante 

augmentation en Allemagne et tout particulièrement la cellulose. 

Volonté d’exportation 

Parmi les actions significatives visant à exporter les produits et le savoir-faire, on peut citer les congrès ou 

salons sur les maisons passives ou basse consommation. 

Tous les pays voisins de l'Allemagne, de l'Autriche et de la Suisse (Belgique, Pays-Bas, Danemark, 

Slovaquie, Tchéquie, Pologne, Slovénie, Italie …) sont des cibles à l'exportation, entre particulier vers les 

pays de l'est ou les besoins de rénovations sont considérables. Néanmoins, le concept est trop très récent pour 

des conclusions. 

L’exportation des procédés ou du savoir-faire devrait être traitée directement par les fabricants de matériaux 

dont l’intérêt des acteurs cibles est fonction de chaque firme. 

C.2.5 REFLEXION CRITIQUE DU CSTB ET DE SES PARTENAIRES SUR LES 

QUATRE DIMENSIONS ETUDIEES : CONTEXTE, CONTENU, MISE EN 

ŒUVRE, EVALUATION 

POINTS FORTS, POINTS FAIBLES DE L’INNOVATION (METHODE SWOT) 

Forces (S : Strength) 

Les solutions techniques sont déjà disponibles et accessibles, pour le neuf et la rénovation lourde. Ces 

solutions permettent de répondre avec un bon rapport coût/bénéfice à l'augmentation du coût de l’énergie et à 

la diminution des resources. 

C43 


Faiblesses (W : Weakness) 

L’isolation par l’intérieur ou l’extérieur utilisant de fortes épaisseurs en neuf comme en rénovation peut se 

traduire par une réduction des surfaces utiles commercialisables. La majorité des entrepreneurs sont encore 

réticents, et les maîtres d’ouvrages publics et privés initiateurs très peu nombreux 

Un manque de ressources au niveau de la recherche et du développement pour développer des solutions 

améliorées peut constituer une faiblesse. Le gouvernement Danois a l’intention de stimuler les activités de 

R&D mais pas dans ce domaine. 

Des formations initiales et continues de qualification de toute la chaine d’intervenants, notamment sur les 

points singuliers de mise en œuvre sont indispensables, ce qui nécessite des investissements supplémentaires. 

L’architecture intérieure et extérieure et la conception intégrée des bâtiments doit être prise en compte dès la 

première phase du projet. L’architecture des maisons passives en Autriche fait l’objet de critiques en raison 

de la forte compacité et de la faible diversité architecturale. 

Opportunités– (O : Opportunities) 

Si les technologies ou produits associés à ces procédés présentent des avantages pour développer des 

bâtiments durables, une opportunité pourrait se présenter pour mettre au point, différents procédés 

compétitifs à long terme et en faire une activité profitable en élevant les exigences du marché et la valeur 

ajoutée du secteur. 

Il existe une opportunité de développement de nouveaux matériaux, nouveaux procédés et donc de nouvelles 

unités de fabrication (fixations, super-isolants). 

Il y a des perspectives d’élargissement du champ d’intervention et de la valeur ajoutée des entreprises de 

maçonnerie et de gros œuvre si elles s’ouvrent à l’isolation par l’extérieur. 

D’autres opportunités peuvent être listées : 

- Le développement du marché de la maison à ossature en bois ou à ossature métallique. 

- La mise en place d’une réglementation thermique pour l’existant, 

- Les technologies d’isolation haute performance permettent une réduction importante des ponts 

thermiques, 

- La formation du personnel, le développement de nouvelles qualifications et de l’emploi. 

- L’évolution des règles d’urbanisme pour favoriser la surdensité des bâtiments à haute performance 

énergétique afin de plus que compenser les pertes de surface constructible et de surface utile . 

- Il y a une opportunité pour les industriels de laa ventilation qui pourraient aussi devenir des acteurs du 

chauffage et du rafraichissement. 

Menaces (T :Threats) 

Dans l’objectif des bâtiments durables, si des technologies d’économie d’énergie ne sont pas développée 

maintenant, en raison des lobbying de compagnies de distribution d’énergie qui préfèrent se focaliser sur 

l’offre d’énergie plutôt que sur l’économie d’énergie, le problème énergétique sera résolu plus tard à un 

coût plus élevé avec des risques de sécurité de l’apprivoisement en énergie du pays. 

Le renforcement de l’isolation entraine une réduction de la surface constructible (SHON), habitable ou 

utile. 

Il y a un risque de mauvaise intégration des solutions par les constructeurs et les entreprises qui devront 

être capables de s’adapter aux nouvelles solutions. 

La recherche d’une compacité maximale peut déboucher sur une homogénéité et banalité architecturale. 

Il peut y avoir une forte résistance de certains acteurs, notamment des perdants les chauffagistes, 

plaquistes et autres spécialistes de l’isolation par l’intérieur. 

Les promoteurs peuvent être réticents compte tenu de la solvabilité limitée de leurs clients. 

Une fraction importante de la population est insolvable et risque d’être exclue. 

La "surchauffe" actuelle de la construction n'invite pas certains acteurs, au développement des bâtiments à 

faible consommation. 

C44 


POINTS SINGULIERS AU CONTEXTE DU PAYS 

La production nationale au Danemark en pétrole et en gaz risque de s’affaiblir fortement dans les 15 

prochaines années et il y a ainsi un risque réel d’importer toute l’énergie à base de fossile dans l’avenir. 

Actuellement, aucun fond n’a été créé pour épargner les recettes pétrolières mais il est question d’établir un 

fonds sur les connaissances de la manière d’éviter les besoins en énergie fossile pour développer les 

bâtiments durables. 

Les maisons basse-consommation sont apparues et se développent dans les pays de l'Europe centrale et du 

Nord (Suède, Allemagne, Autriche, Suisse …). Le pilier de ces maisons est la forte réduction des besoins de 

chauffage et donc la prise en compte du confort d'hiver. 

C.2.6 CONDITIONS DE LA TRANSPOSITION EN FRANCE 

LES CHANCES DE LA TRANSPOSITION EN FRANCE 

Du point de vu technique, on peut supposer par exemple que le niveau d’isolation thermique exigé est plus 

faible en France qu’au Danemark, d’où un potentiel d’économe d’énergie plus important permettant 

d’atteindre des résultats plus élevés. 

Les technologies de construction actuelles doivent s’adapter aux techniques de pose des isolants plus épais 

notamment lorsqu’il s’agit de l’isolation par l’extérieur. Certains aspects devront être respectés tels que 

l’architecture, l’environnement intérieur et extérieur, la maintenance et les performances (qualité de l’air 

intérieur, économie d’énergie et équilibres économiques). 

Par exemple la technique de pose par soufflage de fibres minérales, ou par projection humide est connue en 

France 1 . Les techniques et compétences existent en France ou peuvent s’acquérir rapidement car le système 

de formation existe. 

Il est important de sensibiliser les milieux professionnels du bâtiment, et principalement les architectes et les 

ingénieurs (Maîtres d’œuvre) qui sont les conseils directs des maîtres d’ouvrage. 

Il est à noter que ces techniques sont déjà pratiquées en France à titre volontaire pour un certain nombre 

limité de maisons individuelles en utilisant le concept de la maison passive (forte épaisseur, enveloppe 

étanche). 

Il est important de prendre conscience que les changements significatifs nécessitent une génération 

pour qu’ils soient diffusés et assumés au quotidien par l’ensemble des acteurs de la construction 

La généralisation de l’isolation par l’extérieur nécessite une véritable révolution culturelle au sein des acteurs 

de la construction, qui est totalement sous estimée. 

Enfin, un des piliers des maisons basse-consommation est le renforcement de l'isolation thermique (toiture, 

plnachers, murs, fenêtres) pour réduire les besoins de chauffage, plus important dans les pays d'europe du 

nord et centrale. 

Le transfert de ces principes vers les pays du sud de l'Europe (Sud de la France, Italie, Espagne, Grèce …) 

n'est pas possible directement. 

Pour les climats des pays du Sud, les objectifs de consommation peuvent être maintenus mais les solutions 

retenues devront être adaptées pour prendre en compte les exigences du confort d'été. 

Par exemple, les solutions pour le confort d'hiver pourront certainement être modifiées : réduction des 

épaisseurs d'isolation, double-vitrage basse émissivité+argon au lieu de triple vitrage … mais il faudra 

introduire des exigences supplémentaires comme les protections solaires (masques, stores, brises soleil …), 

l'inertie thermique et la ventilation (naturelle, nocturne, assistée, puits provençal …). 

1 Pour la cellulose, une difficulté réside dans le coût d’achat des machines pour insuffler la cellulose (il semble que les 

machines actuellement fabriquées en France, et utilisées pour les fibres minérales ne soient pas facilement réglables 

pour la cellulose). En comparaison avec l’Allemagne, le prix de la cellulose en France est plus élevé, en partie à cause 

des coûts de transport (actuellement, il n’y a aucune usine en France pour ce produit). 

C45 


COMPATIBILITE AVEC LE CADRE REGLEMENTAIRE ET NORMATIF FRANÇAIS 

La Directive européenne sur la performance énergétique du bâtiment est une base importante pour que le 

travail sur les économies d’énergie soit compatible avec le cadre réglementaire et normatif français. 

Les nouvelles solutions techniques vont dans le même sens que l’exigence croissante de la réglementation : 

par exemple, suppression des ponts thermique en 2010 et la mise en place d'une réglementation dans 

l’existant. 

En ce qui concerne le cadre normatif, la France est doté d’un système de certification et de description de 

mise en œuvre (DTU : Documents Technique Unifiés, Avis Techniques, CPT : Cahiers de prescriptions 

Techniques) connu des acteurs de la construction. Les nouvelles solutions seront ainsi documentées pour être 

compatibles avec les ouvrages du bâtiment. En plus, certains produits sont évalués d’une façon commune à 

tous les pays européens tels que l’agrément technique européen. 

QUELLE DYNAMIQUE D’ACTEURS NECESSAIRE 

Les acteurs nécessaires sont principalement le gouvernement, l’éducation nationale, les agences publiques, 

les centres techniques, les constructeurs, les industriels, les négociants distributeurs, les artisans, les 

propriétaires, les installateurs ou entreprises du bâtiment, les architectes, les maîtres d’ouvrage, les maîtres 

d’œuvre, les gestionnaires et les utilisateurs des bâtiments en service. En bref tout le tissu complexe et 

diversifié des acteurs de la construction doit être mobilisé. 

Il est important de disposer d’un secteur de démonstration, couvrant les principaux types de bâtiments 

(logement, bureaux, collèges, lycées, universités, hôpitaux, bâtiments publics, etc.) à une échelle consistante 

et avec une couverture géographique significative. 

En ce qui concerne la conception architecturale et l’ingénierie intégrée très en amont il est nécessaire de 

disposer d’un portefeuille de concepts de bâtiments couvrant les principaux types de bâtiments. 

Les acteurs de la construction ont besoin de "thermomètres partagés", bases de données partagées (et non 

propriétaires à tel ou tel type d’acteurs) sur les performances et les coûts, les postes de dépenses qui se 

compensent (plus d’isolation/moins ou pas de chauffage), les surcoûts indéniables, les coûts d’exploitation 

maintenance, les temps de retour sur investissement des solutions disponibles selon des scénarii d’évolution 

des prix de l’énergie. 

Il nous semble important de ne pas seulement raisonner construction neuve et bâtiments existants, mais aussi 

amélioration continue et progressive pour mobiliser les gestionnaires de bâtiments et patrimoine immobilier. 

En ce qui concerne la formation, le contenu des programmes d’enseignement doit évoluer qu’il s’agisse de la 

formation initiale (BEP, CAP, BAC PRO, BTS, écoles d’ingénieurs et d’architecture, économistes de la 

construction etc.), de la formation professionnelle continue (GFC, AREF, etc.), formations dispensées par les 

industriels ou les négociants, sans oublier les ingénieurs territoriaux de France. Il faut inventer de nouvelles 

compétences et qualifications reconnues, notamment avec les professionnels et le CNED, Centre national 

d’éducation à distance 

Au niveau des entreprises de bâtiments et constructeurs de maisons individuelles, les actions doivent 

impliquer les responsables d’études de prix, les ingénieurs qui préparent les plans d’exécution, l’encadrement 

de chantier (chef de chantier et conducteurs de travaux), les chefs d’équipe et les compagnons. 

Face au foisonnement d’initiatives décentralisées, la mise en réseau, la fédération, la capitalisation, le partage 

et le retour d’expérience sont essentiels pour accélérer la diffusion des bonnes pratiques, mettre en garde 

contre les "contre performances", partager les bases de données sur les solutions, leur durée de vie et leur 

coût. Il y a une forte opportunité pour promouvoir le raisonnement en coût global, basé sur des données 

réelles, 

Il y a besoin d’un dispositif de suivi et d'évaluation en continu, indépendant, des expériences exemplaires. 

Pour la maison individuelle, mais pas uniquement, il ne faut pas oublier l’importance du rôle des "pionniers" 

ou "précurseurs" qui souhaitent construire, au-delà de la réglementation. Dans ce cas, le problème n'est pas 

généralement financier mais vient plutôt d'une part, d'une absence d'offre de la part des architectes et 

constructeurs de maisons individuelles, et d'autre part d'un manque de sensibilisation information du grand 

public, voire des maires et techniciens municipaux qui délivrent les permis de construire. 

Il est aussi nécessaire d’inventer de nouveaux modes d’implication et de sensibilisation des médias. 

C46 


Il y a de formidables opportunités pour les acteurs de la construction d’élévation du niveau d’exigence du 

marché, d’augmentation de la valeur ajoutée du secteur, de création d’emplois et de compétences nouvelles. 

Mais s’il faut s’appuyer sur les gagnants potentiels, il faut aussi ménager les perdants potentiels et les aider à 

se convertir. 

DISPONIBILITE EN FRANCE DES TECHNIQUES CONCERNEES ET DES COMPETENCES DE 

POSE. 

L’utilisation des procédés avec de fortes épaisseurs d’isolants est une technique validée au niveau de certains 

pays européens, Suisse (Marque MINERGIE) et Allemagne (Label PASSIVHAUS)). 

En France, la mise en œuvre des nouveaux procédés d’isolation nécessite une certaine connaissance 

technique notamment pour les points singuliers de mise en œuvre : étanchéité à l’air, jointement entre lés, 

liaison mur-toitures, murs-fondations, parois-fenêtre lorsqu’il s‘agit, par exemple, de doubler, voire tripler 

les couches d’isolation. 

L’aspect mécanique des ouvrages et de durabilité doit être pris en compte. Les techniques de pose en double 

ou triple ossature support d’isolants sont abordables mais nécessitent la connaissance de certaines règles de 

mise en œuvre afin de respecter la stabilité mécanique des parois. 

La question essentielle qu’il faut se poser c’est quels seront les acteurs et professions support sur lesquels il 

faut s’appuyer pour diffuser les meilleures solutions techniques disponibles et maîtriser les détails de mise en 

œuvre. 

Les techniques de mise en œuvre d’une enveloppe étanche sont délicates et des tests d’évaluation de 

l’étanchéité à l’air devront accompagner les chantiers pour permettre les ajustements nécessaires en cours de 

réalisation en utilisant le test de la "fausse porte" (mise en pression ou dépression) ou par caméra infra rouge 

: des surcoûts supplémentaires seront donc à prévoir. Ils peuvent être rédhibitoires dans le cas de la maison 

individuelle. Il y a un vrai enjeu de développement de test à faible coût. 

QUELS TYPES D’INCITATIONS ENVISAGER 

Réglementation Technique 

Parallèlement aux évolutions de la Réglementation Thermique en 2010 et 2015 avec l’objectif d’amélioration 

de 15% tous les cinq ans, il conviendrait de développer un politique de labels qui jouent un rôle moteur et 

exemplaire pour le développement des nouvelles technologies. Ces labels plus identifiables pourraient être 

basés sur la RT et ses options HPE et THPE , voire au-delà (Effinergie) 

Fiscalité, financement et soutien des Collectivités locales 

Des aides sont déjà mise en place par les régions (prêts bonifiés, à taux zéro, subventions), et l’Etat 

(déductions fiscales) pour encourager la réalisation de solutions permettant de réduire la consommation 

énergétique et le respect de l’environnement. Mais elles sont encore restrictives, les déductions fiscales ne 

portent que sur l’achat d’équipements et de composants et ne prennent pas en compte les coûts de mise en 

œuvre. 

Ces aides pourraient être proposées d’une manière plus importante et plus générale, surtout pour l’existant, 

afin de mieux inciter les acteurs et en particulier les propriétaires à adopter les nouvelles solutions, 

notamment les plus démunis. 

En Autriche, par exemple, les aides à la pierre attribuées sur des critères basés sur le concept des maisons 

passives et le non recours aux énergies fossiles sont très encourageantes. 

Initiatives Privées 

Des démarches, à titre privé et en nombre très réduit sont déjà entamées en France pour adopter le modèle de 

maisons passive pour les maisons individuelles. 

Ces démarches doivent être encouragées et fiabilisées par une mise en réseau afin de partager les difficultés 

rencontrées (trouver un architecte, un BET, un constructeur, un artisan, obtenir le permis de construire, le 

financement) … et les solutions trouvées, leur temps de retour sur investissement. 

C47 


Dans ce cadre, les actions de communications joue un rôle très important pour la diffusion des technologies 

sont parfois organisées en France (par exemple salon de la maison MINERGIE à Strasbourg en Mars 2006) 

C48 


C.2.7 ANNEXE : SOURCES D’INFORMATION 

A. RÉFÉRENCES 

1 : CEPHEUS – Cost Efficient Passive Houses as European Standards - Measurement results from more than 

100 dwelling units in passive houses 

ECEEE 2003 Summer Studay – Time to turn down energy demand 

2 : CEPHEUS – Project information No. 36 - Final Technical Report - July 2001 

Project supported by the Thermie-Program of EU (BU/0127/97) 

3 : Enquête MINERGIE - Analyse détaillée de 52 bâtiments d‘habitation construits. 

Enquête de satisfaction et de consommation de 506 bâtiments d‘habitation. 

Réalisée par Silvia Gemperle, spécialiste MINERGIE, FHS et Severin Lenel, professeur, FHS 

www.minergie.ch 

Voir aussi les références listées dans le Chapitre Recensement des Briques 

B. EXPERTS 

Autriche 

Fritz Oetll : pos architekten ZT KEG 

A-1080 Wien _ Maria Treu Gasse 3 - Autriche 

www.pos-architekten.at 

Robert Schild 

Saint-Gobain Insulation 

Thermal, Acoustic and Fire Marketing Manager 

18 avenue d'Alsace 

La Défense 3 - 92400 COURBEVOIE 

Phone : +33 (0)1 47 62 40 24 

Fax : +33 (0)1 47 62 50 48 

Mobil : +33 (0) 608 21 54 28 

e-mail : robert.schild@saint-gobain.com 

Danemark 

Svend Svendsen : DTU – Danish Technical University 

Department of Civil Engineering 

Technical University of Denmark 

www.byg.dtu.dk 

Susanne Dyrbøl 

Rockwool International A/S 

Phone: + 45 46560300 

Fax: + 45 46563311 

Direct dial: +45 46558095 

Mobil Phone: + 45 2428 9345 

e-mail: susanne.dyrboel@rockwool.com 

www.rockwool.com 

Allemagne 

Amélie BRACKMANN 

DÄMMSTATT W.E.R.F. GmbH 

mailto:a.brackmann@daemmstatt.de 

Jürgen Schnieders 

C49 


Passive House Institute 

Rheinstr. 44/46 

D-64283 Darmstadt 

juergen.schnieders@passiv.de 

C. ASSOCIATIONS 

ACERMI : Association pour la CERtification des Matériaux Isolants http://acermi.cstb.fr 

EOTA : European Organisation for Technical Approvals www.eota.be 

UEATC : Union Européenne pour l'Agrément Technique dans la Construction 

www.ueatc.com 

KEY-MARK http://www.key-mark.org/English/index.html 

Syndicat National des Fabricants d'Isolants en Laines Minérales Manufacturées www.filmm.fr 

Association PROMO PSE : principaux acteurs de la chaîne de fabrication du polystyrène expansé (PSE) 

www.promo-pse.com 

Association Isolons la Terre www.isolonslaterre.org 

European Insulation Manufacturer Association www.eurima.org 

D. INDUSTRIELS 

British Plaster Board www.bpbplaco.fr 

Eurocoustic www.eurocoustic.com 

EFISOL www.efisol.fr 

Isover 

www.isover.fr 

Knauf 

www.knaufinsulation.fr 

KP1 

www.kp1.fr 

Lafarge www.lafarge-platres.fr 

www.lafarge-couverture.fr 

URSA 

www.ursa.fr 

C50 




C3 - PAROIS TRANSPARENTES 

A HAUTE PERFORMANCE THERMIQUE 

EN EUROPE DU NORD 

(fenetres et baies vitrées : U

1 ETAPE 1 : CONTEXTE, ANTERIORITES, DYNAMIQUES D’ACTEURS ....................54 

1.1 Contexte National et Local :..........................................................................................54 

1.2 Antériorités et Origines de procédés de haute performance d’isolation thermique 

appliqués aux fenêtres et baies vitrée : ......................................................................................55 

1.3 Dynamique des Acteurs.................................................................................................57 

1.3.1 Acteurs Moteurs et décideurs clés.........................................................................57 

1.3.2 Acteurs Résistants à l'Innovation...........................................................................57 

2 ETAPE 2 : CONTENU de l'innovation.................................................................................58 

2.1 Description de la technologie : ......................................................................................58 

2.2 Description des produits et modalités d’intégration architecturale ...............................58 

2.3 Horizon temporel :.........................................................................................................59 

2.3.1 Innovation « mature »............................................................................................59 

2.3.2 Innovation « émergente » (expérimentation).........................................................59 

2.3.3 Innovation « à l’horizon » (recherche) ..................................................................60 

2.4 Champ d’application : ...................................................................................................60 

2.5 Impacts : ........................................................................................................................60 

3 ETAPE 3 : MISE EN ŒUVRE .............................................................................................61 

3.1 Fiabilité de la mise en œuvre sur chantier .....................................................................61 

3.2 Spécificité de mise en œuvre.........................................................................................61 

3.3 Modalités de gestion, d’exploitation et de maintenance des fenêtres à haute performance 

thermique...................................................................................................................................61 

3.4 Incitations réglementaires, fiscales…, modalités de financement.................................61 

4 ETAPE 4 : EVALUATION DES RESULTATS FAITE DANS LEs PAYS CONCERNEs62 

4.1 Les performances...........................................................................................................62 

4.1.1 Energie...................................................................................................................62 

4.1.2 Stabilité, Sismique, Feu.........................................................................................62 

4.1.3 Confort Hygrothermique, Acoustique, Eclairage..................................................62 

4.1.4 Risques de dégradation des performances après mise en œuvre...........................62 

4.1.5 Compatibilité entre performances .........................................................................63 

4.2 Les coûts réels ...............................................................................................................64 

4.2.1 Coût Initial – Investissement .................................................................................64 

4.2.2 Coût Opérationnel - Exploitation – Maintenance..................................................65 

4.3 Le vécu des utilisateurs – Avis des Acteurs et du Public ..............................................65 

4.3.1 Les propriétaires et gestionnaires ..........................................................................65 

4.3.2 Les résidents et usagers .........................................................................................65 

4.4 Vitesse de diffusion dans le pays...................................................................................65 

4.4.1 Le Marché – Commercialisation ...........................................................................65 

4.4.2 Nature et efficacité des incitations.........................................................................65 

4.4.3 Actions de diffusion et de sensibilisation..............................................................65 

4.4.4 Volonté d’exportation............................................................................................65 

5 ETAPE 5 : REFLEXION CRITIQUE DU CSTB ET DE SES PARTENAIRES SUR LES 

QUATRES DIMENSIONS ETUDIEES : CONTEXTE, CONTENU, MISE EN ŒUVRE, 

EVALUATION .............................................................................................................................66 

5.1 Points forts, points faibles de l’innovation (méthode SWOT ) .....................................66 

5.1.1 S : Strength - Forces ..............................................................................................66 

5.1.2 W : Weakness : Faiblesses ....................................................................................66 

5.1.3 O : Opportunities – Opportunités ..........................................................................66 

5.1.4 T : Threats – Menaces ..........................................................................................66 

5.2 Points singuliers au contexte du pays............................................................................67 

C52 


6 ETAPE 6 : CONDITIONS DE LA TRANSPOSITION EN FRANCE ................................67 

6.1 Les chances de la transposition en France.....................................................................67 

6.2 Compatibilité avec le cadre réglementaire et normatif français....................................67 

6.3 Quelle dynamique d’acteurs nécessaire.........................................................................67 

6.4 Disponibilité en France des techniques concernées et des compétences de pose. ........67 

6.5 Quels types d’incitations envisager ...............................................................................67 

6.5.1 Réglementation Technique....................................................................................67 

6.5.2 Soutien des Collectivités locales ...........................................................................68 

6.5.3 Fiscalité, Financement...........................................................................................68 

7 ANNEXE : SOURCES d'INFORMATION..........................................................................69 

7.1 Références .....................................................................................................................69 

7.2 Experts Consultés : ........................................................................................................69 

7.3 Industriels ......................................................................................................................70 

7.4 Données Techniques......................................................................................................72 

C53 


1 ETAPE 1 : CONTEXTE, ANTERIORITES, DYNAMIQUES D’ACTEURS 

1.1 Contexte National et Local : 

C’est en Europe du Nord (Pays Scandinaves) et Centrale (Allemagne, Autriche, Suisse ) que le 

développement des parois transparentes (fenêtres et baies vitrées - vitrages + cadres) avec une 

isolation thermique haute performance (U < 1 W/m².K ) est le plus significatif. 

Ce rapport s'intéresse principalement à l'isolation thermique et par conséquent au coefficient U. 

En effet, la réduction des pertes constitue un axe majeur pour faire des économies d'énergie. 

Néanmoins, dans le cadre d'une approche globale du bâtiment, la fenêtre ne devra pas être vue 

uniquement du point de vue "perte" mais aussi du point de vue "gain", en particulier par la prise 

en compte des apports solaires et lumineux, sans oublier les performances acoustiques. 

Les conditions communes rencontrées, qui ont favorisé leur développement sont les suivantes : 

- un climat rigoureux et une saison froide longue ; 

- une forte dépendance énergétique vis-à-vis de pays étrangers (à l'exception peut-être de la 

Norvège qui malgré tout a développé un programme de bâtiments à basse consommation 

énergétique : le projet Smart Energy Efficient Building – SmartBygg ) ; 

- un coût élevé de mise à disposition de l’énergie (transport, réseaux de distribution) ; 

- une forte sensibilisation de la population aux questions environnementales ; 

- des codes du bâtiment peu descriptifs, souvent ouverts à l’innovation ; 

- un engagement des pouvoirs publics au niveau national ou local (programme nationaux de 

RD spécifiques avec des budgets conséquents, initiatives locales de promotion de solution 

écologique et avec une bonne efficacité énergétique). Au niveau local, certaines actions 

sont menées pour combiner l’efficacité énergétique et les aspects écologiques. Les budgets 

dédiés à ces activités peuvent être très significatifs à l’échelle de certains pays (Autriche 

par exemple) ; 

- la présence de labels ou de dispositif de certification (Passivhaus, Minergie) pour signaler 

la performance énergétique des bâtiments et des ouvrages. Ces dispositifs fédèrent des 

groupes de lobbying et de promotion de l’efficacité énergétique et favorisent la réalisation 

d’opérations de démonstrations. 

Par ailleurs, dans la plupart de ces pays la gestion des ressources et les contraintes 

environnementales apparaissent comme les principaux moteurs du développement des 

technologies qui permettent de réduire les besoins en énergie des bâtiments. De plus, tous ces 

pays se sont engagés à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre (accord de Kyoto). 

Localement, comme en Autriche où le tourisme est une ressource importante, la préservation des 

sites naturels conduit à une prise de conscience collective sur la nécessité de préserver l’énergie 

qui reste le premier producteur de gaz à effet de serre (GES), que ce soit lors de la production, du 

transport et de sa consommation. 

Dans la majorité des pays, le développement des fenêtres et baies vitrées à haute performance 

thermique reste limité. Le choix d’installer des menuiseries à haute performance reste du domaine 

volontaire : les réglementations nationales ou locales ne sont pas contraignantes et n’imposent pas 

des niveaux de performance impliquant des fenêtres et baies vitrées à haute performance 

thermique (U< 1 W/ m 2 C), même si les codes de calcul des performances évoluent sur ce point. 

Les pionniers dans ce domaine sont l’Allemagne, l'Autriche et la Suisse. Il faut noter que les 

codes de calcul et les réglementations sont en évolution régulière dans la plupart des pays et que 

les produits qui émergent aujourd'hui deviendront la règle demain. 

C54 


Des certifications ou des labels (volontaires) incitent au développement de baies vitrées à haute 

performance thermique : 

- Passiv haus(Allemagne Autriche), 

- Minergie (suisse France). 

Ces labels imposent aujourd’hui des niveaux de performance élevés (0,8 W/ m 2 K) et incitent, les 

industriels de la fenêtre à proposer des produits adaptés. 

En outre, des associations professionnelles ou écologistes font la promotion des économies 

d’énergie et de la haute performance énergétique auprès des décideurs publics. 

Dans la plupart des pays, des mécanismes d’incitations à économiser l’énergie ont été mis en 

place. L’incitation prend la forme de primes ou de crédits d’impôt. 

Ainsi aux Etats-Unis, l'installation de fenêtres haute performance marquées Energy Star permet de 

bénéficier d’un crédit d'impôts de 10% du prix d'achat, avec un maximum de 200 $. 

1.2 Antériorités et Origines de procédés de haute performance d’isolation 

thermique appliqués aux fenêtres et baies vitrée : 

Les fenêtres haute-performance sont l’évolution directe des produits existants. Après l’apparition 

dans les années 1970 du double vitrage pour remplacer le simple vitrage, l’introduction des verres 

à couche peu émissive (Vitrage à Isolation Renforcée - VIR) de plus en plus performants a 

marqué une étape importante. Les limites physiques de l’émissivité étant atteintes, pour améliorer 

encore les performances thermiques, le triple vitrage s’impose. 

Figure 1 : Double Vitrage avec Couche Basse Emissivité : www.cekal.com 

Ces innovations sur le vitrage ont permis de diviser par 6 le coefficient U du vitrage : il est passé 

de 5,6 (simple vitrage) à 0,5 W/m².K, voire proche de 0,2 pour les vitrages les plus performants 

sur le marché. D’autres solutions technologiques sont également en cours d’études, en intégrant 

des vitrages "sous vide". Ces technologies sont disponibles commercialement mais restent encore 

confidentielles. 

La pénétration des fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique est très différente en 

fonction des pays. 

En Finlande depuis les années 1990, les fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique 

sont devenues peu à peu un standard (tableau 1). On constate le développement en parallèle du 

double et du triple vitrage mais sans couche basse-émissivité. 

C55 


Evolution des fenêtres en Finlande 

Période U fenêtres Fenêtre typique 

< 1970 2,5 double vitrage cadre bois 

1970-1980 2,1 double et triple vitrage cadre bois 

1980-1990 1,8 double et triple vitrage cadre mixte bois aluminium 

1990-2000 1,8 triple vitrage cadre mixte bois aluminium 

Tableau 1: Evolution des fenêtres en Finlande 

(source VTT Building Technology – projet Sureuro) 

Pour compléter le tableau I, il est important d'ajouter que la réduction du coefficient U 

s'accompagne toujours d'une diminution du Facteur Solaire qui passe de 0,90 pour un simple 

vitrage à environ 0,5 pour un triple vitrage. La transmission lumineuse est aussi modifiée. 

C'est pourquoi, au Etats-Unis et au Royaume Unis, le marquage des fenêtres fournit non 

seulement le coefficient U mais aussi le coefficient g et la transmission lumineuse. 

En effet, suivant les zones climatiques considérées, le bilan énergétique (pertes/gains) d'une 

fenêtre sur une période de chauffe est variable, dans certains cas, il peut être positif. 1 

1 : Logements à Faibles Besoins en Energie - Guide de recommandations et d’aide à la conception - Région Rhône-Alpes ADEME 

- ODH 26 Conseil Général de Savoie - Cabinet Olivier Sidler – Enertech - http://sidler.club.fr 

C56 


http://www.nfrc.org/label.aspx 

http://www.bfrc.org/ratings.aspx 

Figure 2 : Les données affichées pour les fenêtres aux Etats-Unis et au Royaume-Unis. 

Au Danemark, en Autriche et en Suisse, la diffusion des produits à forte isolation (fenêtres, baies 

vitrées) reste fortement dépendante des programmes de certification volontaire et de promotion 

des bâtiments à faible consommation énergétique. 

En Autriche, entre 1998 et 2001, 84 maisons individuelles et appartements ont été construits, 

évalués et documentés. Ces projets de démonstration ont contribué à l’information et à la 

promotion de l’efficacité énergétique dans les logements. 

Une action importante a été menée par la suite avec un programme fédéral "Bâtiment Durable du 

Futur", lancé par le ministère pour l’innovation et de la technologie. Actuellement, 151 projets de 

construction ont été réalisés dans le cadre de la R&D faisant ressortir les aspects économie 

d’énergie et écologie. Parmi eux, 35 bâtiments de démonstration ont été construits pour favoriser 

une prise de conscience collective dans ces domaines. 

1.3 Dynamique des Acteurs 

Les acteurs principaux pour le développement des fenêtres à haute performance thermique sont 

les suivants : 

- les fabricants de verre et les industriels des vitrages, 

- les bureaux d'architectes et les bureaux d'études spécialisés, 

- les fabricants de matériel spécifique ou destiné aux maisons basse consommation 

énergétiques ou passives. 

Ces acteurs sont soutenus au niveau local par des associations ou des instituts qui ont pour but de 

contribuer à l’efficacité énergétique et de promouvoir les économies d’énergie. Ainsi, le 

Passivhaus Institut fournit référentiels techniques, outils logiciels de conception (pour les bureaux 

d'études), guides de mise en œuvre (isolation, fenêtres, ventilation, …). En outre, il a mis en place 

une certification volontaire des bâtiments passifs et des composants, appareils ou systèmes qui 

leur sont destinés. Par ailleurs, il diffuse l’information au travers de plusieurs sites Internet, des 

brochures, des guides techniques, des outils logiciels et organise des conférences. En Suisse, 

l'association Minergie fait aussi un important effort de marketing pour promouvoir sa marque. 

1.3.1 Acteurs Moteurs et décideurs clés 

Les acteurs qui accompagnent ce développement sont : 

- les gouvernements avec les programmes d’aide à la construction des bâtiments à faible 

consommation énergétique, en collaboration avec tous les acteurs du bâtiment : 

banques, architectes, BE, constructeur, promoteurs, etc. ; 

- des instituts spécialisées comme l’OIB (Autriche), le Fraunhofer Institut für Solare 

Energie ou l’Institut für Building Physics (Allemagne) et d’autres organismes 

(Association, ONG …) qui développent des projets pilotes pour étendre le standard 

PassivHaus à travers l'Europe (Benalux, Italie, Irlande …). 

- l'Europe qui a soutenu (6 ième PCRD - projet CEPHEUS) et soutient encore à travers le 

programme Intelligent Energy Europe,des projets pour étendre le standard 

PassiveHaus en Europe (projet PEP) du Nord et du Sud ( projet Passive On ) 

- les particuliers "pionniers" ou précurseurs, propriétaires de maisons individuelles qui 

ont toujours un rôle prépondérant pour une prise de conscience collective sur les 

problèmes environnementaux. 

1.3.2 Acteurs Résistants à l'Innovation 

C57 


Il n'existe pas d'acteurs résistants au développement des fenêtres et baies vitrées à haute 

performance thermique. Mais les fabricants de cadres (menuisiers, "gammistes" …) ne font pas 

d’effort important de développement particulier de nouveaux produits vraiment adaptés aux 

vitrages épais et plus faciles à mettre en œuvre. Ils privilégient l’adaptation des cadres existants 

(augmentation du nombre d'alvéoles pour les cadres PVC ), ce qui peut limiter le gain de 


Le frein principal à la diffusion des fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique reste 

la faiblesse des exigences réglementaires en termes de performance énergétique et la forte 

diffusion du double vitrage à isolation renforcé (VIR) dont les verriers font une très forte 

promotion et qui répond aux exigences réglementaires vis-à-vis des performances thermiques, 

dans la majeure partie des pays. 

2 ETAPE 2 : CONTENU DE L'INNOVATION 

2.1 Description de la technologie : 

La technologie la plus représentative de la fenêtre haute performance est le triple vitrage (parfois 

avec gaz rare et couches basse émissivité) avec un cadre mixte (bois-alu) à rupture de pont 

thermique. A l’heure actuelle à l’exception de la Finlande et des constructions labellisées 

«PassivHaus» ou «Minergie P», ce type de baies est très rare dans la construction alors que le 

double vitrage à isolation renforcée constitue un standard dans beaucoup de pays. 

Une fenêtre à haute performance thermique est une innovation qui peut-être réalisée avec les 

technologies disponibles actuellement mais son optimisation est certainement nécessaire : 

problème de poids, d'intégration et d'encombrement. 

2.2 Description des produits et modalités d’intégration architecturale 

La figure 3 illustre une fenêtre avec triple vitrage, utilisée dans le cadre du programme 

PassivHaus. 

C58 


Figure 3 : Un exemple de fenêtre haute performance 

Triple vitrage + Cadre haute performance 

L’intégration d’une telle fenêtre dans une construction neuve ne pose pas de problème particulier. 

En ce qui concerne la réhabilitation, il est nécessaire de tenir compte, pour intégrer la fenêtre à 

haute performance thermique, de son épaisseur (en termes de vitrage et de menuiserie) 

particulièrement importante. Une réhabilitation par changement simple de l'ouvrant n'est pas 

possible, seule une rénovation lourde (avec changement du cadre, renforcement de l'isolation des 

parois opaques et installation d'une ventilation) permettra d'atteindre les objectifs. 

2.3 Horizon temporel : 

2.3.1 Innovation « mature » 

Les fenêtres à haute performance thermique (triple vitrage) sont des produits actuellement 

diffusés en Allemagne, Suisse, Autriche et toute l’Europe du nord. Leur développement 

commercial est lié au développement des maisons passives et des programmes publics similaires. 

La diffusion d’un tel produit en France ne présente pas de problèmes techniques. Toutefois, ce 

produit est intimement associé aux immeubles passifs. Son développement serait donc 

concomitant avec le développement des constructions passives en France. 

Les industriels qui développent ces solutions, en Suisse et en Allemagne, adhèrent généralement 

aux labels Minergie et PassivHaus et proposent des produits adaptés à ces labels, par exemple : 

- Minergie : 119 industriels participants ou membres dont 18 exclusivement pour le 

domaine de la fenêtre avec 33 modules "fenêtre" labélisés Minergie, 

- PassivHaus : 67 industriels "labélisés" dont 65% concernant les fenêtres. 

Pour traiter les problèmes de surchauffe en été, en particulier pour le développement des maisons 

passives dans l'Europe du Sud, les fenêtres haute-performance sont souvent associés à des 

protections solaires. Différentes technologies sont disponibles : les stores bannes, les stores 

intérieurs/extérieurs, voire intégrés dans le double ou triple vitrage. 

2.3.2 Innovation « émergente » (expérimentation) 

D’autres solutions pour développer les fenêtres à haute performance thermique sont aujourd'hui à 

l’étude. Pour réduire l'épaisseur, le triple vitrage avec un vitrage sous vide est en développement 

chez certains industriels. La figure 4 montre le schéma d’un tel vitrage. Ce vitrage présente 

l’avantage de rester dans des épaisseurs compatibles avec les cadres utilisés pour les doubles 

vitrages. 

C59 


Vitrage extérieur trempé peu 

émissif (4mm) 

Lame intercalaire de gaz isolant 

(10mm) 

Vitrage clair (3mm) 

Cavité sous vide (0,2mm) avec 

intercalaires en inox 

Vitrage intérieur feuilleté de 

sécurité traité peu émissif (6mm) 

Joint de scellement 

double barrière 

Figure 4 : Schéma d’un double vitrage intégrant un vitrage sous vide (source VELUX). 

La double fenêtre est une solution qui fait également l’objet d’un regain d'intérêt avec le 

développement des murs épais (20-30 voire 40 cm d'isolant pour les maisons passive). Sa praticité 

demeure toutefois un obstacle à son développement. Le développement des murs épais fait que de 

nouveaux types de cadre (plus minces) sont proposés sur le marché pour conserver une ouverture 

totale suffisante et éviter l'effet d'ombrage résultant du mur épais. 

2.3.3 Innovation « à l’horizon » (recherche) 

Plus en amont, des recherches concernant la "fenêtre active multifonctionnelle" sont déjà bien 

avancées. La fenêtre deviendra un élément intégrant différentes fonctions comme l’isolation 

thermique et acoustique, la gestion des apports solaires et de l'éclairage naturel (vitrage 

électrochrome, thermochrome …), la production d'électricité (PV intégré), l'éclairage (LED ou 

OLED intégrées), voire la ventilation. 

2.4 Champ d’application : 

Les fenêtres à haute performance thermique sont destinées aux bâtiments à faible consommation 

d'énergie et aux maisons passives. Elles sont essentiellement installées en bâtiment neuf, parce 

que les maisons passives sont très majoritairement des maisons neuves mais leur utilisation peut 

être étendue à la rénovation lourde. De plus, une fenêtre à haute performance thermique doit être 

associée à des parois opaques ayant une isolation haute performance pour atteindre une efficacité 

optimale. C’est rarement le cas dans les immeubles existants si une rénovation lourde n’est pas 

engagée. 

Enfin, les fenêtres avec une isolation thermique haute performance ne sont pas pour l'instant 

utilisées en tertiaire. 

2.5 Impacts : 

L’impact le plus important, noté par les occupants, est l'amélioration du confort, en particulier 

l'hiver avec la réduction de l’effet de paroi froide à proximité du vitrage. 

De plus, les couches basses émissivité permettent de réduire les risques de surchauffe l'été. Ce 

gain est déjà ressenti avec des doubles vitrages à isolation renforcé mais il est meilleur avec des 

fenêtres à haute performance thermique. Enfin, les pertes thermiques par le vitrage sont réduites 

de plus de 50%. 

C60 


Il n’existe pas à notre connaissance d’étude sur la réduction des émissions de CO2 (et donc de 

l’effet de serre engendré) due à l’utilisation de fenêtres à haute performance thermique. Les seules 

études disponibles ont été réalisées par le GEPVP et concernent l’utilisation des doubles vitrages 

à isolation renforcé. Une des conclusions de cette étude est que le remplacement en Europe des 

simples vitrages par des doubles vitrages à isolation renforcé, pourrait faire économiser 

annuellement 26 million de tonnes équivalent pétrole et réduire l’émission annuelle de CO 2 de 82 

million de tonnes. 

3 ETAPE 3 : MISE EN ŒUVRE 

3.1 Fiabilité de la mise en œuvre sur chantier 

L’offre industrielle dans le domaine de la fenêtre est très flexible et permet généralement toutes 

les adaptations aussi bien au niveau des dimensions ou des matériaux utilisés (bois, PVC, alu), 

voire même de la couleur. 

La pose d'une fenêtre haute performance n’engendre pas de difficulté supplémentaire par rapport à 

une fenêtre classique même si l’épaisseur plus importante d’un triple vitrage (et sa masse) peuvent 

exiger des adaptations (réduction du jour pour renforcer la menuiserie). Les techniques de pose 

actuelles sont directement adaptables et tous les textes réglementaires ou documents d’application 

gardent leur validité ; l'exigence la plus importante restant d'assurer une bonne étanchéité à l'air 

entre la fenêtre et la paroi 

3.2 Spécificité de mise en œuvre 

Les composants d’une fenêtre à haute performance énergétique ont un prix élevé, que ce soit pour 

une installation dans le neuf ou l’existant. 

Dans le cas de rénovation lourde (qui s’apparente à de la construction neuve), la mise en œuvre 

des fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique diffère très peu de celle des fenêtres 

avec vitrage isolant classique. Les documents techniques et règlementaires sont applicables. 

Pour la réhabilitation (remplacement de menuiserie), les dimensions (épaisseur notamment) des 

fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique peuvent poser des problèmes d’adaptation. 

Les documents techniques et règlementaires existant demeurent toutefois applicables. 

Une mise en œuvre de qualité est indispensable pour assurer la performance de la fenêtre à haute 

performance thermique. La plupart des problèmes de performance des fenêtres ont pour origine 

une mauvaise liaison entre le cadre de la fenêtre et le bâti (passage d’air) du fait d’une mise en 

œuvre déficiente. 

3.3 Modalités de gestion, d’exploitation et de maintenance des fenêtres à haute 

performance thermique 

L’entretien et la maintenance des fenêtres à haute performance thermique est similaires à celle des 

vitrages isolants classiques. Le triple vitrage et les vitrages sous vides de par leur conception plus 

complexes sont toutefois soumis à des contraintes physiques plus fortes qui notamment sollicitent 

particulièrement les joints. 

3.4 Incitations réglementaires, fiscales…, modalités de financement 

Dans la plupart des pays, des aides basées sur les performances thermiques du bâtiment favorisent 

l’installation de vitrages isolants conformes à la réglementation thermique en vigueur, mais il 

n'existe pas de mesures spécifiques pour les fenêtres à haute performance thermique. 

C61 


4 ETAPE 4 : EVALUATION DES RESULTATS FAITE DANS LES PAYS 

CONCERNES 

4.1 Les performances 

Les fenêtres à haute performance thermique sont des produits fortement industrialisés. 

L’évaluation de ces produits fait l’objet de normes européennes largement utilisées. L’évaluation 

des performances thermiques est réalisée selon les méthodes décrites dans les normes suivantes : 

- NF EN 410 - Novembre 1999 : Verre dans la construction - Détermination des 

caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages ; 

- NF EN 673 - Août 2001 : Verre dans la construction - Détermination du coefficient de 

transmission thermique, U - Méthode de calcul ; 

- NF EN 674 - Décembre 1998 : Verre dans la construction - Détermination du 

coefficient de transmission thermique, U - Méthode de l'anneau de garde ; 

- NF EN 675 - Décembre 1998 : Verre dans la construction - Détermination du 

coefficient de transmission thermique, U - Méthode du fluxmètre. 

L’évaluation acoustique est réalisée selon les méthodes décrites dans les normes suivantes 

- NF EN ISO 140-1/A1 - Juillet 2005 : Acoustique. Mesurage de l'isolement acoustique 

des immeubles et des éléments de construction. Partie 1 : spécifications relatives aux 

laboratoires sans transmissions latérales - Amendement 1 : exigences particulières 

applicables au cadre de l'ouverture d'essai pour cloisons à doubles parements légers ; 

- NF EN ISO 140-3/A1 - Juillet 2005 : Acoustique. Mesurage de l'isolement acoustique 

des immeubles et des éléments de construction. Partie 3 : mesurage en laboratoire de 

l'affaiblissement des bruits aériens par les éléments de construction - Amendement 1 : 

conditions particulières de montage des cloisons à doubles parements légers. 

De plus, chaque élément de la fenêtre fait l’objet de norme d’essais que ce soit : 

- le vitrage ; 

- les profilés ; 

- la quincaillerie. 

4.1.1 Energie 

Le GEPVP estime que 20% de l’énergie utilisée pour le chauffage est perdue à travers le vitrage, 

l’utilisation des fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique réduirait ces pertes de 

plus de 50%. 

4.1.2 Stabilité, Sismique, Feu 

Les performances en termes de stabilité au feu et au séisme sont identiques à celles obtenues avec 

les fenêtres classiques. 

4.1.3 Confort Hygrothermique, Acoustique, Eclairage 

La fenêtre joue souvent un rôle actif dans la ventilation et la qualité de l’air. Le cadre est souvent 

utilisé comme entrée d’air. L’amélioration des performances thermiques, en particulier des 

températures de surface interne, permet d’éviter ou de retarder la condensation sur le vitrage. 

Les performances acoustiques correspondent généralement à la meilleure classe de performance, 

c'est-à-dire un indice d’affaiblissement routier supérieur à 36 dB. 

4.1.4 Risques de dégradation des performances après mise en œuvre 

C62 


Si la mise en œuvre ne diffère pas fondamentalement de celle des fenêtres classiques, elle reste 

primordiale dans la performance effective de la baie installée et dans la pérennité de cette 

performance. Ce problème est d’autant plus aigu pour les fenêtres à haute performance thermique 

qui doivent apporter un confort thermique accru. 

Les fenêtres à triple vitrage ou double vitrage "sous vide" sont plus complexes que les fenêtres à 

double vitrage à isolation renforcée. Notamment, les joints qui séparent les vitrages sont 

susceptibles de se dégrader plus vite que ceux des doubles vitrages car ils sont plus sollicités. 

A coté du risque intrinsèque lié à la technologie des vitrages utilisés, le risque principal de 

dégradation des performances de la fenêtre dans son ensemble portent sur la liaison entre la 

fenêtre et la paroi opaque. L’étanchéité à l’air entre la fenêtre et le bâti doit être maintenue dans le 

temps, malgré le surpoids lié au triple vitrage. Le problème à résoudre est donc la liaison et la 

gestion de l’étanchéité à l’air entre la fenêtre et le bâti. Cette question est d'autant plus importante 

que la pose d’une fenêtre semble accessible à tout le monde alors que ce domaine ne tolère pas l’a 

peu près (même s'il existe de très bons bricoleurs). 

4.1.5 Compatibilité entre performances 

Une fenêtre est soumise à des contraintes contradictoires, notamment elle doit : 

• limiter les apports solaires thermiques en été et les favoriser en hiver, 

• permettre à la lumière de pénétrer pour l’éclairage tout en limitant l’éblouissement. 

Les caractéristiques des fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique doivent être un 

compromis entre l’isolation thermoacoustique, les apports solaires, le climat et le confort souhaité 

par l'utilisateur. 

Ces fenêtres doivent être associées à une protection solaire externe pour pouvoir moduler les 

apports solaires en fonction des saisons. 

C63 


4.2 Les coûts réels 

4.2.1 Coût Initial – Investissement 

Le coût d’un double vitrage est de l’ordre de 15 euros / m², celui d’un double vitrage à vitrage à 

isolation renforcé de 20 euros / m². 

Dans le tableau ci-dessous, sont présentés les coûts en Autriche 

Cadre 

Fenêtre Standard 

U-value < 1,4 W/m²K 

€/m² 

Fenêtre Maison Passive 

U-value< 0,8 W/m²K 

€/m² 

PVC 190 250 

Wood-Aluminium 210 280 

Coûts des fenêtres haute-performance en Autriche 

(Source: Schöberl, Hutter; Passive house Technologies in Social Housing, Vienna, 2003) 

Selon l’ADEME, les triples vitrages et menuiseries correspondantes, développées en Allemagne 

et en Belgique sont 90% plus chères que les fenêtres standards. 

De plus, il semble qu'il existe une grande disparité des prix des vitrages à haute performance 

thermique en Europe : par exemple, plus du simple au double entre la Suisse et la France. 

En France, il n’y a quasiment pas de ligne de production de triple vitrage. Aujourd’hui, une 

menuiserie française équipée d'un triple vitrage français coûte plus du double d’une menuiserie 

équipée de double vitrage à isolation thermique renforcée. 

Au niveau actuel des prix de l’énergie en Europe, l’économie engendrée par les menuiseries à 

haute performance énergétique comparativement aux solutions classiques est faible, et induit des 

temps de retour sur investissement très long (au minimum 30 ans, en passant d’une menuiserie 

classique - PVC avec double vitrage simple, U w < 2 W/m².K, 300€ hors pose - à une menuiserie à 

haute performance énergétique - PVC et triple vitrage haute performance, U = 0,8 W/m².K, 500€ 

hors pose – avec un chauffage électrique). 

Même si les prix des énergies augmentent de manière très importante, la « rentabilité » 

économique du remplacement des menuiseries dans les logements existants demeurent bien faible 

comparativement, par exemple, au remplacement de la chaudière. 

Toutefois, le remplacement de la fenêtre demeure une des premières idées quand il s’agit 

d’améliorer pour un habitant la performance énergétique de son logement. Le propriétaire et/ou 

l’utilisateur profite en effet de « co-bénéfices » non énergétiques qu’il valorise clairement si les 

menuiseries vétustes de son logement sont remplacées : 

• meilleur confort : suppression des parois froides, absence de courant d’air ; 

• meilleure protection contre le bruit extérieur ; 

• meilleure qualité de l’air, meilleure hygrométrie (grâce à l’aération contrôlée) ; 

• sécurité accrue, du fait des fenêtres constamment ou très souvent fermées ; 

• meilleur revenu locatif (dans le neuf en Suisse, l’aération contrôlée justifie une hausse de 5 

% de loyer ; dans l’ancien, de nouvelles fenêtres et une isolation de façade renforcée 

peuvent justifier 100 à 150 francs suisses de loyer supplémentaire) ; 

C64 


• meilleur prix à la revente (selon une enquête commune de la Banque cantonale de Zurich 

et du CEPE de l’EPF Zurich, les maisons Minergie (qui sont équipées de menuiserie avec 

une bonne performance thermique) se vendent en moyenne 9 % plus cher que des maisons 

standard dans des localisations similaires ; 

• augmentation de la valeur immobilière à terme (selon les experts immobiliers de la 

Banque cantonale de Zurich, les bâtiments Minergie ont en tendance une valeur 

immobilière à terme supérieure à celle d’un bien immobilier standard comparable). 

• absence d'entretien périodique 

4.2.2 Coût Opérationnel - Exploitation – Maintenance 

Le coût d’exploitation et de maintenance d’un triple vitrage et de la menuiserie associée est 

quasiment nul et ne diffère pas de celui d’un double vitrage et de sa menuiserie. 

4.3 Le vécu des utilisateurs – Avis des Acteurs et du Public 

4.3.1 Les propriétaires et gestionnaires 

Pas d'éléments sur ce point. 

4.3.2 Les résidents et usagers 

D’après les fabricants, que ce soit dans le résidentiel ou le collectif, le retour positif des usagers 

est essentiellement du à l’amélioration du confort, aussi bien en hiver (pas de parois froide) qu'en 

été. 

4.4 Vitesse de diffusion dans le pays 

4.4.1 Le Marché – Commercialisation 

En Autriche, au Danemark et en Suisse, la commercialisation des fenêtres à haute performance 

thermique reste liée au développement des maisons à faible consommation énergétique et aux 

labels qui leur sont associés. Ces maisons représentent aujourd'hui moins de 10 % du marché mais 

ce marché est en croissance exponentiel. 

En Finlande le triple vitrage deviendrait le standard mais pour l’instant aucun chiffre de 

pénétration du marché n’est disponible. 

4.4.2 Nature et efficacité des incitations 

Pas d'éléments sur ce point 

4.4.3 Actions de diffusion et de sensibilisation 

Les actions de diffusion et de sensibilisation sont essentiellement centrées autour de deux axes : 

- la promotion de la maison à maisons à faible consommation énergétique, portée par les 

différents labels, les associations et agences de promotion pour l’environnement et les 

économies d’énergie. 

- la promotion de l’amélioration du confort d’été et d’hiver, portée par les industriels. 

4.4.4 Volonté d’exportation 

Les industriels étrangers ou français établis à l’étranger ne font pas d’effort particulier pour 

exporter vers la France des fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique. 

Selon les fabricants, le marché français n’est pas prêt à accepter les dimensions de menuiserie 

imposées par la technologie du triple vitrage. En outre, le transport de vitrage à haute performance 

thermique (triple vitrage ou double vitrage sous vide) est plus difficile que celui des doubles 

C65 


vitrages classiques, car ils sont plus lourds (triple vitrage) et plus fragiles tant qu’ils ne sont pas 

montés. 

En France, l’effort de communications des industriels porte actuellement sur le double vitrage à 

isolation thermique renforcé (VIR) qui compte tenu du climat répond aux exigences de la 

réglementation et peut trouver un marché très important dans la réhabilitation. Néanmoins, des 

industriels suisses ou allemands sont prêts à répondre à la demande de triple vitrages sur le 

marché de niche des maisons basse consommations énergétique. 

Enfin, une entreprise française propose depuis peu une fenêtre triple vitrage. 

5 ETAPE 5 : REFLEXION CRITIQUE DU CSTB ET DE SES PARTENAIRES SUR 

LES QUATRES DIMENSIONS ETUDIEES : CONTEXTE, CONTENU, MISE EN 

ŒUVRE, EVALUATION 

5.1 Points forts, points faibles de l’innovation (méthode SWOT ) 

5.1.1 S : Strength - Forces 

Au niveau du produit, les différents points forts des fenêtres haute-performance sont les suivants : 

- une mise en œuvre peu différente de celle des menuiseries classiques ; 

- une modularité et adaptabilité des éléments au point de vue de la taille, de la forme et de la 

couleur. 

- un potentiel de développement de nouveaux produits associés particulièrement au niveau 

des cadres (notamment l'intégration de systèmes de ventilation) ; 

- un marché français de plus en plus intéressé par les maisons à faible consommation 

énergétique mais qui offre une plus grande diversité (Zones Climatiques) que les marchés 

Suisse et Autrichien, voire Allemand ou Scandinave. 

5.1.2 W : Weakness : Faiblesses 

Les principaux points faibles français sont : 

- un prix élevé, 

- des exigences réglementaires insuffisantes, 

- le développement commercial des vitrages à isolation renforcé, 

- le climat français moins rigoureux que celui des pays du nord de l’Europe. 

Le statut juridique de la fenêtre (faisant partie de la façade) qui oblige l’intervention de nombreux 

acteurs (copropriété, syndic d’immeuble, préfecture, verriers, menuisiers, poseurs, etc.) ainsi que 

le manque d’information et de lien entre eux, reste un handicap au développement structuré du 

produit. 

5.1.3 O : Opportunities – Opportunités 

Le développement de ce produit pourrait profiter : 

- d’un fort lobbying de la part des verriers ; 

- de la valorisation des compétences déjà existantes. 

5.1.4 T : Threats – Menaces 

La large promotion actuelle et la croissance de la diffusion du double vitrage et des verres à 

couche (vitrage à isolation renforcée) reste la principale menace au développement actuel ou à 

court terme des fenêtres et baies vitrées à haute performance thermique. 

Le contrôle insuffisant actuellement de la qualité de mise en œuvre des produits est également une 

menace forte pour le développement des fenêtres et baies à haute performance thermique. La mise 

C66 


en œuvre est primordiale pour que les consommateurs apprécient véritablement la performance de 

ces produits par rapport aux produits "standards" actuels. 

5.2 Points singuliers au contexte du pays 

Les points singuliers ont été listés au paragraphe 1.1. Il est à noter que, mis à part l'Allemagne, les 

autres pays où se développent les fenêtres à haute performance thermique sont de "petits" pays 

(Suisse, Autriche, Finlande …) avec une certaine homogénéité climatique. 

6 ETAPE 6 : CONDITIONS DE LA TRANSPOSITION EN FRANCE 

6.1 Les chances de la transposition en France 

Comme, il n'existe pas d'obstacles techniques, la transposition en France des fenêtres hauteperformance 

dépendra des évolutions à long terme de la réglementation et de l’implication des 

industriels dans son développement. Mais à court terme, comme dans les autres pays européens, 

l'implantation de labels très haute performance énergétique, le développement des maisons 

passives seront autant de marché (de niche aujourd’hui) potentiels pour les produits à haute 

performance thermique, qui favoriseront le développement des fenêtres ou baies vitrées à haute 


6.2 Compatibilité avec le cadre réglementaire et normatif français 

Le cadre normatif et réglementaire français n’offre aucun obstacle à la diffusion des fenêtres 

haute-performance mais il ne la favorise pas particulièrement. 

6.3 Quelle dynamique d’acteurs nécessaire 

Les fenêtres à haute performance thermique se développeront en France si une demande forte 

rencontre une offre à un prix raisonnable. On peut penser que la demande suscitera l’offre, 

notamment par le biais des constructeurs et/ou promoteurs qui souhaiteront proposer des 

bâtiments à faibles consommation énergétique à des clients de plus en plus exigeants et séduits 

par ce type de construction, à la recherche de biens durablement valorisables et confortables. 

Parallèlement, les pouvoirs publics doivent également contribuer à développer cette demande 

exigeante en renforçant l’outil réglementaire. 

Enfin, le développement d’indicateurs de performance énergétique des bâtiments (le diagnostic de 

performance énergétique en France), mettant en avant la performance énergétique des 

constructions lors des transactions immobilières, permettra également de renforcer cette demande. 

Les industriels pour la plupart européens, maîtrisent déjà dans les pays voisins les techniques 

nécessaires à l’élaboration de fenêtres à haute performance énergétique. Ils sauront répondre 

rapidement quand la demande se fera de plus en plus sentir. 

6.4 Disponibilité en France des techniques concernées et des compétences de 

pose. 

Les techniques concernées existent en Europe, elles sont détenues généralement par de grands 

groupes qui sont aussi présents en France. Le transfert des techniques ne repose donc que sur la 

volonté des acteurs industriels, principalement les verriers et dans une moindre mesure les 

menuisiers, à développer le marcher. Il faut noter que ces produits sont déjà disponibles en France 

à travers les distributeurs qui proposent des produits allemandes ou suisses, mais des PME 

françaises commencent à se positionner sur le marché. 

6.5 Quels types d’incitations envisager 

6.5.1 Réglementation Technique 

C67 


La réglementation thermique qui joue son rôle de "voiture balai" n’est pas suffisamment exigeante 

aujourd’hui pour imposer les fenêtres à haute performance thermique (mais bien sur ne les interdit 

pas). Les initiatives locales ou privées pour récompenser le "maillot jaune" du bâtiment à faible 

consommation énergétique seront autant de mesures incitatives qui aideront les "pionniers" ou 

précurseurs des bâtiments économes. 

6.5.2 Soutien des Collectivités locales 

Certaines régions dans le cadre de politique locale en faveur des économies d’énergie proposent 

des aides financières. La « compétition » régionale ou locale sera aussi un des moteurs du 

développement de ces technologies. 

6.5.3 Fiscalité, Financement 

Dans le cadre de la politique nationale française en faveur des économies d’énergie, des aides 

sous forme de crédit d’impôt existent pour inciter les propriétaires, gestionnaires à réaliser des 

travaux pour réduire leur consommation. 

Tout contribuable, qu’il soit propriétaire-occupant, locataire, usufruitier ou occupant à titre 

gratuit, qui supporte, pour son habitation principale, des dépenses d’équipements est susceptible 

de bénéficier d’un crédit d’impôt. 

En ce qui concerne les parois vitrées, le taux est de 25% du montant de la dépense d'acquisition. 

Toutefois, les exigences pour bénéficier du crédit d’impôt si elles poussent à l’installation de 

menuiseries à isolation renforcée, sont insuffisantes pour inciter à l’installation de fenêtre à haute 

performance énergétique. 

Les caractéristiques exigées sont : 

- fenêtres ou porte-fenêtre dont le coefficient de transmission thermique Uw est inférieur ou 

égal à 2W/m²°K ; 

- vitrages à isolation renforcée dont le coefficient de transmission thermique Ug est inférieur 

ou égal à 1,5 W/m²°K ; 

- double fenêtre dont le coefficient de transmission thermique Uw est inférieur ou égal à 2,4 

W/m²°K. 

Une même démarche avec des exigences plus fortes ou dont le taux de crédit d’impôt est fonction 

de la performance effective de la menuiserie installée, permettrait d’inciter à la mise en œuvre de 

menuiserie à haute performance thermique. 

Ce type de crédit d’impôt pourrait également affectée la taxe d’habitation. 

Des aides similaires au niveau local sont également envisageables. 

C68 


7 ANNEXE : SOURCES D'INFORMATION 

7.1 Références 

WEBZINE CSTB : Baies et Vitrages - 2006 

http://webzine.cstb.fr/equipbaie/private/exports/09-06-2006.pdf 

Les 10 tableaux qui permettent de comprendre le marché de la fenêtre en France en 2004 

BATIM ETUDES - Juin 2005 - SNFA, SNFMI / GEPILB, UFPVC 

http://www.snfa.fr/stock_docs/communique_public_etude_fenetre_2004_la_clef.pdf 

Etude sur le parc fenêtre des logemnts des particuliers – septembre 2004 

http://www.uf-pvc.fr/img/img_metier/renovation_logement2004.pdf 

Etude sectorielle : La baie - Fenêtres, fermetures et vitrages 

Janvier 2000 Etude CSTB réalisée par Jean-François ARENES - Patrick ELIAS - CSTB 

Fenêtre Bois : Performance Thermique Record, FFB, Batimétiers, juin 2006 

Low-E Glass in Buildings - Contribution of the flat glass industry towards reducing greenhouse - 

gas emissions & energy consumption in the EU15, GEPVP, The European Association of Flat 

Glass - mars 2005 - www.gepvp.org 

Energy & Environmental Benefits from Advanced Double Glazing in EU Buildings 

GEPVP, The European Association of Flat Glass - mars 2005 - www.gepvp.org 

Advanced glazing and transparent insulation – EASE project – Education of Architects on Solar 

Energy & Ecology - http://www-cenerg.ensmp.fr/ease/tech_main.html 

WINDAT project – Windows as a Renewable Energy Source for Europe Windows Energy Data 

Network - http://windat.ucd.ie/index.html et http://windat.ucd.ie/wis/html/index.html 

Performance, Durability and Sustainability of advanced windows and solar components for 

building envelopes - http://www.iea-shc-task27.org 

Smart Energy Efficient Building : SINTEF – NTNU - Norvège 

http://www.ntnu.no/em/fokus/smartbygg/prosjekt_rapp.htm 

Efficient Windows Collaborative (EWC) 

www.efficientwindows.org 

Windows & Daylighting – LBNL – Lawrence Berkeley National Laboratory 

http://windows.lbl.gov/ 

British Fenestration Rating Council 

www.bfrc.org 

National Fenestration Rating Council 

www.nfrc.org 

Minergie – Réglement Fenêtre 

http://www.minergie.ch/download/Reglement_fenster.pdf 

PassivHaus – Fenêtres – Produits Certifiés – "Zertifizierte Produkte" – "Fensterrahmen" 

www.passiv.de 

PassivHausFenster 

www.passivhausfenster.at 

www.passivhausfenster.de 

Voir aussi les Références Citées dans la Partie Recensement 

7.2 Experts Consultés : 

Svend Svendsen : DTU – Danish Technical University 

Department of Civil Engineering 

Technical University of Denmark 

www.byg.dtu.dk 

C69 


Fritz Oetll : pos architekten ZT KEG 

A-1080 Wien _ Maria Treu Gasse 3 - Autriche 

www.pos-architekten.at 

Pierre Jaboyedoff : Sorane SA 

Route du Bois 37 

Case Postale 248 

1024 Ecublens - Suisse 

7.3 Industriels 

Verriers : 

Le portail français du verre 

www.verreonline.fr 

Féderation Française des Professionnels du Verre 

www.ffpv.com 

www.verre.org 

Saint-Gobain 

www.saint-gobain-glass.com 

Glaverbel 

www.glaverbel.com 

Pilkington 

www.pilkington.com 

Nippon Sheet Glass 

http://www.nsg.co.jp/en/corporate/buisiness/build.html 

http://www.nsg-spacia.co.jp/ 

Guardian 

http://www.guardian.com/fr/index.html 

Velux 

www.velux.com 

Interpane 

http://www.interpane.net/3-68.iplus_3S-iplus_3CS.html?e=3 

Triples Vitrages 

www.sofraver.ch 

www.glastroesch.ch 

Fenêtres avec Triple Vitrage 

Loewen 

http://french.loewen.com/whyloewen_heatsmart_frn.htm 

Bieber 

http://www.bieber-bois.com/dn_fenetre_triple_vitrage/ 

Boillon Fermetures 

http://www.boillonfermetures.fr/ 

Internorm 

http://www.internorm.fr/ 

Tryba 

www.tryba.com 

Kömmerling-Profine 

www.koemmerling.de 

C70 


Double Fenêtre 

www.schwoerer.de 

www.fiberline.com 

Fenêtre Innovante 

www.iku-windows.com 

Associations 

EUROACE : European Alliance of Companies for Energy Efficiency in Buildings 

www.euroace.org 

SNFA : Syndicat National de la construction des Fenêtres, Façades et Activités Associées 

www.snfa.fr 

UFPVC : Union Fenêtre PVC 

www.uf-pvc.fr 

GEPVP : Groupement Européen des Producteurs de Verre Plat - European Association of Flat 

Glass Manufacturers 

www.gepvp.org 

European Solar Shading Association 

www.es-so.org 

Union professionnelle belge de Producteurs de volets et protections solaires 

www.verozo.be 

Association CEKAL pour la certification des vitrages isolants 

www.cekal.com 

Association Française des Organismes de Certification des Matériaux de Construction 

http://afocert.cstb.fr 

C71 


7.4 Données Techniques 

Evolution du Coefficient U (W/m².K) entre 1970 et 2000 

Simple vitrage 

Double vitrage standard : 4-6-4 (1970) 

Double vitrage standard : 4-6-4 (1990) 

Double vitrage peu émissif : 4-14-4 

(1990) 

Double Vitrage à Isolation Renforcée 

(VIR) à gaz 4-14-4 (2000) 

Triple vitrage VIR à gaz : 4-12-4-12-4 

(2000) 

0 1 2 3 4 5 

6 

Evolution du coefficient de transmission thermique U (W/m².K) 

Marché 

Le tableau ci-dessous décrit le marché de la fenêtre en France. Il confirme que le double vitrage à 

isolation renforcé est le plus courant. 

Matériau SV 

DV 

clair 

DV 

th renf 

DV 

acou renf. 

DV 

th+acou renf 

DV 

anti-effraction Total 

Bois 24 585 974 64 13 78 1 737 

PVC 8 2 876 2 917 449 187 238 6 675 

Aluminium 18 739 793 100 142 126 1 917 

Mixte Bois- 

Alu 0 5 118 23 11 2 159 

Ensemble 50 4 204 4 802 636 353 444 10 488 

Tableau 3 : Marché de la fenêtre en France (en millier de fenêtres) 

SV : Simple Vitrage - DV : Double Vitrage 

th : thermique – acou : acoustique – renf : renforcé 

Certification CEKAL : www.cekal.com 

Isolation thermique courante : Ug > 2 W/m².K 

Isolation thermique renforcée TR : Ug

Le coefficient de transmission thermique Ug est calculé à partir des valeurs d'émissivité des 

produits verriers. Ces calculs sont effectués selon les Règles Th-U et la norme NF EN673. 

C73 




C4 – SYSTEMES CONSTRUCTIFS 

COMPARES 

Auteur : Jean-Luc Salagnac (jean-luc.salagnac@cstb.fr) 

Expert : S. Svendsen (Univ. Technologique du Danemark) 

C74 


Sommaire 

Introduction............................................................................................................................ 76 

Etape 1 – Contexte :.............................................................................................................. 77 

Etape 2 - Contenu :............................................................................................................... 78 

Etape 3 – Mise en œuvre ...................................................................................................... 81 

Etape 4 - Evaluation : ........................................................................................................... 82 

Etape 5 - Réflexion critique sur les 4 étapes ................................................................... 83 

Etape 6 - Conditions de la transposition en France ........................................................ 83 

C75 


Introduction 

L’obtention de performances énergétiques supérieures à celle des bâtiments courants résulte de la 

mise en œuvre de dispositions prises à tous les stades d’un projet de construction : depuis la 

programmation jusqu’à la maintenance en passant par la conception et la mise en œuvre des partis 

techniques choisis. 

La mise en cohérence de ces dispositions, garante de la maîtrise de l’ensemble du projet dans le 

cadre de son économie, fait l’objet d’un rapport PREBAT spécifique sur l’approche intégrée [1]. 

Le présent rapport aborde une question moins large : celle de l’incidence du parti constructif sur 

l’obtention de la performance attendue. 

Une lecture transversale des analyses SWOT du rapport Benchmarking PREBAT n°1 [2] met en 

évidence une faiblesse commune à plusieurs des sous-ensembles analysés. Il s’agit de la sensibilité 

de la performance des ouvrages à la qualité de la mise en œuvre des produits et procédés. 

Les manières de réaliser ces ouvrages sont très nombreuses comme l’évoque le rapport. La 

technicité requise est implicitement une variable du problème. Un procédé potentiellement 

performant qui serait très exigeant en matière de qualification, d’outillage, de conditions de 

chantier pourrait ne pas révéler sa performance du fait de la difficulté à réunir toutes les 

conditions requises. 

Les procédés de construction dominants partagent cette caractéristique de permettre, dans des 

conditions économiques compétitives, d’être tolérant (dans certaines limites) à des défauts 

résultant d’une conception et d’une mise en œuvre imparfaites. La technicité requise garantit une 

appropriation étendue des conditions de mise en œuvre tout en permettant d’obtenir une qualité 

satisfaisante pour l’occupant. 

Dans la perspective de réalisation de bâtiments présentant des performances plus élevées que celle 

des bâtiments courants actuels, il est légitime de s’interroger sur les limites éventuelles de 

performances des procédés dominants afin d’évaluer la marge de manœuvre qu’ils présentent. 

Jusqu’où peut-on « pousser » ces procédés ? A partir de quel niveau faut-il envisager de revoir ces 

partis constructifs ? Comment devrait-on alors poser la question du développement de systèmes de 

substitution ? 

Le présent rapport aborde ces questions à travers l’examen du cas danois. Ce pays s’est en effet 

posé les questions qui viennent d’être évoquées et y a apporté des réponses dont on peut tirer des 

enseignements pour la situation française. 

Après avoir décrit le contexte danois sous plusieurs aspects : exigences de performances, 

organisation des acteurs, méthode choisie, résultats obtenus, nous en analyserons les atouts et 

terminerons sur des réflexions relatives à la transposition de certains de ces éléments. 

Les éléments relatifs à la situation danoise proviennent du rapport établi par des spécialistes de ces 

questions à l’université technique du Danemark [3]. 

Les points de vue développés dans ce rapport concernent pour l’essentiel le logement individuel et 

le logement collectif. Quelques éléments relatifs au non-résidentiel sont également fournis. 

C76 


Etape 1 – Contexte : 

Le Danemark est bien entendu confronté à l’obligation d’améliorer les performances thermiques à 

la fois du parc existant et des constructions neuves. Comme en France, la réglementation est un 

vecteur essentiel de ces évolutions. 

A dater du 1 er janvier 2006, une nouvelle réglementation est entrée en vigueur. Elle introduit des 

exigences tant pour les logements neufs que pour les logements existants. 

La référence aux niveaux de performance des parois a été abandonnée pour être remplacée par 

une expression d’exigences relatives à la une consommation en kWh/m²/an. Cette consommation 

inclut les énergies nécessaires au chauffage, au rafraichissement, à la production d’ecs et à la 

ventilation. Sont ainsi prises en compte les pertes des canalisations et autres réservoirs de stockage 

de chaleur. 

Le tableau 1 présente l’évolution de ces exigences pour les bâtiments neufs. Pour l’année 1985, 

l’expression donnée n’est pas celle figurant dans la réglementation de l’époque puisque la méthode 

était différente de celle introduite en 2006. Cette expression « reconstituée » permet néanmoins 

de situer les évolutions. La lettre A désigne la surface du logement (m²). 

Référence 

Building regulations 1995 (BR95): 

Building regulations 2006 (BR06): 

Low energy class 2 (BR06): 

Low energy class 1 (BR06): 

Exigence 

(kWh/m²/an) 

Valeur pour 

A= 100 m² 

(kWh/m²/an) 

3000 

95 + 

A 

125 

2200 

70 + 

A 

92 

1600 

50 + 

A 

66 

1100 

35 + 

A 

46 

Tableau 1 : évolution des exigences réglementaires danoises (BR : Building Regulation) 

Outre des exigences de base plus sévères, la réglementation de 2006 (BR06) introduit deux classes 

de bâtiments particulièrement performants : 

• classe 2 : niveau inférieur de 25% à la base 

• classe 1 : niveau inférieur de 50% à la base 

C77 


Cette disposition est destinée à anticiper les futures exigences. L’ambition est qu’en 2015, le 

plancher de référence soit la classe 1 de la réglementation de 2006. 

Pour ce qui est des bâtiments existants, secteur bien entendu considéré comme prioritaire, la 

situation danoise est la suivante : 75% des logements actuels ont été construits avant 1979, date du 

premier renforcement de la réglementation thermique. Le niveau d’isolation des 25% restant est 

évalué à 50% des exigences introduites en 2006. 

Les éléments présentés au chapitre suivant sur les pistes suivies pour améliorer la situation 

résultent d’une approche collective et « nordiquement » consensuelle des problèmes. 

A noter que nos collègues danois du DTU insistent sur la dynamique associée à ces objectifs 

ambitieux. Dynamique qui repose sur une coopération étroite entre professionnels de la 

construction et le monde de la recherche avec en perspective la mise au point de solutions 

intégrées exportables en Europe. 

Etape 2 - Contenu : 

Tant pour ce qui est des bâtiments existants que des bâtiments neufs, les efforts se portent 

naturellement vers un renforcement de l’isolation de l’enveloppe, mesure accompagnée de la mise 

en place d’une ventilation avec récupération de chaleur sur air extrait et d’un traitement des 

pertes thermiques des équipements (ballons d’ecs, canalisations). 

Le point faible des opérations de réhabilitation est évidemment le renforcement de l’isolation 

thermique des planchers bas et des fondations; ouvrages dont le traitement est plus aisé pour un 

bâtiment neuf. 

Les voies suivies par les danois s’inscrivent de manière pragmatique dans le développement de 

méthodes venant se greffer sur les pratiques courantes dans ce pays, elles-mêmes issues des 

techniques traditionnelles développées sur la base des ressources naturelles du pays : abondance 

d’argile, peu de bois (contrairement aux autres pays scandinaves). 

Le mur en briques de terre cuite est ainsi l’élément de référence au Danemark. Parmi les moteurs 

des évolutions de cette technologie, les préoccupations énergétiques ont leur part puisque, dès 

1961, la première réglementation exigeait un coefficient U de 1.00 W/m².K. 

En 1977, dans le sillage du choc pétrolier de 1973, cette valeur était ramenée à 0.40 W/m².K. 

Performance satisfaite par un mur double comprenant 85 mm d’isolant. 

En 1995, 125 mm d’isolant étaient nécessaire pour atteindre une valeur de U de à 0.30 W/m².K. 

Les exigences introduites en 2006 correspondent à des valeurs de U de à 0.20 W/m².K, nécessitant 

190 mm d’isolant. 

La technologie du mur double accepte ces évolutions apparemment sans problème. Evolution qui 

pourrait être prolongée sans difficulté jusqu’à 250 mm d’isolant (figure 1). Cette limite pourrait 

être poussée techniquement à 400 mm avant de rencontrer des problèmes de liaison mécanique 

entre les deux murs. L’intérêt économique viendrait cependant mettre un frein à cet accroissement 

de l’épaisseur d’isolant avant d’atteindre 400 mm. Un des aspects de cette limite économique est 

lié au coût de réalisation de fondations adaptées. 

C78 


Figure 1 : travaux en cours de mise en œuvre d’un mur double sur un bâtiment existant 

avec une épaisseur d’isolant de 250mmm (source DTU [3]) 

Une autre évolution se fait jour. L’importance de la fonction esthétique traditionnelle du mur 

extérieur maçonné en briques étant très forte, des tentatives sont en cours pour assurer les autres 

fonctions de cet ouvrage (mécanique, protection contre les agents climatiques) par une structure 

bois associée à un parement en briques. 

Un travail conduit au DTU en collaboration avec un constructeur a abouti à faire évoluer le mur 

double initial (épaisseur 410 mm pour une couche d’isolant de 190 mm) vers un mur composite 

bois/parement de 510 mm d’épaisseur pour 365 mm d’isolant. Le gain d’isolant est ainsi de 175 mm 

pour une augmentation de l’épaisseur totale du mur de 100 mm. 

En compétition avec le mur double traditionnel, solution dominante notamment pour les logements 

individuels, d’autres procédés sont utilisés de manière plus marginale au Danemark comme des 

structures à ossature bois ou acier. On trouvera en annexe des éléments statistiques sur les 

procédés constructifs danois. 

Les fondations présentent des difficultés d’amélioration des performances thermiques. Le DTU, en 

relation avec les constructeurs danois a examiné cette question pour déterminer, dans leur 

contexte (bâtiments bas (voir annexe), pas d’aléa sismique) des solutions optimales. Les résultats 

de ces réflexions est présenté figure 2 pour d’une part les structures lourdes issues des solutions 

traditionnelles, d’autre part des structures légères. 

Trois types de fondation ont été retenus : 

• fondation large destinée à reprendre des efforts transmis par les deux murs du mur double, 

• fondation étroite destinée à reprendre les efforts transmis par la structure interne, 

• fondation à redan assurant la reprise de la structure externe. 

C79 


Fondation large Fondation étroite Fondation avec redan 

Mur double avec isolant Mur porteur intérieur Mur porteur extérieur 

Les plus 

Les moins 

Les plus 

Les moins 

Les plus 

Les moins 

Technique 

éprouvée 

Robustesse 

Augmentation de 

l’épaisseur de la 

fondation avec 

celle de l’isolant 

Une partie de 

l’inertie est 

reportée à 

l’extérieur 

Simplicité 

structurale 

Nombreuses 

possibilités de 

peau externe 

résistant à la 

pluie et au vent 

Difficulté de 

traitement des 

points singuliers 

(baies, pied de 

mur, fixation de 

la peau 

extérieure) 

Réduction des 

pertes 

linéiques 

Façade externe 

robuste 

Difficulté de mise en 

place et de protection 

de l’écran parevapeur 

Complexité 

structurale 

Inertie thermique 

reportée à l’extérieur 

Porteur 

Non isolant 

Isolant 

Non porteur 

LEGENDE 

Isolant 

Porteur 

Structure légère avec élément 

porteur intérieur 

Les plus 

Les moins 

Simplicité 

structurale 

Nombreuses 

possibilités de 

peau externe 

résistant à la 

pluie et au vent 

Difficulté de 

traitement des 

points singuliers 

(baies, pied de 

mur) 

Faible inertie 

Structure légère avec élément 

porteur extérieur 

Les plus 

Les moins 

Réduction des 

pertes 

linéiques 

Mise en place 

façade ayant 

l’apparence 

d’une 

maçonnerie en 

briques sans 

fondation 

supplémentaire 

Difficulté de mise en 

place et de protection 

de l’écran parevapeur 

Complexité 

structurale 

Faible inertie 

Figure 2 principes de fondations présentant de bonnes performances thermiques dans le 

contexte danois 

C80 


Outres les murs et les fondations, les autres ouvrages des maisons individuelles font l’objet 

d’évolutions sur la base des considérations suivantes : 

• les planchers bas, dont la contribution au bilan thermique croît au fur et à mesure 

que les performances des murs (et plus généralement de l’enveloppe) sont renforcées. 

Les possibilités d’amélioration par renforcement de l’isolation sont cependant grevées 

par des considérations mécaniques. Dans le contexte danois, un plancher bas non 

chauffant, constitué d’une dalle armée de 100 mm d’épaisseur, reposant sur 200 mm 

de polystyrène mis en place sur un lit de granulats d’argile expansé (150 à 300 mm) 

constitue un optimum. L’épaisseur d’isolant serait plus importante pour un plancher 

chauffant. 

• la toiture, dont l’isolation est déjà assurée (référence BR95) par 205 à 300 mm 

d’isolant. La perspective de pousser cette épaisseur à 500 mm semble acquise. 

• les fenêtres, dont l’amélioration passe à la fois par l’utilisation de parties vitrées à 

fortes performances (propriétés et nombre des vitrages) désormais disponibles 

couramment et par un traitement des ponts thermiques au niveau de la liaison avec 

les éléments de structure, 

• la ventilation, dont l’importance relative croit avec l’amélioration générale de 

l’isolation de l’enveloppe. L’utilisation d’échangeurs sur air extrait s’impose 

naturellement dès lors qu’une performance thermique élevée est recherchée, 

• les réseaux et les équipements, qui présentent un potentiel de réduction de pertes 

thermiques, sont optimisés en termes de pertes thermiques par une réflexion sur la 

géométrie, les parcours et le niveau d’isolation. 

Le DTU estime qu’une économie de chauffage de 70 % par rapport aux exigences BR95 pour une 

maison individuelle est réalisable sans difficulté technique pour un surinvestissement limité (2 à 6 % 

sur une base de 175 000 €). 

Pour ce qui est des logements collectifs, le mur double a été adapté en réalisant une structure 

porteuse en béton, « habillée » par un mur en brique. L’isolation est placée entre les deux 

ouvrages. Une variante plus économique consiste à réaliser la peau extérieure par des panneaux en 

béton accrochés à la structure. Cette solution présente des ponts thermiques. 

La question des bâtiments non résidentiels à hautes performances énergétiques est encore en 

devenir du fait notamment de l’importance de la ventilation suivant les destinations. 

Etape 3 – Mise en œuvre 

Les travaux relatifs aux bâtiments à hautes performances énergétiques au Danemark ont été 

principalement fondés sur l’évolution des techniques dominantes actuelles plus que par le souhait 

d’introduire une révolution dans les modes constructifs. 

Ce choix apporte a priori une garantie quant à l’appropriation des solutions décrites tant au stade 

de la conception que lors de la mise en œuvre sur chantier. 

Par ailleurs, l’habitude de coopération entre concepteurs (architecte, ingénieurs BE) et entreprises 

contribue à créer les conditions d’un bon déroulement des opérations. 

C81 


Ce contexte est a priori de garantir l’obtention de performances élevées : les règles du jeu, les 

repères, ne sont pas fondamentalement perturbés par rapport à un chantier traditionnel et 

l’attention peut plus facilement être portée sur le soin à apporter à l’exécution d’ouvrages 

comparables à ce qui se fait traditionnellement sans avoir à s’approprier un mode constructif 

nouveau. 

Malgré ce contexte favorable, le DTU pointe cependant quelques améliorations à apporter lors de 

ces phases. 

La formation des compagnons est notamment perfectible comme l’illustrent les problèmes 

rencontrés lors de la mise en œuvre du pare-vapeur dans des bâtiments très isolés dotés d’un 

système de récupération d’énergie sur air extrait. 

Faute d’information suffisante sur le rôle joué par le pare-vapeur dans la performance d’étanchéité 

à l’air des bâtiments (en complément de son rôle premier), un manque de soin lors de la pose n’a 

pas permis d’atteindre les bas niveaux de fuite d’air escomptés. 

Cet exemple illustre l’importance de la continuité de la chaîne d’information entre la phase de 

conception et le chantier. Vigilance d’autant plus importante que cela concerne des ouvrages qui 

sont très voisins des ouvrages réalisés traditionnellement. 

La formation des occupants se révèle également être un enjeu d’après l’expérience danoise. La 

encore, la continuité de l’information depuis la conception jusqu’à l’utilisateur mérite une 

attention particulière. 

Etape 4 - Evaluation : 

La technicité des études de conception et d’optimisation ne change pas de nature en passant d’une 

opération traditionnelle à une opération « hautes performances énergétiques ». Sans doute faut-il 

cependant plus insister que d’habitude sur la communication d’information en passant d’une phase 

à une autre de l’opération. Au-delà de la seule communication, il y a peut-être à réfléchir à la 

qualité du message reçu. 

Pour pallier aux défauts « sournois » comme ceux résultant d’une pose imparfaite du pare-vapeur, 

la réglementation 2006 impose un essai de surpression sur le bâtiment construit, essai destiné à 

qualifier le niveau d’étanchéité à l’air. 

En dehors de quelques situations où le défaut d’étanchéité à l’air est patent (brèche, absence 

manifeste de joint), un défaut d’étanchéité à l’air peut être très difficile à corriger sur un 

bâtiment terminé. La réalisation du test est destinée à rendre très vigilants les entrepreneurs. 

Dans le même esprit et afin de garantir le maintien des performances dans le temps, il est envisagé 

de rendre obligatoires des mesures de maintenance et d’entretien des ouvrages et systèmes 

concourant à l’obtention de la performance thermique. 

L’instrumentation, le monitorage de bâtiments se pratique dans quelques projets de recherche 

mais il n’est pas envisagé de développer ce type d’approche pour des opérations courantes du fait 

du coût de l’instrumentation et de l’exploitation des données. 

C82 


Etape 5 - Réflexion critique sur les 4 étapes 

L’expérience danoise a ceci d’intéressant qu’elle est très pragmatique. Elle est fondée sur une 

posture qui consiste à dire : avant que d’imaginer d’autres modes constructifs, regardons jusqu’où 

peuvent être poussés les procédés actuellement dominants. 

Cette posture modeste et sage prend acte d’une réalité : le secteur de la construction innove en 

permanence mais la diffusion de l’innovation est lente, voire très lente. Aussi, les systèmes 

dominants actuels ont-ils été introduits il y a souvent plusieurs décennies et ils sont ancrés dans 

l’histoire et la tradition. 

Il se trouve par ailleurs que la technique du mur double est propice à l’exercice en ce qu’elle 

présente un potentiel d’évolution sans révolution. 

Modeste et sage, il est par ailleurs utile de le rester de manière à ce que les évolutions 

indispensables soient néanmoins bien intégrées et sans faille tout le long de la chaine d’acteurs. 

Les danois restent cependant ouverts à d’autres voies comme en atteste les éléments rapportés par 

le DTU. 

Etape 6 - Conditions de la transposition en France 

Nous examinerons la question de la transposition de la démarche danoise sous trois aspects : 

• la méthode générale, 

• la technique du mur double, 

• la coopération entre acteurs, 

La méthode générale est comprise ici comme la posture consistant à examiner le potentiel de 

progrès recelé par les procédés constructifs dominants avant d’imaginer d’autres modes 

constructifs, a priori en rupture avec ce qui se fait de manière courante. 

La sagesse de cette posture lui confère un caractère quasi universel. Sa transposition dans le 

contexte français doit pouvoir s’opérer en principe sans obstacle. 

La situation de départ est cependant bien différente. Le procédé constructif de réalisation des 

murs dominant en France est la maçonnerie avec isolation par l’intérieur et l’augmentation de 

l’épaisseur a immédiatement une incidence sur les surfaces disponibles pour les occupants. 

La technique du mur double n’est pas inconnue de la codification française. Elle fait notamment 

l’objet de deux chapitres du DTU 20.1, Ouvrages en maçonnerie de petits éléments - Parois et 

murs : 

• Partie 1 (P 10-202-1) : Cahier des clauses techniques, chapitre 3.4.2 

• Partie 2 (P 10-202-2) : Règles de calcul et dispositions constructives minimales, 

chapitre 4.5 

C83 


La présence d’isolation dans le vide de construction est également évoquée ainsi que les 

précautions à prendre pour éviter les condensations non souhaitables au niveau de ces ouvrages. 

Cependant, cette technique est relativement peu utilisée en France et les zones d’utilisation sont 

plutôt localisées au nord du pays. 

Eloignée qu’elle est des pratiques dominantes, elle pâtit d’un handicap de départ pour devenir un 

procédé performant en France. L’existence de l’expérience danoise pourrait cependant donner lieu 

à réflexion compte tenu de son potentiel. 

La coopération entre acteurs dans les pays nordiques a déjà été mentionnée à d’autres occasions 

pour sa réalité, sa permanence et son efficacité. Sans l’idéaliser, elle fait partie des habitudes 

malheureusement difficilement transposables car fondées sur des habitudes sociales et culturelles 

différentes de celles qui prévalent en France. 

Toutes les mesures qui pourront être imaginées, mises en œuvre, évaluées, pérennisées pour celles 

qui en valent la peine et qui iront vers l’amélioration de la communication (pas uniquement la 

transmission d’information) entre acteurs ne pourront être que bénéfiques à l’ensemble du 

processus de construction. 

Parmi ces mesures, les actions d’information destinées à rendre exigeants les maîtres d’ouvrage, 

les actions de formation ayant pour objectif de rappeler l’ardente obligation d’un chainage 

cohérent des actions depuis la programmation jusqu’à la maintenance en passant par la conception 

et la mise en œuvre sont des priorités. 

Il ne s’agit pas de revoir de fond en comble l’organisation de base d’un projet de construction mais 

de redonner aux phases traditionnelles leur contenu, leur mode d’enchaînement et de contrôle. Ce 

faisant, les frontières traditionnelles entre les différentes interventions peuvent être amenées à 

évoluer, notamment par une réflexion sur les interfaces critiques qui conditionnent l’obtention de 

la performance recherchée. 

Bien entendu, ces réflexions de progrès doivent être menées en ne perdant pas de vue qu’un 

bâtiment n’est pas caractérisé que par ses performances énergétiques … 

C84 


Références 

[1] Colombard-Prout (M.), Quénard (D.), Salagnac (J-L.) .- PREBAT, Briques technologiques : 

Approche intégrée .- CSTB, novembre 2007 

[2] ADEME, CSTB, PUCA .- PREBAT : comparaison internationale bâtiment et énergie, rapport n°1 .- 

Paris, CSTB, Juin 2006 

[3] Rose (J.), Svendsen (S.) .- Developing High Energy Performance Buildings, (rapport en anglais) .- 

Lyngby, DTU, février 2007 

C85 




C5 - PHOTOVOLTAIQUE EN 

TOITURE OU EN FACADE 

Auteur : Rodolphe Morlot (rodolphe.morlot@cstb.fr) 

avec la participation de Philippe Dard 

Expert : E. Leonardi (Univ. New South Wales - Australie) 

C86 


INTRODUCTION 

Réservé jusqu’à présent au marché des « sites isolés », marché de première importance pour les Pays en voie de 

Développement qui ne peuvent supporter les investissements de production des modules, le photovoltaïque 

devient aujourd’hui un enjeu économique important pour les entreprises européennes, faces aux ambitions des 

entreprises américaines et japonaises de ce secteur, grâce à la maturité technique et administrative du marché de 

la « connexion réseau » (vente en partie ou de la totalité de la production électrique solaire au réseau de 

distribution électrique). 

L’objectif du doublement d’ici 2010 de la part des sources d’énergie renouvelable hors hydraulique affiché par 

la Commission Européenne dans le Livre Blanc consacré à la politique énergétique de l’UE, vient renforcer les 

besoins en développement de la filière photovoltaïque, qui découle des engagements des Etats signataires à 

réduire leurs émissions de gaz à effet de serre d'au moins 5% par rapport aux niveaux de 1990 durant la période 

2008-2012, lors du protocole de Kyoto sur les changements climatiques. 

Cette volonté affichée par l’UE, se traduit pour le photovoltaïque par la volonté de mettre en place 1 million de 

systèmes photovoltaïques pour l’Europe, ce qui est cohérent avec les mesures mises en place au Japon et aux 

Etats Unis. Pour réaliser cet objectif, le photovoltaïque se tourne vers le secteur du bâtiment, qui représente à lui 

seul le plus grand consommateur d’énergie (environ 45% de l’énergie globale d’un pays industrialisé tout usage 

confondu, dont 80% au cours de sa vie en œuvre), devant le secteur des transports, et contribue pour 25 à 30 % 

des émissions de CO 2 . 

L’objet de cette étude est l’évaluation, la capitalisation et l’analyse des conditions de transposition à la France 

des systèmes photovoltaïques intégrés au cadre bâti. Les systèmes photovoltaïques sont des produits assurant de 

façon conjointe les fonctions de production d’électricité autonome et les fonctions de stabilité, d’étanchéité à 

l’air/eau, de sécurité… liées au respect de l’intégrité du cadre bâti (habitabilité, durabilité). 

Le champ de l’étude a été limité au Japon, pays dans lequel les produits répondant à cette définition existent. La 

filière photovoltaïque y est fortement développée et le « mariage » avec le secteur de la construction très 

prolifique. 

C.6.1 CONTEXTE, ANTERIORITES, DYNAMIQUE D’ACTEURS 

CONTEXTE NATIONAL ET LOCAL 

Japon : 

La consommation en énergie au Japon a augmenté de façon continue depuis la fin de la deuxième guerre 

mondiale, avec simplement un ralentissement pendant les crises pétrolières des années 1970. La consommation 

d’énergie finale atteint aujourd’hui un peu plus 350 Mtep. La consommation d’énergie primaire1 par habitant 

est d’environ 4,0 tep par habitant, identique à la moyenne des 15 pays de l’Union Européenne avant 2004 et 

deux fois plus faible que celle des Etats-Unis2. 

La sécurité d’approvisionnement a toujours été au centre de la politique énergétique du Japon, obsédé par sa 

propre vulnérabilité en ce domaine. Et le Japon ressemble à bien des égards à la France, notamment par sa 

pauvreté en ressources énergétiques, et par les réponses apportées à cette situation. Ainsi, le nucléaire représente 

plus du tiers de la production d'électricité. On ne saurait en effet occulter la réalité du développement du 

nucléaire japonais, entériné par l’adoption du programme énergétique publié le 12 juillet 2001 (Ministère de 

l’Economie, du Commerce et de l’Industrie - METI). 

Pour autant, et suite à la première crise pétrolière de 1973, le potentiel du photovoltaïque a été reconnu par le 

gouvernement japonais, qui a soutenu un programme de R&D combiné à des subventions pour l’installation de 

systèmes photovoltaïques. La crise financière des années 1990 (chute des cours boursiers et des prix fonciers) a 

entraîné une baisse des investissements privés puis publics dans l’industrie et la construction. Le gouvernement 

japonais à adopter en 1997 un large plan de restructuration économique. Le volet énergétique de ce plan 

d’action classe le développement et la commercialisation des énergies renouvelables comme l’une des priorités. 

Sur le plan législatif, cette loi sur les nouvelles énergies définit la responsabilité de chaque secteur 

C87 


(gouvernement, consommateurs, fournisseurs, fabricants d’équipements) pour introduire et développer les 

nouvelles énergies, qui ont atteint techniquement un niveau d’utilisation pratique mais qui ne sont pas encore 

largement utilisées pour des raisons économiques. Cela inclut l’éolien, le photovoltaïque, la biomasse, 

l’incinération de déchets et l’hydroélectrique de petite taille (jusqu’à 1 MW). 

Aujourd’hui le Japon est le leader mondial du photovoltaïque en terme de volume de production de modules 

photovoltaïques (618 MW en 2004), devant l’UE (308 MW) et les Etats-Unis (139 MW). Un objectif de 4,8 

GW de systèmes photovoltaïques installés est visé pour 2010. 

Le photovoltaïque nécessite un investissement environ vingt fois plus important que le nucléaire mais le coût de 

revient de l’électricité pour un particulier n’est que deux à trois fois plus élevé que le prix d’achat d’électricité 

auprès d’une compagnie électrique. Le photovoltaïque peut alors rapidement devenir un investissement 

intéressant pour les particuliers. Les programmes de R&D mis en place par le gouvernement japonais visent 

donc à réduire le coût de production de l’électricité à partir du photovoltaïque pour le rendre de plus en plus 

compétitif. Le photovoltaïque est par ailleurs une source d’énergie particulièrement bien adaptée au Japon pour 

fournir un complément d’énergie en cas de forte demande. Le pic de demande d’électricité est en effet l’après 

midi (surtout en été à cause de la forte utilisation des climatiseurs), au moment où la production des installations 

photovoltaïques est à son maximum. 

Les nouvelles énergies représentent environ 1% de la totalité des sources d'énergie primaire au Japon, mais 

seulement 0,5% pour la production d'électricité. Le METI a fixé comme objectif pour 2010 que les nouvelles 

énergies, prises de façon globale, représentent 3% de l'énergie primaire. L’objectif est de produire 1.35% de la 

fourniture nationale d’électricité à partir des nouvelles énergies en 2010, soit 12.2 TWh, contre 0.33 TWh en 

2003. 

Ce n’est pourtant qu’en 2002 que le Japon a ratifié le protocole de Kyoto. Dans le cadre de cet accord 

international, le Japon s’engage à réduire d’ici 2010 ses émissions polluantes de 6% par rapport aux niveaux 

observés en 1990. 

Prise de conscience collective et actions 

Deux lois gouvernementales ont permis d’asseoir la stratégie nationale du développement du photovoltaïque au 

Japon, et induire les progrès planétaires de la filière que l’on connaît aujourd’hui. 

En 1980 le gouvernement adopte une loi concernant « la promotion du développement et de l’introduction des 

énergies alternatives ». Cette loi a pour objectifs : 

- d’approvisionner le Japon en énergies de substitution des énergies fossiles, 

- la création du NEDO (New Energy Development Organization), pour la mise en œuvre des 

développements techniques concernant les énergies de substitution, 

- la création de la NEF (New Energy Foundation) pour la diffusion des ENR, notamment par 

l’attribution de subventions. 

En 1996 le gouvernement adopte une loi concernant « les mesures spéciales pour la promotion de l’utilisation 

des nouvelles énergies ». Cette réglementation visant à intensifier la diffusion des ENR, a conduit 

schématiquement à l’adoption des points suivants : 

- 1 er Principe : Les consommateurs et les fournisseurs d’énergie ont pour DEVOIR de collaborer 

avec le gouvernement en vue de promouvoir les ENR (engagement de l’ensemble du pays est 

fondamentalement nécessaire) 

- 2 nd Principe : le pays prévoit de prendre des mesures d’aides destinées à apporter un soutien 

financier aux entités qui UTILISENT dans leur activité ou profession des ENR, par exemple 

sous forme de prêts garants. 

Cette réglementation invite les professionnels et les particuliers à opter de manière active pour les ENR, en 

précisant par des recommandations pragmatiques le rôle que doivent assumer d’une part les consommateurs et 

les fournisseurs d’énergie, d’autre part le gouvernement et les collectivités locales. 

C88 


Les mesures pour la promotion des nouvelles énergies sont alors différentes pour chaque région et chaque ENR. 

Le gouvernement agit soit directement via le MITI (Ministry of International Trade and Industry, devenu le 

METI en 2001), soit indirectement via le NEDO ou la NEF 

Différentes actions viennent compléter la politique volontariste du gouvernement japonais, en premier lieu sous 

l’égide de certains Ministères : 

- MLIT (Ministère de l’Aménagement du Territoire, des infrastructures et des transports), qui 

recommande pour la construction de bâtiments du gouvernement respectant l’environnement, 

l’intégration de systèmes photovoltaïques. Début 2004, on comptait 455kW installés sur 13 

bâtiments du gouvernement central. 

- MEXT (Ministère de l’Education, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie) a 

entrepris un projet pilote d’ECO-ECOLES pour encourager l’installation de systèmes 

photovoltaïques dans les écoles, des maternelles aux lycées. Début 2004, on comptait 341 écoles de 

ce type, dont 229 possédaient un système photovoltaïque d’au moins 10 kW. 

- MoE (Ministère de l’Environnement) soutient les projets de réduction d’émissions de CO 2 en 

utilisant des énergies naturelles. La loi sur l’achat « vert » oblige les institutions publiques a 

acheter des équipements respectueux de l’environnement, dont font partie les systèmes 

photovoltaïques. 

En complément des programmes nationaux, certaines préfectures et municipalités ont fixés leurs propres 

objectifs d’introduction du photovoltaïque à l’horizon 2010 et soutiennent l’installation du photovoltaïque dans 

les bâtiments publics et chez les particuliers. Début 2004, 262 gouvernements locaux (préfectures, villes, 

cantons…) offraient des subventions aux systèmes photovoltaïques résidentiels, complémentaires de celles de la 

NEF, allant jusqu’à 40% du coût d’installation. Les préfectures qui proposent des subventions (Aichi, Nagano, 

Hyogo) ont plus de systèmes photovoltaïques installés que celles qui n’offrent pas de subventions. 

Les dix compagnies électriques qui exploitent le parc nucléaire, se sont également engagées à acheter 

l’électricité fournie par le photovoltaïque au même prix que le tarif de vente de l’électricité classique. De plus 

4,5 MW sont installés sur leurs installations. Les compagnies électriques ont également mis en place des 

« Green Power Fund », pour promouvoir le développement de l’éolien et du photovoltaïque. Les clients de ces 

compagnies peuvent s’ils le souhaitent verser une contribution mensuelle (autour de 500 yens) pour 

subventionner l’installation de systèmes photovoltaïques dans des bâtiments publics (285 entre 2001 et 2003, 

environ 5 MW). 

Enfin, certaines banques et institutions financières proposent des prêts à taux préférentiels pour l’installation de 

systèmes photovoltaïques sur des maisons individuelles. 

ANTERIORITES ET ORIGINE DE L’INNOVATION 

La conversion de la lumière du soleil en énergie électrique ou conversion photovoltaïque 

(photo = lumière, voltaïque = électricité), a été découverte par le physicien français A. Becquerel en 1839 

(apparition inexpliquée d’étincelles entre deux matériaux sous l’effet de la lumière = effet photovoltaïque). 

C’est aujourd’hui le seul phénomène connu pour transformer directement l’énergie lumineuse produite par le 

soleil, en énergie électrique. L’élément de base de cette transformation est la cellule photovoltaïque ou 

photopile, qui utilise donc l'énergie des photons et non pas la chaleur du soleil. 

Compris entre 5 et 20%, le rendement énergétique dépend avant tout de la technologie de construction des 

cellules photovoltaïques. Lorsqu'elle est éclairée, la cellule produit une tension de 0.5 volt, le courant délivré 

étant fonction de la surface de cellule et de l'ensoleillement incident (de l'ordre de 30 mA pour chaque cm² de 

capteur sous un ensoleillement maximum de 1 kW/m²). Pour produire plus de puissance et fournir à un 

équipement électrique une tension et une puissance adéquates, les cellules photovoltaïques sont connectées 

électriquement entre elles (connections série / parallèle), pour former un module. 

Consacrée à l’origine presque exclusivement aux applications spatiales, l’électricité solaire photovoltaïque est 

aujourd’hui utilisée par différentes applications terrestres (relais de télécommunication, balisages, pompages, 

habitations isolées et habitations urbaines). Elle permet désormais à tout un chacun de produire sa propre 

C89 


électricité et s’il y a lieu, de la revendre au réseau électrique. Les avantages de l’électricité solaire 

photovoltaïque sont multiples, car elle représente la source d’énergie potentiellement la plus importante pour un 

usage domestique ou collectif. 

Si le Japon occupe la première place au niveau mondial dans le domaine du photovoltaïque, c'est en grande 

partie grâce au projet « Sunshine », conçu sur 20 ans, qui soutient et oriente la R&D depuis 1974. Des projets 

exploratoires de R&D à court terme, révisés tous les 4-5 ans, pour : 

- améliorer les rendements des cellules et réduire les coûts (couches minces, cellules cristallines à 

double et triples jonctions, cellules à concentrateurs à très haut rendement, cellules hybrides 

silicium amorphe/silicium polycristallin, Silicium à nanostructure contrôlée,…), 

- et optimiser les process de fabrication industrielle pour une production de masse (nouveau procédé 

permettant la production de tranches de silicium polycristallin à partir de silicium fondu et sans 

étape de découpe,…). 

Les industriels à l’époque impliqués sont déjà des multinationales (Sharp, kyocera, Sanyo, Kaneka, Mitshubishi 

Electric), qui sont aujourd’hui les « majors » en terme de capacité de production de modules photovoltaïques 

sur le marché mondial. 

Pour amener le plus rapidement possible la technique au stade de l'application industrielle, le Japon a lancé en 

1993 le « New Sunshine Project ». Le programme a contraint les distributeurs d’énergie électrique à acheter 

l’excès d’énergie photovoltaïque au prix de vente au détail. En 1995, le programme « Solar Roofs » est mis en 

place pour promouvoir l’usage du photovoltaïque dans le résidentiel. En plus d’offrir des prêts avantageux et 

des subventions, l’initiative comprenait un vaste programme d’information et de sensibilisation. Entre 1994 et 

1999, l'Etat a pris en charge 30 à 50% du coût des installations PV construites sur des maisons d'habitation. 

Depuis 2000, le gouvernement subventionne le photovoltaïque avec une contribution fixe par kW installé. Ce 

montant était alors de 180 000 yens/kW et il est encore de 20 000 yens/kW en 2005. Au total, l'Etat japonais a 

injecté – entre 1994 et 2005 – 1187 milliards de yens de subventions pour des installations photovoltaïques 

construites sur des bâtiments d'habitation. Cette politique de subventionnement a permis d'abaisser d'un tiers les 

coûts de fabrication des installations photovoltaïques et de créer un marché pour les écouler. 

Cette réussite est liée à une forte politique de soutien à la « Dissémination des systèmes photovoltaïques 

résidentiels », qui a assuré la création d'un marché initial pour le photovoltaïque, et à la participation active 

des constructeurs de maisons individuelles, comme Sekisui, Misawa Homes et Daiwa House. Une grande 

partie des maisons au Japon sont soit préfabriquées, soit construites avec des éléments standard, facilitant ainsi 

l’intégration de panneaux solaires. Près de la moitié des systèmes photovoltaïques est vendue lors de la 

construction d’une nouvelle maison. Ces entreprises de construction individuelles mènent leurs propres 

recherches sur l’intégration des systèmes aux habitations. Les avantages pour le consommateur sont le prix plus 

faible du système qui est complètement intégré à la maison et le coût de financement plus faible, car les coûts 

additionnels du PV sont inclus dans le prêt pour la maison. 

Le prix d’installation d’un système de 3kW pour un particulier est ainsi passé de 11 millions de yens en 1993 à 

environ 2 millions de yens en 2003. Ce prix correspond à un coût de 45yen/kWh, soit le double du tarif de 

l’électricité vendue par les compagnies d’électricité. 

Le programme national actuel, « Advanced PV Generation », met l’accent sur la dissémination à grande 

échelle du PV et la réduction des coûts. Une partie du programme est aussi consacrée à favoriser la recherche 

exploratoire à long terme. A la fin du programme APVG (fin de l’année fiscale 2005, c’est à dire mars 2006), 

la NEDO va continuer un programme de R&D similaire pour atteindre les objectifs à court et long terme fixés 

par la Roadmap PV2030. 

C90 


Facteur de réussite : Corrélation entre l’évolution du prix des systèmes, du nombre de systèmes installés par an 

et du budget des subventions - Source : Sharp. 

DYNAMIQUE DES ACTEURS 

Les acteurs qui accompagnent le développement du photovoltaïque intégré au cadre bâti sont : 

Les institutions gouvernementales 

- NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization): Organisme principal du 

Ministère de l’Economie, du Commerce et de l’Industrie pour orienter et subventionner la recherche sur 

les technologies des nouvelles énergies et de l’environnement. 

- ANRE (Agency for Natural Resources and Energy): Agence chargée de la politique énergétique au sein 

du Ministère de l’Economie, du Commerce et de l’Industrie (METI). 

- NEF (New Energy Foundation) : Chargé du programme de subvention. 

Les Associations de la filière photovoltaïque 

- PVTEC (Photovoltaic Power Generation Technology Research Association): Association des 

entreprises impliquées dans la R&D sur le photovoltaïque. 

- JPEA (Japan Photovoltaic Energy Association) : Promotion de l’énergie photovoltaïque par la diffusion 

de l’information sur le photovoltaïque (organisation de conférences, publication de revues). 

Les Associations de la filière construction 

- JAHB’Net (Japan Area Home Builders' Network): réseau national d'environ 600 constructeurs de 

maisons individuelles et compagnies de construction au Japon (siége à la maison d'Aqura), a rédigé et 

publié le 20 Avril 2005, une charte décrivant une maison normalisée capable de réaliser des coûts de 

service nuls, en combinant un système photovoltaïque de production de l'électricité avec tous les 

appareils électriques. 

Les laboratoires de Recherche dans le domaine du photovoltaïque 

- JET (Japan Electrical Safety and Environment Technology Laboratories): Certification du matériel 

électrique. Participe à des projets de recherche de la NEDO sur le photovoltaïque. 

- AIST (National Institute for Advanced Industrial Science and Technology): 

Cinq équipes de recherches abordent la recherche sur le photovoltaïque dans son ensemble. Le « Mega 

Solar », un système de 1000 kW, a été installé en 2004, avec plusieurs types de modules. 

Les laboratoires de Recherche dans le domaine de la construction 

- Building Research Institute, 

C91 


- Tokyo Institute of Technology 

- Nagoya Institute of Technology 

Les universitaires 

- Atsushi Akisawa Lab, Tokyo University of Agriculture & Technology: Sur l’énergie solaire en général, 

sur les cellules à concentrateur et à colorants pour le photovoltaïque. 

- Chubu University 

- Gifu University 

- Kanazawa University 

- Kurokawa Kousuke Lab, Tokyo University of Agriculture & Technology: le professeur Kurokawa est 

un des acteurs principaux dans l’établissement de la roadmap PV 2030 

[http://pv.ei.tuat.ac.jp/english/papers/ieeepvsc31_kurokawa.pdf] 

- Kyushu University 

- Okada Yoshitaka Lab, Tsukuba University 

- Okamoto Hiroaki Lab, Osaka Univiversity 

- Tohoku University 

- Toyohashi University, Toyohashi et Toyota Technological Institute, Nagoya : cellules photovoltaïque 

avec concentrateur 

- Wada Takahiro Lab, Ryukoku University : Matériaux pour le PV (CIS, TIO2) 

- Fuyuki Takashi Lab, Nara Institute of Science and Technology: (Semiconducteurs) 

- Hanna Junichi Lab, Tokyo Institute of Technology: procédés de fabrication des cellules (plasma CVD) 

- Konagai-Yamada Lab, Tokyo Institute of Technology: le professeur Konagai préside le comité de la 

JSPS sur le photovoltaïque (175th Comittee on Innovative Photovoltaic Power Generating Systems). 

Les Industriels de la filière photovoltaïque 

La moitié des systèmes PV vendus dans le monde sont fabriqués par des entreprises japonaises : Sharp, 

Kyocera, Sanyo, Mitsubishi Electric pour ne citer que les plus importantes. Si les cellules sont fabriquées 

uniquement au Japon, la fabrication des modules est en partie délocalisée hors du pays. En 2006, la capacité de 

production des 4 plus grands fabricants de cellules japonais dépassera les 1.2GW. 

C92 


Capacité de production 

[MW] 

Industriel technologie 2005 2006 

Sharp sc-Si, mc-Si, thin film Si 1 500 Pas précisé 

Kyocera mc-Si, spherical Si 240 Pas précisé 

MSK PV-module 180 Pas précisé 

Sanyo electric a-Si/sc-Si, thin film Si 160 250 

Mitsubishi Electric (MELCO) mc-Si 135 230 

Kaneka a-Si, a-Si/p-Si 30 55 

Mitsubishi Heavy Industries a-Si 10 40 

Hitachi sc-Si 10 Pas précisé 

Honda Motor CIGS 2.8 27.5 

Fuji Electric a-Si 3 15 

Showa Shell Sekiyu CIGS - 20 

Fujiprim / Clean Venture 21 PV-module, spherical Si - 3 

Matsushita Ecology System CIGS - - 

Canon mc-Si (triple jonction) - - 

Les industriels de la filière Construction, PME 

- Sekisui, Misawa Homes, Daiwa House 

- Kyoei, Kajima, Obayashi, 

- Shimizu, Takenaka, Yano-jyuken,… 

- Asahi Glass Co. Ltd., Nippon Sheet Glass Co. Ltd. 

- Chisso Corporation, Clean Venture 21 Corporation, Ebara Corp. 

- Daido Metal Co. Ltd., Daido Steel Co Ltd., Kawasaki Steel Corp. 

- Nippon Shokubai Co. Ltd., Stanley Electric Co., Toppan Printing Co. 

Il n’y a pas à proprement parler d’acteurs résistants à l’innovation : il semble en effet que tous les acteurs jouent 

le jeu, car même si certains suivent une politique prudente, ils sont tous conciliant avec la NEDO, dans la 

mesure où cela ne leur coûte rien. Leur volonté d’aboutir à une production industrielle n’est pas toujours très 

affirmée, à en juger des annonces d’industrialisation à grande échelle, pas toujours suivies des effets escomptés. 

Il n’en reste pas moins que la politique volontariste du gouvernement leur offre la possibilité de passer 

rapidement d’une attitude proche d’une veille active, à une stratégie offensive si l’opportunité commerciale se 

présente. 

C.6.2 CONTENU DE L’INNOVATION 


La production d'électricité basée sur la conversion de la lumière du soleil par des photopiles à base de silicium 

cristallin est la voie la plus avancée sur le plan technologique et industriel. En effet, le silicium est l'un des 

éléments les plus abondants sur terre, parfaitement stable et non toxique. On distingue donc les technologies 

suivantes : 

1 Silicium cristallin (c-Si) : nom sous lequel sont regroupées les différentes formes cristallines. Le silicium microcristallin (µc-Si) est un matériau de 

l'ordre du µm d'épaisseur employé dans la fabrication de modules et cellules photovoltaïques (taille de grain < 1 µm). Le monocristallin (sc-Si) sert à la 

fabrication de lingots et de plaquettes ou de cellules obtenus par la méthode de tirage de Czochralski ou par fusion de zone. Une plaquette est composée 

d'un seul grain. Le multicristallin (mc-Si) est obtenu par solidification directionnelle en creuset pour la fabrication de lingots, de plaquettes ou de cellules 

(taille de grain : 0,1 - 10 cm). Le polycristallin (pc-Si), épais de 10 à 30 µm, est déposé sur un substrat pour la fabrication de lingots, de plaquettes ou de 

cellules (taille de grain : 1 µm - 1 mm) 

Silicium amorphe (a-Si) : à l'état non cristallin. Déposé sur un substrat avec une épaisseur de l'ordre de 1 µm, il est utilisé dans la fabrication des cellules 

et modules photovoltaïques. 

C93 


- cellules silicium monocristallines (sc-Si). Ce type de cellules est produit à partir d'un monocristal de 

silicium qui est obtenu par fusion et étirement à basse vitesse (épaisseur de 200 µm). La production de ces 

cellules est plus onéreuse que celle des polycristallines. En revanche, leur rendement est élevé, environ 

15 % à une température de cellule de 25 °C (version commerciale) et 24 % pour le meilleur rendement 

obtenu en laboratoire. 

- cellules silicium polycristallines (p-Si). Ce type de cellulles est produit à partir d'un lingot de silicium 

polycristallin. On les reconnaît aisément à leur structure scintillante. Leur rendement est de 11 % à une 

température de cellule 25 °C (18 % en laboratoire). 

- cellules silicium amorphe (a-Si). Ce type de cellules, de structure moléculaire non cristalline, nécessite 

moins d'énergie pour leur production que les cellules cristallines, car il est composé de couches minces. 

Leur rendement actuel atteint 5 à 7 % à une température de cellule de 25 °C (10 % en laboratoire). La 

technologie au silicium amorphe permet de fabriquer des cellules “ semi-transparentes ” qui laissent passer 

10 à 20 % de la lumière. 

- cellules au Cadmium Telluride (CdTe). Ce matériau polycristallin à couches minces (1 à 2 µm), réalisé par 

électro-déposition, brumérisation et évaporation, permet une production à faible coût. L'efficacité de ces 

modules a été mesurée entre 6 % et 8,5 % (16 % en laboratoire). 

- cellules au diséléniure de cuivre et d'indium (CuInSe 2 , ou CIS). Matériau polycristallin à couches minces, 

qui a atteint une efficacité de 10,2 % sur un module prototype (17,7 % en laboratoire). La difficulté de cette 

technologie est liée au procédé de fabrication. Il faut éviter l'apparition de défauts lors de la phase de 

déposition du diséléniure de cuivre pour former une couche uniforme. 

- cellules au Gallium Arsenide (GaAs). Ce composé III-V est fait pour des cellules photovoltaïques à très 

haut rendement (25 à 28 %). Il est souvent utilisé à des fins spatiales ou pour les systèmes à concentrateurs. 

Le procédé de multi-jonction III-V du GaAs permet de dépasser une efficacité de 30 %. 

Plus les rendements sont élevés plus la cellule coûte chère. C'est pourquoi l'on retrouvera sur le marché de 

l'intégration au bâti les technologies au silicium amorphe, au silicium mono et polycristallin et les technologies 

dites à couches minces, qui pourront être déposées sur tout type de support. 

Globalement, la fabrication des plaquettes de silicium (étape préliminaire à la fabrication de la cellule), 

représente 40 % du prix du module, élément qui remplit plusieurs fonctions : connecter les cellules entre elles 

de manière à fournir la tension voulue (typiquement 36 cellules en série pour une sortie sur 12 V) et les protéger 

contre les agressions de l'environnement (érosion, humidité, grêle, sel, UV, etc.). Pour en réduire le coût, des 

gains doivent être recherchés à toutes les étapes : la purification du silicium (toute présence d'impuretés même à 

des taux très faibles réduit le rendement des cellules : les concentrations en impuretés tolérées vont de 0,1 à 

quelques dizaines de ppm (parties par million) et même de l'ordre de quelques dizaines de ppb (parties par 

milliard) pour certaines impuretés), la fabrication des lingots et la découpe des plaquettes [3]. 

Le bon fonctionnement d'une cellule nécessite plusieurs fonctions : une absorption maximum de la lumière sur 

tout le spectre solaire, une collecte efficace des porteurs (électrons et trous) générés par les photons et 

l'établissement d'une connexion électrique avec le circuit extérieur. La première étape de sa fabrication est donc 

une attaque chimique de la surface pour la nettoyer et la rendre rugueuse, donc peu réfléchissante. La jonction 

est ensuite formée par diffusion de dopants (les plaquettes utilisées sont généralement dopées P, mais du 

phosphore est introduit par diffusion afin de doper N le silicium sur une profondeur de l'ordre du micromètre) et 

un dépôt anti-réfléchissant est effectué. Les grilles métalliques servant à collecter le courant, très étroites afin de 

ne pas créer un effet d'ombrage important, sont ensuite réalisées par sérigraphie. Un recuit permet alors la 

formation du contact électrique entre le silicium et les grilles collectrices. Un ruban d'aluminium destiné à 

réaliser les interconnexions entre cellules est ensuite soudé sur les grilles. Puis les cellules sont testées 

individuellement, triées selon leurs rendements de conversion, et assemblées en modules. La face éclairée des 

cellules est collée sur un verre trempé qui assure la protection mécanique. L'arrière des cellules est protégé par 

une feuille de verre ou de plastique. Les collages sont réalisés par un polymère qui assure la protection contre 

l'humidité [3]. 

Les produits photovoltaïques se diffusant le mieux sont en majorité intégrés en toiture (tuiles solaires), lié au 

programme de dissémination du photovoltaïque pour le secteur résidentiel (« HIT Power Roof » de SANYO, 

« Solar Roofing Element » de MSK, « Batten and Seam » et « Stepped Roof » de CANON, « Eco Roof » de 

C94 


KYOCERA). Mais les programmes de démonstration permettent aussi d’innover en terme d’intégration du 

photovoltaïque en façade (éléments de remplissage : DAIDO HOXAN/KAJIMA/SHOWA SHELL) [4]. 


Depuis 1999, le Ministère de la Construction (MoC) accepte que les cellules photovoltaïques soient utilisées en 

tant que matériaux de construction des toitures. C’est avec le produit « Eco Roof » de KYOCERA, certifié 

conforme à la clause 38 de la loi sur les normes de construction au titre de matériaux pour toiture, que le 

programme de dissémination a pu réussir. 

Jusqu’en octobre 1998, la pose de ce modèle nécessitait la réalisation d’un support métallique (mise en œuvre 

en superposition par rapport au toit existant). Depuis mars 1999, date à laquelle le produit a obtenu l’agrément 

du MoC, cette opération devient inutile. Le système a été repensé pour réaliser une étanchéité parfaite, et ne 

dépasse plus que de 35mm du toit. Outre une esthétique améliorée, l’intégration de modules photovoltaïques 

dans le toit, dès sa construction, permet des réductions de coût (le prix du système a pu être réduit en moyenne 

de 50000 yens). 

Ce travail de conception a été réalisé en partenariat avec les sociétés MISAWA HOMES et SEKISUI HOUSE, 

les deux plus gros fabricants de maisons individuelles au Japon. Les efforts consentis par ces deux sociétés dans 

la standardisation de leurs habitations, du point de vue de l’intégration des installations photovoltaïques, a été 

déterminant. 

Le procédé « Eco Roof » et son évolution : 

- avec un procédé similaire l’ECONOROOTS (2.52kWc, 18.7m²) 

- puis en 2005 le SAMURAI (3.783kWc, 29.8m²) 

Les efforts de développement de produits spécifiques à l’intégration du photovoltaïque au cadre bâti a été suivi 

par la plupart des fabricants de modules, comme en témoigne les possibilités offertes par le marché 

aujourd’hui : 

Source : RTS Corporation (2005) 

De nouveaux produits devraient apparaître dans les années à venir, grâce notamment aux travaux de Recherche 

en cours sur les procédés industriels de MATSUSHITA ECOLOGY SYSTEM (CIGS) et CANON (mc-Si triple 

jonction). 

Remarque : la société KYOCERA propose également un « Super Solar System » qui combine solaire 

Photovoltaïque et solaire thermique pour la récupération d’eau chaude pour le fonctionnement d’une pompe à 

chaleur. Grâce à la seule énergie solaire, les systèmes permettraient de couvrir 65% des besoins en énergie d’un 

foyer (durée d’amortissement calculée à 10 ans). 

C95 


Champ d’application 

Spécificité du marché de la construction au Japon, une grande partie des maisons sont soit préfabriquées, soit 

construites avec des éléments standard, facilitant l’intégration de panneaux solaires. Le champ d’application 

jusqu’en 2006 était principalement le secteur du résidentiel compte tenu du système de subvention mis en place 

par le gouvernement (90% du marché en 2005, soit 291 MW, contre 6% pour le secteur industriel, soit 18 MW 

installés, et 3% pour les bâtiments publics, soit 8 MW). Près de la moitié des systèmes photovoltaïques sont 

vendus lors de la construction d’une nouvelle maison, par les entreprises de maisons individuelles. 

La nouvelle orientation donnée par le gouvernement à travers la « Roadmap PV 2030 », consiste à déplacer le 

centre d’intérêt focalisé jusqu’ici sur les systèmes photovoltaïques résidentiels aux systèmes photovoltaïques 

publics et industriels. Le gouvernement juge en effet que le marché sur le secteur résidentiel, après dix années 

d’aides, est désormais autoporté : il suspend donc en 2006 les subventions accordées au résidentiel, pour les 

attribuer aux secteurs public et industriel. 

Malgré la fin progressive du programme, le nombre de systèmes photovoltaïques résidentiels installés chaque 

année continue d’augmenter et ce pour plusieurs raisons : 

- de plus en plus municipalités offrent des subventions, 

- des constructeurs immobiliers ont intégrés le photovoltaïque dans leurs nouvelles maisons, 

- les consommateurs prennent en compte l’aspect environnemental, 

- les fabricants de panneaux solaires ont déployé une forte stratégie de marketing. 

IMPACTS 

Consommation d’énergie et émission de gaz à effet de serre 

La grande majorité des installations photovoltaïques sont aujourd’hui des systèmes de 3 ou 4 kW installés chez 

des particuliers et reliés au réseau. On considère qu’un système photovoltaïque possède un facteur de charge de 

12%. Un système de 3,5 kW peut donc fournir 10 kWh par jour, 3,7 MWh par an, ce qui correspond aux 

besoins domestiques liés à un niveau de confort moderne incluant télévision, hifi et électroménager. En 2005, il 

s’est vendu plus de 58000 installations de type résidentiel, soit près de 215 GWh produit par l’électricité solaire. 

Le prix de vente relativement élevé de l’électricité domestique au Japon peut expliquer le succès du 

photovoltaïque : il est de 23 Yen/kWh soit 0,17 euros/kWh, situation identique à l’Allemagne. En France le prix 

de vente est de 0,12 euros/kWh. 

Contenu environnemental 

Si la photopile, élément de base du photovoltaïque, permet de produire de l'électricité sans aucun rejet dans 

l'atmosphère, les procédés actuels de fabrication (proches de ceux de la micro-électronique) font encore appel à 

beaucoup d'opérations qui nécessitent l'usage de produits chimiques et de gaz toxiques. Afin de pallier ces 

inconvénients de nouveaux procédés d'élaboration du matériau et du dispositif sont à l’étude. En dépit de ces 

inconvénients, les fabricants de modules photovoltaïques assurent que l'énergie produite pendant trois ans par 

une cellule photovoltaïque amortit la dépense énergétique nécessaire à sa construction, la durée de vie d'une 

cellule étant garantie à vingt voire trente ans. 

Conception du bâtiment (neuf) et son usage 

Le concept de « Zero Utility Cost Housing » [www.japanfs.org] est né de l’intégration du photovoltaïque au 

cadre bâti, grâce à l’association JAHB’Net. Une charte décrit une maison normalisée capable de réaliser des 

coûts de service nuls, en combinant un système photovoltaïque de production de l'électricité avec tous les 

appareils électriques. Appelée HYUGAzero, la maison fortement isolée et totalement électrifiée, est équipée 

d'un système de génération photovoltaïque de 5.76 kW. Le revenu de l'électricité produite en surplus des 

consommations surpasse les coûts de l'électricité de réseau utilisés, ramenant des coûts de service annuels à zéro 

(le réseau indique qu'il est possible de réduire les coûts de service d’environ 5.920.000 yens sur 30 ans). 

Facilité par des accords d'association, n'importe quel membre du réseau JAHB’Net peut offrir le générateur 

photovoltaïque, l'électrification et donc cette nouvelle génération de maison « efficiente » en énergie. JAHB’Net 

C96 


a également réussi à abaisser ses coûts de construction en mutualisant l’achat des matériaux, en concentrant ses 

campagnes de promotion sur de courtes périodes (publicité également commune), et en éliminant le système de 

sous-traitant. 

D’autres concepts existent autour du photovoltaïque intégré au cadre bâti, comme : 

- la maison « Parfait Ex » de SEKISUI Chemical, maison d’un étage à structure métallique et 

comportant en série, des installation photovoltaïque d’une capacité de 2 à 5 kW, disposé en 

surimposition sur un toit plan, grâce à une patte de fixation adaptée à ce type de toiture japonaise. 

- la maison HYBRID Z de haute qualité environnementale de MISAWA Homes, avec 12kWc 

photovoltaïque intégré sur les 2 pans de toits (tuiles) 

- ou l’ECO Sunny House (Kankyo Kobo) de DAIWA HOUSE Industry, qui propose une maison 

préfabriquée avec 3kWc installé en intégration (tuiles). 


MISE EN ŒUVRE SUR CHANTIER 

Il n’est pas précisé les problèmes de mise en œuvre sur chantier des systèmes photovoltaïques intégrés au bâti. 

Peut être de par l’approche singulière des japonais à la conception et la production d’habitations « usinées », qui 

résout les aléas sur chantier. Par contre, des nouveaux programmes de recherche inscrits dans le cadre du 

programme « Roadmap PV 2030 » et issus des disfonctionnements constatés, on peut déduire les difficultés 

rencontrées et les efforts à produire pour anticiper un fort déploiement de la technologie raccordée au réseau : 

- Recherche sur les systèmes photovoltaïques groupés et reliés au réseau : démarré en 2002, ce 

programme de cinq ans a pour but de mener un essai à grande échelle sur un groupe de systèmes 

photovoltaïques équipés de batteries et connectés au réseau de manière concentrée. Le projet veut 

élucider deux difficultés techniques, les contraintes sur la sortie causée par l’augmentation du 

voltage et l’impact d’une connexion concentrée sur les lignes électriques. Des systèmes 

photovoltaïques ont été installés dans un quartier résidentiel de la ville de Ota (préfecture de 

Gunma dans la grande banlieue de Tokyo), sur 400 maisons en 2005. 

- Les systèmes de nouvelles énergies : démarré en 2003, ce programme de cinq ans a pour but 

d’étudier la faisabilité et la performance de systèmes de production d’électricité utilisant une 

combinaison de sources variées (photovoltaïque, éolien ou piles à combustibles). L’objectif de 

parvenir à une production stable d’électricité (et de chaleur) pour un raccordement au réseau 

électrique sans contrainte. Trois sites de démonstration ont été retenus en 2004, situés dans la 

préfecture d’Aichi sur le site de l’exposition universelle (total 2 400 kW dont 330 kW de 

photovoltaïque), dans la préfecture d’Aomori (710 kW dont 80 kW de photovoltaïque) et dans la 

préfecture de Kyoto (850 kW dont 50 de photovoltaïque). 

Rien ne transparaît sur les programmes de Recherche liés à la définition de nouveau concept d’intégration suite 

aux difficultés de mises en œuvre rencontrées. Les toits japonais sont de plus en plus nombreux à être munis de 

panneaux solaires. Les constructeurs essaient d'intégrer au mieux ces équipements volumineux afin de les 

rendre moins encombrants sans en sacrifier leur efficacité. 

La NEDO prévoit également dans sa « Roadmap PV 2030 », de : 

- former culturellement et professionnellement de nouvelles ressources humaines, 

- et de soutenir de nouveau secteur d’activité de l’énergie utilisant les mini réseaux, 

qui sont des indicateurs forts sur les besoins de formation du secteur industriel. 

C97 


Source: New Energy Foundation, 2001 

MODALITES DE GESTION, D’EXPLOITATION ET DE MAINTENANCE 

Pas de précisions sur cet aspect. 

Incitations réglementaires, fiscales… et modalités de financement 

Réglementation 

Le JET (Japan Electrical Safety and Environment Technology Laboratories) a débuté un programme de 

certification des modules photovoltaïques, « jetPVm certification », en octobre 2003. Des essais permettent 

l'accréditation de la performance et de la fiabilité des modules manufacturés photovoltaïques, et l'inspection de 

l'usine de modules est exigée afin de confirmer la conformité du système de fabrication avec des normes 

nationales (conformes aux normes internationales CEI 61215 et CEI 61646). Le référentiel a été choisi en 

relation directe avec la pratique internationale, pour faciliter la certification des modules à l’international et 

favoriser l’importation de modules. 

Par ailleurs, le JET conduit un programme de certification pour évaluer la performance et la fiabilité d'unités de 

protection de raccordement au réseau (onduleurs de puissance) pour les systèmes photovoltaïques de petite 

taille, dédiés au résidentiel. Cette certification vise à accréditer les fonctions de protection et de contrôle des 

onduleurs, pour le raccordement au réseau, fonctions stipulées dans le « Guideline of Grid Connection 

Requirement (an instruction issued by the chief of public utility department of Agency for Natural Resources 

and Energy (ANRE) of METI in 1986, revised in 1998) ». 

Les normes industrielles japonaises (JIS) suivantes sont à l'étape de la discussion et seront éditées dans un 

proche avenir. La discussion des normes suivantes a été validée : 

- "Indication of photovoltaic array performance (JIS C 8952)" - Standardization of "Estimation 

method of generated output of PV system" 

- Standardization of "Structural design and installation method of roof-type PV system" 

- Standardization of "Safety design of electric system of residential PV system" 

- Standardization (to be JIS) of "Design guide on structures for photovoltaic array (TR C 0006-97)" 

- Standardization (to be JIS) of "Design guide on electrical circuit for photovoltaic array (TR C 

0005-97)" 

La discussion est en cours pour les normes suivantes : 

- "General rules for stand-alone photovoltaic power generating system (JIS C 8905)" 

- "Measuring procedure of photovoltaic system performance (JIS C 8906)" 

- "On-site measurements of photovoltaic array I-V characteristics (JIS C 8953)" 

- "Measuring procedure of power conditioner efficiency for photovoltaic systems (JIS C 8961)" 

- "Testing procedure of power conditioner for small photovoltaic power generating systems (JIS C 

8962)" 

- Draft TR of "On-site measurements of photovoltaic power generating systems (tentative 

translation)" 

Financement 

C98 


Comme énoncé précédemment (§2.1), le gouvernement, appuyé d’actions cibles mises en place par certains 

Ministères, certaines préfectures et municipalités, certaines banques, accordent des subventions ou prêts à taux 

préférentiels. 

L’ensemble des compagnies d’électricité rachète la production résiduelle d’électricité. Les prix d'achat peuvent 

être modifiés dans des délais très courts et unilatéralement. 

A la suite de la baisse des coûts des modules, le gouvernement a réduit les subventions. En 2006, le programme 

du photovoltaïque résidentiel doit s’auto financer. Le gouvernement ne subventionne plus ces installations, mais 

ré-oriente ses efforts sur la dissémination dans le secteur des bâtiments industriel et public. 

C.6.4 EVALUATION DES RESULTATS DANS LE PAYS CONCERNE 


Dans une maison modèle, ce sont les cellules photovoltaïques qui jouent le rôle d'éléments de couverture. Elles 

ont un rendement de 17,3% et pèsent 15 kg/m² soit moitié moins que les matériaux de couverture habituels. 

On considère qu’un système photovoltaïque possède un facteur de charge de 12%. La grande majorité des 

systèmes installés au Japon a une puissance de 3,5 kW et peut fournir 10 kWh par jour, soit 3,7 MWh par an, ce 

qui correspond aux besoins domestiques liés à un niveau de confort moderne. 

Campagnes de mesures : 

Elles sont en cours d’implémentation dans les nouveaux programmes (cf. §4.1) 

Par contre il est stipulé que pour le raccordement au réseau, les clients ont une obligation de retour 

d’information pendant 2 ans. A qui, pour quoi ? Pas plus d’informations à ce jour sur ce point. 

Caractérisations en laboratoire 

Elles sont évaluées par le JET (cf. §4.3). Ces caractérisations sont essentiellement électriques. 

Sinon, les cellules photovoltaïques ont été acceptées en tant que matériaux de construction des toitures 

(certifiées conformes à la clause 38 de la loi sur les normes de construction au titre de matériaux pour toiture). 

Confort thermique 

Pas d’informations à ce jour sur ce point. 

Confort acoustique 


Aspect sanitaire et environnemental 




Compatibilité entre performances des différents composants 

Une lame d’air est toujours prévue pour le refroidissement en intégration toiture. 


Coût initial – Investissement 

En 1994, le prix du système photovoltaïque était de 3500 yens/W installé (prix de vente du module autour des 

675 yens/W). 

En 2005, grâce au déploiement des différentes stratégies de soutien, le prix du système photovoltaïque (installé), 

est de 650 yens/W (prix de vente du module 400 yens/W). 

C99 


Coût opérationnel – Exploitation – Maintenance 


Rapport Coûts - Performances 


Gestionnaire 


Mainteneur – Commissionnement 


Utilisateur final - Occupants 

Une installation photovoltaïque est très coûteuse, même pour la classe moyenne japonaise. Malgré tout, on 

achète du photovoltaïque, car de nombreux japonais souhaitent faire « quelque chose » et s’engager contre le 

réchauffement climatique. Ils sont également sensibles aux nouveautés techniques. 


Le marché – Commercialisation 

Le programme "70 000 toits solaires" installés pour l'an 2000, initié en 1994, a rapidement engendré une baisse 

des coûts. En 1998, la puissance installée est estimée à 25 MWc et les commandes à 40 MWc. Le décalage 

entre les deux étant du aux délais d'installation. En 1997, 28 000 familles japonaises étaient prêtes à débourser 

un apport personnel de 17000€ pour une installation photovoltaïque. Depuis avril 1997, des maisons standard, 

conçues pour consommer peu d'électricité sont commercialisées. Sur certaines, les modules photovoltaïques 

couvrent 100% des besoins, le surplus étant vendu au réseau. 

En 2005, 291 MWc ont été installés dans le résidentiel, représentant 90% du marché de la connexion réseau. 

Cela représente l’installation de systèmes photovoltaïques dans près de 58000 foyers. 

Efficacité des incitations, actions de diffusion 

En plus des incitations financières du gouvernement et autres municipalités, les fabricants d'installations 

photovoltaïques, les compagnies d'électricité et les grands groupes du bâtiment effectuent un marketing intensif 

et font beaucoup de publicité à la télévision. Ensemble, ils ont sorti un « hit » sur le marché: la maison 100% 

électrifiée, avec option photovoltaïque. Le concept se définit ainsi : finis le gaz et le mazout, nous offrons un 

système domestique avec photovoltaïque, pompe à chaleur, cuisinière électrique, climatisation, aération 

mécanique. Plus une enveloppe du bâtiment légèrement améliorée (avec env. 5 à 8 cm d'isolation thermique) – 

tout en un ! 

Volonté d’exportation 

Les produits photovoltaïques intégrables aux bâtiments sont exportés uniquement aux Etats-Unis. Pour 

l’Europe, le Japon exporte uniquement ses modules photovoltaïques standards, aux grands regrets de 

certains de nos architectes… 


QUATRES DIMENSIONS ETUDIEES 

POINTS FORTS, POINTS FAIBLES DE L’INNOVATION (METHODE SWOT) 

S : Strength – Forces 

C100 


- de bénéficier d’un contexte énergétique, politique et environnemental très favorable, d’une ressource 

énergétique quasi illimitée, et d’un marché en pleine expansion pour lequel les applications et les 

innovations se multiplient. 

- de reposer sur des technologies microélectronique et couches minces, en conservant une bonne marge de 

progrès et d’innovations. Le photovoltaïque envahi progressivement certaines niches, en progressant en 

volume de plus de 30% chaque année depuis 1999. 

- de pouvoir s’intégrer un peu partout, pour fournir sur place de petites puissances (de 1 à 5000 watts), 

domaines ou aucune autre filière ne peut entrer en compétition avec le photovoltaïque ; 

- d’être un générateur simple et très fiable pour les technologies amorphes et cristallines. Les modules sont 

garantis pendant 25 ans par la plupart des constructeurs. 

- de pouvoir s’intégrer facilement, sans gênes particulières (bruit, esthétique si certains progrès sont 

réalisés.) Il se substitue notamment à des toits ou façade, comme élément de bâtiment en verre produisant 

de l’énergie, et venir en diminution du coût ; 

- Plus que le prix du kWh, c’est le coût de la substitution à une autre solution qui est important 

(substitution à la création d’un réseau électrique en zone rurale, raccordement au réseau électrique 

existant pour la vente du surplus d’électricité non consommé, en zone urbaine). 

Au japon 

- la nécessité de développer le photovoltaïque est un acquis, même si le discours a un peu évolué au cours 

de la dernière décennie. La sécurité des approvisionnements et la diminution de la facture énergétique, 

font toujours partie de l’argumentaire en faveur de ce développement, mais l’environnement a pris le 

relais et les objectifs de Kyoto, difficiles à tenir face à une croissance importante de la consommation, 

sont désormais en première place. On n’en est plus à se demander POURQUOI, mais COMMENT 

développer l’utilisation du photovoltaïque. 

- Une volonté sans réserve du gouvernement à développer le photovoltaïque, via des subventions à la 

R&D, aux industriels à travers des programmes de démonstration (Collectivités Locales), ou de 

dissémination à grande échelle (dans le résidentiel notamment), aux opérateurs de nouvelles énergies… 

- Un fort lobbying des multinationales à soutenir cette volonté politique pour le déploiement du 

photovoltaïque à grande échelle, avec pour challenge la diminution du coût de production. Un relais 

également positif auprès des acteurs de la Construction, pour faire du photovoltaïque un produit intégré 

au bâti, et développer une sérieuse offre commerciale. 

- Plus de 80% des systèmes sont aujourd’hui installés chez les particuliers dont 90% sont raccordées au 

réseau (les clients souscrivant à une obligation de retour d’information pendant 2 ans). En 2000, un 

sondage annonçait 75% d’usagers satisfaits, contre 25% trouvant finalement un intérêt quasi nul et un 

investissement relativement lourd, malgré le système d’aides, qui profite plus aux industriels et aux 

compagnies d'électricité. Mais le souhait de faire « quelque chose » contre le réchauffement climatique et 

le « marketing intensif » de la part des industriels font que les japonais sont prêts à payer de leur poche. 

Ils sont également sensibles aux nouveautés techniques. 

- Un marché de la construction neuve constitué en majorité par des maisons préfabriquées, technique qui a 

été soutenue en son temps par de forts investissements en R&D. C’est un point fort du développement de 

la technologie du PV, par rapport à la profession qui doit intervenir pour la mise en œuvre des systèmes. 

En conclusion, la technologie est mature et est socialement acceptée. 

W : Weakness : Faiblesses 

- Pour le photovoltaïque connecté au réseau, la technologie (module et onduleurs) est acquise, les freins 

sont aujourd’hui plutot d’ordres administratif et normatif. Il faut pouvoir raccorder l’installation en toute 

sécurité au réseau électrique, et envisager la sécurité des biens et des personnes qui travailleront ou 

utiliseront l’enérgie solaire photovoltaïque. En terme de normes, le photovoltaïque souffre de devoir 

C101 


épondre à de multiples référentiels, autant électrique, que électromagnétique, environnemental, que de la 

construction dans sa nouvelle conception liée à son intégration au cadre bâti. 

- d’être l’énergie la plus chère par kWh (tendance confirmée sur encore 2 à 3 décennies à venir), 

produisant du courant continu, qui n’est pas ou peu utilisé directement pour les usages spécifiques de 

l’habitat (sauf électrisation de site isolé). Les équipements électriques sont en majorité à courant 

alternatif (choix lié aux contraintes de transport de l’électricité dans un schéma de production centralisé 

de celle-ci), c’est pourquoi la connexion au réseau pour la revente de courant alternatif est la solution à ce 

jour la plus rentable, mais peut être pas la plus pertinente en terme d’économie d’énergie. Le 

photovoltaïque pour une utilisation locale, est donc tributaire du développement d’équipements en 

courant continu à très faible consommation. 

- d’être tributaire du développement des onduleurs en terme de qualité de conversion du courant traité et 

réinjecté sur le réseau électrique, qui à terme, dans la perspective d’un déploiement massif de petites 

installations (type individuelles) connectées au réseaux, pourront engendrer des interférences, pouvant 

jouer sur la qualité des « services électrico-magnétiques » existants. 

- Pour le photovoltaïque de site isolé (comme pour le photovoltaïque sécurisé = connexion réseau + 

batterie), le stockage est le maillon faible. La solution est d’allonger la durée de vie des batteries pour la 

rendre proche de celle des modules. Le temps de retour énergétique de la batterie est un autre point faible. 

Le module rembourse en 2 à 4 ans l’énergie dépensée pour sa fabrication, soit en 1/10 de la durée de vie. 

En revanche, le temps de retour des batteries est aussi de 2 à 4 ans, soit équivalent sinon supérieure à la 

durée de vie de certaines batteries. 

Au Japon 

- Malgré un essor rapide des technologies, le photovoltaïque « pèse » encore peu de chose dans le bilan 

énergétique national. L’ensemble des modules existant actuellement au Japon produit autant d’énergie 

que 30% d’une tranche nucléaire. Ce n’est pas une solution significative pour répondre immédiatement 

aux enjeux nationaux. 

- Un kilowatt de puissance installée coûte actuellement 670 000 yens. La production annuelle se monte à 

environ 1000 kWh/kWc installé. Les compagnies d'électricité paient de 22 à 25 yens par kWh, soit autant 

que pour le courant conventionnel. Cette somme ne permet de couvrir que la moitié des coûts de 

production. Malgré toutes les subventions (de l'Etat et de la commune, soit environ 70000 yens/kW), la 

période d'amortissement reste de 24 à 27 ans. Le photovoltaïque n'est donc pas rentable pour l'exploitant. 

Le coût des installations est trop élevé et les tarifs d'injection sont trop bas. 

- Dans la mesure où les systèmes PV seront à moyen terme connectés de manière localement concentrée au 

réseau électrique, deux difficultés techniques vont freiner le développement des « groupes » de systèmes 

PV : les contraintes sur la sortie causée par l’augmentation du voltage, et l’impact d’une connexion 

concentrée sur les lignes électriques (gestion des charges et pollution harmoniques). Des études sont 

menées actuellement pour trouver les solutions appropriées à un déploiement du photovoltaïque à très 

grande échelle, avec notamment la nécessité de stocker localement l’énergie en batteries. 

- Les problèmes non techniques, l’adaptation aux usagers, les limites de fourniture d’énergie qui sont liées 

notamment à la météo, à la modification des approches classiques bouleversent tellement les habitudes 

que seules des crises, pétrolières par exemple, pourraient accélérer les adaptations nécessaires. 

O : Opportunities – Opportunités 

- L’apport d’une solution technique pour éviter les pics de demande en électricité et diversifier la 

production d’électricité face à la croissance des consommations (recherche d’une indépendance 

énergétique) 

- L’assise d’un savoir faire industriel sans précédent, sur la base d’un investissement en R&D remarquable 

- La réunion d’une volonté politique et industrielle pour mettre en place tout un secteur d’activité, et la 

naissance d’un marché (toits photovoltaïques qui pourraient devenir le toit standard à terme), dans la 

C102 


perspective d’un projet national fort, sur fond d’indépendance énergétique et d’engagement envers 

l’environnement. 

- La définition d’une feuille de route des objectifs à réaliser pour les années à venir, et des moyens 

attribués pour les atteindre (financement par les organismes d’Etat, les industriels, les établissements 

financiers…) 

- L’ouverture vers une rupture technologique pour le secteur de la Construction, avec l’amorce d’une 

nouvelle approche de bâtiments économe en énergie, voire à « consommation nulle » (100% des 

consommations couvertes par la production PV) : Concept de plus en plus demandé par les utilisateurs. 

- La facilité d’associer une solution photovoltaïque intégrée au concept de maisons préfabriquées 

- les opportunités concernent aussi la mise en place de prêts et leur remboursement. Les formules sont 

variées : banques vertes, coopératives, prépaiement par cartes ou compteurs, etc... Les clients peuvent être 

propriétaires. Mais une autre formule se développe aussi rapidement : la société de service louant les 

matériels. 

- La possibilité pour différentes compagnies d’électricité, de se lancer dans des projets de génération 

d’électricité à partir de photovoltaïque : création de nouvelles entreprises de production d’électricité 

indépendantes à partie d’ENR. 

T : Threats – Menaces 

- pas de signalement fort d’un point de vu environnemental (ce qui se passe en Australie) 

- ou un signalement trop fort qui ferait l’effet boomerang : l’opportunité de mettre en place des aides 

publiques peut être une menace si les objectifs du montage financier d’octroi des subventions, sont à 

cause du succès de l’opération, trop rapidement atteints. 

- C’est ce qui s’est produit au Japon en 2000 lorsque la NEF a suspendu ces aides face à l’augmentation 

subite des demandes (trois fois plus vite que prévu). Le message politique à ainsi fragiliser le milieu 

industriel (révision des plans de production, de commercialisation et d’investissement !). Victime d’un 

succès en grande partie lié à la réactivité des constructeurs de maisons individuels voulant intégrer le PV 

dans leur offre commerciale (matériaux de construction pour l’habitat neuf). La menace est d’activer trop 

vite des leviers qui feraient varier la cadence de production des modules PV. Ceci aurait un effet direct 

sur les coûts. 



La région Rhône Alpes qui concentre une grande partie de l'industrie photovoltaïque nationale apparaît plus que 

jamais comme le pôle majeur du photovoltaïque en France avec 38% de la puissance financée. Loin derrière, la 

région Languedoc Roussillon s'adjuge la 2 ème place avec 11%. Ces deux régions totalisent à elles seules près de 

la moitié de la puissance financée sur l'ensemble de la France continentale. Seules 2 régions, la Haute 

Normandie et la Lorraine n'ont pas financé de générateurs en 2004. Cependant le déséquilibre territorial est 

patent, 87% de la puissance ayant été financée par 8 régions. 

En 2003, il s’est installé 5.874 MWc de systèmes photovoltaïques tous secteurs confondus dont : 

- 1,957 MWc en sites isolés (résidentiel et non résidentiel), 

- 1,875 kWc en « connexion réseau » (4.254 MWc en 2004 !). 

Ce qui porte la capacité totale opérationnelle installée en France (Métropole, Corse et DOM seulement) à 

21,073 MWc dont 17,256 MWc de systèmes photovoltaïques autonomes en dehors du réseau électrique et 3,817 

MWc de systèmes débitant dans le réseau électrique. Cette capacité totale installée représente la production 

annuelle de 20 GWh d’électricité [5]. 

C103 


Si l’on voit un petit fléchissement des installations en sites isolés, on remarque une nette progression dans le 

domaine du « connecté réseau », qui s’associe souvent au concept d’ « intégration » au bâtiment. Les solutions 

techniques sont encore la surimposition en toiture ou l’installation en toiture terrasse, sans réelle intégration à 

l’enveloppe du bâtiment, mais la demande se fait de plus en plus pressante dans ce domaine. D’où l’émergence 

de produit de construction associant produit traditionnel et module photovoltaïque comme la tuile PV-Starlet 

d’IMERYS-TOITURE. 

L’industrie des cellules/modules photovoltaïques n’a pas augmenté sa production sur l’année 2003, mais a 

travaillé fortement à la réduction des coûts de fabrication en intégrant les résultats des projets de R&D engagés 

jusque là, et soutenus en grande partie par les pouvoirs publics (ADEME, CEA, CNRS, Conseils Régionaux). 

Les budgets publics d’intervention pour la recherche et pour l’ouverture des marchés, a été de 25 millions 

d’euros en 2003. 

Capacite 

Production Totale [Mwc] 

Production 

Max. [Mwc] 

Technologie Cellules Modules Cellule Modules 

s 

2001 2002 2003 2001 2002 2003 

Photowatt Multicristallin 13 17 14 5 8 10 25 20 

Free Energy Amorphe - - - 0,5 0,5 0,6 1 

Emix Multicristallin Production 2006 

Tenesol Multicristallin Production 2007 

Total 13 17 14 5,5 8,5 10,6 

Le chiffre d’affaire des principales entreprises du secteur, en progression de 18% en 2002 pour 130 millions 

d’euros, a encore progressé en 2003 pour atteindre 140 millions d’euros. 

On peut estimer que le chiffre d'affaires généré en 2004 par le marché des générateurs photovoltaïques 

raccordés au réseau a été de 16,7 M€. Les générateurs photovoltaïques ont été principalement installés dans 

l'habitat individuel avec une TVA à 5,5 %. Le prix de vente moyen d'un système HT était d’environ de 7,2 €/W 

installé en 2004. Les aides publiques quant à elles se sont établies autour de 4,3 €/W soit 57 % du coût TTC 

supporté par le particulier. 

On note une augmentation significative de la puissance moyenne du kit photovoltaïque moyen déposé sur une 

habitation : de 1 kW en moyenne au début du décollage du marché en 1999 on est passé à 2,3 kW en 2004. 

Le marché des bâtiments tertiaires a lui plus de mal à se développer avec environ une trentaine d'installations 

financées. Cependant et pour la première fois en France, 2 installations de plus de 100 kW ont été financées en 

2004. A cet égard, la première tranche d'un générateur photovoltaïque de 600 kW pouvant à terme en compter 

10 (soit 6 MW) devrait être réalisée en région parisienne en 2005. 

Pour les activités de R&D, le programme pluriannuel de l’ADEME (1999-2002) s’est achevé en 2003 pour 

évaluation. Le coût des projets de recherche et de développement technologique sur cette période était de 72 

Millions d’euros, financé à hauteur de 47 Millions d’euros par l’ADEME. Le résultat de ces investissements se 

traduit par la mise en place de deux plate-formes technologiques : 

- « RESTAURE » pour le CEA-Genec à Grenoble, pour le développement de nouvelles techniques 

industrielles pour la fabrication de cellules PV au silicium cristallin (taille maxi de 20x20cm²) 

- CISEL commune à EDF R&D et CNRS à Chatou, pour le développement de module à base de 

matériaux en couches minces Cu-In-Se (taille maxi de 30x30cm²) 

C104 


Pour les activités de soutien financier pour les opérations d’ouverture de marché, l’Agence Nationale de la 

Recherche (ANR) 2 dont un des programmes est dédié au solaire photovoltaïque, ainsi que l’Agence de 

l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME) depuis 1998, dans le cadre de son contrat Etat- 

ADEME avec le programme gouvernementale de relance des énergies renouvelables, ont fortement réactivé les 

aides à la recherche et à l’investissement pour la filière du photovoltaïque. 

L’objectif visé sur le marché, est de continuer à installer 1 MWc/an en site isolé (systèmes autonomes en dehors 

des réseaux électriques), installations qui sont par ailleurs essentiellement subventionnées par les fonds publics 

FACE et européens FEDER. Depuis 2002, cette volonté s’est étendue à installer en 5 ans, 20 MWc de systèmes 

photovoltaïques intégrés au bâti et débitant dans le réseau électrique. Cette décision fait suite à l’annonce 

officielle du tarif d’achat de 0,15€ le kWh électrique produit par un système photovoltaïque raccordé au réseau 

en France métropolitaine et 0,30€ le kWh en Corse et dans les DOM (publication Mars 2002 – Ministère de 

l’Industrie). 

Cette volonté d’entrainer toujours plus en avant le développement du marché du photovoltaïque se traduit par la 

révision du tarif d’achat (publication JO du 26 Juillet 2006 – Ministère de l’Industrie) aux conditions énoncées 

dans l’arrêté du 10 juillet 2006 fixant les conditions d’achat de l’électricité produite par les installations utilisant 

l’énergie radiative du soleil telles que visées au 3o de l’article 2 du décret no 2000-1196 du 6 décembre 2000, à 

savoir : 

« L’énergie active fournie par le producteur est facturée à l’acheteur sur la base des tarifs T définis ci-dessous. 

Ils peuvent inclure une prime à l’intégration au bâti appelée I, applicable lorsque les équipements de 

production d’électricité photovoltaïques assurent également une fonction technique ou architecturale 

essentielle à l’acte de construction […toitures, ardoises ou tuiles conçues industriellement avec ou sans 

supports, brise-soleil, allèges, verrière sans protection arrière, garde-corps de fenêtre, de balcon ou de 

terrasse, bardages, mur rideau] 

Pour bénéficier de cette prime I, le producteur doit fournir à l’acheteur une attestation sur l’honneur certifiant 

la réalisation de l’intégration au bâti des équipements de production d’électricité photovoltaïques. Le 

producteur tient cette attestation ainsi que les justificatifs correspondants à la disposition du préfet (directeur 

régional de l’industrie, de la recherche et de l’environnement). 

1. En métropole continentale, le tarif applicable à l’énergie active fournie est égal à : T + I, formule dans 

laquelle : 

T = 30 c€/ kWh (hors TVA) ; 

I = 25 c€/kWh. 

2. En Corse, dans les départements d’outre-mer et dans la collectivité territoriale de Saint-Pierre-et-Miquelon 

et à Mayotte, le tarif applicable à l’énergie active fournie est égal à : T + I, formule dans laquelle : 

T = 40 c€/kWh (hors TVA) ; 

I = 15 c€/kWh. 

L’arrêté du 7 juillet 2006 relatif à la programmation pluriannuelle des investissements de production 

d’électricité fixe en parallèle les objectif de développement du parc de production électrique, en indiquant la 

puissance supplémentaire à mettre en service, par source d’énergie primaire renouvelable, d’ici la date du 31 

décembre 2015. 

2 En 2005, l’ANR a financé 10 projets de recherche et développement technologique sur de la recherche exploratoire 

(cellules organiques/inorganiques), sur des technologies couches minces (CIS et Si micorcristallin), sur la filière Silicium 

(matériau charge et cellules à haut rendement) et sur les systèmes. Le montant du financement de l’ANR est de 9.6 M€ sur 

3 ans qui s’ajoute à celui de l’ADEME qui était de l’ordre de 2.5 M€. Pour 2006, un financement global ANR/ADEME est 

prévu à hauteur de 11.5 à 12 M€. Cela signifie que le financement de la recherche sur le PV s’établira dès 2007 à environ 

12 M€ par an et il est possible d’envisager plus à l’avenir. 

C105 


Ces objectifs de puissance visent à assurer le développement de ces énergies à un rythme compatible avec 

l’objectif accepté par la France dans le cadre de la directive 2001/77/CE susvisée que 21 % de la consommation 

intérieure brute d’électricité soit d’origine renouvelable à l’horizon 2010. 

2010 

(MW) 

2015 (*) 

(MW) 

Solaire photovoltaïque 160 500 

(*) Les valeurs retenues pour les objectifs 2015 comprennent celles retenues pour 2010 

On possède sur le territoire français de fortes compétences en R&D, des industriels, et des bureaux d’études 

dans le secteur du photovoltaïque. Le « mariage » ave le bâtiment est depuis 2001 attendu, sans réel succès, 

faute de marché du photovoltaïque intégré. Faute de produits certifiés aussi pour donner confiance à la maîtrise 

d’œuvre afin qu’elle s’approprie la technologie avant de la proposer à la maîtrise d’ouvrage, et faute enfin 

d’installateurs qualifiés tout simplement. 

L’expérience du développement de la tuile PV par Imerys Toiture est riche d’enseignement dans la façon dont il 

faut aborder ce « mariage » avec le secteur de la construction. Le processus qui vise à évaluer la Responsabilité, 

l’Assurance et la Garantie des ouvrages, à travers la procédure d’Avis Technique, n’a pas encore eu de succès 

auprès de produits adaptés à l’intégration du photovoltaïque au cadre bâti. Ce manque de produits reconnus fait 

défaut au développement de la filière, les attentes des professionnels et des Maîtres d’Ouvrage Publics étant 

fortes sur ce point. Au Japon, la réussite de ce « mariage » entre bâtiment et photovoltaïque a été impulsée par 

la volonté des constructeurs de maisons individuelles de proposer un produit photovoltaïque intégré certifié à 

leur offre commerciale. Ils ont par la même occasion, su exploité la notion de production électrique 

décentralisée assurer par le PV pour développer les concepts de maisons 100% autonomes… 

Enfin, le coût est un frein au développement du marché, malgré une bonne presse du photovoltaïque auprès du 

grand public (sondage Louis Harris). Les subventions nationales ne sont plus vraiment d’actualité, 

contrairement au Japon, remplacées par le crédit d’impôt, et le tarif d’achat du kWh produit par le distributeur 

d’électricité. Seules les subventions des Régions persistent et viennent en complément du crédit d’impôt. 


En France, l’organisation de la codification technique repose sur le concept de techniques traditionnelles 

(définies par les Normes et DTU) et non-traditionnelles des produits de construction (Avis Techniques, 

passeport à l’innovation et antichambre des techniques traditionnelles). Cette codification fait intervenir les 

critères techniques et judiciaires suivants, d’éligibilité du produit et de sa mise en œuvre : la Responsabilité des 

acteurs, la Garantie de l’ouvrage (décennale), et l’Assurance. 

L’utilisation des modules photovoltaïques dans le bâtiment est rendue aujourd’hui difficile, du fait qu’il n’existe 

pas de réglementation spécifique pour la mise en œuvre de capteurs intégrés au cadre bâti. Le module 

photovoltaïque n’est donc pas au sens de la réglementation française, considéré comme un produit verrier 

reconnu. A ce titre, il ne peut assurer les fonctions de clos et de couvert dans les marchés publics 

d’établissements pouvant recevoir du public (ERP). Les autres réalisations (marchés privés entre autres), 

devront néanmoins suivre les règles existantes en matière de photovoltaïque et d’enveloppe du bâtiment. 

Ce que l’on peut craindre aujourd’hui des capteurs photovoltaïques standard (avec ou sans cadre), c’est 

principalement la durabilité du produit une fois mis en œuvre en intégration. Les premières visites sur sites 

du CSTB ont d’ailleurs montré certaines dégradations possibles des capteurs une fois intégrés. L’Avis 

Technique à travers une série de tests et de calculs, sert à évaluer le produit et sa mise en œuvre afin 

d’appréhender : 

- l’aptitude à l’emploi du produit, 

- la sécurité du produit dans l’ouvrage, 

- l’habitabilité de l’ouvrage, 

C106 


- la durabilité de l’ouvrage, 

et de justifier auprès de la profession le respect des critères d’éligibilité. Mis à part pour les Etablissements 

Recevant du Public où l’Avis Technique revête un caractère obligatoire, l’Avis Technique est pour les autres 

réalisations, une démarche qualité volontaire de la part de l’Industriel. 

QUELLE DYNAMIQUE D’ACTEURS NECESSAIRE 

Il manque aujourd’hui une implication forte des acteurs de la Construction pour la définition de produits 

photovoltaïques intégrés au bâtiment, à la vue du schéma développé par le Japon. 

On peut dire que tout est aujourd’hui en place et dimensionné pour permettre la réussite du déploiement du 

photovoltaïque à grande échelle, et la révélation de la filière « photovoltaïque intégré au bâtiment » : 

- équipes R&D existantes, avec un savoir faire d’une vingtaine d’années (CEA, CNRS, CSTB - 

consortium INES – et Universités) 

- programmes de financement en R&D importants (AII, Fondation, PREBAT, FCE, Pôles de 

Compétitivité Régionaux) 

- problèmes techniques et juridiques propres au raccordement au réseau résolus, 

- politique du tarif d’achat du kWh produit en progression 

- procédures d’évaluation et de certification des systèmes intégrés validées (GS6 – GS14), 

- réglementation RT2005 incitative quant à l’utilisation de modules PV intégrés, vis-à-vis du calcul des 

consommations des bâtiments 

- … 

Tout à l’exception d’une seule composante, que l’on pourrait identifier sous forme d’un nouveau métier : 

ingénieur « intégrateur » ou « assembleur ». Cette personne possèderait les connaissances et compétences sur 

les deux « familles » (photovoltaïque et bâtiment), afin d’opérer la conception de ces nouveaux systèmes. C’est 

peut être là l’occasion pour les acteurs de la Construction d’investir cette position et combler leur absence dans 

ce domaine. 

Mais gageons que les nouvelles orientations sur l’environnement et son volet énergie, les exigences envers 

l’affichage des consommations du parc immobilier, et les objectifs futurs de bâtiments facteur 4 et bâtiment à 

énergie positive, fassent réagir la profession. 


POSE 

Le frein au développement du photovoltaïque pour son intégration au bâtiment est aujourd’hui lié à la double 

compétence que l’installateur doit avoir pour la mise en œuvre des modules. A la fois couvreur/façadier et 

électricien, le photovoltaïque recouvrant deux lots dans le cahier des charges de la Construction. Cela pose la 

difficulté de savoir qui intervient, comment il intervient vis-à-vis du produit fournit sur le chantier, et qui en est 

responsable tout au long du processus de son intégration, connexion au réseau compris. A ce jour, seuls 

quelques Bureaux d’Etudes compétents dans le domaine du photovoltaïque en assurent la mise en œuvre 

(APEX BP Solar, TENESOL, SUNWATT, pour ne citer que les plus importants). Un effort important reste 

donc à faire pour instaurer une filière professionnelle. 

QUELS TYPES D’INCITATIONS ENVISAGER 


- Normes et certification : la partie électrique des installations photovoltaïques est soumise de longue 

date à des normes internationales bien établies (normes IEC et NF) qui sont parfaitement assimilées par 

C107 


les industriels et les installateurs. Par contre l’interface avec la partie bâtiment pose encore un grand 

nombre de problèmes, notamment en ce qui concerne la garantie décennale, les Avis Techniques 

(CSTB) et la réglementation des ERP (Établissements Recevant du Public). il faut considérer que 

cette question est prioritaire et doit faire l’objet d’une volonté de la part des industriels à innover, 

s’ils veulent éviter de se trouver dans une impasse à court terme. Le contexte normatif est codifié 

dans le bâtiment, les outils sont disponibles pour les aider à innover, et pour certifier leurs produits. 

- Raccordement au réseau : après plusieurs années de concertation entre EDF et les représentants des 

producteurs, les normes et les procédures d’accès au réseau applicables aux installations inférieures à 36 

kVA peuvent être considérées comme acceptables dans le contexte législatif et réglementaire français, 

même si elles sont encore très lourdes en comparaison des meilleures pratiques européennes. Rien n’est 

encore réglé en revanche pour les installations comprises entre 36 et 250 kVA, la question étant de 

savoir si ce sont les normes de la HTA qui s’appliquent ou au contraire s’il est possible d’étendre celles 

pour les moins de 36 kVA. Un groupe de concertation SER/EDF/Hespul s’est saisi de la question. 

- Responsabilité civile vis-à-vis du réseau : la concertation avec les compagnies d’assurance 

mutualistes initiée par Hespul, le SER et l’organisation de consommateurs CLCV a abouti positivement 

avec l’inclusion sans frais de ce risque considéré comme négligeable dans les contrats RC classiques. 

Cette avancée devrait être logiquement étendue aux compagnies d’assurance privées. 

- Réglementation thermique du bâtiment : le système de calcul par points des performances 

énergétiques des bâtiments qui devrait être mis en place prochainement dans le cadre de la RT 2005 est 

très incitatif aux installations solaires thermiques dans la construction neuve. Son « durcissement » 

prévu pour la RT 2010 et les suivantes devrait conduire au même résultat pour le photovoltaïque. Ceci 

représente pour le SER une avancée majeure qui, conjuguée aux objectifs attendus pour le 

photovoltaïque au sein de la PPI en cours de préparation et aux nouveaux tarifs d’achat annoncés en 

octobre 2005, devrait offrir un cadre propice à un réel décollage de la filière. 

- Bilan environnemental et énergétique du photovoltaïque : cette question fait régulièrement l’objet 

d’interrogations et souvent de réponses péremptoires infondées de l’ordre de la rumeur (par exemple 

que le temps de retour énergétique du photovoltaïque serait infini…). Dans le but de mettre fin à ce type 

de désinformation, Hespul a conduit dans le cadre de sa participation à la « Tâche 10 » du programme 

PVPS de l’AIE une étude documentaire exhaustive au niveau mondial portant d’une part sur le temps 

de retour énergétique d’autre part sur la quantité de CO 2 et de déchets nucléaires évitée par kWh produit 

en fonction du lieu (41 villes dans 26 pays de l’OCDE étudiées). Une présentation sommaire des 

résultats : entre 1,5 et 3,5 ans de temps de retour énergétique pour un système complet en toiture, entre 

2,7 et 4,7 en façade (en attente de publication après validation de l’AIE). 

Fiscalité, Financement, Soutien des Collectivités Territoriales 

- Arrêté tarifaire : le SER, l’ADEME et Hespul ont formulé leur analyse et leurs propositions lors de la 

réunion du 15 décembre 2005 à la DIDEME consacrée à la préparation du nouvel arrêté tarifaire suite à 

l’annonce d’une augmentation substantielle du tarif photovoltaïque par le Premier Ministre en octobre 

2005. La publication de l’arrêté, conformément aux termes de l’article 32 de la loi POPE du 13 juillet 

2005, a été rendue le 26 Juillet 2006, annonçant un tarif d’achat de l’électricité de 30c€/kWh en 

métropole continentale (40c€/kWh Corse, DOM, Départements Collectivité Territoriale), et la mise en 

place d’une prime supplémentaire de 25c€/kWh en métropole continentale (15c€/kWh Corse, DOM, 

Départements Collectivité Territoriale), dès lors que les modules photovoltaïques s’intègrent au cadre 

bâti, et assurent une fonction technique et/ou architecturale. 

- Crédit d’impôt pour les particuliers : le passage à 50% du coût du matériel depuis le 1 er janvier 2006 

laisse entier le problème de la reprise des subventions à l’investissement des collectivités locales. Suite 

à une demande écrite, Hespul attend de la Direction de la Législation Financière du Ministère des 

Finances la confirmation que les aides au fonctionnement telles que celle mise en œuvre par la Région 

Rhône-Alpes ne sont pas soumises à cette reprise. 

C108 


- Fiscalité : la question récurrente de la fiscalité applicable aux recettes de la vente d’électricité sous le 

régime de l’obligation d’achat, que ce soit pour les particuliers (BIC) ou les entreprises (IS, TP, …) a 

fait l’objet de questions écrites posées par la SER et par Hespul à la DLF, en attente de réponse. 

- Suivi du marché : cette question est devenue d’autant plus urgente à traiter que l’arrêt total de l’apport 

de subventions à l’investissement par l’ADEME suite à l’augmentation du crédit d’impôt et des tarifs 

d’achat élimine de facto une source d’information unique, fiable et facile à mobiliser à travers une 

enquête annuelle auprès des Délégations Régionales. Ce problème existe également dans de nombreux 

pays européens, à commencer par l’Allemagne où les chiffres d’installations réalisées en 2004 varient 

de 400 à … 760 MWc ! L’hypothèse de travail formulée par l’ADEME au sein du groupe de travail 

européen d’un « numéro unique d’identification » qui serait attribué à chaque contrat d’accès au réseau 

et faciliterait la consolidation des bases de données entre opérateurs de réseaux est exposée, mais elle 

soulève de nombreuses questions qui devront être examinées lors de prochains travaux. 


Des efforts sont déjà consentis dans ce domaine, pour financer des opérations ENR auprès des particuliers. Il 

faudrait à ce titre aider à plus communiquer sur les produits existants, pas très connu même de la filière 

bancaire. 

L’avenir du photovoltaïque 

(Extrait des décisions du core-groupe français du projet européen PV Policy, piloté par l’ADEME) 

1) Le coût du kWh photovoltaïque doit être comparé non pas au coût de production de l'électricité dite 

"classique" mais au prix de l'électricité payé par les particuliers car la production d’électricité 

photovoltaïque est située au plus près du point de consommation. 

2) La baisse observée depuis plusieurs dizaines d’années des coûts de production des composants 

photovoltaïques stricto sensu et des organes périphériques nécessaires à leur mise en œuvre en tant que 

moyen de production d’électricité est liée à une courbe d’apprentissage tout à fait classique dans le 

domaine industriel. 

3) L'intersection de la courbe de baisse du coût de l'électricité d'origine photovoltaïque (qui est 

directement proportionnelle à cette courbe d’apprentissage) avec celle de l’augmentation tendancielle 

des prix de vente de l’électricité au consommateur final conduira d’ici 10 ans à la compétitivité directe 

de l’électricité photovoltaïque avec ses concurrentes du marché sur les besoins de pointe et d'ici une 

vingtaine d'année sur les besoins de base. 

4) Ce croisement des courbes qui pourrait apparaître dès 2010-2012 dans des pays cumulant un fort 

ensoleillement et un prix élevé de l’électricité vendue au consommateur final comme la Californie, le 

Japon ou le Sud de l’Italie, devrait être effectif dans les DOM entre 2015 et 2020, puis en France 

métropolitaine entre 2020 et 2030. 

5) L’élément photovoltaïque doit devenir un matériau de construction qui produit de l'électricité. Le milieu 

du bâtiment doit s'approprier cette technologie et la banaliser. Le photovoltaïque s'inscrit de plus en 

droite ligne de l'objectif du plan Facteur 4 qui vise à diviser par 4 à horizon 2050 les émissions de CO 2 

du secteur du bâtiment. 

6) Dès lors que cette vision est admise et partagée, il revient à tous les acteurs directs ou indirects, publics 

et privés, de la filière photovoltaïque, de mettre en œuvre, chacun dans son domaine de compétence, les 

moyens nécessaires pour que la France, qui bénéficie d’atouts liés à son potentiel d'ensoleillement et de 

savoir-faire liés à son histoire puisse en retirer le plus grand bénéfice en termes environnementaux, 

énergétiques, économiques, sociaux et stratégiques. 

C109 


7) Cette contribution de la France à l’avènement du photovoltaïque doit s’inscrire dans une perspective 

européenne avec la volonté de maintenir et de renforcer autant que faire se peut la position de 

l’industrie européenne par rapport à une concurrence qui se développera en tout état de cause à l’échelle 

mondiale. 

C110 


REFERENCES 

[1] UESAKA S. – PV Roadmap 2030 in Japan, ADEME NEDO Joint Workshop, 30th November 2005, 

Paris 

[2] PROTIN L. et ASTIER S. - Convertisseurs photovoltaïques - Techniques de l’Ingénieur, Traité Génie 

Electrique D 3 360, pp. 19 

[3] JAUSSAUD C., JOLY J.P., MILLION A., NUNZI J.M. - Les modules solaires photovoltaïques : du 

silicium cristallin aux couches minces, CLEF CEA N°44, Septembre 2001, pp. 27-30 

[4] AYOUB J., DIGNARD-BAILEY L., FILION A. - Photovoltaics for buildings : opportunities for 

Canada - A Discussion Paper, Report # CEDRL-2000-72 (TR), CANMET Energy Diversification 

Research Laboratory, Natural Resources Canada, Varennes, Québec, Canada, November 2000, pp. 56 

(plus annexes) 

[5] JUQUOIS F. – Marché du solaire photovoltaïque en France 1992-2004, ADEME / Département 

Énergies renouvelables, Mars 2005, pp. 16 

[6] TAKIGAWA K. - Photovoltaïque au Japon : Au Pays du Soleil levant, Energies renouvelables, Janvier 

2006, pp. 28-32 

[7] GEORGEL O. - Energie photovoltaïque au Japon, Dépêche, Ambassade de France au Japon - Service 

pour la Science et la Technologie, Juillet 2005, pp. 33 

[8] STRASSER F. - Le Japon, leader mondial de l’énergie photovoltaïque, Technologies Internationales, 

Février 2006, n°121. 

[9] NEDO - Overview of Japan's PV Roadmap 2030 (PV2030), Juin 2004. pp. 13 

Disponible sur internet : http://www.nedo.go.jp/english/archives/161027/161027.html 

[10] Agence Internationale de l’Energie – Photovoltaic Power Systems Programme. 

Japan country information. 

Disponible sur internet : http://www.iea-pvps.org/ 

C111 




C6 - LES SYSTÉMES SOLAIRES 

COMBINÉS 

Auteurs : Dominique Caccavelli (dominique.caccavelli@cstb.fr) 

et Nadine Roudil (nadine.roudil@cstb.fr) 

Expert : Jean-Christophe Hadorn (Ecole Polytechnique 

Fédérale de Lausanne - Suisse) 

C112 PREBAT - Comparaison internationale Bâtiment et Energie / Décembre 2007 / ADEME-PUCA-CSTB

SOMMAIRE 

1. INTRODUCTION ..................................................................................................................................115 

2. ETAPE 1 : CONTEXTE, ANTERIORITE, DYNAMIQUE D'ACTEURS ...............................................116 

2.1 Contexte national et local...............................................................................................................116 

2.2 Antériorités et origine de l'innovation .............................................................................................120 

2.3 Dynamique des acteurs .................................................................................................................120 

3. ETAPE 2 : CONTENU DE L'INNOVATION.........................................................................................121 

3.1 Caractéristiques des systèmes solaires combinés en Europe ......................................................121 

3.1.1 La boucle solaire et son echangeur.....................................................................................122 

3.1.2 Le ballon ou les ballons .......................................................................................................123 

3.1.3 La préparation de l’eau chaude sanitaire ............................................................................123 

3.1.4 L’appoint ..............................................................................................................................124 

3.1.5 La régulation ........................................................................................................................124 

3.2 Dimensions.....................................................................................................................................124 

3.3 Différents systèmes solaires combinés..........................................................................................125 

3.3.1 Les systèmes Combinés a appoint externe.........................................................................125 

3.3.2 Les systèmes Combinés a appoint integre dans le ballon ..................................................125 

3.3.3 Les planchers solaires directs .............................................................................................126 

3.4 Les évolutions en cours .................................................................................................................127 

3.5 Horizon temporel............................................................................................................................127 

3.6 Champ d'application.......................................................................................................................128 

3.6.1 Systèmes solaires combinés standardises..........................................................................128 

3.6.2 Systèmes Combinés sur mesure.........................................................................................128 

3.6.3 PSD .................................................................................................................................128 

3.7 Impacts...........................................................................................................................................128 

4. ETAPE 3 : MISE EN ŒUVRE ..............................................................................................................129 

4.1 Fiabilité de la mise en œuvre sur chantier.....................................................................................129 

4.2 Spécificité de mise en œuvre.........................................................................................................129 

4.3 Modalités de gestion, d'exploitation et de maintenance ................................................................130 

4.4 Incitations réglementaire, fiscale, modalités de financement ........................................................130 

4.4.1 Allemagne ............................................................................................................................130 

4.4.2 Suisse .................................................................................................................................131 

4.4.3 Pays-Bas..............................................................................................................................132 

4.4.4 Autriche................................................................................................................................132 

5. ETAPE 4 : EVALUATION DES RESULTATS DANS LE PAYS CONCERNE ...................................133 

5.1 Les performances ..........................................................................................................................133 

5.1.1 Energie.................................................................................................................................133 

5.1.2 Confort thermique et acoustique..........................................................................................134 

5.1.3 Sanitaire...............................................................................................................................134 

5.1.4 Risques de dégradation des performances après mise en œuvre .....................................134 

5.2 Les coûts réels ...............................................................................................................................135 

5.2.1 Coût Initial - Investissement.................................................................................................135 

5.2.2 Coût Opérationnel - Exploitation - Maintenance..................................................................135 

5.2.3 Le vécu des utilisateurs .......................................................................................................136 

5.3 Vitesse de diffusion dans le pays...................................................................................................136 

5.3.1 Allemagne ............................................................................................................................136 

5.3.2 Suisse .................................................................................................................................136 

5.3.3 Autriche................................................................................................................................136 

5.3.4 Pays-Bas..............................................................................................................................136 

5.3.5 Actions de diffusion..............................................................................................................137 

6. ETAPE 5 : REFLEXION CRITIQUE DU CSTB ET DE SES PARTENAIRES SUR LES QUATRE 

DIMENSIONS ETUDIEES ....................................................................................................................138 

6.1 Points forts, points faibles de l'innovation (méthode SWOT).........................................................138 

6.1.1 S : Strength - Forces............................................................................................................138 

6.1.2 W : Weakness : Faiblesses .................................................................................................138 

6.1.3 O : Opportunities - Opportunités..........................................................................................139 

6.1.4 T : Threats - Menaces..........................................................................................................139 

6.2 Points singuliers au contexte du pays............................................................................................140 

7. ETAPE 6 : CONDITIONS DE LA TRANSPOSITION EN FRANCE ....................................................140 

7.1 Les chances de la transposition en France ...................................................................................140 

7.2 Compatibilité avec le cadre réglementaire et normatif français.....................................................142 

C113 


7.3 Quelle dynamique d'acteurs nécessaire ........................................................................................142 

7.4 Disponibilité en France des compétences de pose. ......................................................................145 

7.5 Quels types d'incitations envisager................................................................................................145 

7.5.1 Réglementation technique ...................................................................................................145 

7.5.2 Fiscalité, Financement, Soutien des Collectivités locales ...................................................145 

ANNEXE ...................................................................................................................................................148 

Références...........................................................................................................................................148 

Sites internet des organismes de recherche ou assimilés...............................................................148 

Sites internet de constructeurs de SSC...........................................................................................149 

C114 


1. INTRODUCTION 

L'objet de cette étude est l’exposé du développement, l'évaluation, la capitalisation de l’expérience 

européenne et l'analyse des conditions de transposition en France des systèmes solaires thermiques 

combinés. Les systèmes combinés sont des systèmes solaires thermiques permettant de satisfaire les 

besoins, ou une part de ceux-ci plus précisément, en eau chaude sanitaire (ECS) et en chauffage. Les 

systèmes considérés ici sont : 

• Les systèmes solaires combinés à ballon(s) de stockage. Le principe consiste à stocker l’énergie produite 

par les capteurs solaires dans un ou plusieurs ballons puis à injecter cette énergie dans des radiateurs ou 

des planchers chauffants en fonction des besoins. 

• Les systèmes solaires combinés de type plancher solaire direct. Le principe consiste à injecter directement 

dans une dalle un liquide chauffé par les capteurs solaires. Cette dalle sert à la fois d'émetteur de chaleur 

basse température et de stockage. 

Le champ de l'étude a été limité aux pays dans lesquels des produits répondant à cette définition existent, à 

savoir principalement l'Allemagne, l’Autriche, la Suisse et la France. Les Pays-Bas ont également un marché 

qui se développe et seront abordés. 

Ces pays sont ceux où la technique des systèmes solaires combinés parfois dénommés 

"combisystèmes" (terme non utilisé dans ce rapport) et en abrégé "SSC", s’est développée de telle sorte 

que le marché reconnaît le système comme une offre identifiée, donc plus facile à appréhender. 

En 2005, la surface des capteurs solaires installés en Europe était d’environ 18 millions de m 2 

(7 millions de m 2 pour les SSC). Si l’objectif fixé par la Commission Européenne de 100 millions de m 2 de 

capteur en 2010 semble hors d’atteinte, on peut espérer atteindre à cette date les 60 millions de m 2 de 

capteurs dont 20 millions de m 2 pour les seuls SSC. A titre d’exemple, en Autriche 50 % des surfaces de 

capteur solaire installées par an sont intégrées dans des SSC. 

100 

m illion square m etres 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

Total collector area 

Share of combisystems 

10 

0 

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 

Figure 1.1 - Prédiction de la surface de capteurs utilisés 

pour les systèmes solaires et pour les SSC en Europe [1] 

C115 


2. ETAPE 1 : CONTEXTE, ANTERIORITE, DYNAMIQUE D'ACTEURS 

2.1 CONTEXTE NATIONAL ET LOCAL 

Allemagne 

Le gouvernement fédéral s'est fixé pour objectif d'assurer un approvisionnement en énergie sûr, rentable et 

respectueux de l'environnement. Comme pour tous les pays, cela ne peut se faire hors du contexte 

international. La production nationale de sources d'énergie est loin de couvrir les besoins allemands en 

énergie. 

L'Allemagne est largement tributaire de l'importation de sources d'énergie. Des sources d'énergie 

diversifiées faisant largement appel aux EnR et la réduction des besoins en énergie grâce à une utilisation 

économe et rationnelle de l'énergie contribuent à sécuriser l'approvisionnement. 

Figure 2.1 - L’Allemagne domine le marché européen en terme de flux annuel de m 2 installés avec plus de 

800'000 m 2 prévus pour 2006 [DENA : http://www.deutsche-energie-agentur.de/page/index.php?dena] 

Jusqu’alors, le marché du solaire thermique allemand n’était dominé que par des installations de production 

d’eau chaude sanitaire. En raison de l’augmentation radicale des coûts de chauffage et grâce au soutien 

particulier du gouvernement fédéral allemand, la part des installations apportant aussi un complément au 

système de chauffage des locaux en période de chauffage a nettement augmenté. Plus de 40 % des 

capteurs solaires nouvellement installés en Allemagne depuis 2005 le sont dans les SSC, avec une surface 

moyenne d’installation de 11 m 2 qui tend à augmenter. 

Surface 

De capteurs aidés 

Tubes sous 

vide 

Capteurs 

plans 

Total 

Part SSC 

Taille 

moyenne 

d’installation 

2002 61.821 m² 462.238 m² 524.059 m² 8,9 m² 

2003 153.628 m² 1.352.600 m² 1.506.228 m² 9,9 m² 

2004 79.662 m² 735.219 m² 814.881 m² 9,7 m² 

2005 137.702 m² 1.370.539 m² 1.508.241 m² 39% 10,1 m² 

2006* 134.314 m² 1.205.746 m² 1.340.060 m² 41% 11,1 m² 

* données disponibles jusqu’en juillet 2006 seulement. 

Tableau 2.1 – Allemagne : types de capteurs installés et part de marchés des SSC [BAFA] 

C116 


Suisse 

L'énergie hydraulique constitue la seule source d'énergie nationale en Suisse avec la biomasse qui n’est pas 

suffisamment développée (1/3 de la ressource est utilisée seulement). 

Avec la loi sur le CO 2 du 1 er mai 2000, la Suisse s'impose des objectifs contraignants pour réduire les 

émissions de gaz à effet de serre. Cette réduction doit avant tout résulter de mesures librement consenties 

par les entreprises et les particuliers et de mesures de politique énergétique, mais aussi de l'action politique 

dans le domaine de l'environnement, des transports et des finances. 

En 2001, le Conseil fédéral se fondait sur les lois sur l'énergie et sur le CO 2 pour lancer le programme 

Suisse Energie. Au moyen de mesures librement consenties par l'économie (conventions) et de campagnes 

d'information, Suisse Energie doit contribuer à atteindre les objectifs énergétiques et climatiques de la 

Suisse : réduire, d'ici 2010, la consommation d'énergies fossiles et les émissions de CO 2 de 10 % par 

rapport à leur niveau de 1990 ; limiter la progression de la demande d'électricité à 5 % au maximum d'ici 

2010 ; maintenir au niveau actuel l'apport de la force hydraulique à la production de courant même lors de 

l'ouverture du marché de l'électricité ; accroître la quote-part des autres énergies renouvelables de 1 % dans 

la production de courant et de 3 % dans la production de chaleur. 

En matière d’EnR, c’est la PAC géothermique sur sonde verticale qui se développe très fortement depuis 10 

ans, grâce à une promotion forte par les électriciens, des tarifs électriques attirants et aussi un effort 

constant de recherche et développement dans les sondes et les pompes à chaleur depuis 20 ans. La Suisse 

a 18 axes de recherche en énergie et une constance dans la façon de les gérer depuis 1979 

(voir http://www.bfe.admin.ch/index.html?lang=fr). 

Le marché du solaire thermique connaît une stagnation depuis 1999. Les mesures incitatives ont diminué et 

le gouvernement fédéral a connu des problèmes budgétaires importants. Les cantons ont relayé quelques 

aides mais au total l’incitation est faible. Et les campagnes en faveur du solaire sont le fait des associations 

et de l’industrie, aux moyens fort limités. 

Figure 2.2 - Suisse : développement du marché des capteurs solaires plans de 1990 à 2005 [2] 

La typologie des installations en Suisse montre que les SSC en maison individuelle représentent 22.6 % des 

ventes en 2005 (644 installations), contre 37.4 % pour l’eau chaude sanitaire auxquels s’ajoutent 

28.6 % pour l’eau chaude sanitaire en collectif. Les SSC dans les bâtiments collectifs sont moins répandus 

(5 %, 76 installations). 

La surface de capteur solaire des installations d’eau chaude sanitaire est inférieure à 10 m 2 , alors que pour 

les SSC cette surface est le plus souvent comprise entre 11 et 20 m 2 . 

C117 


Autriche 

En Autriche, les fossiles dominent avec 57 % le marché de la chaleur, mais le bois compte déjà pour 

25 % de la couverture de la chaleur. 

En 2005, environ 681’500 m 2 de capteur solaire ont été produits (2004 : 500 200 m 2 ), environ 96,6 % de 

capteurs plans vitrés (658 010 m 2 ), 0,8 % de capteur à tube sous vide (5 400 m 2 ) et 2,6 % d'absorbeurs 

pour piscine (18 100 m 2 ). 

Figure 2.3 - Autriche : développement du solaire thermique entre 1975 et 2005 [3] 

L’Autriche s’est classée en 2005 en quatrième position mondiale en terme de m 2 de capteurs solaires 

thermiques installés par habitant, derrière Chypre, Israël et la Grèce. Ce qui est à noter est que ces trois 

derniers pays ont commencé l’installation de chauffe-eau solaires, principalement et presque exclusivement 

à thermosiphon dans les années soixante. L’Autriche a démarré son programme solaire 

20 ans plus tard et est en passe de devenir n° 1 mondial du solaire thermique par habitant avec des 

installations modernes et performantes. 

En 2005, l’Autriche a réalisé 23 000 installations solaires en maison individuelle (96 % du marché) pour 238 

000 m 2 de capteurs. La taille moyenne des installations est donc de 10 m 2 . 35 % des installations solaires 

sont des SSC (le reste sont des chauffe-eau), ce qui fait environ 10 000 SSC installés par an. 

Plus de 200 000 ménages utilisent le soleil pour l'eau chaude et le chauffage des locaux. La part des SSC 

augmente (2004 : 30 %, 2005 : 35 %). La tendance à s’équiper d’un SSC lors d’une rénovation est 

grandissante (2004 : en ancien 25 %, 2005: 40 %). 

Les facteurs qui ont permis le développement du marché du solaire thermique et des SSC en Autriche sont : 

1. une volonté politique forte dès 1990 renouvelée en 2000 (campagne type solar na klar), 

2. une professionnalisation de la distribution des installations et des composants solaires, 

3. la stabilité des aides fédérales, 

4. une crédibilité dans les installations solaires, retrouvée après la perte de confiance en 1984 grâce aux 

efforts de certification et de normalisation, 

5. le développement de groupements d’auto constructeurs qui ont su redonner au marché cette confiance. 

Des cours et des relais ont été organisés dans tout le pays avec le soutien du Ministère de 

l’environnement et de la famille. A l’origine le premier grand groupe était en Styrie en 1984, et donnera 

naissance au bureau AEE Intec qui a donné assistance et conseil durant 20 ans au point de devenir le 

plus grand bureau d’études en énergies renouvelables d’Autriche, 

C118 


6. des travaux de réduction des coûts par l’industrialisation, qui ont abouti au n° 1 du fabricant de capteur 

en Europe (GreenOneTec) et aux systèmes combinés tout en un qui ont eu raison de la vague des 

systèmes en auto construction des années 1984-1997 (tout de même 400 000 m 2 en auto construction 

ont été installés !), 

7. l’installateur a été placé par les fabricants de systèmes au centre du dispositif client, et le solaire a été 

promu comme image positive pour l’installateur, 

8. des mesures pour donner confiance aux clients : calcul de la part solaire de "son" installation, garantie 

sur chaque composant et sur le total, contrôle lors de la réception de l’installation. 

9. Les coûts supportables pour une famille motivée construisant ou possédant déjà une villa. 

Une installation typique de SSC en Autriche coûte entre 7 500 à 8 500 € TTC (avec capteurs intégrés dans 

le toit). 

Le réseau d’installateurs connaissant le solaire est dense. La tendance récente en Autriche comme au 

Danemark d’ailleurs est au montage de blocs de capteurs de 6 ou 12 m 2 en une fois avec une grue, pour 

réduire les temps et les coûts. 

Les fabricants de capteurs proposent entre 5 et 10 ans de garantie. La plupart des capteurs sont de qualité 

semblable en termes de performance, mais sans doute, comme en Suisse, pas en termes de durabilité. 

Les bureaux d’étude doivent depuis 2002 donner une garantie de 3 ans sur les installations faites dès la 

mise en service. 

En conclusion, l’Autriche où toutes les provinces octroient des aides au solaire via le mécanisme des 

hypothèques est un petit pays fortement orienté vers l’avenir solaire et ses exportations le prouvent. 

Pays-Bas 

L’économie énergétique des bâtiments aux Pays-Bas est archi-dominée par le gaz naturel. Ce qui est un 

avantage pour le solaire, car : 

- il n’y a pas de coût pour l’usager qui soit lié au stockage de l’énergie d’appoint (pas de ballon), 

- les puissances instantanées peuvent être élevées et sont peu taxées, de sorte que : 

o l’on peut éviter de stocker l’énergie fossile sous forme de chaleur, comme c’est le cas avec du mazout 

ou du bois travaillant sur le ballon de stockage dans nombre de SSC, 

o l’on peut mettre solaire et gaz en série, réservant ainsi le ballon solaire au solaire, sans le "partager". 

En 1997, le gouvernement a lancé un programme de 4 ans d’aides diverses en collaboration avec l’industrie 

solaire hollandaise pour atteindre 400 000 chauffe-eau en 2010. L’objectif ne sera pas atteint (estimation 

2005 : 50 000 chauffe-eau installés). 

Pionniers au début des années 90 et malgré la relance du programme 1996-2000, les Pays-Bas ont marqué 

le pas dans le développement du solaire thermique, principalement du fait des changements de 

gouvernement et de la non continuité des aides. 

A la fin 2005, les Pays-Bas comptaient 305 000 m 2 de capteurs vitrés installés. Durant les 3 dernières 

années, le rythme d’installation s’est ralenti [ESTIF]. 

On estime à 10 la part de nouvelles maisons qui s’équipent en 2006 de solaire aux Pays-Bas, et dans la 

majorité des cas il s’agit de SSC de petites dimensions avec appoint gaz intégré. Le nombre de nouvelles 

maisons est cependant faible comme dans tous les pays d’Europe de l’Ouest, le renouvellement du parc se 

faisant sur 100 ans environ. 

C119 


2.2 ANTERIORITES ET ORIGINE DE L'INNOVATION 

Produire de façon combinée de l’eau chaude sanitaire et du chauffage par le solaire est une idée qui 

remonte aux années 1970 aux USA, notamment dans les Rocheuses où le climat est froid mais ensoleillé 

(Maison Löf, Baer, Balcomb,…). 

Les SSC conçus de façon plus industrialisée datent des années 1990-95 environ et résultent : 

- des travaux sur les "dream system" pour l’eau chaude sanitaire, qui ont abouti dans la tâche IEA SHC 14 

aux kits solaires, pendants des thermosiphons compacts mais à circulation forcée ; 

- des erreurs des années 80 où les systèmes étaient plutôt faits sur mesure, ré-inventés à chaque fois et 

toujours trop compliqués. 

Aux artisans du solaire des années 80 qui exécutaient les idées des BET ou les leurs, se sont petit à petit 

substitués des groupes de coopérateurs (Allemagne) ou des artisans expérimentés ou, et c’est maintenant 

le cas la plupart du temps, des industries cherchant à se diversifier. Ils ont intégré de la R&D dans leur 

activité dès les premiers tests des capteurs en 1980-1985. 

2.3 DYNAMIQUE DES ACTEURS 

Les acteurs des systèmes solaires combinés dans les pays étudiés sont : 

• A la base, des laboratoires de recherche connus pour travailler sur le sujet : 

- le Fraunhofer Institut für Solare Energiesystem (Allemagne), 

- ITW Stuttgart actif depuis 1975 dans le domaine (Allemagne), 

- Arsenal (Autriche), 

- AEE Intec (Autriche), qui est plus un bureau d’étude qu’un laboratoire (ce sont les fondateurs des 

installations en auto construction il y a 25 ans), 

- ISFH Hammeln (Allemagne), 

- SPF (Suisse), 

- ECN et TNO (Pays-Bas). 

• Des industriels du solaire possédant déjà une forte expérience et renommée (Solvis et Wagner en 

Allemagne, ATAG aux Pays-Bas, Agena, Soltop, Schweizer et Hoval en Suisse). 

• Des bureaux d'études spécialisés (AEE Intec, Solid en Autriche). 

• Les pouvoirs publics de plusieurs Länder (Baden-Würtemberg, Bavière, Brandenburg, Hessen, Basse- 

Saxe, Nordrhein-Westfalen, Reinland-Pfalz, Schleswig-Holstein) qui soutiennent le développement des 

maisons passives et indirectement le recours au solaire actif. 

• Les programmes de recherche et développement et des installations pilotes et de démonstration en Suisse 

• Les programmes de recherche de l’IEA (Task 14, Task 26), de l’UE (Altener) 

• Les partis verts qui poussent pour le solaire. 

• Les associations professionnels (DGS, Swissolar, Enerplan, etc..) 

• Les grandes entreprises de chauffage qui adoptent le solaire depuis 10 ans (Buderus, Vaillant, Hoval, 

etc..) 

• Les grands distributeurs d’énergie notamment d’électricité et de gaz qui petit à petit comprennent que le 

solaire est une arme pour eux ! 

C120 


En ce qui concerne la chaîne de valeur et la distribution, les industries solaires sont organisées selon 

3 modèles : 

1. sociétés qui fournissent le consommateur final ou les installateurs, même sans fabriquer elles-mêmes. 

C’était le cas de Conergy en Allemagne, qui vient de lancer sur le marché son propre capteur après avoir 

distribué celui d’autres durant plusieurs années et de Suntechnics, ou encore de Wattelse nouvellement 

créé en France, ou AET en Allemagne qui est un grossiste du solaire comme il se définit lui-même, 

2. sociétés qui produisent et qui commercialisent elles-mêmes. C’est le cas de Clipsol en France et de 

Schweizer en Suisse, de Wagner en Allemagne ou Solvis ou d’autres, 

3. sociétés qui sont plutôt des producteurs de composants et qui vendent au travers d’un réseau de 

distribution à 1, 2 voire 3 étages ! C’est souvent le cas pour les parties non spécifiquement solaires d’une 

installation. 

En ce qui concerne le marché des systèmes solaires combinés, le modèle n° 2 est le plus fréquent. Il est 

prévisible que le modèle 1 émergera, sans nécessairement entraîner une baisse de prix pour le 

consommateur, mais en réduisant la marge du producteur, comme ceci a été observé dans toute l’histoire 

de la distribution. Ensuite le marché appartient au distributeur qui fait jouer la concurrence entre 

producteurs, parfois en créant sa propre marque. 

En chauffage on observe cette tendance bien que les grands acteurs allemands du domaine cherchent à 

intégrer verticalement toute la chaîne (Buderus, Vaillant, De Dietrich..). 

Mais la volonté des producteurs de systèmes solaires combinés de faire évoluer leurs produits, toujours plus 

performants, très technologiques et de plus en plus électroniques, et qui nécessitent du conseil à la vente et 

à la pose, pourrait maintenir le modèle 2, comme on le voit dans le secteur automobile. 

Le nerf de la distribution ce sont les marges. En Autriche par exemple elles se répartissent ainsi [4] : 

- producteur : 40 % 

- grossiste : 30 % 

- installateur : 20 % sur le matériel, 40 % sur l’installation. 

L’échelon grossiste tend à sauter et le producteur tend à former ses propres installateurs. Pour le moment, 

en grande majorité l’installateur reste le maillon de liaison avec les consommateurs. 

Des sociétés pratiquent aussi le contracting solaire pour éviter au client le problème du financement, mais 

ce n’est vraiment efficace que pour des installations d’une certaine taille (100 m 2 de capteurs au moins), 

donc pour des immeubles ou des collectivités. Et le modèle a de la peine à séduire les marchés. 

3. ETAPE 2 : CONTENU DE L'INNOVATION 

Dans cette partie sont présentées les caractéristiques techniques des systèmes solaires combinés présents 

sur le marché allemand, suisse, autrichien, français et hollandais notamment. Ils représentent l’ensemble de 

la palette des solutions actuelles. 

Les sites Internet de sociétés fabricant des systèmes solaires combinés sont donnés dans la liste des 

références, à la fin de ce rapport. 

3.1 CARACTERISTIQUES DES SYSTEMES SOLAIRES COMBINES EN EUROPE 

Un SSC comporte toujours les éléments suivants : 

1. une boucle de captage solaire avec échangeur, 

2. un système de stockage, unique ou double, 

3. un système de préparation et de distribution de l’eau chaude sanitaire, 

4. un système de distribution de la chaleur pour le chauffage, 

5. un système d’énergie d’appoint, unique ou multiple, 

6. un système de réglage de l’ensemble ou de sous-composants. 

C121 


3.1.1 LA BOUCLE SOLAIRE ET SON ECHANGEUR 

La boucle solaire est évidemment très importante dans un système solaire combiné. Elle est chargée de 

capter l’énergie solaire et de la transférer avant tout au ballon solaire. 

Les capteurs solaires 

Les capteurs plans vitrés à absorbeurs sélectifs sont depuis 10 ans le standard du marché. Les absorbeurs 

atteignent des performances remarquables et on peut considérer que les capteurs plans sont à un stade 

industriel avancé. 

En ce qui concerne les capteurs, le point le plus important n’est pas technique. Il est d’ordre industriel et 

économique : il y a beaucoup de fabricants de capteurs en Europe (plus de 200) et une consolidation est 

nécessaire dans les années à venir pour rester compétitif face aux fabricants chinois à bas coût de 

production et plus important encore à marché intérieur très vaste et en plein essor. 

La durée de vie des capteurs plans actuels est de plus de 20 ans pour les bons capteurs. Tous ne sont pas 

égaux en durabilité et il convient donc de choisir avec compétence les capteurs. 

Le circulateur solaire 

Une pompe est nécessaire dans la plupart des cas, car les capteurs sont en toiture et le stockage, trop 

important pour être sur le toit, est le plus souvent en sous-sol. 

Les circulateurs industriels donc à coût bas sont alimentés en 220 V. Il est tout à fait recommandable de 

choisir un circulateur alimenté en 12 ou 24V, par du photovoltaïque. Il a été montré en Suisse que le débit 

proportionnel à l’ensoleillement est l’optimum dans un système solaire combiné ou un chauffe-eau. De tels 

circulateurs sont rares sur le marché et ne sont pas connus pour leur fiabilité à long terme. 

Le fluide caloporteur 

Le fluide est le plus souvent de l’eau et un antigel, du propylène-glycol, mélange permettant de supporter -25 

à - 30 C en Europe continentale. L’antigel n’est pas toxique, mais peut-être légèrement corrosif. 

L’échangeur 

L’échangeur est un élément sous-estimé. Il doit transférer ce qui a été capté de manière efficace, sinon il 

rend vain un captage efficace. En outre, efficacité signifie que la température de retour aux capteurs sera la 

plus basse possible. 

Il existe 3 types fondamentaux d’échangeur solaire : 

- immergé, serpentins plongeant dans le ballon de stockage par exemple, 

- externe, échangeur à plaque, mais nécessitant un deuxième circuit donc un deuxième circulateur, 

- double manteau, système le plus efficace si il est correctement mis en œuvre, mais il rend le ballon plus 

cher et plus lourd à manipuler. 

La régulation de la boucle solaire 

Le réglage de la boucle solaire est désormais très au point : le circulateur se déclenche si la différence de 

température entre la sortie du capteur et le bas du ballon solaire est supérieure à une valeur de consigne (5 

ou 6 K). 

Cette différence est pré-réglée en usine par les fabricants de SSC, mais il est souvent possible de modifier 

les consignes dans les régulateurs actuels. Le savoir-faire est cependant peu répandu pour trouver les 

valeurs optimales. 

Si la boucle solaire comporte 2 niveaux d’injection dans le ballon (2 niveaux d’échangeurs immergés) ou 

plus, le régulateur solaire doit aussi piloter la vanne de réglage, généralement 3 voies. 

C122 


3.1.2 LE BALLON OU LES BALLONS 

Le ballon de stockage de la chaleur est l’élément central du dispositif d’un système solaire combiné. 

La plupart des systèmes n’ont qu’un ballon qui centralise tout : l’énergie solaire y est introduite et les 

demandes en eau chaude et en chauffage y puisent. On ne cherche plus depuis plusieurs années à avoir un 

lien hydraulique direct entre capteurs et chauffage : on sait que c’est théoriquement mieux pour l’efficacité 

des capteurs, mais ce n’est pas économique et difficile à régler. 

La stratification dans le ballon est importante pour diminuer les périodes où l’appoint entre en fonction. 

Le ballon est le plus souvent en acier (pas besoin d’émail ni inox car il s’agit d’eau de chauffage dans un 

système solaire combiné). Le plastique apparaît depuis quelques années et va se généraliser dans des 

systèmes sans pression. 

Certaines installations ont 2 ballons. C’est le cas notamment des systèmes solaires combinés pour le 

collectif ou en rénovation. La mise en série du ballon existant pour l’eau chaude sanitaire est une très bonne 

solution pour donner plus de capacité de stockage très utile en été. 

3.1.3 LA PREPARATION DE L’EAU CHAUDE SANITAIRE 

Elle peut être : 

- instantanée à échangeur interne (spirale, qui doit être dimensionnée pour absorber la pointe de la 

demande), 

- instantanée à échangeur externe (qui nécessite un circulateur supplémentaire et un échangeur de haute 

performance), 

- par ballon immergé dans le ballon principal (système dit "tank in tank", très efficace et bon marché à 

l’exploitation), 

- par ballon séparé, en série avec le ballon principal (solution très performante car le ballon principal est 

réservée au chauffage, mais surtout pour la rénovation). 

Les diverses législations nationales contre la légionellose (Allemagne) ou la non contamination de l’eau 

chaude sanitaire par l’antigel (Pays-Bas) ont des impacts prépondérants sur les choix de solution. 

Figure 3.1 - Préparation de l’eau chaude sanitaire par un échangeur à plaques externe [doc. Solvis 2006] 

C123 


3.1.4 L’APPOINT 

L’appoint peut être à gaz, au fioul, électrique ou au bois. 

L’appoint au fioul se charge en général de maintenir la température du haut du ballon proche d’une valeur 

de consigne (55 ou 60 °C). L’appoint électrique (rare pour un système solaire combiné) fait de même. 

L’appoint bois nécessite un ballon plus important car on doit aussi stocker la production si elle est 

intermittente (bûches). Dans le cas des granulés de bois, on a affaire à un système analogue au fioul. 

L’appoint à gaz présente l’avantage important de pouvoir être installé en série après le ballon solaire, sur le 

retour du chauffage, ce qui permet au solaire d’avoir (enfin) un ballon pour lui-même, et d’éviter de stocker 

une énergie fossile sous forme de chaleur ! La puissance importante d’un raccordement gaz et sa tarification 

actuelle permettent en effet d’envisager cette solution même pour l’eau chaude sanitaire 

(30 kW de puissance contre 5 à 6 pour le chauffage !). 

3.1.5 LA REGULATION 

L’ensemble de l’installation est commandé par un microprocesseur et une carte I/O en général avec 

12 entrées et 8 sorties. Un affichage de valeurs (températures) et d’état (pompes et vannes) est aussi 

présent. 

Les actuateurs sont des vannes 3 voies ou parfois 2 voies. On ne trouve pas de vanne 4 voies. 

Rarement il y a un compteur de chaleur solaire à cause de son surcoût. La régulation ne doit en effet pas 

dépasser en ordre de grandeur 1 000 Euros. 

Des algorithmes avancés de détection de panne ne sont pas encore partout intégrés dans les unités. Les 

pannes de base sont signalées en général (arrêt de la pompe solaire). Les interfaces utilisateur sont le plus 

simple possible et en général très compréhensible sans manuel. 

3.2 DIMENSIONS 

La taille d’un système solaire combiné peut varier de 5 à 40 m 2 de capteurs, et de 250 à 3000 l de stockage. 

L’Autriche et la Suède ont des installations plus fortement dimensionnées (20 m 2 , 2 m 3 ) que l’Italie, 

l’Allemagne ou la France, principalement du fait de la volonté des clients d’être autonome en Autriche et du 

climat en Suède. Les Pays-Bas ont des installations plus petites que la moyenne (5 m 2 , 500 l). 

Ce qui est assez constant est ce qu’on appelle le ratio de stockage : de 30 à 100 l de stockage par m 2 de 

capteur. En général pour un système solaire combiné on applique une valeur entre 75 et 100 l/ m 2 entre 

Lyon et Stockholm, et 30 à 75 entre Rome et Lyon. Le dimensionnement du stockage optimal dépend bien 

évidemment du climat, des coûts relatifs des énergies concurrentes et d’appoint, de la place disponible ou 

du coût de l’espace requis. 

Notons que l’appoint dans un système combiné est appelé abusivement appoint ! Si la fraction 

solaire est inférieure à 50 %, l’appoint est la source principale et le solaire fait office d’appoint ! 

C124 


3.3 DIFFERENTS SYSTEMES SOLAIRES COMBINES 

Il existe trois grandes familles de systèmes solaires combinés et à l’intérieur de chaque famille plusieurs 

configurations de schémas hydrauliques. 

3.3.1 LES SYSTEMES COMBINES A APPOINT EXTERNE 

C’est le type de SSC le plus vendu en Europe. Un exemple d’installation est donné ci-dessous : 

Figure 3.2 - Système solaire combiné à appoint externe [doc. Solvis] 

Le principe de fonctionnement de cette famille de SSC a été décrit au § 3.1. 

3.3.2 LES SYSTEMES COMBINES A APPOINT INTEGRE DANS LE BALLON 

L’idée d’intégrer un brûleur directement dans le ballon vient de la recherche de réduction de coûts et de 

place par des industriels en Suisse (Agena), en Allemagne (Solvis) et aux Pays-Bas (Daalderop). C’est 

aussi un élément marketing puisque le client ne souhaite pas vraiment acheter 2 systèmes, l’un solaire et 

l’autre classique comme appoint, mais une seule "solution" pour son chauffage si possible solaire. 

Les solutions trouvées sont élégantes et fonctionnent bien. Elles n’offrent pas la flexibilité des solutions 

séparées et ont des performances légèrement moindres le sommet du ballon étant en période hivernale 

réservé à l’appoint. Mais économiquement le choix peut se justifier. 

Le plus souvent le brûleur est à gaz du fait de la compacité. Il n’y a cependant pas toujours condensation 

des gaz de fumée contrairement à une installation séparée fonctionnant sur le retour d’un chauffage par le 

sol par exemple. 

L’emprise au sol de l’ensemble est faible et cette solution convient bien aux maisons des Pays-Bas à place 

réduite et sans sous-sol ! 

C125 


Figure 3.3 - Système solaire combiné à appoint intégré [doc Agena] 

3.3.3 LES PLANCHERS SOLAIRES DIRECTS 

Le "plancher solaire direct" est une technique de chauffage solaire élaborée à l'École Supérieure des 

Ingénieurs de Marseille dans les années 70. Le pionnier industriel est bien évidemment T2i devenu Clipsol. 

L’idée est la suivante : il existe dans une maison un élément stockeur de chaleur potentiel : la dalle. 

Pourquoi ajouter un ballon relativement cher si la dalle peut faire l’affaire ? La dalle peut accumuler la 

chaleur d’une journée bien ensoleillée. 

Le concept a fait florès pour Clipsol sur le marché français. Les parts solaires atteintes sont de 30 à 70 % 

selon la latitude et le type de maisons. Il est impossible d’obtenir des fractions solaires élevées cependant 

du fait de la limitation de capacité de la dalle : d’une part le deltaT utile doit être restreint pour le confort (19- 

25 C) et d’autre part la profondeur de pénétration d’une onde journalière dans le béton est de 14 cm ! Au 

delà la matière est peu utile pour un stockage diurne. 

Un autre avantage du PSD est que le retour du fluide provenant du plancher est à température la plus basse 

possible et peut selon les schémas de principe être directement connecté aux capteurs, ce qui est favorable 

à leur efficacité. 

Le concept quoique séduisant a du mal à s’exporter. Notamment parce que ce n’est pas la stratégie de 

Clipsol et parce que les pratiques locales sont pour le moment dominantes. 

Le prix d'un plancher solaire direct est à peu près équivalent à celui d'un chauffage central classique par 

plancher chauffant : 16 à 18 000 € pour une maison individuelle de 100 à 150 m 2 , non compris le chauffage 

d'appoint (total : 22 000 € hors subventions). 

Clipsol peut suivre par modem pratiquement toutes ses installations, de sorte que la société dispose d’une 

très riche base de données pour d’une part dimensionner et d’autre part améliorer ses installations. 

Le CSTB a développé un outil de calcul validé sur des mesures : le PSD Maison individuelle. Les économies 

du PSD sont calculées par rapport à un système de référence utilisant la même énergie 

(cf. Règles Th-C Cahiers du CSTB 2676). Le logiciel propose deux types d'appoint séparé pour le chauffage 

(cheminée avec insert ou poêle à bois et convecteurs électriques) et trois types d'appoints pour l'eau chaude 

sanitaire (chauffe-eau électrique à accumulation, au gaz à accumulation et au gaz à production instantanée). 

C126 


3.4 LES EVOLUTIONS EN COURS 

Figure 3.4 - Plancher solaire direct [doc Clipsol] 

Plusieurs évolutions sont en cours pour les systèmes solaires combinés tirés par un marché très porteur 

depuis la hausse du pétrole en mars 2006. On peut citer sans développer ici : 

- La boucle solaire en drain-back appelée à se développer hors des Pays-Bas 

- Les ballons sans pression, permettant de limiter leur coût 

- Les échangeurs internes super performants avec stratification assistée, 

- La distribution à débit commandé (débit variable avec variation de fréquence), 

- Le ballon à faible perte thermique (actuellement 15 à 20%), 

- Le stockage dense, la grande ambition : pouvoir atteindre le stockage saisonnier dans des villas passives 

avec un stockage de moins de 10 m 3 , 

- La commande optimale de l’ensemble avec prévision offre et demande 

- Les polymères dans tous les éléments de la chaîne. 

3.5 HORIZON TEMPOREL 

La Tâche 26 de l’AIE a identifié 21 configurations différentes de SSC en 2003 et d’autres configurations sont 

apparues depuis ! 

Une consolidation technique (les meilleurs systèmes gagnent…) et une consolidation de fournisseurs est à 

prévoir dans un horizon de 5 à 10 ans. 

Le marché des chauffe-eau solaires est proche de la maturité ce qui n’est pas encore le cas pour les SSC 

pour lesquels une simplification des schémas hydrauliques est encore nécessaire. 

C127 


3.6 CHAMP D'APPLICATION 

3.6.1 SYSTEMES SOLAIRES COMBINES STANDARDISES 

Ces systèmes sont avant tout destinés au marché des villas neuves et en rénovation. La cible marketing est 

donc le propriétaire de villa ou de pavillon. Le dimensionnement faible (6 à 12 m 2 ) ne la réserve pas à des 

villas de taille modeste ou de demande en chaleur réduite, mais à tout type de villa avec une distribution à 

eau. 

3.6.2 SYSTEMES SOLAIRES COMBINES SUR MESURE 

Ces systèmes peuvent être adaptés à tout type de consommateur pour autant que la distribution soit à 

relativement basse température (max 45 - 50 C), ce qui suppose une enveloppe bien isolée ou ré-isolée 

et/ou un surdimensionnement des corps de chauffe. 

3.6.3 PSD 

Les PSD sont surtout adaptés aux maisons neuves, car en rénovation la pose d’un plancher chauffant n’est 

pas toujours possible (seuils, hauteur sous plafond, etc..). On peut concevoir un PSD pour du collectif ou du 

tertiaire, mais dans les faits il n’existe que peu d’opérations de ce type. 

3.7 IMPACTS 

Consommation d'énergie 

La consommation de chauffage et d’ECS d’une maison peut être réduite en moyenne de 30 % en utilisant un 

SSC. Les auxiliaires d’un SSC consomme entre 40 et 100 W, maximum 200 W pour les plus grands 

systèmes. 


Il n'existe pas encore d’études approfondies sur ce sujet. 

L’ITW en Allemagne a montré que l’énergie grise des meilleurs SSC présents sur le marché pouvait être 

compensée en 2 ans et en 3 ou 4 ans pour les SSC moins performants (la durée de vie minimale est de 20 

ans). 

C128 


4. ETAPE 3 : MISE EN ŒUVRE 

4.1 FIABILITE DE LA MISE EN ŒUVRE SUR CHANTIER 

Les SSC sont des installations de génie climatique, il existe donc de nombreux installateurs, artisans pour la 

plupart. 

Une installation solaire est plus difficile à réaliser et à installer qu’une installation classique car il n’y a pas de 

réserve de puissance et les différences de température sont faibles. En outre, un mauvais fonctionnement 

de la boucle solaire peut être masqué par la présence de l’appoint Une installation mal conçue est 

impossible à mettre en service. Une installation mal posée est instable au réglage ! 

Les problèmes les plus fréquents concernent : 

- sondes mal implantées, 

- sondes mal fixées, 

- inversion de raccordements entrée - sortie, 

- vannes 3 voies montées à l’envers, 

- antigel insuffisant, 

- panne de pompe non détectée rapidement et donc surchauffes fréquentes, 

et à long terme : 

- entartrage des échangeurs d’eau chaude sanitaire, 

- purgeur qui fuit, 

- vannes 3 voies bloquées, 

- programmation de la commande (si elle est modifiable) mal faite ou modifiée sans compétences. 

La formation des installateurs est le plus souvent assurée par les fabricants de SSC (par exemple : Hoval en 

Suisse, Clipsol en France). Formation assez sommaire (2 à 5 jours) et assistance durant la ou les premières 

installations. Des chambres de commerce ou des instituts de recherche ou des associations 

professionnelles ont mis sur pied des cours de quelques jours mais ils sont souvent insuffisants pour rendre 

performants un installateur en toute circonstance (appoint gaz, fuel, bois, pompe à chaleur, électricité, etc..). 

La France a une vraie formation de longue durée (8 mois) depuis 2 ans seulement, suite à une initiative 

privée (Compagnons du solaire à Savoie Technolac), soutenue très timidement par l’ADEME. 

L’influence de l’usager sur les performances de son installation est non négligeable, et doit être gérée par un 

mode d’emploi simple et juste, et des affichages intelligents. L’autodiagnostic devrait se généraliser, mais il 

entraîne un surcoût. 

4.2 SPECIFICITE DE MISE EN ŒUVRE 

Un SSC standardisé n’est pas difficile à poser pour un installateur, pour autant que le système soit bien 

conçu et bien documenté. Les modes de pose ne sont pas toujours bien lus par les installateurs cependant. 

La partie délicate est la pose des capteurs et le raccordement à la régulation existante si il y en a une. Il 

convient également de prêter attention aux raccordements des sondes, et à l’isolation des raccords. 

Un SSC sur mesure peut s’avérer difficile à mettre en œuvre, et souvent la pose en col de cygne des 

connections est oubliée. 

Une formation des installateurs en solaire est nécessaire surtout pour bien comprendre l’interaction entre la 

partie solaire et la partie traditionnelle, qui est délicate à raccorder si elle préexiste. 

La compétence de pose d’installations solaires se répand rapidement depuis 5 ans en Suisse, Autriche, 

Allemagne. Le marché est tendu et il est parfois difficile de trouver un installateur solaire compétant et 

disponible dans ces pays à moins de 6 mois ! 

C129 


4.3 MODALITES DE GESTION, D'EXPLOITATION ET DE MAINTENANCE 

Une maintenance insuffisante dans une installation solaire combinée entraîne les problèmes suivants : 

• Le système n’est pas régulièrement purgé. Comme l’appoint peut tout faire, on ne détecte même pas que 

le solaire ne fournit pas son quota ! 

• La perte d’antigel ou de sa concentration minimum nécessaire suite à des remplissages intempestifs à 

l’eau ou à une fuite ou encore la soupape qui a déchargé plusieurs fois durant un été. 

• Un danger de gel des capteurs en cas de perte d’antigel. 

• Des effets de corrosion si le pH de l’antigel n’est pas contrôlé au moins tous les 5 ans. 

Les professionnels autrichiens recommandent de signer un contrat de maintenance pour tout système 

combiné. En fait, ce contrat est ni plus ni moins utile qu’avec une installation classique de chauffage. 

L’association Autria Solar regroupe la trentaine de sociétés solaires du pays et prodigue assistance et 

conseils aussi en matière de maintenance. 

4.4 INCITATIONS REGLEMENTAIRE, FISCALE, MODALITES DE FINANCEMENT 

4.4.1 ALLEMAGNE 


La première incitation réglementaire en Allemagne est la réglementation thermique EnEV. 

La réglementation thermique allemande EnEV "Energieeinsparverordnung" remplace depuis le 

1er février 2002 deux réglementations : Wärmeschutz-Verordnung (WSchV 95) et Heizungsanlagen- 

Verordnung. Elle a été complétée en 2004, et sera modifiée fin 2006 pour s'adapter aux directives 

européennes (en prenant notamment en compte l'éclairage dans les calculs). 

EnEV fixe une exigence sur la consommation d'énergie primaire du bâtiment et sur l'étanchéité à l'air de 

l'enveloppe. Cette consommation en kWh/m 2 /an doit être inférieure à une valeur limite, qui dépend du 

rapport entre la somme des surfaces des parois déperditives et le volume du bâtiment. 

Afin de poursuivre le développement dynamique du marché du solaire thermique, l’introduction d’une loi sur 

la chaleur à partir de sources d’énergie renouvelables qui devrait rendre obligatoire les installations solaires 

et par biomasse pour la génération de chaleur, est actuellement débattue en Allemagne. Cette loi vise à 

augmenter de manière significative la part des énergies renouvelables dans la production de chaleur d’ici à 

2020. 

Financement et subventions 

L’Allemagne a soutenu les installations solaires thermiques durant les années 1990-2000 avec une aide 

fédérale par m² de 100 à 150 € selon les périodes. Il y a des aides financières de l’État fédéral, de différents 

Laender et aussi de programmes communaux. Les aides des "Ländern" sont variables. On peut les 

consulter sous : http://www.solarwaerme-plus.info/Foerderberater.7.1.html 

Actuellement (2006) au niveau fédéral, les installations solaires de préparation d'eau chaude et les SSC 

jusqu’à 200 m 2 reçoivent 105 €/m 2 (48 €/m 2 au-delà pour les privés) , mais avec les conditions suivantes 

[http://www.iwr.de/foerderung/marktanreiz_04.html] : 

- au moins 10 m 2 de capteurs plans vitrés (8 si tubes), 

- au moins 50 l/m 2 de ballon (60 si tubes), 

- part solaire d’au moins 20 % des besoins en chauffage. 

Certaines grandes installations aidées doivent satisfaire également le critère de 525 kWh/m 2 de productivité 

solaire pour une fraction solaire de 40 %. 

C130 


Cependant le marché explosant, les moyens du programme d'incitation du marché pour 2006 d'un montant 

de 180 millions € au milieu de l'année sont épuisés au 15.10.2006 selon la DGS, section allemande de 

l’ISES (www.dgs.de) et l’annonce officielle du ministère BAFA (http://www.bafa.de/1/de/). 

Dans le projet de budget du gouvernement fédéral, 174 millions € sont prévus "seulement" pour 2007. La 

décision déstabilise la branche solaire. On prédit pour les six prochains mois une diminution des ventes. 

En ce qui concerne les emprunts de particuliers, le KfW-Förderbank offre des crédits avantageux pour les 

économies d’énergie et le recours au solaire. 

4.4.2 SUISSE 


Les textes de la réglementation thermique suisse varient selon les cantons mais tous font référence aux 

recommandations de la Société Suisse des Ingénieurs et Architectes SIA. Il n’y a pas de normes en Suisse 

mais les professionnels suivent les recommandations SIA pour obtenir des couvertures d’assurance. 

La consommation d'énergie finale du bâtiment ne doit pas dépasser une valeur limite calculée à partir de la 

surface du bâtiment, sa forme, de la zone climatique, de la température intérieure, de l'occupation et des 

gains internes. Généralement la valeur est de 80 kWh/m 2 an. 

Le standard Minergie (une association semi-privée) fixe depuis 10 ans la barre à 42 kWh/m 2 pour le neuf. Il 

s’agit de l’énergie achetée à l’extérieur du système bâtiment [www.minergie.ch]. On peut donc faire une 

enveloppe moins contraignante pour autant que l’on produise la différence, par exemple avec du bois, une 

pompe à chaleur ou un système solaire combiné. Ce standard est suivi par 10 à 15 % du marché de la villa 

neuve, mais influence les réflexions du reste du marché car les médias relaient abondamment les bons 

exemples ! 

Le choix Minergie quand il est fait est favorable au solaire thermique car la barre des 42 kWh est difficile à 

atteindre (c’est 80 en rénovation). On atteint souvent 50 et les 8 restant doivent être fait au solaire ! Les 

clients sont rapidement convaincus en fait, au moins pour un chauffe-eau solaire (1 m 2 par personne). 

Des réglementations contraignantes en faveur du solaire thermique n’existait pas jusqu’à il y a quelques 

semaines en Suisse. Le canton de Vaud (Lausanne) vient d’accepter une loi sur l’énergie qui impose que 30 

% des besoins en eau chaude sanitaire soit couvert par du renouvelable local ! 

Financement et subventions 

Les cantons attribuent des subventions aux bâtiments respectant le standard MINERGIE soit de manière 

directe soit par le biais de déductions fiscales (le plus fréquent). Les aides par canton sont détaillés dans 

http://www.bfe.admin.ch/energie/00580/00582/index.html?lang=fr&dossier_id=00880. 

Le canton de Genève attribut des subventions directes s’élevant à (1 € = 1.6 CHF) : 

• 2 200 CHF + 200 CHF/m 2 pour les installations individuelles et 

• 3 500 CHF + 350 CHF/m 2 (capteurs vitrés) pour les installations collectives dès 20 m 2 et de 100 m 2 au 

max. 

Pour un SSC en villa (12 m 2 ), Genève octroie ainsi 4 600 CHF pour un coût total de 26 000 CHF environ soit 

18 %. Le canton de Vaud propose 2 000 CHF par installation. 

Les conditions sont que les capteurs aient été testés au SPF de Rapperswil ou par la Solar Keymark. Pour 

le moment il n’y a pas de condition pour les systèmes combinés, mais il est probable que ce soit bientôt le 

cas car le SPF a déjà testé 15 systèmes complets. 

Il y a aussi dans certains cantons des mesures fiscales : 50 % hors subventions sont déductibles du revenu 

à Genève ! 

C131 


En ce qui concerne le financement, certaines banques pratiquent le "taux hypothécaire bonifié" de en 

général ¼ à ½ % surtout en cas de maison Minergie. Les offres classiques ont pour noms "Eco-Crédit" ou 

"Hypothèques MINERGIE". http://www.minergie.ch/fr/index.php?frame=http://www.minergie.ch/fr/service- 

3.htm. 

4.4.3 PAYS-BAS 


En 1995, le concept de « norme d’efficacité énergétique» (Energie Prestatie Advies, EPN) a été introduit aux 

Pays-Bas, pour le logement et les bâtiments de services. L'EPN permet le calcul de la demande globale 

d'énergie d'un nouveau bâtiment et comprend une méthode normalisée pour le calcul d'un "coefficient 

d'exécution d'énergie" (EPC). 

L'EPC est une valeur théorique d'énergie primaire, tenant compte de la taille et du type du bâtiment et des 

mesures d’économie d'énergie. Il ne se concentre pas sur la qualité de différents composants. La raison 

derrière ceci était de réduire au minimum les coûts et de maximiser le potentiel économie d'énergie. 

Des aspects spécifiques de style de vie ne sont pas pris en considération dans les calculs. En 1995, quand 

la norme de rendement d'énergie a été présentée, la norme pour des logements était 1.4. En 1998 et 2000 

la norme est devenue plus stricte (EPN=1.2 en 1998 et EPN=1.0 en 2000). 

Depuis janvier 2006 la norme pour des logements est EPN=0.8. Dans le secteur des services, il y a 

différentes normes pour différents types de bâtiments. L'EPN pour le secteur non résidentiel est devenu plus 

strict seulement en 2000. Dans la pratique les différences existent entre l’économie d'énergie calculée et 

réalisée. Les municipalités ont la charge de vérifier la conformité. 

Le recours à un stockage saisonnier en hiver est une technologie qui est considérée dans l'EPN pour des 

bâtiments dans le secteur des services. Le refroidissement par stockage saisonnier (nappe aquifère) est 

considéré comme partie de l'EPN pour les secteurs de service et résidentiel. En outre une combinaison 

ballon et pompe à chaleur est acceptée [http://www.Senternovem.nl]. 

Financement 

En 2000, les aides atteignaient 450 € pour un CESI et 700 € si plus de 3 GJ/an. Ce n’était pas beaucoup. Et 

dès 2003 les aides ont été arrêtées. On a vu l’effet désastreux sur le marché ! 

4.4.4 AUTRICHE 

Il n’y a pas d’aide fédérale direct pour les immeubles résidentiels. Les aides pour le solaire sont fournies via 

les aides conventionnelles pour l’habitat dans chacune des provinces, et donc de manière différente entre 

provinces. 

En outre, les aides sont différentes entre les villas et les immeubles d’habitation, et entre les rénovations et 

les constructions neuves. 

Un système solaire combiné de 8 m² pour un coût d’environ 4 650 € peut recevoir entre 6 et 36 % d’aide (en 

moyenne 25 %). Ce n’est donc pas la motivation principale du choix solaire, mais "ça aide" ! 

Certaines municipalités octroient également des aides pour le solaire individuel. Par exemple, Salzbourg 

offre des conditions avantageuses qui font que la plupart des constructions neuves en immeuble collectif ont 

du solaire (système de points écologiques). Avec ce système, de 1994 à 2002, la part du solaire dans les 

immeubles collectifs est passée de 9 à 65 % et la part du chauffage à bois est passée de 10 à 62 %. Le U 

moyen des bâtiments est passé de 0.43 à 0.32 W/m 2 K. Pourtant l’aide solaire pour 7 à 10 m 2 n’est que de 

40 €/m 2 , soit 400 € pour un système solaire combiné de 10 m 2 , et l’installation solaire doit prouver qu’elle 

peut produire 350 kWh/m 2 au minimum. 

Les sociétés commerciales peuvent obtenir une aide fédérale de l’ordre de 30 %, depuis des années. 

C132 


5. ETAPE 4 : EVALUATION DES RESULTATS DANS LE PAYS CONCERNE 

Une évaluation des SSC in situ par des organismes indépendants n’a pas encore été faite de manière 

systématique dans tous les pays. 

Les évaluations de la Tâche IEA SHC 26 sont les plus abouties pour le moment. En Suisse, des tests de 

systèmes solaires combinés ont été faits au banc en ensoleillement artificiel, et plusieurs ont été mesurés in 

situ dans des projets de recherche appliquée. En Allemagne et en Autriche, des mesures ont été faites sur 

plusieurs installations. En France, des suivis ont été réalisés de 2003 à 2006 sur 29 SSC dans le cadre du 

programme national d’évaluation des SSC piloté par l’Ademe. 

5.1 LES PERFORMANCES 

5.1.1 ENERGIE 

L'évaluation sur site de systèmes solaires combinés est aisée car les limites du système sont maîtrisées 

mais une instrumentation d’en général 24 mois est coûteuse. 

Globalement on peut dire que la productivité d’un système solaire combiné est de 200 à 400 kWh/m 2 selon 

le climat et le dimensionnement (qui fixe la part solaire visée). Plus celle-ci est élevée plus faible est la 

productivité bien entendu. 

L’efficacité moyenne annuelle du captage est de l’ordre de 30 à 40 %, et l’efficacité du stockage est de 

l’ordre de 80 % (20 % de pertes thermiques), ce qui pourrait être amélioré compte tenu du fait que les 

durées de stockage sont relativement faibles (1 à 5 jours). 

Les principales améliorations possibles en terme de performances énergétiques sont donc : 

- meilleurs capteurs solaires : le gain sera cependant marginal par rapport aux capteurs actuels qui sont très 

bons pour la gamme de température nécessaire (1 à 2 points de fraction solaire, mais à un coût qui peut 

être important), 

- moins de pertes thermiques du stockage : gain potentiel moyen (1 à 3 points de fraction solaire), 

- meilleure régulation voire régulation optimale (au sens mathématique) : gain potentiel important 

(3 à 10 points de fraction solaire !), 

- meilleure gestion de l’appoint (liée au point précédent) et moins de cycles 

d’enclenchement/déclenchement (lié à la qualité du stockage et du transfert de chaleur) : le gain potentiel 

peut être très important (notamment en été) en termes d’énergie d’appoint économisée, 

- affichage des performances simple pour l’utilisateur (un simple compteur d’heures sur la pompe du circuit 

solaire serait déjà un bonheur !), 

- détection de pannes et alertes automatiques. 

Rappelons que la fraction solaire, pour être correcte, doit être définie par [5] : 

Fsol = 1 - Énergie auxiliaire/Demande totale 

Mais en fonctionnement réel, l'efficacité du système dans son ensemble va dépendre de plusieurs autres 

aspects : 

• les vacances des usagers, 

• les réglages des consignes par l’usager lui-même, qui ne comprend pas toujours tout de son installation, 

• la fréquence des "visites" ou contacts du fournisseur, 

• la présence d’une télémétrie et d’un contrat de suivi avec le fournisseur, 

• la dérive de sondes de température utilisées pour la régulation. 

C133 


5.1.2 CONFORT THERMIQUE ET ACOUSTIQUE 

Le confort thermique est assuré si l’installation est correctement mise en œuvre puisque elle a été conçue 

pour assurer un tel confort en toute situation. La puissance installée de l’appoint couvre à elle seule les 

besoins, le solaire venant diminuer la consommation annuelle d’énergie à "importer" dans le système. 

Un inconfort acoustique n’a pas été rapporté dans la littérature technique, le seul élément pouvant créer un 

bruit "nouveau" étant la pompe solaire, qui est de faible puissance (30 à 100 W), et souvent en "low flow" 

(débit faible de 10 à 20 l/h m 2 ). 

5.1.3 SANITAIRE 

Les systèmes solaires combinés préparent de l’eau chaude sanitaire et sont donc sujets aux problèmes 

connus des installations sanitaires, soit à l’heure actuelle, les risques de développement de légionnelles. 

Très peu de cas ont été rapportés de manière précise dans la littérature et des études complètes 

manquent ! Notons que la recherche de la bactérie est plus systématique qu’auparavant et que de ce fait le 

nombre de cas tend à augmenter (observation en Suisse pour 2003 : 2,3 cas pour 100 000 habitants, 

supérieur à la moyenne européenne). Le taux de mortalité tend à diminuer (de 10 à 5 % des cas) par 

dépistage plus tôt et traitements nouveaux. 

Une étude interne de la Tâche 32 de l’IEA a fait le point sur la situation dans les pays participants au travail 

[http://www.iea-shc.org Task 32]. La principale conclusion est que les SSC ne présentent aucun risque 

supplémentaire par rapport à une installation de préparation d’eau chaude sanitaire classique. Les risques 

sont en effet plus importants dans les installations qui tendent à produire des aérosols entre 20 et 60 °C. Le 

risque pour les installations solaires est : 

- a priori plus grand en hiver qu’en été, alors que les cas de légionellose sont plus fréquents en été lors des 

jours chauds et humides, 

- plus grand dans le haut du ballon ou plus exactement de la partie eau chaude sanitaire du système solaire 

combiné que dans le bas. 

Une fois par été au moins la partie eau chaude sanitaire d’un ballon solaire atteint 80 °C ou 90 °C et est 

ainsi totalement débarrassée de bactéries. Ceci peut se reproduire aussi durant toute période suffisamment 

ensoleillée. 

En Allemagne et en France les plus grands systèmes (plus de 400 l d’eau chaude sanitaire et avec plus de 3 

l dans les conduites) sont soumis à la règle qui veut que l’eau délivrée soit chauffée à 60 °C au moins une 

fois dans une journée. Notons qu’une étude suisse a montré que le chauffage du ballon ne suffit pas, les 

bactéries pouvant être présentes dans les conduites. Ce qui impose pour les grands systèmes un bouclage. 

5.1.4 RISQUES DE DEGRADATION DES PERFORMANCES APRES MISE EN ŒUVRE 

Le risque de dégradation des performances thermiques des systèmes solaires combinés est lié à : 

• La durabilité des capteurs eux-mêmes ; 

• La fréquence et la durée des surchauffes ; 

• L’encrassement des échangeurs de chaleur, notamment dans un environnement d’eau calcaire ; 

• L’encrassement des systèmes d’aide à la stratification dans le ballon lorsqu’il y en a (clapets ou autres 

systèmes) ; 

• La corrosion d’armatures, de tuyaux ou du ballon ; 

• La dérive des sondes de la régulation ; 

• La déprogrammation de la régulation ; 

• Le gel dans une installation à antigel insuffisant et avec un remplissage avec de l’eau du réseau (sans 

mélange) fait en été lorsque la pression était jugée trop faible ; 

• Le gel dans un système drain-back, dû par exemple à un coude ou une pente insuffisante pour la 

vidange ! 

C134 


De plus, une absence de contrôle fréquent du taux de glycol dans le circuit solaire peut conduire à une 

dégradation prématurée du circuit solaire par gel. Les systèmes drain-back sont très fiables, et souvent n’ont 

nécessité aucun remplissage complémentaire en 15 ans ! 

5.2 LES COUTS REELS 

5.2.1 COUT INITIAL - INVESTISSEMENT 

Les coûts des composants (c’est-à-dire hors installation) des systèmes solaires combinés varient très 

largement selon les pays de 200 à 1800 € par m 2 de capteurs et relativement peu selon la taille de 

l’installation, preuve de la non consolidation du marché solaire thermique européen. La valeur la plus basse, 

de 200 €/m 2 , concerne un système de 14 m 2 en Italie, et doit manifestement être considéré comme une 

exception. La valeur inférieure la plus réaliste est de 400 €/m 2 hors installation pour le matériel d’un SSC. Il 

faut aussi relever que la référence en m 2 de capteurs est la meilleure que nous ayons mais ne dit rien quant 

à la qualité et aux performances de ces m 2 ! 

La France se situe dans le milieu du peloton avec l’Autriche. L’Allemagne et la Suisse (non figurée dans le 

graphique) sont plus chères, la Suède et le Danemark notablement moins chers. 

En règle moyenne, les capteurs représentent 40 à 50 % du coût total des composants et le stockage 25 à 35 

%. 

Une tendance à la réduction de coût spécifique par effet de taille existe néanmoins, d’environ 1 200 €/m 2 

pour une installation de 6 m 2 pour eau chaude sanitaire à 600 €/m 2 pour un système solaire combiné de 20 

à 25 m 2 . 

Pour un SSC de dimensionnement adapté au marché français (12 m 2 , 1000 l), on peut estimer qu’un prix 

médian serait 9 000 € HT pour le matériel, sans considérer la distribution (par exemple le chauffage de sol 

dans le cas d’un PSD). 

L’installation dure en général 2 à 3 jours, pour un coût avec marges de l’ordre de 2 000 € HT. 

L’investissement total serait donc de l’ordre de 11 000 € HT pour un système complet, permettant de 

produire environ 4 000 kWh solaire utile par an (330 kWh/m 2 an). Dans une maison relativement bien isolée, 

avec des besoins de chauffage de 80 kWh/m 2 soit pour 200 m 2 de surface chauffée de l’ordre de 16 000 

kWh par an, ce SSC permettrait d’assurer environ 25 % des besoins totaux. Dans une maison type Minergie 

(42 kWh/m 2 ), le taux de couverture serait de 50 % en climat moyen, et largement plus dans le Sud de la 

France, où la barrière des 50 % solaire peut être plus aisément dépassée (double effet : plus de soleil, 

demande par m 2 moins élevée). 

5.2.2 COUT OPERATIONNEL - EXPLOITATION - MAINTENANCE 

Les coûts opérationnels sont : 

1. Les coûts liés à la consommation d’appoint (électricité, gaz, fioul, bois, charbon dans le futur dans 

certains pays…). 

2. Les coûts liés à la consommation de l'électricité des auxiliaires (pompes essentiellement). 

3. Les coûts liés à l’entretien de la partie solaire (visites, remplissage de glycol). 

4. Les coûts liés à une éventuelle surveillance à distance, parfois supportée par le fournisseur pour ses 

propres évaluations (hors l’installation d’un raccordement téléphonique), mais à long terme il ne faut sans 

doute pas compter que ce service soit totalement offert. 

5. Les coûts d’entretien de la partie "appoint" (ramonage, nettoyage de coupelles ou gicleur, révision de 

citernes, etc..), cette dernière n’étant pas différente d’une installation traditionnelle. 

En admettant un investissement de 13 000 € TTC pour une production utile de 4 000 kWh/an, avec une 

annuité de 10 % incluant intérêt (4 %), amortissement (5 % soit 20 ans) et entretien (1 %, voir plus bas), le 

coût du kWh produit est de l’ordre de 32 cts €. Ce qui est assez élevé et bien évidemment ce coût est plus 

faible dans le climat du Sud de la France. Ne sont pas considérés les coûts de renouvellement de certaines 

parties telles les pompes et éventuellement une sonde. 

Si on tient compte d’un crédit d’impôt de 50 % sur le matériel, l’investissement à la charge du propriétaire est 

de 7 700 €, et le coût final passe à 19 cts €/kWh dans un climat moyen de la France. 

C135 


On peut estimer que les coûts liés à l’entretien de la partie solaire représentent environ 150 €/an et ceux liés 

aux auxiliaires de chauffage à environ 30 €/an. Le reste des coûts est lié à la partie plus conventionnelle que 

le propriétaire aurait de toute façon à payer. Les coûts d’entretien sont donc de l’ordre de 180 € /an soit 

environ 1 à 2 % de l’investissement. 

5.2.3 LE VECU DES UTILISATEURS 

La standardisation joue un rôle essentiel dans la facilité et la qualité d’une mise en service, et la conscience 

professionnelle de l’installateur fait le reste. 

Il n’y a pas eu à notre connaissance une enquête "utilisateurs de systèmes solaires combinés" dans aucun 

pays. Certains projets EU ont abordé la question, mais pas totalement. 

Notre expérience est que la mise en service est déterminante pour le bon fonctionnement de l’installation et 

donc la satisfaction des utilisateurs : elle doit être telle que le système fonctionne correctement ! 

A l’exploitation, les systèmes drain-back (Pays-Bas) peuvent être perçus comme bruyants, le matin au 

remplissage et en fin d’après-midi lors de la vidange des capteurs. 

Il faut noter que les systèmes solaires combinés dans des maisons existantes à distribution à température 

élevée (plus de 50 °C) ont des performances en mode chauffage médiocres dans les climats sans soleil 

hivernal. Les maisons neuves, passives ou Minergie, à basse température de distribution, sont plus 

favorables à cette technique, même si en mi-saison lorsque le soleil est favorable aux systèmes solaires 

combinés, les apports passifs sont importants et concurrencent le système solaire combiné. 

5.3 VITESSE DE DIFFUSION DANS LE PAYS 

5.3.1 ALLEMAGNE 

Les systèmes solaires combinés sont vendus comme tels depuis 1997. La part de marché du système 

solaire combiné est depuis en augmentation constante. 

Un client convaincu du solaire pour l’eau chaude peut plus aisément être convaincu de faire "un peu" de 

chauffage aussi, à un coût qui peut apparaître marginal. Cependant il faut noter que passer d’un CESI 

6 m 2 à un système solaire combiné de 12 m 2 ne double pas la performance mais double le coût. Surtout 

dans les climats du Nord de l’Europe où le stockage est le maillon faible, le soleil étant pratiquement invisible 

de décembre à février. 

5.3.2 SUISSE 

La vitesse de diffusion est relativement faible entre 2000 et 2005, mais le nom "systèmes solaires combinés" 

voire le concept n’était ni totalement arrêté ni promu ! Depuis 2006, on observe une accélération pour des 

raisons connues (à-coup sur les prix du pétrole, prise de conscience ?), dont on ne sait si elles vont 

perdurer. 

5.3.3 AUTRICHE 

L’Autriche a été le pays où la vitesse de diffusion a été la plus rapide. Les chiffres et les conditions ont été 

analysés précédemment, et le climat froid et ensoleillé des zones alpines est favorable pour les 

performances hivernales de systèmes solaires combinés dimensionnés largement (ballon de 100 l/m 2 ). 

5.3.4 PAYS-BAS 

Sans aide depuis 2003, le marché du solaire thermique aux Pays-Bas est atone. En outre, les performances 

des SSC hollandais, de dimensionnement très faible, sont faibles pour la part "chauffage". Les chauffe-eau 

solaires sont donc de performance comparable, tant que la surface de capteurs n’est pas augmentée (plus 

de 4 m 2 !), et surtout tant qu’un stockage plus grand ou plus dense ne peut être installé ou proposé. 

Les systèmes solaires combinés hollandais ne sont cependant pas tellement plus compliqués qu’un chauffeeau 

du fait du choix du gaz comme appoint et ce dans un système très compact. 

C136 


5.3.5 ACTIONS DE DIFFUSION 

Autriche : 

• Les subventions ont été les meilleurs vecteurs de la diffusion car les médias relaient rapidement et 

largement ce type d’information ! 

• Des installations pilotes ont été instrumentées, documentées et présentées. 

• De nombreuses conférences techniques à 100-120 participants de la profession sont organisées en 

liaison avec les organisations professionnelles, dans des lieux pratiques et centraux tel les chambres de 

commerce des grandes villes. 

• Une revue, plutôt grand public, mais à caractère technique, dédiée au solaire réalisée avec l’aide de 

moyens publics par AEE Intec (les spécialistes du solaire en Autriche) a été créée et largement diffusée. 

Des cours ont été organisés pour les installateurs. 

• Plaquettes techniques et Sites Internet documentés, méthode usuelle de promotion mais qui est un 

support d’argument plus qu’un argument. 

• AEE intec a créé dans sa "petite" ville de Gleisdorf à 30 km de Graz en Styrie, un point focal annuel 

depuis 8 ans pour les spécialistes du solaire thermique de langue allemande, qui rassemble 100 à 

150 participants et connaît un renom régional et international important. 

• Les garanties de résultats solaires n’ont pas été acceptées par la profession malgré des tentatives 

diverses de personnes clés en Autriche. 

Suisse : 

• Des installations dites "pilotes et démonstrations" ont été financées à hauteur de 30 % des surcoûts, et 

instrumentées durant 2 ans pour servir de base à la validation de modèles (TRNSYS et Polysun). Les 

installations ont été documentées soit sur une page soit sur des sites Internet (www.solarch.ch) et 

présentées à diverses occasions à la profession. 

• Une sorte de concours "Kombi-Kompakt+" a été financée par l’OFEN et réalisé au centre de recherches 

SPF. Les résultats concernant 15 systèmes sur le marché ont été promus par le SPF de manière 

anonyme vers la presse et les offices régionaux de l’énergie (1 office de l’énergie par canton qui reçoit 

beaucoup de demandes des particuliers concernant l’énergie et qui n’est pas nécessairement bien 

informé sur les systèmes solaires combinés). 

• Les participants à ce concours utilisent les résultats qui les concernent de manière non anonyme : ils ont 

reçu un document de 10 pages élaboré par le SPF et montrant leurs résultats comparés à tous les autres 

qui eux restent anonymes. 

• Les fournisseurs de systèmes sont présents dans toutes les expositions grand public (le plus 

efficace !). 

• Certains fournisseurs de systèmes sont aussi installateurs de leur produit. 

• Les garanties de résultats solaires n’ont pas été acceptées par la profession malgré des tentatives 

diverses. 

Allemagne : 

• Les tests du journal des consommateurs "Stifftung Warentest" ont été très utiles pour donner une 

crédibilité grand public aux systèmes solaires combinés. 

• Les foires solaires d’ampleur nationales et désormais européennes (Intersolar notamment) dans 

lesquelles la profession est très présente commercialement et techniquement pour convaincre. 

• Les séminaires OTTI de très haut niveau technique et scientifique rassemblent chercheurs et industriels 

solaires de langue allemande depuis plus de 10 ans. 

• Les études fréquentes sur les emplois créés par les énergies renouvelables qui diffusent le message que 

ces technologies propres sont favorables à l’emploi des travailleurs ! 

C137 


6. ETAPE 5 : REFLEXION CRITIQUE DU CSTB ET DE SES PARTENAIRES SUR LES 

QUATRE DIMENSIONS ETUDIEES 

6.1 POINTS FORTS, POINTS FAIBLES DE L'INNOVATION (METHODE SWOT) 

6.1.1 S : STRENGTH - FORCES 

Une solution complète : contrairement aux chauffe-eau solaires qui n’assurent que la fonction ECS, les 

SSC permettent à la fois de produire l’ECS et le chauffage de la maison voire dans un futur proche (des 

projets de démonstration sont en cours) la climatisation si l’on couple le SSC à une machine à absorption. 

Du point de vue de l’industriel et de l’installateur, cette solution permet de générer un chiffre d’affaire (et des 

marges) plus importantes ce qui explique en partie la diversification de l’offre industrielle. 

Un potentiel d’économie d’énergie important : les suivis réalisés de 2003 à 2006 sur 29 SSC dans le 

cadre du programme national d’évaluation des SSC piloté par l’Ademe ont montré que ces systèmes 

pouvaient économiser en énergie finale entre 230 et 350 kWh/an par m 2 de surface de capteur solaire ce qui 

représente entre 25 % et 40 % des consommations de chaleur (ECS et chauffage) d’une maison. 

Une technologie maîtrisée : une société comme CLIPSOL, leader sur le marché français avec 

25 000 m 2 de capteurs solaires installés, a plus de 25 ans d’expérience dans le domaine des SCC. Les 

autres sociétés présentes sur le marché français sont pour la plupart des sociétés ayant une forte notoriété 

dans le domaine du génie climatique (BUDERUS, VIESSMAN, DE DIETRICH, …) ce qui est un gage de 

maîtrise de cette technologie. 

Une technologie applicable partout : les SSC sont aussi efficaces dans le Nord de la France (où le 

gisement solaire est plus faible mais où la récupération des apports solaires est meilleure) que dans le Sud. 

Encadrée par des textes réglementaires : la RT2005 prévoie explicitement les SSC dans le calcul de la 

consommation énergétique des bâtiments ce qui permet de valoriser ces systèmes dans les bâtiments 

neufs. Une norme de calcul européenne similaire est en préparation pour répondre aux recommandations 

de la DPEB. 

Une forte acceptation sociale : les acquéreurs de SSC sont généralement fiers de leur installation solaire 

qu’ils n’hésitent pas à faire visiter. En Allemagne c’est en grande partie par un effet d’image que le marché 

du solaire thermique s’est développé. 

6.1.2 W : WEAKNESS : FAIBLESSES 

Une solution partiellement solaire : dans la plupart des cas, un appoint est nécessaire pour palier au 

caractère intermittent de l’énergie solaire. L’acquéreur du SSC se trouvera donc en possession d’une 

installation solaire …et d’une installation classique de production de chaleur, généralement une chaudière. 

Une technologie encore chère : le surcoût d’une solution SSC par rapport à des installations classiques 

(dû en partie à la nécessité d’avoir un appoint) reste encore élevé malgré l’importance des aides publiques 

(directe et indirecte). 

Une offre qui se cherche : les catalogues des fabricants proposent encore trop souvent de nombreuses 

configurations de schémas hydrauliques, sensées couvrir l’ensemble de la demande des ménages en 

France et en Europe, quand 1 ou 2 configurations suffiraient amplement et permettraient d’éviter les erreurs 

d’installations et de mise en œuvre. 

Des performances encore perfectibles : un SSC bien conçu, bien installé, bien réglé et correctement 

dimensionné, économise annuellement au minimum 350 kWh en énergie d’appoint par m 2 de capteur 

solaire (soit à peu près 5000 kWh par an pour une maison de 100 m 2 habitable). Malheureusement les 

suivis réalisés dans le cadre du programme national d’évaluation des SSC ont montré des performances 

sensiblement inférieures dans un grand nombre de cas ce qui traduit à la fois des problèmes de conception, 

d’installation et de réglage de ces systèmes. 

Un marché segmenté : les SSC sont plus adaptés au marché du neuf que de l’existant. C’est bien sur le 

cas du PSD (CLIPSOL) qui utilise un plancher chauffant comme dispositif de stockage de chaleur mais 

aussi des autres systèmes lorsque le réseau de distribution et d’émission de chaleur est initialement conçu 

pour fonctionner à des températures élevées (> à 50 °C) ce qui ne permet pas de valoriser l’énergie solaire. 

Les SSC sont également mieux adaptés à la maison individuelle qu’à l’habitat collectif. 

C138 


Un environnement normatif à créer : il n’existe pas pour l’instant d’Avis Technique, de certification voire 

même de méthode normalisée pour évaluer la performance énergétique des SSC. Des normes 

européennes (EN 12977) sont en préparation mais il faudra au moins 2 ans avant qu’elles entrent en 

vigueur. 

6.1.3 O : OPPORTUNITIES - OPPORTUNITES 

Un contexte énergétique très favorable : la diminution progressive des énergies fossiles et l’augmentation 

du prix de ces énergies qui en découle, les effets annoncés du réchauffement climatique (le 4 ème rapport du 

GIES est particulièrement alarmiste sur les effets induits) tout cela renforce l’idée que le recours aux 

énergies renouvelables est non seulement souhaitable mais aussi incontournable. 

Des incitations financières attractives : crédit d’impôt porté à 50 %, aides directes attribuées par les 

conseils régionaux, conseils généraux, communes, ANAH, le tout pouvant représenter jusqu’à 80 % du 

montant total de l’investissement, contribue à rendre l’offre solaire et donc les SSC particulièrement 

attractive. Évidemment la pérennité de ces aides financières n’est pas garantie mais l’effet levier qu’elles 

induisent sur la demande est indiscutable. 

Des dispositifs réglementaires sur mesure : labels haute performance énergétique Énergies 

Renouvelables, "HPE EnR 2005", très haute performance énergétique Énergies Renouvelables, "THPE EnR 

2005", projet d’arrêté sur le dépassement du COS, autant de mesures réglementaires qui valorisent l’usage 

des technologies basées sur l’énergie solaire thermique. 

Une directive européenne contraignante : bien que la Commission Européenne ait renoncé 

momentanément à promulguer une directive sur l’énergie thermique d’origine renouvelable, un projet de loi 

est en préparation qui fixerait la part des sources d’énergie renouvelables dans le bouquet énergétique de 

l’UE à 20 % d’ici à 2020. 

Vers des bâtiments à énergie positive : pour atteindre l’objectif de réduction par 4 des consommations 

d’énergie dans les bâtiments contenu dans le Plan Climat il est primordial mais pas suffisant d’améliorer la 

performance énergétique de l’enveloppe. Il faut également agir sur les systèmes énergétiques et les SSC 

qui permettent d’économiser jusqu’à 40 % d’énergie finale sont une bonne solution. 

6.1.4 T : THREATS - MENACES 

Des mécanismes d’aides discontinus : lorsqu’en 1984 les pouvoirs publics français cessèrent de 

subventionner les installations solaires thermiques, les ventes s’écroulèrent. On peut penser que la situation 

en 2007 est beaucoup plus saine car elle s’appuie sur des fondamentaux tels que la fin programmée des 

ressources énergétiques fossiles. Cependant, une baisse significative des aides directes ou indirectes aurait 

certainement un impact très sensible sur les ventes de SSC. 

Une technologie fortement concurrencée : quand la contribution solaire d’un SSC peut représenter 

40 % des consommations de chauffage d’une maison, une PAC en couvre 100 % dont plus des 2/3 sont 

d’origine renouvelable et cela pour un coût d’investissement bien plus faible. Et la plupart des PAC sont 

réversibles ! Le développement du marché des SSC est fortement influencé par celui des PAC. Par ailleurs, 

investir dans un SSC est économiquement moins avantageux pour les ménages que d’autres systèmes 

comme le bois énergie qui représentent une concurrence sérieuse dans la gamme des alternatives aux 

énergies fossiles. 

Une fiabilité sous réserve : en période estivale la surface disponible de capteur solaire est 

surdimensionnée par rapport aux besoins qui se limitent à la production d’ECS. Les composants du SSC 

sont alors soumis à des températures très importantes (jusqu’à 150 °C pour des capteurs plans) qui peuvent 

sur le long terme engendrer des problèmes de fiabilité et donc des contre-références. 

Une attitude souvent attentiste : en France, la conscience environnementale de la population est bien 

moins développée que celle des pays d’Europe du Nord. L’acquisition d’un SSC relève souvent d’une 

démarche personnelle ce qui limite forcément le marché à une frange de la population déjà convaincue par 

les bienfaits de l’énergie solaire. Le reste de la population, sans être pour autant hostile à cette technologie, 

adopte souvent une attitude attentiste. 

C139 


6.2 POINTS SINGULIERS AU CONTEXTE DU PAYS 

Le marché des SSC se développe en Europe essentiellement dans les pays où les besoins de chauffage 

sont importants (Suisse, Autriche, Allemagne, Scandinavie …). En France, c’est principalement dans la 

région Rhône Alpes (présence de CLIPSOL) et dans l’Est de la France que l’on observe le maximum de 

SSC installés. 

Il a été à plusieurs fois mentionné que du soin porté à la mise en œuvre de l’installation dépendait 

grandement les résultats en terme de performance. L’effort de formation des installateurs sur les systèmes 

solaires est donc indispensable. Cet effort a été entrepris en Autriche et en Allemagne il y a déjà plus de 15 

ans ce qui explique le succès des SSC dans ces pays. En France, cet effort démarre tout juste ce qui peut 

se révéler dangereux dans le cadre d’un marché qui explose. 

7. ETAPE 6 : CONDITIONS DE LA TRANSPOSITION EN FRANCE 

Notons en préambule le paradoxe suivant : ce rapport traite d’une innovation (les SSC) alors même que 

cette technologie existe en France depuis plus de 20 ans et que l’un des rares industriels français présent 

dans le domaine du solaire thermique (CLIPSOL) commercialise ce qui est certainement l’un des systèmes 

les plus aboutis d’un point de vue technologique (le PSD). 

Pourquoi donc parler d’innovation ? Tout simplement parce que le marché des SSC reste encore en France 

à l’état embryonnaire malgré une emballée des ventes observée depuis 3 ans (estimation 2006 : plus de 4 

000 SSC vendus en France). 

Ceci étant l’impulsion semble donnée comme en témoigne le nombre de fabricants ou de revendeurs de 

SSC en France qui est passé de 5 en 2001 à 25 en 2006. 

Figure 7.1 - Évolution du marché des SSC en France [source Enerplan] 

7.1 LES CHANCES DE LA TRANSPOSITION EN FRANCE 

Le développement des SSC en France est très étroitement lié à celui des EnR. Les contextes politique, 

économique et médiatique étant très favorables, on peut s’attendre à un développement important de ce 

marché dans les années à venir. Pour autant, il est très peu probable que le SSC s’impose comme solution 

de référence pour le chauffage de l’habitat car il s’appuie sur le vecteur eau et toutes les projections sur 

l’habitat de demain mettent plutôt en avant le vecteur air comme axe de progrès. 

C140 


Le tableau suivant tente de recenser méthodiquement les axes de la transposition et les points à 

renforcer : 

Thématique Objet Point faible en France ? 

Compétences 

Réglementaire 

Opinion publique 

Politique 

Typologie des 

bâtiments 

Produits solaires 

(SSC) 

Financement 

Conditions 

de marché 

Certification 

et qualité 

Architectes 

BET 

Installateurs 

EIE 

Industriels du solaire 

Grossistes - distributeurs de matériel 

Incitations 

Facilitation 

Obligations 

Compréhension des enjeux 

Préparation au solaire 

Culture et acceptation 

Partis politiques 

Distributeurs d’énergie 

Maisons individuelles 

Habitat collectif 

Chauffage à distance 

Locaux (existence, disponibilité) 

Importés 

Exportés 

Aides nationales 

Aides locales 

Prêts bonifiés 

Privé individuel 

Privé immobilier 

Public 

Existence de structures de tests 

Existence de procédures 

officielles d’évaluation 

Conseil aux industriels 

Clairement oui mais peu 

de bâtiments sont le fait d’architectes ! 

Pas assez de BE 

compétent en matière de solaire 

Oui, nettement mais un effort de 

formation est en cours 

Pas assez de compétence dans les EIE 

Non 

Pas encore fréquent en France 

Faible jusqu’à présent 

mais des projets vont voir le jour 

(labels, droit à construire …) 

Faible, l’échelon régional 

commence à s’organiser 

Inexistantes 

Bonne 

Médiocre 

Faible, la principale motivation 

reste encore le coût 

Oui, pacte écologique de N Hulot 

Tendance positive (EDF , GDF) 

Bonne condition car le marché 

de la maison individuelle est 

très important en France 

Très faible pour la plupart 

des régions sauf exceptions 

Aucune culture solaire, 

mais peu de réseaux en France 

CLIPSOL essentiellement 

Très forte présence des fabricants 

européens sur le marché français 

Très faible 

Bonnes depuis crédit d’impôt 

Disparates 

Très peu répandus et connus 

L’installateur est déterminant en 

rénovation. Le constructeur en neuf, 

et ils ne sont pas bien informés 

Les promoteurs ne sont pas informés 

des SSC en tant que produit standard 

fiable 

Pas assez d’exemples réalisés 

par les collectivités et médiatisés 

Oui (CSTB) 

Non, en cours de développement 

A développer 

Tableau 7.1 - Axes d’une transposition en France des bonnes expériences des pays analysés 

C141 


7.2 COMPATIBILITE AVEC LE CADRE REGLEMENTAIRE ET NORMATIF FRANÇAIS 

En France le recours aux EnR et pour ce qui nous concerne aux SSC n’a aucun caractère obligatoire. La 

méthode de calcul Th-C-E (Arrêté du 19 juillet 2006) fait explicitement référence aux SSC (§ 18) ce qui 

permet de valoriser cette technologie dans la construction neuve. 

Un certains nombres d’autres textes réglementaires sont en cours de préparation (Labels Haute 

Performance Énergétique Énergies Renouvelables, "HPE EnR 2005", très haute performance énergétique 

Énergies Renouvelables, "THPE EnR 2005", projet d’arrêté sur le dépassement du COS) qui devraient 

encore plus encourager le développement du marché des SSC surtout en habitat individuel. 

Le Plan Local d’Urbanisme (PLU), qui remplace le Plan d’Occupation des Sols (POS) précise, selon la 

zone géographique concernée, les contraintes de pose de capteurs solaires, et peut aller jusqu’à leur 

interdiction. Si le solaire n’est pas mentionné, on doit se conformer aux prescriptions générales concernant 

le bâti, comme la composition de la toiture, sa pente, sa couleur, etc. Par exemple, le PLU peut imposer une 

pente en toiture maximale de 30 %, ce qui peut être une contrainte à la pose de capteurs pour un système 

solaire combiné. 

Toute intervention envisagée à l’intérieur d’un périmètre de protection de 500 mètres de rayon autour des 

monuments historiques, toutes les modifications de l’aspect extérieur des immeubles, les constructions 

neuves, mais aussi les interventions sur les espaces extérieurs doivent recevoir l’autorisation de 

l’Architecte des Bâtiments de France (ABF). La notion de covisibilité avec le monument est ici 

déterminante ; il s’agit donc pour l’ABF de déterminer si les capteurs solaires et le monument sont visibles 

ensemble d’un point quelconque, ou l’un depuis l’autre. Certains abords de monuments sont protégés par 

d’autres types de mesures (ZPPAUP et secteurs sauvegardés) qui se substituent dans le premier cas, et se 

superposent dans le second, à la servitude des 500 mètres. inscrit ou classé, aux abords d’un monument 

historique ou dans une ZPPAUP, celui-ci doit être obligatoirement validé par les SDAP (Services 

Départementaux de l’Architecture et du Patrimoine - Architectes des Bâtiments de France ABF). 

Dans le cas d’un projet de construction neuve, le dossier de permis de construire doit mentionner 

l’emplacement et la surface des capteurs solaires. S’il s’agit d’une construction existante, c’est le régime de 

la déclaration de travaux qui s’applique. 

7.3 QUELLE DYNAMIQUE D'ACTEURS NECESSAIRE 

Pour assurer le succès du développement des SSC en France, il est important examiner tous les acteurs de 

la filière du solaire et de comprendre comment ils peuvent travailler ensemble. 

Former des acteurs compétents 

La première nécessité est la professionnalisation de ces acteurs. De la qualité de leur formation dépendra le 

devenir de la filière solaire. Cette formation peut prendre plusieurs formes et se dérouler à l’initiative 

d’acteurs différents. 

- Le retard de l’éducation nationale : Un premier constat conduit à signaler le retard de l’éducation 

nationale dans la prise en compte des techniques solaires dans les formations aux métiers de base. Les 

CFA (Centre de Formation des Apprentis) assurent la formation initiales aux métiers de base susceptibles 

de développer le solaire (plombier-chauffagiste, d’électricien, couvreur ou maçon), les formations 

dispensées restent néanmoins cantonnées dans une approche très traditionnelle de ces métiers. La 

question du solaire et du solaire thermique n’est jamais abordée. L’impossibilité de transformer ou d’adapter 

le contenu des programmes à une réalité professionnelle qui fait de plus en plus de place aux énergies 

solaires est un frein dommageable à leur développement. L’Education Nationale doit devenir le moteur d’un 

changement d’état d’esprit parmi les futurs installateurs en développant une action favorable au solaire. 

Seule sa participation à la création de l’INES donne du réalisme à l’implication de l’éducation Nationale dans 

la formation aux métiers liés à l’énergie solaire. Cependant les objectifs de formation que l’institut est 

susceptible de proposer à travers sa plateforme « éducation » restent modestes. Pour l’instant, l’INES rend 

visible l’offre de formation disponible en solaire thermique sur tout le territoire français et en Europe. L’institut 

organise des stages de très courtes durée dans le domaine du thermique et du photovoltaïque. Le fait que 

l’INES soit installé sur le même site que les compagnons du solaire ou de fabricants comme CLIPSOL laisse 

présager la possibilité d’associations fructueuses sur certains modules de formation. 

C142 


La formation des installateurs solaire thermique reste globalement liée à des initiatives privées. Les 

possibilités de formation relèvent de trois ordres qui correspondent pour les professionnels à des démarches 

différentes qui ne débouchent pas sur le même niveau de compétence ni de certification en sortie de 

formation. 

- La formation continue : Les formations longues sont à la fois récentes et peu nombreuses. La plus 

réputée est dispensée par les compagnons du solaire. Elle concerne le solaire thermique et le solaire 

photovoltaïque. Elle conduit à l’obtention d’un Certificat de Qualification Professionnelle (CQP) 

d’installateur/mainteneur en système solaire thermique et photovoltaïque. Il s’agit là d’un équivalent Niveau 

IV et bac professionnel. La formation, très complète, est conçue en quatre cycles sur huit mois embrassant 

l’ensemble du domaine du solaire thermique et du solaire photovoltaïque. Le module le plus conséquent 

porte sur les systèmes solaires combinés et se situe en fin de formation. 

Les GRETA se sont également lancés dans des formations pour adulte de niveau CAP/BEP incluant la 

question du solaire thermique. Ils sont néanmoins au début d’un parcours qui demande encore à se 

développer. La rareté de ces formations montre qu’il est plus que nécessaire de les impulser au niveau 

national. 

- Les cycles courts : Certains organismes de formation proposent des cycles thématiques dans le domaine 

du solaire. L’objectif est le perfectionnement et de créer des sessions de formation plus souples. 

L’association les compagnons du solaire permet aux professionnels, en fonction de leurs besoins et de leur 

niveau, d’accéder directement au module « système solaire combiné » pour une durée de formation d’un 

peu plus de deux mois. Ce type de formation ne saurait être dispensée ailleurs que dans des écoles de 

formation assurant par ailleurs une formation complète et globale en solaire. La nécessité d’évaluer le 

niveau de pré-requis du candidat est fondamentale comme ses dispositions à avoir un projet professionnel 

où le solaire tient une place importante. 

- Formation Qualisol : il s’agit d’une formation courte qui a pour visée de familiariser les artisans avec les 

techniques du solaire. La formation dite Qualisol a été conçue en 1999 pour impulser efficacement l’essor du 

solaire en France. Le résultat est assez éloigné des premières attentes. D’une durée maximum de trois 

jours, ces formations dispensent des connaissances de base sur le marché du solaire et sur la pose d’un 

chauffe-eau jusqu’à sa maintenance. 

- Le temps passé en formation : Afin de promouvoir le solaire thermique une autre piste doit consister à 

multiplier et à faciliter les formations longues qui assurent une compétence réelle aux installateurs. Le coût 

de la formation peut être dissuasif. Ils semblent plus facile à mobiliser pour les sans emplois via l’ANPE, les 

Assedic, ou les missions locales. Pour les salariés en revanche, les procédures méritent d’être améliorées. 

Une formation continue avec une aide financière à la clé repose sur la volonté d’un employeur d’y souscrire 

pour son salarié. Dans le meilleur des cas, ce dernier obtiendra une aide à la formation tout en devant se 

passer pendant un certain temps de quelqu’un qu’il a décidé de faire accéder à un niveau supérieur de 

qualification dans l’entreprise parce qu’il était compétent. Par ailleurs, rien ne garanti qu’encourager la 

formation ne soit pas un investissement à perte pour les employeurs puisque nombre de salariés quittent 

leur emploi une fois formés. Un dispositif peut être pensé pour minimiser ce type de risque. L’autre 

alternative pour l’artisan consiste à prendre un Congé Individuel de Formation ce qui est soumis à un certain 

nombre de conditions. L’enjeu de la formation dans le domaine du solaire thermique combiné repose sur un 

accès facilité aux congés de formation pour les professionnels. 

- L’enjeu de la qualité : De la qualité des formations engagées dépendra l’implication des installateurs dans 

le développement et la protection de la filière solaire thermique. Les associations professionnelles de 

l’énergie solaire comme ENERPLAN ont un rôle essentiel à jouer dans ce contexte pour mettre en place une 

démarche qualité. Les objectifs d’ENERPLAN sont clairs : augmenter le niveau de compétence et 

l’implication des acteurs afin d’éviter les contres références. 

La nécessité d’une information de qualité via les réseaux de professionnels 

Le client est de mieux en mieux informé et dispose d’outils nouveaux. L’internet est devenu une banque 

d’information dans laquelle l’ensemble des acteurs du solaire ont investi. L’enjeu d’un tel outil réside dans la 

capacité des particuliers à y trouver des informations fiables et d’arriver à percevoir les avantages 

techniques et économiques des propositions faites (bénéfice et retours sur investissement). L’ADEME joue 

ce rôle de garantie en se donnant une visibilité sur la toile afin d’y diffuser des informations sérieuses. Les 

associations investies dans la filière solaire ont fait de même. Des réseaux ont été créés afin de faire circuler 

une information sure et identique. L’action menée par l’association TECHNOSOLAR s’inscrit dans cette 

veine. Elle regroupe des installateurs en photovoltaïque et thermique solaire qui ont souhaité via leur site 

assurer eux-mêmes l’information dans le domaine du solaire. L’association « Outils Solaires » située dans 

C143 


les Pyrénées Orientales propose une liste d’installateurs en solaire thermique et photovoltaïque par région 

qu’elle qualifie de fiable. Elle leur attribue le vocable de « motivés ». L’objectif de l’association est d’être un 

garde fou, en séparant les installateurs réellement solaires des « milliers de plombiers chauffagistes qui, 

selon elle, ont « simplement » signé la charte Qualisol. 

La difficulté des particuliers à trouver un installateur compétent est un problème de premier ordre dont 

l’ADEME est consciente et que l’agence cherche à palier à travers son réseau d’espaces info énergie. Leur 

capacité à se fondre dans le tissus associatif local a permis de faire évoluer la campagne d’information 

technique auprès du grand public depuis qu’il a été décidé de systématiser leur implantation. Leur action se 

veut pragmatique et pédagogique : ils assurent un conseil de proximité auprès des particuliers et des 

professionnels en s’appuyant sur les acteurs locaux de la filière. 

L’essor de la filière solaire est aussi lié à une simplification de l’utilisation des SSC pour les usagers. En 

effet, les particuliers ont l’habitude d’installation de chauffage fonctionnant au fioul, au gaz ou à base 

d’électricité très simple à mettre en route et à arrêter. Ils revendiquent donc un transfert de cette simplicité 

d’usage aux systèmes solaires combinés. Pour les installateurs, cette simplification est également 

importante car la majorité des systèmes sont posés par des plombiers-chauffagistes ou des électriciens qui 

n’ont pas les compétences d’un bureau d’étude. Rendre la pose accessible à tous les artisans est la 

condition de la mise en place d’un bon service après vente. L’intervention du fabricant sur le site 

d’installation doit être l’exception tant elle est discréditante pour l’installateur et le produit. 

En termes de préconisation, il serait pertinent d’envisager la mise en place d’un programme national ou 

régional de suivi des performances du matériel mis en vente par les fabricants. Quelques marques 

nationales et internationales se disputent le marché. Dotés de réseaux de vendeurs, la confiance en leur 

matériel repose sur leur capacité à montrer leur gamme de produit, la pose sur-mesure (même si le matériel 

est standard) est un gage d’adaptabilité aux situations les plus diverses et renforce la confiance dans le 

fabricant. Par ailleurs, il est important de refreiner le plus possible la vente de matériel aux particuliers. Si 

ces faits sont rares, ils existent néanmoins. Hormis le mécontentement des installateurs mis devant le fait 

accompli, de telles initiatives créent des contres références préjudiciables pour l’ensemble de la filière 

solaire. L’expertise des particuliers doit être limitées et ne pas être utilisée comme un argument de vente. 

Le secteur de la distribution de matériel solaire suit l’évolution du secteur du solaire thermique et est en 

essor constant. Deux filières de distribution semblent coexister en collaboration avec des artisans locaux ou 

disposant d’installateurs. L’une s’attache à distribuer les produits des fabricants sans distinction selon des 

accords établis avec des fournisseurs, l’autre est plus focalisée sur la distribution de kits et demeure sous la 

coupe des fabricants (ex BP Solar). Il est difficile d’évaluer le poids que chacune d’entre elles représente sur 

le marché. Dans un avenir proche, le renforcement du démarchage des clients par les sociétés de 

distribution est à prévoir. Il va de pair avec la multiplication des salons, véritables show room interactifs, où 

les clients peuvent approcher les produits et rencontrer les distributeurs. Certains distributeurs s’engagent 

dors et déjà dans des stratégies de marketing téléphonique direct à grande échelle (marketing téléphonique 

direct de la société Servin en Savoie, etc..) à l’image des distributeurs de menuiserie PVC mobilisant des 

techniciens conseils et se déplaçant pour réaliser des devis. 

L’innovation technologique via la R&D des fabricants doit être soutenue. De nombreux thèmes sont à 

explorer (détection de pannes, auto-diagnostic, stockage dense, installation simplifiée, systèmes sans 

pression, stratégies de lutte contre la surchauffe, combinaison avec la climatisation solaire, etc..). La Tâche 

32 de l’IEA SHC a recensé une centaine de pistes d’amélioration de systèmes solaires combinés. Un thème 

crucial est la possibilité de dépasser 50% solaire, il manque un stockage efficace. Les fabricants doivent 

également continuer à faire évoluer le design de leurs produits particulièrement ceux situés en toiture. Des 

produits ingrats, massifs, défigurant une toiture ne facilitent pas la vente. Lorsqu’ils rénovent ou construisent 

un pavillon, les particuliers-consommateurs sont centrés sur l’esthétisme de leur maison et sur l’image 

sociale qu’ils souhaitent donner d’eux-mêmes au voisinage. L’évolution de l’aspect des produits de toiture 

vers l’esthétisme et le design est à préconiser pour développer le marché du solaire. Par ailleurs, en zone 

péri-urbaine, l’espace est réduit. Des travaux d’aménagement des sous-sols sont souvent réalisés pour 

permettre aux ménages de gagner de la place. Dans le cas des SSC, les fabricants ont intérêt à rendre leurs 

produits les moins volumineux possibles afin d’en faire un argument de vente auprès des particuliers 

C144 


7.4 DISPONIBILITE EN FRANCE DES COMPETENCES DE POSE. 

Il y a toutes les compétences en France. 

Il faut néanmoins organiser la formation continue de 3 à 5 jours (AFPA, INES, etc..) et la formation de longue 

durée type "Compagnons du solaire". 

La marque Qualisol attribuée aux installateurs agréés en matière de solaire thermique a fédéré à ce jour un 

réseau national de plus de 9000 installateurs. 

En janvier 2006, l’association Qualit’EnR a été créée pour garantir la qualité d’installation des systèmes à 

énergie renouvelable. L’association a pour vocation de fédérer autour d’une démarche qualité, les 

entreprises d’installation des systèmes à énergies renouvelables. Qualit’Enr intervient pour la promotion de 

la qualité des prestations des professionnels et gère des dispositifs de qualité et des règlements afférents 

aux appellations, dont Qualisol. 

7.5 QUELS TYPES D'INCITATIONS ENVISAGER 

7.5.1 REGLEMENTATION TECHNIQUE 

La Loi sur l’Energie prévoit explicitement un renforcement des exigences de la réglementation thermique 

française tous les 5 ans (d’environ 10%). Ce renforcement conduira au développement des maisons à très 

faible consommation d’énergie. Les SSC vont-ils en bénéficier ? A priori on peut penser que les propriétaires 

de ces maisons sont favorables au solaire actif, donc favorable aux systèmes solaires combinés. 

Cependant, plus les besoins de chauffage du bâtiment sont faibles et plus le recours au vecteur eau chaude 

peut s’avérer économiquement peu pertinent. 

La RT 2005 (bâtiment neuf) peut-elle encourager plus qu’elle ne le fait actuellement le recours aux EnR de 

manière générale et aux SSC de façon plus particulière ? En Espagne, la réglementation thermique des 

bâtiments (CTE - Código Técnico de la Edificación) impose à présent l'installation de capteurs solaires dans 

la construction des nouveaux logements ou des logements réhabilités pour l'eau chaude sanitaire. Elle 

impose en effet que 60% de la consommation énergétique de ces nouveaux bâtiments soit d'origine solaire 

thermique. En France une telle démarche semble peu probable mais on peut très bien envisager de définir 

le SSC comme solution de référence pour la zone climatique H3 de la réglementation française. 

La rénovation ne doit pas être oubliée, tout en donnant la priorité au préchauffage d’eau chaude sanitaire, 

avant d’envisager le chauffage solaire. Le projet d’arrêté relatif à la performance thermique des bâtiments 

existants ne prévoit aucune disposition relative aux systèmes solaires thermiques mais on peut envisager 

Les réglementations d’urbanisme (PLU, etc..) doivent être adaptées voire favorables au solaire thermique. 

7.5.2 FISCALITE, FINANCEMENT, SOUTIEN DES COLLECTIVITES LOCALES 

On connaît l’impact des aides financières directes ou indirectes, par leur effet d’aide mais aussi et surtout 

par leur effet incitatif de reconnaissance pour un acte soutenu par la collectivité. 

Le plus important si on met en place un dispositif est : 

- la simplicité extrême du modèle (pas de calculs savants sur les kWh etc..), 

- la simplicité extrême de l’administration (pas plusieurs formulaires à remplir comme le PV en 

France), 

- le guichet unique, 

- la continuité des aides avant de discourir sur leur niveau ! 

Les aides des collectivités territoriales 

Les aides données par les collectivités territoriales aux particuliers pour les inciter à investir dans les 

énergies renouvelables ont eu un impact énorme. Si elles varient selon les régions, elles ont contribué à 

ouvrir le marché du solaire aux ménages disposant de revenus moyens. Cette aide se produit à trois 

niveaux de territoire. Elle émane des régions, des départements et de certaines communes et est 

cumulable. L’installation d’un chauffe-eau solaire peut s’avérer financièrement très intéressante pour les 

particuliers dans certaines régions. Il faut faire l’avance de cet investissement pendant 6 mois et certes en 

C145 


avoir les moyens. Pour les SSC les sommes engagées sont plus conséquentes si bien que compte tenu des 

avances il n’est accessible qu’aux ménages les plus aisés qui bénéficient des déductions fiscales les plus 

intéressantes. 

L’engouement récent autour des aides est tel que certaines collectivités, face à l’explosion des demandes 

et à la nécessité de réaliser d’autres investissements liés à la mise en œuvre de la décentralisation, 

commencent à se retirer et à les supprimer. C’est le cas du conseil général de l’Ardèche qui a arrêté la 

distribution des aides en décembre 2006. La Région Rhône-Alpes a planifié l’arrêt des subventions 

également pour fin 2007, invoquant l’œuvre accomplie, la région regroupant sur son seul territoire 10% des 

installations en matière énergies renouvelables de France. Il s’agit là d’un enjeu important car l’essentiel des 

aides a bénéficié au solaire thermique. Leur disparition programmée risque d’être préjudiciable à l’essor de 

la filière. 

Les installateurs, les fabricants et les distributeurs sont devenus en quelques années les principaux 

promoteurs de l’aide fournies par les collectivités territoriales. Ils ont compris combien elles constituaient un 

excellent argument de vente minimisant le coût final de l’investissement des particuliers. En cumulant les 

aides, le coût d’un système solaire combiné devient un investissement intéressant. 

Un outil pourrait être créé sous la forme d’un fichier centralisant les aides et mettant à jour leurs évolutions 

selon leur source. On pourrait également y adjoindre un calculateur permettant aux particuliers d’évaluer 

leur crédit d’impôt. Cet outil serait un plus. Il pourrait être hébergé par l’ADEME ou Qualit’EnR. 

L’arrivée des banques sur le marché du solaire thermique 

Il est intéressant de constater qu’au moment où les aides vont se faire plus rares, une offre bancaire se 

développe qui revêt deux formes : 

- Des prêts préférentiels proposés aux particuliers et soutenus par les crédits publics. L’association 

banque / collectivités territoriales est à souligner et dispose d’une grande marge de développement 

dans ce domaine. 

- Des campagnes incitatives autour de produits bancaires inédits afin de créer chez les particuliers un 

segment de marché spécifique au développement des énergies renouvelables et de l’énergie solaire 

en particulier. Les produits de ce type vont sans doute se multiplier à l’avenir. 

- L’association banque / collectivités territoriales : Dès 1999, les premières initiatives marquent 

l’association inédite des collectivités territoriales et des établissements bancaires. Une forme inédite de 

collaboration apparaît. Son développement est à recommander dans le contexte de la disparition 

progressive des aides territoriales. Les prêts connus portent encore essentiellement sur la construction ou 

la rénovation de logements. Ils cherchent à valoriser la notion de construction durable. Ils financent des 

installations relatives aux énergies renouvelables comme un chauffe-eau solaire dans la mesure où la 

demande figure parmi un ensemble plus large de mesures d’amélioration des performances énergétiques et 

environnementales de l’habitat. 

Ainsi les prêts habitats de la banque populaire d’Alsace proposent un compte épargne éthique dit 

CODEVAIR soutenu par des crédits publics (ADEME ou conseil régional). L’intervention des collectivités 

territoriales permet de renforcer la capacité de bonification des prêts. Une convention entre la banque 

populaire d’Alsace et le conseil régional d’alsace associé à l’ADEME a également été signée, en juin 2004, 

pour le financement de chauffe-eau solaires individuels. La banque populaire est devenue un guichet unique 

de distribution des primes publiques pour la pose de chauffe-eau solaire. Elle a ensuite mis au point un 

PREVAIR CESI à 0% grâce à une subvention (offre réservée au chauffe-eau). Une telle initiative est à 

encourager afin de multiplier ce type de prêts à 0% uniquement consacrés au développement du solaire. 

Certaines région l’ont bien compris et lancent, comme la région Nord-Pas-de-Calais l’a fait en 2003, un 

appel à proposition auprès des banques afin de créer avec elles des partenariats. 

- Une opportunité de marché auprès des particuliers pour les banques : Certains établissements 

bancaires saisissent l’opportunité du développement de la filière solaire pour mettre en place des politiques 

d’incitation au prêt. Des prêts spécifiques, sans le soutien des collectivités territoriales, sont ainsi mis en 

place. Des partenariats privilégiés avec les acteurs du secteur sont développés. 

La caisse des Savoies du Crédit Agricole est très en avance dans ce domaine. Il a mis en place des prêts 

solaires. Il s’agit d’une offre de crédit avec différé d’amortissement de 12 à 18 mois susceptible de compléter 

le coût d’une installation solaire thermique. Un autre produit bancaire a été imaginé, s’adressant plutôt au 

photovoltaïque d’un maximum de 21 500 € allant jusqu’à 84 mensualités dont les remboursements sont 

évalués à partir d’un salaire moyen bas. L’absence de frais de dossier et des taux d’intérêts minorés rendent 

C146 


le produit attractif. Des délais d’obtention réduits avec un différé de déblocage de 4 à 6 mois permettent aux 

ménages d’attendre le versement des aides des collectivités territoriales. En 6 mois d’existence, 300 prêts 

ont été conclus répartis entre la Savoie et la Haute Savoie. L’engouement autour de ce type de prêt a 

surpris la direction de la caisse qui y voit désormais une très bonne opportunité financière. 

La caisse des Savoie a également su développer des partenariats privilégiés qui revêtent un caractère 

d’exclusivité avec deux des principaux acteurs du solaire de la région. Il témoigne de la mutation du secteur. 

En 20 ans la filière est sortie de la confidentialité et s’est marchandisée. Les acteurs du solaire ont 

conscience de la nécessité de s’allier à des banques pour se développer. L’association entre la caisse des 

Savoie du Crédit Agricole et les compagnons du solaire révèle un partenariat uniquement financier. Le 

crédit agricole s’engage à faire un don de 10 000 € sur 3 ans aux compagnons du solaire et à mettre à 

disposition d’un cadre qui intervient dans les formations sur le thème : « l’artisan et ses relations avec le 

banquier ». Le crédit agricole dispose ainsi d’un espace privilégié pour présenter sa politique, son approche 

comptable, les aides et les soutiens qu’il peut proposer aux artisans désirant s’installer. En échange les 

deux partenaires mettent en avant leur partenariat sur leurs sites web respectifs. 

Un partenariat ancien et encore plus privilégié a été conclu entre le Crédit Agricole et le fabricant CLIPSOL. 

Il a été à l’origine de la mise en place des prêts solaires. L’offre était liée au choix de CLIPSOL par les 

particuliers alors que le fabricant était seul sur le marché savoyard. La demande a permis par la suite 

d’ouvrir le produit à ses concurrents 

L’action à l’initiative de la caisse des Savoies du Crédit Agricole est à associer à une particularité régionale, 

celle du développement avancé du marché du solaire dans la région. Ailleurs, des produits bancaires 

analogues voient ponctuellement le jour. La caisse d’épargne Languedoc Roussillon propose un prêt 

« travaux développement durable » pour des travaux incluant l’installation d’un chauffe-eau solaire. Le crédit 

coopératif dispose d’une offre bancaire dite « eco-habitat » en cas d’installation d’énergie renouvelables. Le 

marché des « prêts vert » en est encore à ses balbutiements. Il faut compter avec eux pour le 

développement du marché du solaire. Dans ce contexte, les prémices lui ont déjà été bénéfiques. Sans 

l’aide des collectivités territoriales il est probable que ce type de prêt ne se popularise pas. En effet, ce sont 

les ménages les plus solvables qui y ont accès. Les sommes engagés pour une installation solaire 

thermique seront d’autant plus conséquentes que les prêts perdront leur caractère relais avec la disparition 

des aides. Un système de cautionnement peut être pensé, les collectivités territoriales assurant le rôle de 

garant auprès des banques. C’est un enjeu important dans les régions où le recours au solaire thermique 

est une alternative rentable 

C147 


ANNEXE 

RÉFÉRENCES 

[1] Weiss W. et. al., Comparison of system design for solar combisystems, Proceedings ISES Solar 

World Congress, Göteborg, Juin 2003. 

[2] Markerhebung Sonnenenergie 2005, Mai 2006, Swissolar - OFEN Berne, 23 pages. 

[3] Die Entwicklung des Markts für Solarthermische Anlagen in Österreich, G. Faninger, iff, 2006, 30 

Seiten. 

[4] Soltherm Europe - Austria, Market Analysis, August 2002, AEE Intec for DG TREN - 31 pages. 

[5] SYSTEM DESIGNS AND PERFORMANCE OF SOLAR COMBISYSTEMS -Status report of Task 

26 of the IEA Solar Heating and Cooling Programme - Jean-Christophe Hador ,Werner Weiss, 

Jean-Marc Suter, Thomas Letz - Eurosun 2002 - Bologna Italy. 

SITES INTERNET DES ORGANISMES DE RECHERCHE OU 

ASSIMILES 

Allemagne : 

ISES Allemagne : 

http://www.solarserver.de 

http://www.dgs.de/ 

Autriche : 

AEE INTEC : http://www.aee-intec.at/ 

Autriche : 

www.solarwaerme.at/ 

Autriche : 

http://www.austriasolar.at/ 

Autriche : 

http://www.stescos.org/ 

Autriche : 

http://www.arsenal.ac.at/ 

Autriche, 

ville de Salzburg : http://www.salzburg.gv.at/themen/ve/energie/erneuerbar/sonnenenergie.htm 

EU : 

http://www.estif.org/solarkeymark/ 

EU : un projet de suivi des systèmes solaires combinés (Asder pour la F) : 

http://elle-kilde.dk/altener-combi/ 

EU : 

un annuaire http://www.europages.fr/cgi/epq.cgi?L=fr&DID=00&HC=05867&DMC.x=1 

IEA : www.iea-shc.org Task 26, Task 32 

Pays-Bas : 

ECN 

Saxion Hogescholen 

TNO Bouw 

BDA Dakadvies b.v. 

Bouwvisie 

Ecofys b.v. 

Ekomation Solar Energy 

Natec Energy BV 

Schüco Nederland B.V. 

Solair Systems 

SolarNRG 

Stroomwerk Energy b.v. 

Sun Factory 

C148 


vA Consult 

W|E Adviseurs Duurzaam Bouwen 

SITES INTERNET DE CONSTRUCTEURS DE SSC 

Allemagne 

Association : http://www.solarwirtschaft.de 

Solvis-Energiesysteme GmbH & Co. KG www.solvis.de 

Wagner & Co.Solartechnik GmbH www.wagner-solartechnik.de 

BBT Bosch Buderus Thermotechnik GmbH 

Consolar Energiespeichersysteme 

IKARUS-Solar AG 

Paradigma Energie-und Umwelttechnik GmbH & Co. KG 

Rotex GmbH Metall- und Kunststofftechnik 

Solartherm Solar-Heizsysteme Entwicklungs- und Vertriebs GmbH 

Stefan NAU GmbH & Co. KG 

UFE-Solar 

Viessmann Werke GmbH & Co KG 

Autriche 

Association: http://www.austriasolar.at/ 

Gasokol GmbH: http://www.gasokol.at 

Hinteregger ESTEC - Solartechnik: http://www.estec.at 

Insolar Solartechnik: http://www.insolar.at 

Max Weishaupt GmbH: http://www.weishaupt.co.at 

MEA SOLAR GmbH http://www.mea-solar.at 

S.O.L.I.D. GesmbH: http://www.solid.at 

Siko Energiesysteme GmbH: http://www.siko.at 

SOLARFOCUS: http://www.solarfocus.at 

SOLution Solartechnik GmbH: http://www.sol-ution.com 

Sonnenkraft Österreich Vertriebs GmbH: http://www.sonnenkraft.com 

Sun-Systems GmbH: http://www.sun-systems.com 

Teufel & Schwarz GmbH: http://www.teufel-schwarz.com 

thermo l solar: http://www.thermosolar.at 

Vaillant GmbH: http://www.vaillant.at 

France 

Association Enerplan : http://www.enerplan.asso.fr/ 

Sur le site d’Enerplan, on peut consulter la liste des membres et des constructeurs présents sur le marché 

français. 

Pays-Bas 

Association : http://www.hollandsolar.nl/ 

AGPO bv 

ATAG bv 

ATON Zonne-energie Systemen 

Daalderop bv 

DSS b.v. 

Inventum b.v. 

Jirlumar bv 

Pooltechnics bv 

Remeha BV 

Solair Systems 

SolarNRG 

Vaillant bv 

C149 


Suisse 

Association : http://www.swissolar.ch/ 

Agena http://www.agena-energies.ch/ 

Energie Solaire SA http://www.energie-solaire.com/ 

Hoval http://www.hoval.com 

Soltop http://www.soltop.ch/ 

Schweizer http://www.schweizer-metallbau.ch/ 

Flumroc http://www.flumroc.ch/txtengl/die_flumroc-gruppe.htm 

AMK http://www.amk-solac.com/ 

Vögelin http://www.voegelin.ch/ 

C150 




C7 - STOCKAGE DE CHALEUR 

Auteurs : Peter Riederer (peter.riederer@cstb.fr), 

Orlando Catarina (orlando.catarina@cstb.fr) 

Expert : Jean-Christophe Hadorn (Ecole Polytechnique 

Fédérale de Lausanne - Suisse) 

C151 


Sommaire 

1 Etape 1 : Contexte, antériorités, dynamique des acteurs ................................................154 

1.1 Contexte national et local........................................................................................154 

1.2 Antériorités et origine de l’innovation....................................................................155 

1.3 Dynamique des acteurs ...........................................................................................156 

2 Etape 2 : Contenu de l’innovation ..................................................................................157 

2.1 Description de la technologie..................................................................................157 

2.1.1 Les raisons pour le stockage de chaleur..........................................................157 

2.1.2 Les différents types de stockage .....................................................................157 

2.1.3 Critères d’un bon système de stockage...........................................................166 

2.1.4 Récapitulatif des applications de stockage thermique ....................................168 

2.2 Horizon temporel ....................................................................................................169 

2.2.1 Stockage pour eau chaude sanitaire ................................................................169 

2.2.2 Stockage par inertie du bâtiment.....................................................................169 

2.2.3 Stockage tampon dans les réseaux de chaleur à distance ...............................169 

2.2.4 Stockage pour chauffage individuel à partir de sources intermittentes (bois, solaire, 

pompe à chaleur).............................................................................................................170 

2.2.5 Stockage tampon pour limiter les émissions de polluants ..............................170 

2.2.6 Stockage saisonnier de chaleur .......................................................................170 

2.3 Barrières à la diffusion des nouvelles technologies de stockage ............................171 

2.4 Champs d’application .............................................................................................172 

2.5 Impacts....................................................................................................................173 

2.5.1 Impacts énergétiques.......................................................................................173 

2.5.2 Impacts environnementaux .............................................................................173 

3 Etape 3: Mise en oeuvre..................................................................................................174 

3.1 Fiabilité de mise en œuvre sur chantier ..................................................................174 

3.1.1 Conception adaptée au bâtiment .....................................................................174 

3.1.2 Acceptation par les acteurs .............................................................................175 

3.1.3 Compétence des acteurs..................................................................................175 

3.1.4 Adaptation des professions existantes ............................................................175 

3.1.5 Besoin de nouvelles professions adaptées ......................................................176 

3.2 Modalités de gestion, d’exploitation et de maintenance.........................................176 

3.3 Incitations réglementaire, fiscale, modalités de financement .................................176 

4 Etape 4 : Evaluation des résultats dans les pays concernés ............................................177 

4.1 Les performances....................................................................................................177 

4.1.1 Energie ............................................................................................................177 

4.1.2 Stabilité, feu, tremblement de terre.................................................................178 

4.1.3 Impacts Environnemental et sanitaire.............................................................178 

4.1.4 Risques de dégradation des performances après mise en oeuvre ...................178 

4.1.5 Compatibilité des performances .....................................................................179 

4.2 Coûts réels...............................................................................................................180 

4.2.1 Coût initial - investissement............................................................................180 

4.2.2 Coût opérationnel – exploitation - maintenance .............................................183 

4.2.3 Relation entre coûts et performances avec et sans aides.................................185 

4.3 Le vecu des utilisateurs...........................................................................................186 

4.4 Vitesse de diffusion dans le pays............................................................................186 

4.4.1 Actions de diffusion........................................................................................186 

4.4.2 Actions d’exportation de la technologie .........................................................186 

5 Etape 5 : Reflexion critique du CSTB sur les quatre dimensions étudiées.....................187 

5.1 Points forts, points faibles de l’innovation (Méthode SWOT) ...............................187 

C152 


5.1.1 S : Strength - Forces........................................................................................187 

5.1.2 W : Weakness - Faiblesses..............................................................................187 

5.1.3 O : Opportunities - Opportunités ....................................................................188 

5.1.4 T : Threats - Menaces ....................................................................................188 

6 Step 6: Conditions de transposition en France................................................................189 

6.1 Les chances de la transposition en France ..............................................................189 

6.2 Compatibilité avec le cadre réglemantaire et normatif français .............................189 

6.3 Quelle dynamique d’acteurs nécessaire..................................................................189 

6.4 Disponibilité en France des compétences de pose..................................................189 

6.5 Quels types d’incitations à envisager......................................................................189 

6.5.1 Réglementation technique...............................................................................189 

6.5.2 Soutien des collectivités etc............................................................................190 

6.5.3 Taxation, financement.....................................................................................190 

6.5.4 Initiatives privées............................................................................................190 

7 Annexe : Sources d’information .....................................................................................191 

C153 


1 ETAPE 1 : CONTEXTE, ANTERIORITES, DYNAMIQUE DES ACTEURS 

1.1 Contexte national et local 

Au cours des 25 dernières années, on peut distinguer quatre groupes de pays en ce qui concerne le 

stockage de chaleur: 

1. Les pays pionniers en matière de stockage saisonnier de chaleur solaire, mais dont 

l’activité a fortement été réduite (indiqués avec année approximative de début d’activité 

recensée et de réduction forte) 

a. les USA (1975-1984) 

b. la Suisse (1977-2000) 

c. la France (1978-1985) 

d. les Pays-Bas (1979-1990) 

e. la Suède (1980-1995) 

f. le Danemark (1985-2000) 

g. la Finlande (1985-1995) 

Parmi les conditions favorables, il faut relever dans ces pays : 

- la présence d’une tradition de géologues et d’hydrogéologues ; 

- la présence d’un sous-sol favorable ou au moins diversifié (rock-bed et quaternaire 

aquifère fréquemment) ; 

- la tradition du chauffage à distance qui permet de (pré-)disposer des infrastructures de 

mutualisation d’un stock central, ce qui est favorable à son efficacité et à son coût 

spécifique. 

C’est une volonté nationale dans tous les cas qui a poussé la recherche dans ces pays. Mais la 

durabilité des politiques a été trop courte pour permettre une émergence. Et par ailleurs, le 

prix des fossiles a reculé, rendant encore plus difficile à rentabiliser un investissement initial 

important. Notons toutefois que dans les grandes installations solaires avec stockage 

saisonnier, les capteurs représentent plus de 60% du coût initial, le stock quant à lui environ 

20% seulement ! 

Devant la difficulté technique du stockage saisonnier et la baisse des prix réels de l’énergie, 

les volontés se sont émoussées. 

2. Les pays qui continuent d’avoir une politique soutenue en matière de stockage 

saisonnier de chaleur solaire 

a. l’Allemagne depuis 1985 

Partie légèrement en retard dans le stockage solaire, l’Allemagne a désormais le programme 

le plus ambitieux et le plus abondant d’exemples, seule manière de progresser car le domaine 

est lié à de nombreux facteurs peu « théoriques » (géologie, pratique d’installation, 

exploitation, etc..). C’est la préoccupation environnementale qui domine la volonté des 

pouvoirs publics allemands tant nationaux que locaux depuis 1998. 

3. Les pays qui cherchent à développer le stockage surtout diurne (1 à 2 jours) pour le 

solaire ou le bois 

a. l’Allemagne 

b. l’Autriche 

c. la Suisse 

d. les USA 

C154 


Après les espoirs déçus quelque peu (par manque de moyens), les pays qui privilégient le 

solaire et le bois dans leur (modeste !) politique renouvelable, comprennent que le stockage 

court terme est la clé de l’efficacité des technologies intermittentes. Mais la vision est 

désormais plus systémique que par composants. La recherche s’oriente vers « la performance 

du système délivrant une prestation de confort », le stockage faisant partie d’un système 

global. 

4. Les pays qui n’ont pas de politique particulière en matière de stockage de chaleur ou de 

froid et dont les développements se sont faits surtout par le privé 

a. la France (surtout les entreprises Clipsol et Cristopia) 

b. l’Espagne (peu de travaux) 

c. les Pays-Bas (principalement stockage de froid en aquifère) 

d. les USA (peu de systèmes avancés) 

e. le Canada (2006 : stockage saisonnier pour un quartier de villas « Drake Landing ») 

Ce sont les fabricants de systèmes solaires ou à bois qui ont proposé des stocks adaptés (mais pas 

toujours optimisés) à leur proposition technique. Mais le développement est peu documenté et le 

savoir est très inégalement réparti. 

Depuis 2000, les pays qui continuent de penser que le stockage de chaleur est la clé des 

renouvelables sont peu nombreux (Allemagne surtout). La motivation principale est 

environnementale désormais, avant d’être liée à la pénurie de ressources. Mais les à coups du prix de 

l’énergie vont redevenir un moteur. 

1.2 Antériorités et origine de l’innovation 

Le stockage de chaleur s’est développé historiquement de la manière schématique suivante depuis 

les années 1800 : 

De 1800 à 1900 

- stockage pour les cuisinières à bois, de manière à profiter du moment de la cuisson des repas 

pour faire de l’eau chaude sanitaire 

- stockage pour les poêles à bois (pierres ou eau) 

- stockage pour les chauffages centraux à bois 

De 1900 à nos jours 

- stockage pour l’eau chaude sanitaire produite par tout type de source (bois, électricité, gaz, 

charbon) de manière à découpler l’offre et la demande et à satisfaire les pointes de 

consommation 

Dès 1940 

- stockage pour l’eau chaude sanitaire solaire dans les thermosiphons (Australie, Afrique du 

Sud, USA, Israel, Turquie, Grèce, Chypre) 

Dès 1930 

- stockage tampon dans les réseaux de chaleur à distance 

Dès 1970 

- stockage de la consommation journalière pour l’eau chaude sanitaire solaire dans les 

systèmes actifs (ballon de 100 à 500 l) 

- stockage de quelques jours pour le chauffage solaire de villas (cuve de 1 à 2 m 3 ) 

Dès 1980 

- stockage saisonnier de chaleur solaire pour les villas (cuve de 10 à 100 m 3 ) 

Dès 1985 

- stockage à haute température pour les centrales solaires à tour (sels fondus à 540°C) 

Dès 1990 

- stockage tampon pour le chauffage à bois avec des unités automatiques efficace 

- stockage tampon pour une pompe à chaleur domestique 

C155 


Dès 1985 

- stockage saisonnier de chaleur pour l’énergie solaire en habitat collectif 

Dès 1990 

- stockage dans les micro-réseaux de chaleur à distance alimentés par le bois surtout en 

Autriche 

Dès 1990 

- stockage de froid dans les aquifères, valorisé en direct pour éviter un groupe de froid à source 

électrique 

Dès 1995 

- stockage de froid dans le sol au moyen de groupe de sondes, valorisé en direct et par une 

pompe à chaleur 

Depuis 2000 

- recherche sur les nouveaux matériaux pour stocker de la chaleur entre 23 et 200°C de 

manière plus dense que l’eau ou la pierre. 

En ce qui concerne le stockage saisonnier, la motivation principale est la recherche de solutions pour 

le recours à l’énergie solaire suite au choc pétrolier de 1973. Les pays de l’AIE notamment ont tous 

pressenti que le solaire thermique ne pourrait se développer massivement sans une solution de 

stockage saisonnier. Elle a d’abord été recherchée pour des ensembles collectifs du fait de l’avantage 

thermique qu’un grand stock procure puis petit à petit des solutions individuelles ont été testées. 

C’est l’anticipation de la pénurie et/ou de la hausse des prix des fossiles qui a été la cause de la 

recherche en stockage et en solaire thermique. Des technologies plus avancées que le thermosiphon 

ont été développées dès 1973 dans les pays européens notamment et aux USA. 

En 1984, les USA très présents dans le solaire jusque-là ont diminué très fortement leur effort de 

recherche sous la poussée politique libérale (élection de Reagan). 

L’acuité de cette peur a diminué dès 1990 et l’effort de recherche a nettement diminué, sauf en 

Allemagne. 

1.3 Dynamique des acteurs 

Il n’y a pas beaucoup de caractère normatif qui concerne le stockage de chaleur. Ce sont avant tout 

des principes d’optimisation technique ou économique qui orientent les choix. 

Cependant des législations particulières peuvent influer sur les optimums. Par exemple, la loi 

allemande impose le chauffage à 60°C au moins une fois dans la journée de tout ballon sanitaire 

pour prévenir un développement de la bactérie legionellae. Ceci n’est pas à l’avantage du solaire. 

Dans les grands réseaux solaires avec stock central, ceci explique le choix de la préparation 

décentralisée d’eau chaude sanitaire. 

Les acteurs importants du développement du stockage de chaleur sont : 

- les chercheurs 

- les fabricants de systèmes à énergie renouvelable au départ les PME 

- et depuis 2000 environ, les grands groupes du secteur du chauffage qui se lancent dans la 

pompe à chaleur, le solaire et le bois 

- les prescripteurs de chaufferies 

- les architectes. 

Il y a très peu de marketing des solutions de stockage en dehors des systèmes complets, sauf pour les 

fournisseurs de solutions exclusivement de chauffe-eau ou de cuves (par exemple : Jenni en Suisse) 

qui montrent dans leurs promotions la qualité de leurs exécutions techniques ou encore des solutions 

de stockage saisonnier pour une villa (Jenni a déjà réalisé une villa 100% solaire en 1990 et devrait 

mettre en service un locatif de 6 appartements 100% solaire en 2007). 

C156 


Plus précisément, les acteurs principaux par type de stockage sont les suivants : 

- Stockage court terme pour le solaire 

Les acteurs principaux sont les fournisseurs de solution. Ce sont eux qui orientent les choix car les 

clients veulent une prestation « globale » en fin de compte. Ils ne veulent pas « un stockage », tout 

au plus demandent-ils « une installation solaire », mais ils s’enthousiasment surtout pour les capteurs 

et le tableau de commande. 

Le marché est totalement commercial et appelé à se développer profondément vers des solutions de 

stockage de plus en plus performantes en terme d’efficacité, de densité, d’exergie et de place 

occupée. 

- Stockage tampon pour le bois 

Dans les réseaux de chaleur, les collectivités locales qui sont le plus souvent maître d’ouvrage 

orientent les choix par leurs prescriptions et leurs exigences. Il importe que les techniciens des 

collectivités soient bien informés des bonnes pratiques et éventuellement des méthodes 

d’optimisation. La tâche de projet incombe aux bureaux d’étude qui le plus souvent n’utilise aucun 

outil de calcul évolué et encore moins de simulation dynamique. 

- Stockage saisonnier 

Il s’agit le plus souvent de demande des collectivités ou de privés orientés par les ingénieurs qui ont 

déjà été exposés à un projet de stockage saisonnier, le plus souvent par leurs contacts avec la 

recherche ou leur origine de chercheur. Par exemple en Allemagne nombre de projets sont issus de la 

fondation Steinbeis, qui est une spin-off semi-privée de l’Université de Stuttgart (www.itw.de) et qui 

a récemment élargi ses activités à l’Europe (http://www.steinbeis-europa.de). 

2 ETAPE 2 : CONTENU DE L’INNOVATION 

2.1 Description de la technologie 

2.1.1 Les raisons pour le stockage de chaleur 

Les raisons principales du stockage de chaleur sont : 

- Utilisation optimale des énergies renouvelables et intermittentes, surtout l'énergie solaire ; 

- Récupération de chaleur ou de froid ; 

- Utilisation d'un tarif préférentiel ; 

- Réduction de la puissance installée ; 

- Ecrétage des pics de puissance ; 

- Réduction du nombre d'enclenchements/déclenchements. 

2.1.2 Les différents types de stockage 

Le stockage peut se réaliser soit dans la structure du bâtiment pour profiter de l’inertie (approche 

« passive »), soit dans des volumes de stockage dédiés à cet effet (ballons, cuves etc.) ou dans le 

sous sol (sondes ou nappes aquifère). 

On peut classer les types de stockages en fonction de trois paramètres principaux : 

1. Le principe physique du stockage 

Le stockage de chaleur est basé sur 4 principes physiques : 

o la chaleur sensible : eau, sols, béton... (tout matériau à densité élevée est un bon 

candidat) 

C157 


Dans le cas du stockage sensible, l'énergie stockée dans un matériau donné dépend 

essentiellement du volume et de l'élévation de température de ce matériau. Ainsi ce type 

de stockage est efficace à très grande température et nécessite de grands volumes. 

Cependant à des températures élevées le problème des pertes thermiques et donc de 

l'isolation diminue la performance du stockage. 

Le ballon à eau chaude sanitaire est utilisé depuis la nuit des temps sur des feux de bois 

ouverts, le stockage d’eau chaude pour les besoins physiologiques est le type de stockage 

de chaleur largement le plus répandu dans le monde. La puissance de chauffe est le plus 

souvent très inférieure à la puissance de l’appel lors du soutirage de telle sorte que le 

stockage s’est tout de suite imposé. En outre, il est aisé de conserver de la chaleur dans de 

l’eau comme nous le verrons abondamment dans ce document. 

La structure d’un bâtiment de l’autre coté permet le lissage des pointes depuis l’origine 

des temps ! Les maisons en pierre ont toujours été réputées pour leur inertie. La 

nouveauté récente (30 ans) est la recherche d’inertie ET d’isolation dans les maisons dites 

« passives » avec les systèmes dits « à gain direct », dont le nouveau Mexique s’est fait le 

pionnier avec Wright et Balcomb dans les années 1970. Dans le cas du plancher solaire 

direct, le stockage est assuré par la dalle de béton de manière à réduire le coût. Le 

procédé a une limite en terme de fraction solaire cependant puisque la capacité de 

stockage est limitée entre 19 et 26C pour des raisons de confort. 

o la chaleur latente : eau, vapeur d’eau, paraffine et sels sont les meilleurs candidats 

Ce type de stockage peut être utilisé pour augmenter l’inertie des bâtiments dans le cas de 

constructions légères (cf. Micronal de BASF) ou dans des ballons de stockage utilisant 

des matériaux de changement de phase à la place de l’eau (cf. Cristopia). 

Des tentatives de renforcer l’inertie de dalles béton de chauffage de sol ont été faites avec 

des matériaux à changement de phase dans des capsules (société thermac). Faute de 

rentabilité, la société a cessé ces activités en 1985. 

Selon des études, la capacité thermique d’un panneau de plâtre gâché avec 30% de 

Micronal, de 1.5 cm d’épaisseur équivaut à celle d’une paroi de 12 cm de briques. 

L’avantage de cette solution est la stabilité de température lors du phénomène de 

changement de phase comme l’indique la figure ci-dessous combiné avec une capacité de 

stockage plus grande comparé avec de l’eau. Ceci est particulièrement adapté dans le cas 

de l’utilisation dans les parois du bâtiment. 

Comparaison de l'énergie 

stockable sous forme 

sensible ou latente 

250 

200 

150 

10 0 

50 

Chaleur de 

fusion 

190 [kJ/ kg] 

0 

20 25 30 35 40 

Température [C] 

Béton Eau CaCl2 6H2O 

Figure 1 : Caractéristiques des matériaux à changement de phase [Hadorn et ITW 2006] 

C158 


Figure 2 : Les microbilles du Micronal (www.micronal.de) renfermant une paraffine 

(se liquéfiant entre 23 et 26°C – disponible en mélange ou en poudre) 

o la chaleur de sorption : Dans cette catégorie on peut distinguer les phénomènes 

d’adsorption, d’absorption dans des solides ou liquides. 

Deux types de systèmes existent : les systèmes fermés et les systèmes ouverts. 

o Dans les systèmes ouverts, le fluide de transfert est directement relâché dans 

l’environnement avec son entropie, de sorte que l’eau est un bon candidat. 

Exemple : les procédés par dessication et les solutions de stockage par adsorption 

de vapeur d’eau dans de la zéolithe en barreau solide percé de canaux. Ou encore 

le séchage des appareils photos avec un coussin poreux rempli de billes de 

silicagel. 

o Dans les systèmes fermés, seule l’entropie est relâchée. Le système conserve le 

fluide qui agit comme agent de transfert en circuit fermé. On distingue encore 

l’adsorption et l’absorption. Dans l’adsorption, un gaz vient s’attacher à la surface 

d’un solide, dans l’absorption, un composé se forme à partir du fluide et de 

l’absorbant, en général un sel d’hydrate ou d’ammoniac. En adsorption fermée, 

peu de systèmes existent pour le moment. En absorption, de nombreux 

réfrigérateurs ont été produits sur le principe de l’invention Sibir des années 1860. 

o Les matériaux les plus travaillés sont les zéolithes et le silicagel en adsorption, et 

le LiCl et BrLi pour l’absorption. 

o la chaleur de réaction chimique : la recombinaison exothermique de 2 liquides ou 

solides peut être exploitée si la réaction est réversible sans pertes. 

C159 


Figure 3 : Densité de stockage thermique (Van Berkel 2000 – IEA 32 June 2005) 

La densité peut aller de 1 à 100 théoriquement dans le même encombrement, mais la pratique actuelle est plus 

proche d’un facteur 2 seulement pour la gamme 20-100°C. 

Le progrès sur cette thématique est résumé ci-dessous : 

o Les réactions chimiques permettent d’envisager des énergies de stockage importantes 

dans des volumes restreints. Plusieurs études ont essayé de déterminer les meilleures 

réactions pour l’énergie solaire dans la gamme 60-150C, 150-250 C et la haute 

température pour les centrales solaires. 

o Dans la gamme 60-150C, il semble que le NaOH soit le meilleur candidat. Un projet 

de recherche en laboratoire a débuté en 2005 en Suisse. 

o A 180C, le composé Mg(SO4) 7H20 est selon ECN des Pays-Bas le meilleur choix. 

Des études de laboratoire commenceront en 2007. 

o A haute température, c’est le ZnO le choix le plus efficace selon le PSI de Suisse qui 

travaille sur ce composé depuis plus de 10 ans avec la plateforme solaire européenne 

d’Almeria. 

o Les difficultés sont nombreuses pour le stockage chimique : réversibilité de la 

réaction, toxicité des composés, enveloppe à construire, double volume à stocker, 

coût des matériaux, température de charge élevée pour l’habitat. 

2. La durée du stockage 

o Très court terme (de l’ordre de la minute ou de l’heure) : 

Les ballons électriques de 30 l environ que l’on place aux postes de soutirage permettent 

de stocker temporairement une faible quantité d’eau chaude en limitant les pertes de 

distribution dans les conduites. 

Les bouilloires des anciennes cuisinières à bois conservaient pour quelques minutes la 

chaleur avant de l’envoyer par thermosiphon dans la distribution. 

Un thermos est de nos jours souvent utilisé comme bouilloire de 1 l pour préparer le thé. 

Le corps de chauffe est intégré au bas ou dans ce stock « à court terme » en général isolé 

par un vide léger ou une mousse de polyuréthane de 2 cm d’épaisseur. 

o Court terme (jour) : 

C160 


Le solaire thermique nécessite un stockage au moins diurne, réalisé le plus souvent sous 

forme de cuve à eau. 

Figure 4 : Gamme de cuves en acier avec échangeurs inox (Feuron AG) 

Les cuves sont soit avec échangeurs spirale soit avec système bain-marie ou « tank-in-tank » pour l’eau chaude 

sanitaire. On note les entrées/sorties à syphon 

Figure 5 : Maison solaire passive avec stockage actif dans la dalle pour le climat de Lausanne 

On note que la fraction solaire est limitée par le stock 

o Moyen terme (semaine) 

Ce stockage de moyen terme (semaine ou plus) n’a que peu d’intérêt. Il est néanmoins 

effectué dans des stocks saisonniers dont le dimensionnement (ou l’efficacité) est 

insuffisant. Ce n’est cependant pas un objectif. 

o Long terme ou saisonnier (saison soit entre 3 et 6 mois). 

Dès la 1ère crise du pétrole en 1973, on a cherché une solution pour stocker la chaleur 

solaire de l’été à l’hiver. Les premières expériences ont été réalisées dans des aquifères 

aux USA, en Suisse et en France. Ensuite la Suède a testé de nombreuses technologies 

durant les années 80, nous y reviendrons en détail. Puis l’Allemagne depuis 1995 

développe un programme d’évaluations des techniques les plus prometteuses. 

Dans le cas des réseaux de chauffage ; un stock tampon sous forme de cuve à eau est 

souvent disposé en tête de réseau pour découpler la production de la consommation. Il est 

en général dimensionné pour 1 à 2 heures de production et peut atteindre plus de 10 ou 

20'000 m3 dans les grands réseaux (Helsinki, Copenhague). Dès les premiers réseaux de 

C161 


chaleur, une certaine capacité de stockage dans le réseau lui-même est apparue. Celle-ci 

est cependant rarement considérée sauf dans le cas de réseau solaire d’ampleur comme à 

Marstal au Danemark où on surchauffe temporairement le réseau pour stocker une 

production solaire. Les équipements de distribution doivent pouvoir s’en accommoder. 

Le stockage saisonnier peut être réalisé par différentes principes. La Figure 6 résume ces 

technologies qui peuvent être groupées en trois grandes parties : les stockages à 

convection, à diffusion et mixed. 

Figure 6 : Typologie du stockage saisonnier de chaleur, eau, sol et aquifère qui offre des coûts bas pour des 

volumes importants (Hadorn 1988) 

Au cours des 20 dernières années, quatre techniques de stockage se sont imposées (Figure 

7) : le stockage à eau, le stockage de type « lit de cailloux », le stockage par champs de 

sondes géothermiques ainsi que le stockage en nappe aquifère. 

Figure 7 : Les 4 techniques de stockage saisonnier qui se sont imposées au cours des 20 dernières années 

C162 


(ISE 2003, http://fv-sonnenenergie.de/publikationen/th9798_03.pdf) 

Stockage à eau : 

Le stockage à eau a été réalisé dans plusieurs projets de démonstration réels, surtout en 

Allemagne. La Figure 8 montre le principe du stockage du projet CSHPSS à Munich, le 

volume de stockage étant intégré au sous-sol, ce qui représente le cas le plus courant. 

Figure 8 : Coupe du stock du projet CSHPSS de Munich 

Un autre exemple est l’intégration du volume de stockage dans le bâtiment. La Figure 9 

montre le projet de Jenni en Suisse. Un ballon de stockage de 205m 3 , chauffé par 276m² 

de capteurs solaires, est intégré au centre du bâtiment. Avec cette technique un stockage 

saisonnier est possible. 

Figure 9 : 100% solaire pour ce projet de bâtiments locatifs de Jenni avec une cuve centrale de 205m 3 et 276m² de 

capteurs solaires (Jenni 2006) 

C163 


Cependant, pour un fonctionnement optimisé, la charge et décharge de la cuve doit être 

géré afin de maximiser la stratification dans la cuve. Ceci est montré dans le Figure 10 

sur l’exemple de Jenni en Suisse : le chargement de la cuve est géré par un ensemble de 

vannes hydrauliques pour éviter une dé-stratification du stock. 

Figure 10 : Gestion de la stratification pour la charge/décharge d’un stock de 2057m 3 (Jenni 2006) 

Stockage dans des champs de sondes : 

Le stockage diffusif est réalisé par l’installation d’un champ de sondes qui permet de 

stocker (ou de déstocker) l’énergie dans le sous-sol. Cette solution, moins performant en 

terme de « densité » de stockage que le stockage à eau du à la chaleur spécifique plus 

faible du sol que celle de l’eau, permet par contre une réduction des coûts par rapport au 

stockage dans des cuves. Il permet également le stockage simultané de chaud et de froid 

ce qui n’est pas possible en une seule cuve de stockage à eau. Les Figure 11 et Figure 12 

montrent deux projets basés sur les champs de sondes en Allemagne et en Suisse. A part 

les champs de sondes, des cuves à eau pour un stockage à plus courte durée est intégré 

dans le système. 

Figure 11 : Le projet de CSHPSS de Crailsheim en Allemagne pour un quartier neuf où un réseau de distribution 

de chaleur à basse température est envisagé [Ecostock 2006] 

C164 


Figure 12 : Le plus grand stock diffusif de Suisse comprend 40 sondes de 160m de profondeur 

(Après deux ans de suivi le bon fonctionnement du stock a été prouvé, mais la recharge par le circuit capteurs est 

insuffisante du fait du design des circuits comme souvent trop complexe) 

Stockage dans des nappes aquifères : 

Le stockage dans des nappes aquifères permet de stocker de l’énergie directement (sans 

intégration de sondes géothermiques) dans des nappes existantes. Cette technologie est 

assez courant aux Pays Bas et en Belgique pour le stockage de froid (Figure 13) et est 

maintenant aussi utilisé dans d’autres projets pour le stockage de chaleur. L’exemple le 

plus connu est celui du Reichstag à Berlin qui stocke de la chaleur et du froid dans deux 

nappes aquifères, situées à différentes profondeurs. 

Figure 13 : Stockage de froid dans un aquifère pour une banque en Belgique [www.iea-eces.org] 

Un exemple de la charge et décharge d’un stock saisonnier en bassin est montré dans la 

Figure 14. Un résultat typique est, pour le cas où on n’obtient pas d’autonomie complète, 

C165 


une décharge en début de l’hiver avec une sollicitation de plus en plus forte en fin 

d’hiver. Le stock est insuffisant dés janvier et un appoint gaz doit être utilisé. Si l’on veut 

couvrir les trois premiers mois de l’année avec le stock saisonnier, son dimensionnement 

augmente fortement et ce n’est pas pour le moment raisonnable. Ce qui milite pour les 

systèmes bivalents à pompe à chaleur et fait baisser les températures du stock donc son 

usage. 

Figure 14 : Exemple typique de bilan de stock saisonnier en bassin de 5000m 3 chargé par 2500m² de capteurs 

solaires (Reuss et al., Ecostock 2006) 

3. Le niveau de température 

Les gammes de température varient de 0C à 100°C dans les applications liées au 

refroidissement, ou au chauffage de locaux ou d’eau sanitaire ou industrielle. 

2.1.3 Critères d’un bon système de stockage 

Les qualités d’un bon médium de stockage sont dès lors : 

a) Quantité maximale de chaleur stockable par unité de volume. 

b) Pertes thermiques faibles 

c) Coefficient d'échange thermique favorable. 

d) Toxicité et risques d'incendie minimaux. 

e) Réversibilité sur un grand nombre de cycles (pour les matériaux à changement de phase). 

f) Matériau de base bon marché 

g) Matériau compatible avec des réservoirs économiques. 

La Figure 15 montre l’impact du volume de stockage sur les pertes spécifiques. On voit clairement 

l’intérêt de nouveaux systèmes de stockage de chaleur (par exemple le stockage latent, à 

ad(d)sorption etc.) à volume réduit. 

C166 


Figure 15 : Effet de taille : les grands stocks ont des pertes spécifiques très faibles (Hadorn 1988) 

C167 


2.1.4 Récapitulatif des applications de stockage thermique 

Classement Technique Niveau de 

températures 

[°C] 

Stockage 

diurne 

Stockage 

saisonnier 

Application Cible de bâtiment Etat de 


Structure bâtiment 18-26 Chauffage passif Tous Très répandu mais 

peu calculé 

Inertie rapportée 

(PCM) 

Cuve à glace ou 

nodules 

18-24 Confort passif Tous Balbutiant dans le 

marché 

0-10 Ecrétage de pointes Commercial et Commercial mais 

tarifaires d’électricité administratif part de marché 

refroidis 

encore faible 

Marché de masse 

collectif 

Cuve à eau 10-100 Eau chaude et chauffage Individuel 

Cuve avec PCM 10-70 Eau chaude sanitaire individuel Recherche 

appliquée et 

technologique 

Leaders 

USA 

Norvège 

Allemagne 

France 

Suisse 

Allemagne 

Espagne 

USA 

Asie 

Europe 

Suisse 

Autriche 

Espagne 

Danemark 

Adsorption fermée 

sur lit poreux 

40-120 ? individuel Recherche Allemagne 

Suisse 

Adsorption ouvert 20-40 Chauffage de l’air individuel Recherche Allemagne 


Absorption 0-60 Refroidissement individuel Réfrigérateurs 

industriels 

Pompe à chaleur 

réversible au stade 

de prototype 

Allemagne 

France 

Thermochimique 60-200 Chauffage ? Recherche Pays-Bas 

Cuve à eau 20-90 Chauffage Individuel Démonstrations Allemagne 

Collectif 

réussies, restent Danemark 

chères 

Suède 

Diffusif avec 


Diffusif sans 


Aquifère sans 


Aquifère sans 


Adsorption fermée 


Adsorption ouvert 


5-17 Eau chaude et chauffage Individuel 

Collectif 

Démonstrations 

réussies, 


débutant 

Autriche 

Suisse 

Allemagne 

Suède 

Pays-Bas 

30-60 Chauffage Collectif Pilotes Allemagne 

Suisse 

Canada 

5-15 Refroidissement Collectif Développement en 

Europe du Nord 

25-65 Eau chaude et chauffage Collectif Pilotes difficiles à 

exploiter 

30-60 Chauffage Individuel Recherche 

fondamentale de 

matériau 

20-60 Chauffage Individuel Recherche 

fondamentale de 

matériau 

Thermochimique 60-200 Chauffage ? Recherche 

théorique de 

réaction 

Pays-Bas 

Belgique 

Allemagne 

Suède 

Allemagne 

USA 

Suisse 

Allemagne 

Autriche 

Allemagne 

Pays-Bas 

Tableau 1 : Techniques, gammes de températures et applications du stockage diurne et saisonnier (Hadorn 2005) 

C168 


2.2 Horizon temporel 

2.2.1 Stockage pour eau chaude sanitaire 

o Marché actuel : Pratiquement tout bâtiment d’habitation possède un stock d’eau chaude pour 

3 raisons: répondre à la puissance d’appel, bénéficier d’un tarif avantageux lors de la 

production, découplé de la période de consommation et d’assurer un meilleur confort. Le 

marché est un marché de masse. Environ 100 millions de ballons installés en Europe, avec un 

renouvellement que nous estimons à 10 millions d’unités par an. 

o Dans 2 ans : pas d’évolution significative à attendre. 

o Dans 5 ans : lente évolution vers des ballons mieux isolés, à faible points thermiques, plus 

compactes, à connexions intégrées en périphérie pour simplifier le « plug and play » = 

raccordé facilement, avec des matériaux sans PVC ou PU, plus facilement recyclable 

(déconstruction aisée car sans colles ni solvants) pour le haut de gamme, avec autodiagnostic 

et information de l’utilisateur sur le fonctionnement. 

o Dans 10 ans : évolution vers des ballons acceptant les « multi-énergies », de manière peu 

efficace au début du fait de la complexité de la gestion d’un système multi-sources. En 

parallèle, le marché de base risque d’être inondé par des produits à faible coût en provenance 

de Chine (un ballon électrique de 300 l à moins de 200 €). 

2.2.2 Stockage par inertie du bâtiment 

o Marché actuel : le marché est l’ensemble du marché de la construction, mais le plus souvent 

le stockage procuré par les structures du bâtiment n’est ni « réfléchi » ni optimisé. La 

nouvelle réglementation thermique RT2005 en France permet de mieux appréhender le 

phénomène pour le cas estival. Les maisons avec isolation par l’extérieur bénéficient d’un 

stockage inertiel avantageux pour les gains solaires d’hiver et le confort d’été. La pratique 

n’est cependant pas très répandue en France. Pour améliorer l’inertie de parois minces, on a 

fait appel aux matériaux à changement de phase autour de la température de confort de 24 à 

26°C. Ainsi un mélange plâtre – paraffine a été imaginé dans les années 70. Mais 

l’inflammabilité et le suintement du panneau ont bloqué tout développement commercial. 

Grâce à la technique de « microencapsulation » qui élimine les 2 problèmes, on a vu 

apparaître ces dernières années des panneaux minces dotés de microbilles de 2 à 20 

micromètres en copolymères remplis de paraffine ou de cire (Micronal-BASF/août2004, 

http://www.basf.com/corporate/080204_micronal.htm, Energain de Dupont 

http://www2.dupont.com/Energain/en_GB/news_events/article20060413.html depuis avril 

2006, à 21.7C avec feuilles d’aluminium surtout pour ralentir la propagation d’incendie). 

La capacité thermique d’un panneau de plâtre, gâché avec 30% de Micronal, de 1.5 cm 

d’épaisseur équivaut ainsi à celle d’une paroi de 12 cm de briques. Dans un calcul simple, 

BASF montre que la durée d’amortissement d’un panneau peut être de 5 ans, grâce aux 

économies de climatisation. Le produit Cooldeck de Climator (www.climator.com) est aussi 

sur le marché depuis 2 ans. 

Le marché actuel est faible, des rénovations pilotes sont en cours dont les résultats devraient 

sous-tendre le marketing de ces produits. 

o Dans 2 ans : les panneaux à inertie renforcée sont reconnus utiles grâce aux pilotes en cours. 

Les planchers solaires directs continuent leur pénétration sur le marché français mais en forte 

concurrence avec les systèmes solaires combinés à cuve. 

o Dans 5 ans : un marché se crée si le surcoût est raisonnable 

o Dans 10 ans : de nouveaux produits apparaissent en micro-encapsulation 

2.2.3 Stockage tampon dans les réseaux de chaleur à distance 

C169 


o Marché actuel : les réseaux de chaleur au bois se développent dans toute l’Europe, et un 

stock tampon doit être dimensionné correctement pour optimiser le fonctionnement de la 

chaudière dans sa plage de charge où elle est la plus efficace. 

o Dans 2 ans : pas d’évolution particulière à attendre 

o Dans 5 ans : idem 

o Dans 10 ans : toujours des cuves à eau, peut-être plus optimisées par calcul et expérience, 

surtout si les centrales à cogénération produisant électricité et chaleur se généralisent, le 

stockage tampon devenant impératif pour lisser la production globale. 

2.2.4 Stockage pour chauffage individuel à partir de sources intermittentes (bois, solaire, 

pompe à chaleur) 

o Marché actuel : le marché est avant tout celui du solaire thermique, soit environ 1 stock de 

400 à 500 l pour 6 à 12 m2 de capteurs. Les chaudières à granulés sont rarement équipées de 

stock tampon mais le seront sans doute de plus en plus. Les pompes à chaleur ont un stock 

côté distribution lorsque la distribution est très peu inerte (pas de chauffage de sol 

notamment). 

o Dans 2 ans : la cuve à eau dominera encore le marché 

o Dans 5 ans : une part de marché faible pourrait être prise par des combinaisons de stockage 

(eau et PCM), le rendant plus dense et donc moins volumineux, mais ce ne seront que des 

prototypes encore. 

o Dans 10 ans : le stockage thermochimique pourrait avoir fourni de nouvelles solutions pour 

le stockage dense dans les installations où les clients recherchent une fraction solaire élevée. 

2.2.5 Stockage tampon pour limiter les émissions de polluants 

A l’heure actuelle, il n’y a encore que peu d’installations à gaz ou mazout dotées d’un stock optimisé 

pour limiter les émissions de polluants. Les travaux scientifiques sont en cours pour justifier 

l’investissement. 

o Marché actuel : le marché est à ouvrir avec des arguments convaincants, et sous l’effet de 

taxes telles celles sur le CO 2 ou sur le NO x un jour, on pourrait voir un marché se développer 

o Dans 2 ans : début d’argumentation scientifique 

o Dans 5 ans : début d’argumentation commerciale 

o Dans 10 ans : les stocks tampons sont intégrés dans les chaudières si leur intérêt écologique 

et économique est prouvé. 

2.2.6 Stockage saisonnier de chaleur 

o Marché actuel : le marché est très limité en ce qui concerne les stocks à usage direct (sans 

pompe à chaleur), quelques unités par an, à visée de prototype. Le marché des groupes de 

sondes pour pompe à chaleur avec recharge estivale (on ne parle pas ici des sondes uniques 

où il n’y a pas stockage véritable) est un peu plus développé surtout en Suisse, Autriche et 

Allemagne. On compte environ 10 à 20 unités par an avec 10 à 100 sondes de 100 m de 

profondeur en ordre de grandeur. Le stockage de froid dans les aquifères s’est par contre 

développé dans le nord de l’Europe du fait de sa rentabilité très bonne (entre 0 et 5 ans de 

temps de retour) 

o Dans 2 ans : peu d’évolutions notables pour le chaud, développement du recours aux 

aquifères pour le froid en été 

o Dans 5 ans : un début de développement de marché du stock saisonnier pour les ensembles 

bâtis, début de déploiement mondial des solutions avec aquifères pour le froid 

o Dans 10 ans : des solutions pour l’individuel très économe en demande (thermochimie, cuve 

super isolée) pourraient être disponibles (si on se donne les moyens de la recherche en 

Europe sur ce thème) 

C170 


2.3 Barrières à la diffusion des nouvelles technologies de stockage 

1. pour les parois inertielles 

a. le manque d’information des professionnels 

b. les méthodes de calcul peu développées, peu intégrées 

c. le coût 

d. la crédibilité de la solution est encore insuffisante 

e. le rapport coût /bénéfice pas encore suffisamment démontré et propagé 

2. pour le stockage dans les dalles 

a. la plus grande difficulté de mise en oeuvre 

b. le rapport coût /bénéfice pas encore totalement connu ou démontré 

3. pour le stockage dans les systèmes solaires combinés 

a. ce n’est pas le stockage la barrière, éventuellement son encombrement, mais le coût 

du système complet 

b. la relative faible fraction solaire (30 à 50%) nécessitant un auxiliaire 

comme…principal 

4. pour le stockage dans les installations à bois 

a. le rapport coût /bénéfice pas encore suffisamment démontré et propagé 

b. les méthodes de calcul d’optimum sont peu développées 

5. pour le stockage saisonnier de chaleur mutualisé (CSHPSS) 

a. la méconnaissance des professionnels des possibilités 

b. l’investissement initial important 

c. le bas prix des fossiles 

d. l’encombrement du stock 

e. le risque à prendre (reconnaissances géologiques nécessaires) 

6. pour le stockage saisonnier de froid en aquifère 

a. les conditions géologiques favorables 

b. la méconnaissance des professionnels 

7. pour le stockage saisonnier individuel 

a. le manque de solution de stockage compact 

b. l’encombrement d’une cuve 

c. le coût global 

d. le manque d’offres clé en main sur le marché 

C171 


2.4 Champs d’application 

Le nombre et le type d’applications de projets de stockage varient énormément selon la technique 

considérée. La figure ci-dessous résume les applications. 

Tableau 2 : Applications typiques des différentes techniques de stockage 

C172 


2.5 Impacts 

2.5.1 Impacts énergétiques 

Le stockage diurne est important pour les sources intermittentes. Sans stockage, une installation 

solaire pour l’eau chaude ne fournirait que le 1/100 de ce qu’elle peut fournir avec un stock, et ce 

d’autant moins que les besoins ne seraient pas en phase avec la présence de soleil. 

Le stockage saisonnier permet d’augmenter l’efficacité ou la productivité des capteurs plans. Une 

installation de 20 m² de capteurs par logement avec un stockage diurne a une productivité de l’ordre 

de 200 à 250 kWh/m2 de capteurs an latitude 45N. Avec un stock saisonnier performant cette valeur 

peut doubler car l’énergie d’été sera utilisée en hiver. 

2.5.2 Impacts environnementaux 

Les stocks diurnes ont des impacts directs limités car ils sont de petite taille. 

Les stocks saisonniers peuvent avoir une emprise au sol importante mais sans conséquence néfaste 

pour le sol. 

Les stocks de chaleur en aquifère peuvent avoir des impacts lors du traitement chimiques des eaux, 

par exemple pour éviter la précipitation de calcaire dans les échangeurs. 

Les stocks saisonniers permettent en densifiant l’usage du solaire de diminuer les impacts CO 2 et 

NO x des installations que le solaire remplace. 

Les stocks de froid en aquifère également bien sûr, et ceci à été chiffré dans une étude récente en 

termes de CO 2 évités. 

Tableau 3 : Réalisations de stockage de froid aux Pays-Bas et la réduction de CO2 entraînée par le choix de 

l’aquifère plutôt qu’un compresseur (IF Technology 2004) 

La perturbation thermique qu’engendre un stock souterrain doit être maîtrisée au niveau du projet, 

par simulation. Le bilan de charge et de décharge doit être équilibré, spécialement pour les stocks par 

sondes faute de quoi, en surexploitation hivernale du stock, les pompes à chaleur risquent de ne plus 

fonctionner après 10 ou 15 ans. 

C173 


Figure 16 : analyse par simulation 2D de l’impact thermique d’un stock de froid pour obtenir une autorisation de 

la part du service hydrogéologique local (IF Technology 2004) 

3 ETAPE 3: MISE EN OEUVRE 

3.1 Fiabilité de mise en œuvre sur chantier 

3.1.1 Conception adaptée au bâtiment 

Les stocks court terme sont génériques pour les installations classiques fossiles. Le projeteur 

assemble le composant stockage dans son système. 

Pour le solaire, il faut avoir un ensemble cohérent simulé ou testé au banc au préalable du fait de la 

forte interaction entre température du stock et production des capteurs. La conception du stock est 

fondamentale (stratification, taille, échangeurs, matériaux, position des sondes, syphons, etc.). 

On tend de plus en plus à développer des systèmes en kit optimisés a priori. 

Les stocks saisonniers nécessitent une étude de détail qui peut être lourde (reconnaissance 

géologique et tests in situ). Dans tous les cas, une adaptation d’un concept existant au site particulier 

est nécessaire pour le moment car il n’y a pas assez de recul pour avoir des concepts totalement 

génériques. Sauf dans le cas des aquifères pour le rafraîchissement où l’on a désormais des solutions 

génériques pour les équipements de surface ; une adaptation aux conditions hydrogéologiques est 

quand même nécessaire. 

Lors de la phase projet ou de la conception, les intervenants de l’ensemble d’un projet de bâtiment 

ne sont pas consultés dans les projets de stockage non saisonniers. La technologie est considérée 

comme une technologie de soutien, tout comme les pompes ou les vannes. 

Dans le cas de stock saisonnier, l’impact sur le bâtiment est plus important (place réservée, besoins 

couverts, aspect novateur) de sorte que c’est l’ensemble des acteurs qui en général décident de se 

lancer après une longue phase de questionnements pour lesquels il peut être difficile de trouver un 

expert et des réponses ! 

Lors de l’exploitation, le responsable de la chaufferie joue un rôle crucial pour assurer le bon 

fonctionnement des installations. Il ne peut cependant faire des prouesses si le système est mal conçu 

surtout dans la gestion d’un stock dont les entrées et sorties sont préprogrammées. Il convient donc 

de porter une attention particulière à un fonctionnement optimisé par simulation dans le cas des 

C174 


grandes installations. La difficulté principale est comme toujours de prédire de manière relativement 

exacte les consommations futures. 

3.1.2 Acceptation par les acteurs 

Pour le stockage diurne, le désavantage est la place occupée, mais il est faible en regard du bénéfice. 

Pour les réseaux de chaleur à bois, l’optimum est à calculer de cas en cas pour ne devoir abriter que 

le volume de cuve optimale. 

Pour le stockage saisonnier, l’acceptation par la profession n’est pour le moment quasi-nulle faute 

d’information correcte et de pilotes probants dans tous les pays. En Allemagne il est cependant plus 

facile de convaincre un maître d’ouvrage en se basant sur les exemples existants qui sont assez bien 

relayés par la presse. Le coût est alors le frein, tant que les fossiles seront aidés par l’absence de taxe 

de pollution. 

Les temps de planification et de réalisation sont plus longs que pour une chaufferie classique et 

surtout il faut démarrer l’idée du solaire couplé au stockage saisonnier dès les esquisses. 

3.1.3 Compétence des acteurs 

Le stockage saisonnier nécessite surtout un bureau d’études compétent. Le reste est de l’exécution 

standard pour les entreprises. 

Il y a des points difficiles lors du projet (par exemple étanchéité, drainage, etc..) qui ont nécessité par 

le passé des recherches en collaboration avec des universités. Des solutions ont été testées, mais il 

reste des zones grises où le risque de projet doit encore être pris. Un soutien des pouvoirs publics 

dans les nouveaux projets est de ce point de vue souhaitable pour aider par des mesures ou des 

études en cas de besoin. 

3.1.4 Adaptation des professions existantes 

Les professions concernées par le stockage sont: 

- les architectes 

- les promoteurs 

- les bureaux d’études en chauffage 

- les ingénieurs civils 

- les hydrogéologues 

- les chimistes des eaux souterraines 

- les installateurs en chauffage 

- les chaudronniers et soudeurs 

- les isoleurs 

- les électroniciens et fabricants de régulation 

- les électriciens et fabricants de sondes de température 

- les entreprises de chauffage 

- les entreprises de tubes plastiques 

- les entreprises de cuves 

- les entreprises de forage. 

Les professions qui nécessitent le plus d’amélioration de compétence sont les BET et les 

installateurs. 

La formation est difficile à organiser : 

- d’une part il y a peu de spécialistes pouvant enseigner, sauf peut-être en Allemagne, 

- d’autre part il y a un marché non récurrent pour le moment, de sorte que les BET hésitent à 

demander à se former. 

C175 


On assiste plutôt à une implantation locale des BET qui ont la compétence. Par exemple IF 

technologie des Pays-Bas s’est implanté en Belgique, au Canada et sans doute prochainement en 

France. 

3.1.5 Besoin de nouvelles professions adaptées 

Depuis 10 ans, il n’y a pas eu émergence de nouvelles professions telles que : 

- foreurs et équipementiers de sondes terrestres à 100 ou 200 m de profondeur, par les foreurs 

qui ont appris les techniques petit à petit (cours en Suisse par exemple) 

- ingénieurs en énergétique solaire et stockage 

- ingénieurs en stockage de froid (avec des concepts tels que ceux de Cristopia par exemple, et 

aux USA de plus en plus). 

Les BET classiques n’ont pas encore totalement intégré de méthodes de calcul pour optimiser un 

stock de chaleur ou de froid. Il faut dire qu’il y a peu de logiciels disponibles, à part TRNYSY, sans 

doute trop difficile à prendre en main pour la plupart des bureaux d’études. Pour le stockage solaire, 

la version 4.0 de Polysun par exemple permet pas mal de latitude avec une interface très simple. 

3.2 Modalités de gestion, d’exploitation et de maintenance 

Il n’y a pas encore assez de recul pour les parois inertielles pour répondre à la question de la durée 

de vie et de la maintenance. Compte tenu des microcapsules qui sont comme de la farine, il est 

probable qu’il n’y aura pas de problème de maintenance mais de durabilité de la fonction et ceci peut 

être testé en cycles accélérés au laboratoire a priori. 

Une cuve de stockage de chaleur dure entre 12 et 20 ans. Il n’y a pas de maintenance particulière 

sauf une surveillance classique. L’expérience est de plus de 100 ans en ce domaine. 

Un stockage saisonnier est conçu pour durer plus de 20 ans. Certains éléments devraient durer 

beaucoup plus (sondes en terre), mais il faut prévoir de pouvoir remplacer certaines connections en 

surface si nécessaire, et surtout de pouvoir effectuer un diagnostic de recherche de la partie 

déficiente. 

Un stock souterrain diffusif nécessite moins de maintenance qu’une cuve à eau car en principe tout 

est confiné (attention au choix des tubes cependant avec la diffusion d’oxygène). Le stockage en 

aquifère requiert une maintenance très dépendante des conditions d’équilibre chimico-physique des 

eaux locales. Pour des stocks dépassant 30 à 40 °C, ceci peut ruiner l’économie du stock et mérite 

une très grande attention lors du projet. Ce qui limite pratiquement ce genre de stock à de très grands 

projets ou avec des aides publiques, qui peuvent payer des études préliminaires d’ampleur. 

3.3 Incitations réglementaire, fiscale, modalités de financement 

Il n’y a pas de loi d’incitations en matière de stockage, tout au plus sa nécessité ou son caractère utile 

sont cités dans les textes pour rendre attentifs le projeteur. 

Le financement de grands stocks saisonniers est un exercice singulier à chaque fois pour le moment. 

Mais si ils sont liés à des capteurs solaires, le problème est sur la partie solaire en fait et est classique 

désormais. 

Pour promouvoir le stockage de chaleur efficace et/ou optimale, une bonne mesure serait : 

- d’organiser un cours et des travaux pratiques (3 à 5 jours) ; 

- de réaliser un support de cours et un didacticiel ; 

- de paramétrer un logiciel pour calculer les cas usuels ; 

- de délivrer un certificat de capacité aux BET qui ont suivi le cours ; 

- de financer par les pouvoirs publics des pilotes dans le pays, inspiré des pays en avance mais 

avec les contraintes locales (législatives et techniques) ; 

- de diffuser le savoir ; 

C176 


- d’obtenir des financements privilégiés pour les installations solaires dépassant 50% solaire en 

habitat groupé, voire une défiscalisation des coûts du projet pour le maître d’ouvrage. 

4 ETAPE 4 : EVALUATION DES RESULTATS DANS LES PAYS CONCERNES 


4.1.1 Energie 

Les performances d’un stock dans un système peuvent être évalués : 

a) par mesure : il faut une instrumentation assez lourde et précise (les compteurs de chaleur sont 

souvent imprécis) et une campagne sur plusieurs jours pour les stocks d’usage récurrent, de 

plusieurs mois pour les stocks diurnes solaires, et d’au minimum 2 ans pour les stocks 

saisonniers. 

Les mesures sur les stocks sont analysés selon 3 axes : 

- la performance globale du système, plus intéressante que la seule performance de 

stockage, 

- le bilan énergétique du stock (entrée-sortie, delta) 

- l’évolution des températures à différents points. 

b) par simulation : il faut disposer d’un modèle du composant stockage et d’un modèle du 

système avec le composant. 

Beaucoup de travaux ont été fait depuis 1977 pour la modélisation de tous les types de stocks 

saisonniers. On dispose désormais de modèles validés, en composant dans TRNSYS pour les 

cuves à eau (SST de Lund et Type 4 amélioré par ITW) et les stocks diffusifs souterrains 

sous certaines conditions d’homogénéité (DST). L’aquifère froid n’a pas de modèle TRNSYS 

complet (à part AST qui simule un puits unique) et le savoir-faire est dans les BET. 

L’aquifère chaud est toujours un problème du fait de la convection naturelle. Seuls les 

modèles de composant (éléments finis 2D ou 3D) existent, et lors de l’étude d’un système, 

des itérations manuelles entre modèles sont nécessaires. 

Pour les pieux échangeurs et les sondes multiples avec pompe à chaleur, la Suisse a 

développé le logiciel de dimensionnement Pilesim (TRNSED). 

Pour les parois inertielles à PCM, des modèles de composants sont dans certains laboratoires 

qui ont participé à la mise au point des panneaux (ISE). 

Pour les dalles, des modèles simplifiés ont été introduits dans TRNSYS (LASEN EPFL, 

EMPA). 

Les performances des stocks dépendent de la durée de stockage, de la température de travail, et de la 

constante de temps du stock. En général un stock court terme a une efficacité énergétique de l’ordre 

de 80% (soit 20% de pertes thermiques sur 1 jour). Un stock saisonnier peut voir son efficacité 

variée de 30 à 70% selon sa taille et le nombre de cycles déjà réalisés. 

Le stock saisonnier de 3'500 m3 en terre de Vaulruz en Suisse a une efficacité de 95% car il travaille 

entre 55C et 5C grâce à une pompe à chaleur. 

L’efficacité énergétique est cependant insuffisante comme notion. Il faut parler en efficacité 

exérgétique en fait mais la notion est délicate à manipuler et à comparer. L’important est la 

température utile du stock, soit la température limite à partir de laquelle son énergie est inutile. Sans 

pompe à chaleur, elle est d’environ 25C, avec pompe à chaleur elle peut être 0C ! 

C177 


La performance s’évalue surtout par celle du système complet, le plus souvent en simulation pour 

déterminer la « fraction solaire » d’une installation qui dépend de la qualité et de la quantité du 

stock selon en général une courbe hyperbolique donc avec inflexion et asymptote. 

4.1.2 Stabilité, feu, tremblement de terre 

Dans les stocks à paraffine, il y a un risque d’incendie, mais la microencapsulation dans les 

panneaux a écarté ce danger. 

Les fondations des grandes cuves doivent être dimensionnées pour encaisser les cas de charge 

dynamiques selon les normes locales. 

Les stocks souterrains diffusifs sont sujets à des dilatations qui inquiètent souvent les ingénieurs 

civils. Des essais sur des pieux ont été menés à l’EPF Lausanne en laboratoire il y a quelques années 

pour conclure aux faibles contraintes engendrées par le stockage entre 10 et 25 C. 

A plus haute température il est recommandé de laisser la surface d’un stock peu profond, libre de 

construction. 

A plus basse température il faut faire attention au danger de gel et surtout de dégel pour les pieux 

flottants. 

Le stockage en aquifère peut engendrer des modifications chimiques des eaux souterraines et une 

modification du régime des eaux. Une pré-étude doit être faite. 

Le projet SPEOS en Suisse (1979-1989) a montré que les autres risques étaient négligeables. 

4.1.3 Impacts Environnemental et sanitaire 

Une étude suisse des années 1980 avait évoqué les risques environnementaux du stockage souterrain. 

Pour le moment il n’y a pas de rapports de terrain qui parlent de risques importants avérés. Mais il 

convient de peser les risques avant de construire un stock souterrain. 

4.1.4 Risques de dégradation des performances après mise en oeuvre 

Le risque de non conformité puis de dégradation des performances escomptées est le plus important. 

Il y a des causes multiples qui peuvent engendrer ce risque : 

- Erreur de calcul ou plutôt de paramètres (fréquent pour le sous-sol) 

- mauvaise exécution 

- incidents de chantier (exemple : pluies diluviennes qui ont noyé l’isolation laine de verre de 

36 cm d’une cuve à eau de 2500 m3 !) 

- comportement différent de celui prédit par le modèle (stratification !) 

- consommations différentes de la prévision (toujours observé !) 

- étapes de développement du projet retardées donc moins de consommateurs que prévus 

- isolant moins efficace dans le sol que prévu (Hadorn 1988 l’a déjà expliqué maintes fois sur 

la base d’expériences in situ…) 

- circulation parasite 

- thermosyphonnage 

- pertes d’étanchéité 

- fissuration 

- tasements différentiels 

- etc… 

Une des pertes les plus importantes dans les cuves en béton est la perte d’eau par diffusion de 

vapeur. A 80C durant 6 mois, aucun béton classique ne résiste et une perte de 0.5% par jour signifie 

90% du stock parti en 180 jours !!!! et surtout aucun liner plastique ne résiste. Une feuille en inox à 

soudure double a été mise dans la cuve de Rottweil ! ITW Stuttgart a mené une longue étude pour 

aboutir à un béton spécial avec un cimentier allemand. 

C178 


La dégradation des performances peut provenir de la dégradation des matériaux, surtout des isolants, 

de colmatage de tubes et surtout du colmatage d’échangeurs, ou de modification de qualité d’eau 

souterraine par exemple. 

4.1.5 Compatibilité des performances 

Il y a souvent la question de savoir si il vaut mieux dans un projet faire un stock saisonnier super 

isolé ou mettre l’isolation en plus autour du consommateur ! Il faut se la poser. Mais la surisolation 

d’un bâtiment a des limites. 

Cette réflexion favorise également les grands stocks saisonniers souterrains qui n’ont pas besoin s’ils 

dépassent 20'000 m3 d’être isolés tout autour mais uniquement sur le sommet soumis à des pertes 

vers l’air extérieur. 

Ces stocks nécessitent toutefois une phase transitoire pour chauffer la masse de sol environnante. 

Selon la taille il faut compter entre 3 et 5 ans de performances réduites par rapport à la valeur 

nominale en régime permanent. 

C’est une énergie d’appoint nécessaire qu’il faut comptabiliser dans le bilan ! 

Figure 17 : Amélioration de la demande nette en chaleur d’un bâtiment par l’isolation renforcée puis par le 

recours au stockage saisonnier de chaleur solaire : on passe de 150 à 50 kWh/m²/an en demande totale en chaleur 

(ISE 1998, http://fv-sonnenenergie.de/publikationen/th9798_03.pdf) 

C179 


4.2 Coûts réels 

4.2.1 Coût initial - investissement 

Les études de coût ont surtout été faites pour le stockage saisonnier d’envergure, le volume devenant 

la variable prépondérante, et les coûts fixes devenant marginaux. Pour un ballon d’eau chaude les 

coûts d’installation et les autres coûts fixes peuvent dominer et sont très dépendants des conditions 

locales et d’occupation des installateurs. 

En outre une comparaison de coûts avec d’autres solutions n’a de sens qu’au niveau des systèmes 

complets qu’il faut comparer à prestation identique. Par exemple une installation de préparation 

d’eau chaude sanitaire solaire comparée à une installation électrique, ou encore une chaufferie 

solaire + stockage saisonnier comparée à une chaufferie à mazout, ou enfin un réseau de chauffage à 

distance à bois avec un stock optimal et le même réseau sans stock. 

En ordre de grandeur, l’expérience nous a appris les coûts d’investissement suivants : 

Tableau 4 : coût spécifique d’investissement pour différentes techniques de stockage [Hadorn d’après diverses 

sources] 

La référence est le coût des énergies fossiles soit une valeur assez basse de l’ordre de 3 à 10 

€cts/kWh thermique. En cas de stockage de froid, la valeur de référence est plus élevée (10 à15 

€cts/kWh) du fait de l’efficacité limitée des compresseurs électriques pour la production de froid. 

Les conditions locales peuvent déterminer largement les coûts finaux. Le tableau suivant montre les 

coûts observés en Allemagne pour divers cas réels, du moins cher au plus cher. L’effet de taille est 

manifeste. 

Relevons que dans une installation solaire avec stockage saisonnier centralisé (CHSPSS), 

l’investissement initial est important, puisque la moitié de l’énergie durant 20 ans (à fraction solaire 

de 50%) est achetée en année 0 ! Il faut pouvoir financer cet investissement, ce qui est souvent une 

C180 


arrière, et en outre ceci rend dépendant les calculs du prix du kWh des taux d’intérêt obtenus à la 

construction. 

Tableau 5 : coût d’investissement de stocks saisonniers en Allemagne [Hadorn d’après : ISE 2003, http://fvsonnenenergie.de/publikationen/th9798__03.pdf 

et 2001, http://www.fvsonnenenergie.de/publikationen/Worksho_01.pdf] 

Il faut aussi savoir que l’étanchéité d’un stock saisonnier qui doit garder de l’eau et en plus chaude 

durant 6 mois est un problème très délicat. Plusieurs solutions ont été essayées en Allemagne avant 

d’aboutir au choix d’un béton nouveau ultra haute étanchéité. 

Figure 18 : Techniques d’étanchéité de cuves à eau et répartition des coûts dans des projets récents en Allemagne 

(Séminaire OPET Neckarsulm 2001) 

C181 


La cuve de 205 m3 du projet Jenni est chiffrée à 422 €/m3 et ceci dans des conditions favorables du 

fait de la proximité de l’usine (500 m) et de l’isolation relativement faible à notre avis (25 cm). 

Figure 19 : Répartition des coûts du stock central du projet 100% solaire de Jenni (Jenni 2006) 

Les capteurs dominent mais de peu pour cette application de taille modeste pour un stockage saisonnier (valeurs 

en CHF ; 1€ = 1.57 CHF) 

Il est difficile de comparer les coûts du stockage avec un système qui serait par exemple sans 

stockage. 

Un chauffe-eau solaire sans stockage aurait une performance environ 20 fois moindre qu’avec un 

stock diurne, et dépendrait de la simultanéité de l’usage avec la présence de soleil. 

Même un chauffage solaire de piscine a un stock : la piscine elle-même ! 

Les coûts d’investissement des stocks ont été donnés précédemment. 

En ordre de grandeur ils sont de 5 €/m3 pour les grands aquifères à 1000 €/m3 pour les ballons de 

chauffe-eau. 

Figure 20 : Coûts spécifiques de différents stocks saisonniers en Allemagne (Heidemann 2005 ; http://fvsonnenenergie.de/publikationen/themen05_r01_b02_01.pdf) 

Le « nombre de cycles équivalent » (Hadorn 1988) qu’effectue un stock durant une année est un 

paramètre déterminant pour évaluer le coût de l’énergie produite par le stock. 

C182 


Exemples comparés : 

1. Stock pour eau chaude sanitaire dans un grand ensemble locatif de 10 m3. 

Coût d’investissement : 10'000 € 

Durée d’un cycle : 24h 

Nombre de cycles équivalent dans l’année : 300 

Energie introduite dans le stock entre 10 et 90°C : 10 * 1.163 * (90-10) = 930 kWh 

Pertes thermiques durant 1 cycle : 10% 

Energie produite par cycle : 837 kWh 

Taux d’intérêt de l’emprunt: 5% 

Amortissement sur 20 ans : 5% 

Entretien et maintenance : 2%/an 

Coût du kWh fourni : 10'000 * 0.12 / 300 / 837 * 100 = 0.5 € cts/kWh 

2. Stock saisonnier pour une villa de 10 m3. 

Coût d’investissement : 15'000 € (isolation renforcée) 

Durée d’un cycle : max 3 à 6 mois 

Nombre de cycles équivalent dans l’année : 10 (attention un stockage saisonnier ne fait pas 1 

seul cycle par an) 

Energie introduite dans le stock entre 10 et 90°C : 10 * 1.163 * (90-10) = 930 kWh 

Pertes thermiques durant 1 cycle : 25% 

Energie produite par cycle : 697 kWh 

Taux d’intérêt de l’emprunt: 5% 

Amortissement sur 20 ans : 5% 

Entretien et maintenance : 2%/an 

Coût du kWh fourni : 15'000 * 0.12 / 10 / 697 * 100 = 26 € cts/kWh !!! 

Ainsi de faible pour un chauffe-eau solaire (0.5) le coût du stock dans la composition d’un kWh 

solaire passe à une valeur très importante (26cts€) et ce sans même considérer le coût de production 

de la chaleur. 

Le nombre de cycles est bien la valeur cruciale pour apprécier le coût de l’énergie fournie par un 

stock. 

Dans une installation solaire avec stock saisonnier la productivité des capteurs peut être doublée. 

Mais ceci ne suffit pas pour réduire le coût de l’énergie de l’ensemble. Les stocks saisonniers 

doivent coûter le minimum pour permettre une rentabilité d’une installation. 

4.2.2 Coût opérationnel – exploitation - maintenance 

On peut aussi comparer le solaire avec stockage saisonnier avec le solaire domestique pour l’eau 

sanitaire (CESI). C’est ce que le Tableau 6 tente de faire dans les conditions de l’Allemagne, en 

donnant les caractéristiques techniques de 3 systèmes : 

• Chauffe-eau solaire 

• Chaufferie solaire central avec stock court terme (dans le jargon du métier : CSHPDS) 

• Idem mais avec un stock long terme hypothétique (dans le jargon CSHPSS) sous forme d’une cuve 

dimensionnée avec 1.4 à 2.1 m 3 d’eau par m 2 de capteurs plans 

C183 


Tableau 6 : Comparaison entre 3 solutions solaires en Allemagne [Mangold et al., 2003] 

http://www.itw.uni-stuttgart.de/ITWHomepage/Sun/deutsch/public/pdfDateien/03-09.pdf) 

On constate que selon cette étude basée sur l’expérience de 15 ans, le solaire domestique (CESI) 

produit de la chaleur entre 15 et 30 €cts/kWh alors qu’une installation centrale, dans la mesure où 

elle est possible pour 30 logements ou plus, produit à moitié coût. Un stock saisonnier pour une 

habitat groupé de 100 logements avec réseau de distribution à basse température engendre un surcoût 

tout à fait raisonnable (16 à 42 €cts/kWh) par rapport aux chauffe-eau individuels, mais procure une 

fraction solaire de plus de 40 à 60% en réalisant une part importante du chauffage contre 15% pour 

la solution chauffe-eau. Si l’on valorise les émissions de CO2 du chauffage concurrent, le stockage 

saisonnier deviendrait plus intéressant encore. 

Si l’on examine divers systèmes « CSHPSS » avec des technologies de stockage saisonnier 

différentes entre eux, on obtient pour les projets récents de l’Allemagne le Tableau 7: 

- Les coûts du kWh solaire ont été de 16 à 42 €cts/kWh corroborant les valeurs considérées 

précédemment, pour des fractions solaires de 30 à 50%. 

- Le stockage en cuve à eau paraît plus coûteux que le stockage par sondes, mais le nombre 

d’installations de l’échantillon est insuffisant pour être péremptoire. 

Tableau 7 : comparaison de 5 projets de centrales solaires de chaleur avec stockage saisonnier de types différents 

réalisés entre 1996 et 2000 [Mangold et al., 2003, http://www.itw.unistuttgart.de/ITWHomepage/Sun/deutsch/public/pdfDateien/03-09.pdf] 

C184 


Les projets de stockage saisonnier dit de 2ème et 3ème génération réalisés entre 1998 et 2004 sont à 

l’étude en Allemagne. Les résultats indiquent (Tableau 7) : 

- Les coûts du kWh restent entre 16 et 42 €cts/kWh 

- Les installations les plus récentes ont les coûts les plus bas de 16 €cts/kWh, pour des 

fractions solaires dépassant 50%, ce qui les amènent dans des zones compétitives même avec 

du fossile qui est aujourd’hui entre 8 et 15 €cts/kWh dans des installations individuels. 

La difficulté des systèmes solaires est qu’ils ne sont pas monovalents, même avec un stockage dit 

saisonnier, en tout cas pour le moment, et de ce fait un investissement pour l’appoint est nécessaire 

et renchérit le coût total du kWh fourni. 

Le stockage saisonnier de froid en aquifère est quant à lui rentable au moins aux Pays-Bas où les 

aquifères sont répandus et à faible profondeur. Les temps de retour sont entre 0 et 5 ans dans la 

plupart des cas ce qui explique le fort développement de la technique depuis 15 ans. 

Figure 21 : Développement du nombre de projets de stockage de froid en aquifère aux Pays-Bas 

[Ecostock 2006, http://intraweb.stockton.edu/eyos/energy_studies/content/docs/FINAL_PRESENTATIONS/3A-2.pdf] 

Les coûts d’exploitation et de maintenance d’un ballon solaire sont très faibles. 

Les coûts d’exploitation des stocks de grande taille sont composés: 

- de l’électricité pour les circuits de charge /décharge éventuels, surtout dans le cas des stocks 

souterrains par sones 

- de l’électricité pour le pompage/injection dans le cas des aquifères 

- des produits chimiques de traitement dans le cas des aquifères. 

On doit les calculer de cas en cas, et veiller à minimiser les pertes de charge dans les circuits. 

Les coûts de maintenance des stocks souterrains peuvent être importants. Il convient dès lors de 

provisionner ces coûts à raison de 1% de l’investissement par an. 

4.2.3 Relation entre coûts et performances avec et sans aides 

Les parois inertielles ont des temps de retour difficiles à évaluer : quel est la valeur du confort 

intérieur en été ? On compare à une installation de climatisation dans la règle, et l’on trouve des 

temps de 5 à 10 ans selon les prix de l’électricité et la structure du bâtiment. 

Les cuves à eau dans les installations solaires actives ne peuvent être dissociées de l’ensemble du 

système. Les temps de retour pour des CESI sont de 10 à 20 ans selon les conditions d’aide et le 

référentiel. 

Les installations solaires avec stocks saisonniers sans pompe à chaleur ont des temps de retour 

dépassant 20 ans, si le référentiel est la chaufferie simple à gaz ou mazout et en l’absence d’aide 

particulière. Les coûts du kWh solaire sont de l’ordre de 18 à 30 €cts. 

C185 


Les stocks de froid en aquifère ont des temps de retour de1 à 5 ans car ils sont é comparer avec des 

installations de production de froid par compression avec des COP médiocres et dans la période 

estivale où le prix de l’électricité grimpe. 

4.3 Le vecu des utilisateurs 

Il n’existe pas à notre connaissance d’enquête de satisfaction client pour le stockage seul. 


Deux pays ont des programmes de promotion du stockage de chaleur: l’Allemagne et la Suisse. 

Ces programmes sont limités et se concentrent sur la démonstration d’installations et l’analyse des 

résultats. 

Ce support est néanmoins très précieux pour développer une technologie qui recouvre plusieurs 

domaines. 

4.4.1 Actions de diffusion 

La diffusion du savoir acquis sur les projets de démonstration en Allemagne, Suisse et Autriche se 

fait par: 

o des articles scientifiques lors de séminaires nationaux et de conférences internationales ; 

o des articles dans les magazines sur l’énergie renouvelable (erneuerbare energie en A, énergie 

solaire en CH, sonne wind und wärme en Allemagne) ; 

o des fiches techniques (BINE en Allemagne) ; 

o des sites Internet (par exemple www.solarch.ch en Suisse). 

La cible des messages est principalement le bureau d’études ou d’architecte susceptible de proposer 

ensuite une solution avec stockage à son client. 

En Suisse, entre 1998 et 2001, une recherche active de projets de 100 logements neufs ou en 

rénovation a été faite dans la région de Zürich afin de réaliser un premier cas de stockage solaire 

dans un stock diffusif sans recours à une pompe à chaleur. Et ce à la suite d’une étude détaillée 

durant 3 ans des solutions possibles. 

Il a été très difficile de localiser un cas intéressant et finalement le projet a buté sur une rénovation 

de 100 logements sociaux par impossibilité d’obtenir une température de retour au stock 

suffisamment basse dans cette rénovation. 

Le faible nombre de cas dans l’ensemble rend difficile le retour d’expériences synthétiques. 

Les stocks de froid dans des aquifères sont promus par IF technology des Pays-Bas lors de 

conférences nationales et en visite directe vers des maîtres d’ouvrage. Une stratégie payante car les 

temps de retours sont très favorables. 

4.4.2 Actions d’exportation de la technologie 

L’Allemagne s’est lancée dans le stockage saisonnier en 1985-1990. Elle a suivi la Suède et c’est 

Norbert Fisch d’ITW Stuttgart à l’époque qui a poussé en Allemagne pour faire connaître les 

technologies possibles. Il était aidé par Jan-Olof Dalenbäck de Chalmers qui était invité par Fisch 

dans toutes les conférences nationales allemandes et venait montrer l’expérience et l’avance suédoise 

dans le domaine. 

Grâce à un projet Altener, un réseau d’échanges à propos des grandes installations solaires a été créé 

(http://www.enerma.cit.chalmers.se/CSHP/Eurotop.htm). 

La stratégie a payé, l’Allemagne est désormais le leader dans ces techniques. 

Des exemples d’exportation sont: 

C186 


- IF technology des Pays-Bas fait depuis 15 ans la promotion des stocks de froid en aquifère et 

a réussi des percées en Allemagne, Belgique, Suède et Canada ; 

- Lund University a exporté son savoir faire dans le calcul des sondes et groupes de sondes 

depuis 20 ans en Scandinavie, Hollande, Allemagne, Suisse, Etat-Unis et Canada ; 

- Le bureau Berchtold en Suisse exporte son savoir faire en matière de stocks diffusifs avec 

pompe à chaleur, acquis via des projets pilotes aidés financièrement par la confédération 

suisse, en Allemagne ; 

- Le premier stock diffusif sans pompe à chaleur du Canada (Drake Landing 2006) a été réalisé 

grâce à l’aide de IF technology auprès du bureau d’études canadien qui avaient rencontré IF 

lors de conférences internationales ; 

- Plusieurs tentatives d’exportation de techniques de stocks saisonniers vers la France depuis 

l’Allemagne, la Suisse et les Pays-Bas ont été faites mais pour le moment sans succès. Le 

stockage dans les pieux de fondation pourrait être une ouverture après que les sondes uniques 

pour les pompes à chaleur aient connues depuis 5 ans une forte percée sur le marché français. 

Certains chercheurs sont spécialisés dans la communication sur le stockage souterrain (Prof Sanner 

Giessen Allemagne, A. Snijders de IF technology, JO Dalenbäck de Chalmers en Suède, N Fisch 

d’Allemagne, W. Weiss d’Autriche, O. Andersson de Suède). 

Le rôle de l’IEA dans l’échange des connaissances a été très important depuis 1979 au travers des 

programmes ECES (www.iea-eces.org) et SHC (www.iea-shc.org). 

5 ETAPE 5 : REFLEXION CRITIQUE DU CSTB ET DE SES PARTENAIRES SUR LES 


5.1 Points forts, points faibles de l’innovation (Méthode SWOT) 

Une innovation récente est la paroi mince inertielle, comprenant des microcapsules de matériau à 

changement de phase. 

En matière de stockage de chaleur, l’innovation principale des dernières années réside dans la mise 

en oeuvre du stockage saisonnier dans des installations pilotes. 

Une innovation concernant le stockage diurne pourrait voir le jour dans le futur dans la densité 

volumique du stockage. En 2006/2007, aucune solution commerciale ne se dessine dans ce domaine. 

Nous analysons ici le cas du stockage saisonnier de chaleur, dans une optique sans pompe à chaleur. 

5.1.1 S : Strength - Forces 

1. permet des taux de couverture solaire proche de 100% : le solaire monovalent devient 

possible ou avec un appoint minimum en terme d’énergie annuelle 

2. procure une productivité annuelle des capteurs double d’une installation avec stock diurne 

seulement (env 500 kWh/m2 an), ce qui permet de mieux rentabiliser les capteurs (pour 

autant que le stock restitue ensuite l’énergie) 

3. permet du stockage d’énergie gratuit ou moins cher 

4. peut alléger la maintenance de systèmes de production en limitant le nombre 

d’enclenchement/déclenchement d’appareils 

5. diminution de la puissance installée 

5.1.2 W : Weakness - Faiblesses 

1. ne permet pas toujours de se passer de l’investissement initial d’un système auxiliaire, qui 

sera utilisé en appoint ou en sécurité dans le meilleur des cas 

2. coût d’investissement initial élevé, notamment pour les maisons individuelles 

C187 


3. Marché de niche surtout pour l’habitat neuf, d’une certaine taille (100 logements) et à 

isolation très poussée 

4. les technologies souterraines difficilement reproductibles telles quelles dans un autre site 

5. les technologies non souterraines consomment de l’espace en surface à coût non négligeable 

6. les stocks saisonniers sont soumis à des pertes thermiques assez importantes du fait de la 

longue durée du stockage 

7. son développement est conditionné à celui des technologies d’énergie renouvelable qui sont 

celles qui le nécessitent le plus du fait de leur intermittence 

8. Le potentiel géologique peut être une faiblesse localement, ou la prsence d’une anppe d’eau 

potable, mais il y a beaucoup de lieux où le sous-sol est accesible pour le stockage (environ 

30 à 50% du territoire bâti) 

9. L’entretien peut être lourd. Cela peut nécessiter par exemple des traitements chimiques, d’où 

la question de l’innocuité par rapport à l’environnement. 

10. La combinaison de compétences nécessaires en construction et en géotechnique existe en 

France via le BRGM au moins, mais il faudrait des formations complémentaires sans doute. 

11. Les technologies du stockage saisonnier sont des compétences support d’autres systèmes, si 

bien qu’elles souffrent de leur éclatement et de leur dévalorisation par rapport à des 

techniques considérées plus « nobles », comme le solaire. Le stockage n’enthousiasme ni les 

professionnels, ni les clients. 

12. Il n’existe pas de profession identifiée et structurée porteuse de la mission de promouvoir 

l’innovation des technologies du stockage. De ce fait, il y a peu de logiciels de simulation 

développés pour faciliter la conception. 

13. Le point précédent et la complexité de conception impliquent pour le maître d’ouvrage une 

prise de risque plus importante à propos des performances. 

14. Intégrer du stockage saisonnier nécessite une réflexion très en amont d’un projet de 

construction alors que ce n’est pas forcément la préoccupation principale du maître 

d’ouvrage à ce stade. Cela nécessite d’ailleurs des études préalables lourdes. 

15. Le marché potentiel est plutôt limité à celui de la construction. 

16. Selon la taille du stockage, il faut tenir compte d’une période transitoire assez longue, le 

régime permanent pouvant n’être atteint qu’au bout de quelques années. 

5.1.3 O : Opportunities - Opportunités 

1. l’augmentation récente des prix des fossiles qui sont le concurrent direct, mais les à coups sur 

le prix du pétrole tendent à se banaliser dans l’esprit du public 

2. la conscience environnementale de l’Europe qui grandit 

3. les taxes CO2 sur les fossiles 

4. les aides de certains pays pour le développement du solaire thermique ou des réseaux de 

chaleur bois 

5. le développement des pompes à chaleur : dans les grands ensembles, la sonde unique ne 

fonctionne pas, il faut un groupe de sondes et il faut recharger ! 

6. La profession est de plus en plus sensible à la vision systémique et aux notions de 

performance de système. Cette tendance peut notamment favoriser des réflexions sur le 

stockage, comme élément d’un système optimisé. 

7. Le développement des réseaux de chaleur est une opportunité de développer le stockage. 

5.1.4 T : Threats - Menaces 

1. le bas prix relatif des fossiles pour le chauffage pour longtemps encore 

2. le marché du solaire thermique avec stock court terme a encore tout le futur devant lui avant 

que le stockage saisonnier ne soit considéré comme vraiment important 

3. la concurrence des pompes à chaleur air/eau pour la villa 

C188 


4. le durcissement de la législation sur la qualité sanitaire de l’eau pourrait- être un frein au 

développement, ou pourrait rendre nécessaire un post-chauffage de l’eau comme c’est le cas 

en Allemagne depuis plusieurs années, sans que ceci soit un véritable frein 

6 STEP 6: CONDITIONS DE TRANSPOSITION EN FRANCE 

6.1 Les chances de la transposition en France 

Les conditions suivantes rendent difficiles une transposition en France: 

1. le marché solaire thermique est encore faible (100'000 m2 par an contre 600'000 en Allemagne) 

2. le marché des pompes à chaleur a du retard par rapport aux pays qui ont développé le stockage, 

mais il tend à se développer fortement un réseau de chauffage de quartier à basse température peu 

fréquent ! 

3. le chauffage solaire est peu répandu hors le plancher solaire direct. 

4. la pratique de l’économie d’énergie dans le bâtiment en est au début ou presque 

5. la norme HQE se focalise sur trop d’axes et ne permet pas de se concentrer sur l’énergie 

6.2 Compatibilité avec le cadre réglemantaire et normatif français 

Il n’y pas d’incompatibilité notable avec le cadre légal français pour le stockage saisonnier, pas plus 

que dans d’autres pays. La législation sur les eaux souterraines peut imposer selon les zones des 

restrictions. 

La RT2005 est favorable au développement du solaire pour l’eau sanitaire, mais ne comporte rien de 

particulier en faveur du stockage long terme. Le stockage de froid en paroi inertielle est favorisé par 

l’obligation du calcul de confort d’été. 

6.3 Quelle dynamique d’acteurs nécessaire 

On peut schématiser les actions à entreprendre ainsi: 

1. faire connaître les possibilités du stockage saisonnier (cours, séminaires, etc..) 

2. organiser des visites techniques dans les autres pays 

3. réaliser quelques installations pilotes instrumentées avec un soutien de financement public 

4. promouvoir et diffuser les succès auprès des techniciens mais aussi des maîtres d’ouvrage 

5. renforcer fortement la R&D en matière de stockage dense (PCM, sorption, chimie) 

6. imaginer une assurance publique en cas d’insuccès (pour les kWh non fournis, etc..) durant une 

période de lancement de 3 à 5 ans. 

7. mettre en place une organisation fédérant les ressources sur les technologies du stockage 

6.4 Disponibilité en France des compétences de pose 

Il y a en France la base de compétences dans les bureaux d’études. Il faut cependant que les 

pionniers acquièrent des connaissances en lisant les publications des pays environnants et en 

effectuant des visites techniques. 

6.5 Quels types d’incitations à envisager 

6.5.1 Réglementation technique 

1. Favoriser les immeubles à basse consommation d’énergie 

2. Favoriser l’énergie produite localement 

3. Analyser le besoin de renforcer les exigences sur les pertes de chaleur des ballons 

4. Développer des méthodes ou logiciels de calcul simplifiant l’approche (tel Pilesim ou Simbridge 

en Suisse) pour le solaire, la pompe à chaleur et les réseaux de chaleur à bois 

C189 


5. Renforcer la GRS (Garantie de Résultats solaires) dans les grandes installations et pas seulement 

solaires ! 

6.5.2 Soutien des collectivités etc. 

1. Aider au financement d’installations pilotes avec stockage 

2. Aider au calcul préalable par simulation puis à l’instrumentation de telles installations 

3. Financer des actions de démonstration 

6.5.3 Taxation, financement 

1. favoriser plus fortement les installations solaires ou renouvelables à haut degré de couverture par 

une énergie renouvelable 

2. donner une prime à un maître d’ouvrage atteignant une fraction solaire dépassant 90% à l’année, 

mesurée selon la méthode GRS 

6.5.4 Initiatives privées 

1. Les encourager à choisir des technologies avec stockage long terme pour leurs bâtiments ou sièges 

sociaux serait une bonne promotion du stockage. 

2. Demander à mettre dans tout portefeuille de projets renouvelables des fondations ou des 

organismes de concours un au moins avec stockage de chaleur saisonnier de telle sorte que les BET 

s’initient 

C190 


7 ANNEXE : SOURCES D’INFORMATION 

Hadorn, 1988: Guide du stockage saisonnier de chaleur (épuisé), traduit en anglais par Public works 

Canada 

Hadorn 2005 : Thermal energy storage for solar and low energy buildings – State of the art – June 

2005, IEA SHC Task 32, JC Hadorn editor, 170 pages, disponible sur www.iea-shc.org sous Task 32 

IEA 

www.iea-eces.org 

www.iea-shc.org 

Centres de recherches spécialisés dans le stockage 

www.solarenergy.ch 

www.solarch.ch 

http://www.enerma.cit.chalmers.se/cshp/ 

http://www.grea.udl.es/ 

http://www.aee-intec.at/ 

ECN 

http://www.itw.uni-stuttgart.de/ 

http://www.zae-bayern.de/ 

http://www.eses.org/ 

http://www.uni-kassel.de/fb15/ite/solar/solnet/ 

http://www.fv-sonnenenergie.de/publikationen/themen05_r01_b02_01.pdf 

Conférences internationales sur le stockage 

Ecostock 2006 http://intraweb.stockton.edu/eyos/page.cfm?siteID=82&pageID=29 

Futurestock 2003 http://futurestock.itc.pw.edu.pl/general.htm 

Terrastock 2000 http://www.geothermie.de/gte/gte28-29/terrastock_2000.htm 

Fournisseurs de solutions 

Parois inertielles à PCM 

www.micronal.de 

www2.dupont.com/Energain/en_GB/products/index.html 

www.climator.com 

Cuves 

En CH 

www.cipag.ch 

www.feuron.com 

www.hoval.ch 

www.jenni.ch 

En Allemagne 

www.speichertechnik.com 

www.consolar.com 

August Brötje GmbH 26180 Rastede D 

Buderus Heiztechnik GmbH 35457 Lollar D Detlev.Rohm@Buderus.de 

Carl Capito Heiztechnik GmbH 57290 Neunkirchen D heiztechnik@capito-gmbh.de 

Conergy AG 84034 Landshut D info@conergy.de 

Consolar Energiespeicher- und Reglungssysteme GmbH 60489 Frankfurt / Main D info@consolar.de 

Dr. Sol Solarsysteme 4316 Leipzig D drsol@t-online.de 

C191 


Elco Klöckner 72379 Hechingen D 

ESTEC EnergieSpartechnik GmbH&Co.KG 97483 Eltmann (Bayern) D info@estec-solar.de 

Fohs GmbH 67146 Deidesheim D info@fohs.de 

Fröling Heiz- und Trinkwassersysteme 51491 Overath D info@froeling.de 

Nau GmbH, Umwelt- und Energietechnik 85368 Moosburg D office@nau-gmbh.de 

Nordwest Handel AG 58135 Hagen D delphis@delphis.de 

Novum Behältertechnik 59229 Ahlen D info@novumbt.de 

OERTLI-Rohleder Wärmetechnik GmbH 71696 Möglingen D info@oertli.de 

OPTIMA-Haustechnik GmbH 98617 Untermassfeld D info@waermespeicher- 

CALO-bloc.de 

PH…NIX Sonnenwärme AG 12435 Berlin D info@sonnenwaerme-ag.de 

pro solar Energietechnik GmbH 88214 Ravensburg D 

ratiotherm 91795 Dollnstein D ratiotherm-do@t-online.de 

Reflex Winkelmann GmbH + Co. KG 59227 Ahlen D info@reflex.de 

Ritter Energie und Umwelttechnik GmbH & Co. KG 76137 Karlsbad D info@paradigma.de 

Robert Bosch GmbH 73243 Wernau D 

ROTEX Heating Systems GmbH 74363 Güglingen D info@rotex.de 

Sailer Solarsysteme 89601 Schelklingen D info@sailer-solarsysteme.de 

SCHüCO International KG 33609 Bielefeld D info@schueco.com 

Sieger Heizsysteme GmbH 57072 Siegen D info@sieger.net 

Soleado 21379 Rullsorf D info@soleado.de 

SOLVIS GmbH & Co. KG 38112 Braunschweig D info@solvis-solar.de 

Sonnenkraft GmbH 93059 Regensburg D Deutschland@sonnenkraft.de 

Stiebel Eltron GmbH & Co. KG 37603 Holzminden D info-center@stiebel-eltron.com 

SUNSET Energietechnik GmbH 91325 Adelsdorf D info@sunset-solar.com 

SunTechnics Solartechnik GmbH 20537 Hamburg D 

Taubert Solarheitsysteme / Holzheizsysteme 7985 Elsterberg/Vogtland D 

Vaillant GmbH & Co.KG 42859 Remscheid D info@vaillant.de 

Viessmann Werke GmbH&CoKG 35107 Allendorf (Eder) D info@viessmann.de 

Wagner & Co Solartechnik 35091 Cölbe D info@wagner-solartechnik.de 

WESTFA Vertriebs- und Verwaltungs-GmbH 58099 Hagen D info@westfa.de 

Wikora GmbH 89568 Hermaringen D contact@wikora.de 

En Autriche 

SOLARFOCUS Kalkgruber Solar- und 

Umwelttechnik GmbH 4451 St. Ulrich / Steyr AUT office@solarfocus.at 

SOLARTEAM GmbH 4111 Walding AUT 

SOLution Solartechnik GmbH 4560 Kirchdorf AUT 

Teufel & Schwarz GmbH 6353 Going AUT office@teufel-schwarz.com 

Sondes et groupe de sondes 

www.geothermie.de 

www.erdsondenbohrung.ch/ 

www.engeo.ch 

www.geothermal-energy.ch/ 

www.pac.ch 

http://crege.ch/index.html 

Aquifères 

www.ifinternational.com 

http://www.geothermie.de/gte/gte38-39/erstmalig_in_deutschland.htm 

C192 




C8 - VENTILATION DOUBLE FLUX 

EN ALLEMAGNE, SUISSE, PAYS-BAS ET 

BELGIQUE 

Auteurs : Bernard Collignan (bernard.collignan@cstb.fr) 

avec la participation d’Orlando Catarina 

(orlando.catarina@cstb.fr) 

Expert : Anne Tissot (CETIAT) 

C193 


INTRODUCTION 

L'objet de cette étude est l'évaluation, la capitalisation et l'analyse des conditions de transposition en France des 

systèmes de ventilation double flux. Les quatre premières étapes correspondent à une synthèse d’une étude du 

CETIAT. Les systèmes considérés sont : 

• Les centrales double flux haute efficacité (supérieure à 75%), destinées à la ventilation de l'ensemble 

d'une maison individuelle (débit inférieur à 500 m 3 /h), 

• Les systèmes double flux locaux ou décentralisés, destinés à la ventilation d'une seule pièce ou d'un 

petit groupe de pièces, avec récupération de chaleur. 


savoir principalement l'Allemagne et la Suisse. Les Pays-Bas sont très fortement concernés par les systèmes de 

ventilation double flux, mais la barrière de la langue n'a pas permis des recherches poussées. Quelques 

informations concernant la Belgique sont également fournies. 

C.8.1 CONTEXTE, ANTERIORITES, DYNAMIQUE D'ACTEURS 


Allemagne 

Le Gouvernement de M. Schröder a pris début 2002 la décision d'abandonner l'énergie nucléaire à l'horizon 

2020. Même si ce processus de sortie du nucléaire pourrait être ralenti par le gouvernement en place depuis fin 

2005 (M me Merkel), l'Allemagne va donc devoir faire face au cours des deux prochaines décennies à 

d'importants besoins de nouvelles installations de production d'électricité destinées à compenser l'abandon du 

nucléaire et l'arrivée en fin de vie de nombreuses centrales autres que nucléaires. Les estimations portent sur un 

besoin de 43 000 MWe d'ici 2020, qui pourraient être répartis entre 45 nouvelles centrales thermiques (environ 

24 000 MWe) et l'amélioration de 200 centrales thermiques classiques existantes. La question de la future 

composition du mix énergétique va alors se poser. 

La population allemande est quant à elle globalement opposée au nucléaire, mais face au problème de 

l'approvisionnement énergétique à moyen/long terme (dépendance aux importations et coûts des énergies 

renouvelables), un changement d'opinion n'est pas tout à fait exclu. 

L'Allemagne a pris en outre deux engagements forts dans le cadre du protocole de Kyoto, à savoir une 

diminution d'ici 2005 de 25% ses émissions de CO 2 par rapport à 1990 et une réduction de 21% ses émissions 

de gaz à effet de serre au cours de la période 2008-2012. 

Suisse 

L'énergie hydraulique constitue la seule source d'énergie nationale en Suisse. 

Avec la loi sur le CO 2 du 1 er mai 2000, la Suisse s'impose des objectifs contraignants pour réduire les émissions 

de gaz à effet de serre. Cette réduction doit avant tout résulter de mesures librement consenties par les 

entreprises et les particuliers et de mesures de politique énergétique, mais aussi de l'action politique dans le 

domaine de l'environnement, des transports et des finances. 


SuisseEnergie. Au moyen de mesures librement consenties par l'économie (conventions) et de campagnes 

d'information, SuisseEnergie doit contribuer à atteindre les objectifs énergétiques et climatiques de la Suisse : 

réduire, d'ici 2010, la consommation d'énergies fossiles et les émissions de CO 2 de 10% par rapport à leur 

niveau de 1990 ; limiter la progression de la demande d'électricité à 5% au maximum d'ici 2010 ; maintenir au 

niveau actuel l'apport de la force hydraulique à la production de courant même lors de l'ouverture du marché de 

C194 


l'électricité ; accroître la quote-part des autres énergies renouvelables de 1% dans la production de courant et de 

3% dans la production de chaleur. 

En mai 2003, les citoyens ont rejeté deux initiatives antinucléaires, "moratoire plus" et "électricité sans 

nucléaire". La production nucléaire d'électricité représentait à ce moment 40 % de la consommation du pays, les 

autres 60 % étant fournis par la production hydraulique. 

Autriche 

Le gouvernement autrichien est un système fédéral avec neuf régions, et les responsabilités en politique 

énergétique sont partagées entre l'état fédéral et les régions. Le pays a des ressources hydroélectriques 

conséquentes qui couvrent 70% de ses besoins d'électricité. L'Autriche dispose également de ressources en 

pétrole et gaz naturel, qui couvrent respectivement 9 et 23% de ses besoins. Elle a importé environ 65% de ses 

besoins en énergie primaire en 2000. 

Les marchés de l'électricité et du gaz ont été libéralisés en octobre 2001 et octobre 2002, en avance sur les dates 

d'application des directives européennes. 

Prise de conscience collective et action 

On reconnaît généralement aux populations "germaniques", qui composent l'Allemagne, l'Autriche et une bonne 

partie de la Suisse, une sensibilité forte aux problématiques écologique et environnementale. 

En Allemagne, le sursaut écologique a été imposé par la pollution atmosphérique résultant de son 

industrialisation intensive, à partir des années 70. Dès le début des années 80, plusieurs lois sont adoptées en 

matière de dépollution et de préservation de l'environnement. Le changement comportemental des Allemands et 

le long processus de sensibilisation à l'adresse des populations sont pour beaucoup dans la réussite de sa 

politique environnementale. 

La première conséquence de cet état d'esprit est que les habitants de ces pays sont prêts à dépenser plus d'argent 

pour un mode de vie plus propre, moins consommateur d'énergie. 

La naissance des concepts de Maisons Passives et de MINERGIE découle donc de cette sensibilité aux 

problèmes d'économie d'énergie. 

ANTERIORITES ET ORIGINE DE L'INNOVATION 

Le concept de maisons passives et le label MINERGIE, qui connaissent de plus en plus de succès en 

Allemagne, en Autriche et en Suisse, imposent un système de ventilation mécanique à récupération de chaleur, 

la forte étanchéité des bâtiments ne permettant pas un renouvellement d'air par infiltrations. Cette exigence a 

énormément influencé le marché des centrales double flux et des double flux locaux dans ces pays. 

Certaines centrales sont donc signalées dans les documents commerciaux comme étant destinées aux maisons 

passives ou aux maisons à faible consommation d'énergie, et l'Institut des Maisons Passives (PassivHaus 

Institut) délivre un certificat aux produits qui respectent un ensemble de critères (consommation électrique, 

efficacité de récupération de chaleur…). 


Les acteurs qui accompagnent le développement des maisons passives et à faible consommation d'énergie, qui 

ont beaucoup influencé le développement des systèmes de ventilation double flux sont : 

• Le Passivhaus Institut [7] : référentiel technique, outil logiciel de conception destiné aux bureaux 

d'études, guides de mise en œuvre sur des points spécifiques (isolation, fenêtres, ventilation, …), 

certification volontaire des bâtiments passifs et des composants, appareils ou systèmes qui leur sont 

destinés, diffusion d'informations par plusieurs sites Internet, des brochures, guides techniques, outils 

C195 


• L'association d'information sur les maisons passives IG Passivhaus [8] entretient un réseau 

d'informations sur les maisons passives, les acteurs techniques et économiques, 

• Des laboratoires de recherche sont connus pour travailler sur le sujet : 

- le Fraunhofer Institut für Solare Energiesystem (Fribourg) [9] ; 

- l'Institut für Energie du Fachhochschule beider Basel (Département de l'Energie de l'Université 

de Bâle) [10] ; 

- Hochschule für Technik+Architecture Luzern (Laboratoire de Génie Climatique, Université de 

Lucerne) [11] ; 

- L'EMPA (Institut de recherche sur les Matériaux et la Technologie, Suisse) [12]. 

• Des bureaux d'architectes spécialisés, 

• Des bureaux d'études spécialisés, 

• Le Ministère de l'Economie de l'état fédéral finance des prêts et attribue des subventions pour la 

construction de maisons passives (voir partie 1), 


Saxe, Nordrhein-Westfalen, Reinland-Pfalz, Schleswig-Holstein) soutiennent le développement des 

maisons passives par différents mécanismes d'aides financières (voir partie 1) 

• Un certain nombre d'organismes bancaires gèrent des propositions de crédit subventionné par l'état 

fédéral : KfW-Förderbank, UmweltBank AG, GLS Gemeinschaftsbank… La banque KfW a un rôle 

proche de celui de l'ANAH (Agence Nationale pour l'Amélioration de l'Habitat) en France. 

• L'IWU, l'Institut pour le Logement et l'Environnement est un institut de recherche de la région de Hesse 

et de la ville de Darmstadt. Ses objectifs sont de rechercher, dans le cadre de coopérations 

interdisciplinaires, des formes actuelles de conditions de logement et de vie. Un des but est d'améliorer 

les conditions de logement des plus démunis. De plus, l'IWU étudie les possibilités d'utilisation de 

l'énergie rationnelle. Il participe à la rédaction de petits guides d'information (financés par le Ministère 

de l'Economie de la région de Hesse) à destination du grand public sur divers sujets liés au logement : 

fenêtres, maisons passives, systèmes de ventilation… [13] 

De façon plus spécifique aux systèmes de ventilation, les acteurs sont : 

• les industriels (regroupés en associations et syndicat, voir ci-dessous). Contrairement à ce qui existe en 

France, les industriels de la ventilation des logements en Allemagne sont différents de ceux de la 

ventilation des bâtiments tertiaires et de l'industrie ; lors de son enquête en 2004-2005, le TZWL (voir 

plus bas) a recensé 61 fabricants de systèmes de ventilation centralisés et 56 fabricants de systèmes de 

ventilation décentralisés, soit 94 constructeurs au total pour le marché de la ventilation des bâtiments 

[14]. 

• le DIBt en Allemagne pour la gestion de la certification et l'attribution de l'agrément ; 

• les laboratoires pour les essais et l'aide au développement qu'ils ont pu apporter aux industriels : 

- le Fraunhofer Institut für Solare Energiesystem (Fribourg) [9], 

- le TZWL (Europäisches Testzentrum für Wohnungslüftungsgeräte) [15] : laboratoire 

d'essais spécialisé dans les systèmes de ventilation pour l'habitat. Le TZWL édite tous les 

ans une liste des constructeurs de matériels de ventilation pour l'habitat, avec leurs 

caractéristiques, s'ils sont certifiés… 

C196 


- le laboratoire IKE ("Institut für Kernenergetik und Energiesysteme") de l'Université de 

Stuttgart [16], 

- … 

• diverses associations de constructeurs allemands qui ont une action très forte pour promouvoir les 

systèmes de ventilation pour l'habitat, et notamment les systèmes de ventilation double flux, avec 

l'édition régulière de lettres d'information, la parution de plaquettes techniques… 

- Le site internet "Frischluftechnik im Wohnungsbau" (Techniques de renouvellemement d'air 

dans l'habitat) est un portail d'informations sur les systèmes de ventilation dans l'habitat, qui 

concerne l'ensemble des acteurs, des fabricants aux utilisateurs finaux et qui fonctionne en 

collaboration avec l’association VfW (voir ci-dessous). Les thèmes abordés sont vastes : 

technique, économique, santé, économie d'énergie [17]. 

- L'association pour la ventilation des logements "Verband für Wohnungslüftung e.V." (VfW) 

[18], qui a pour objectif de disséminer les informations sur la ventilation mécanique pour 

l'habitat avec et sans récupération de chaleur, corriger les idées reçues, et soutenir les travaux 

réglementaires sur le sujet. 

- Le Kompetenzzentrum für Wohnungslüftung [19], lié aux deux structures précédentes, a pour 

objectif de communiquer sur les systèmes de ventilation. Il publie régulièrement une lettre 

d'information avec des informations techniques et générales. 

- Le Fachinstitut Gebäude-Klima e.V. [20] est le syndicat des fabricants de matériels 

climatiques et aérauliques. Il gère des actions de communication sur notamment la ventilation. 

Le groupe de travail "ventilation contrôlée" du Fachinstitut Gebäude-Klima [21] gère un site 

internet d'information sur les systèmes de ventilation mécanique dans l'habitat. 

Le Fachinstitut Gebäude-Klima a initié en 1994 avec le Ministère fédéral de l'Enseignement, de l'Economie, de 

la Recherche et des Technologies le projet FIA " Forschungs-Informations-Austausch" (Recherche, 

Information, Echanges). L'objectif principal de ce projet est la création et le renseignement de la base de 

données LUFTIKUS, dans le domaine de la ventilation et du climat intérieur. Cette base de données contient 

des publications, les différents projets en cours en Allemagne, et les services qu'assurent les industriels et 

distributeurs. 

On trouve également énormément d'associations ou d'instituts, souvent liés aux Ministères de l'Environnement 

des différentes régions d'Allemagne, qui travaillent et communiquent sur les systèmes de chauffage, ventilation 

et production d'eau chaude sanitaire, sur les économies d'énergie dans les logements, sur la qualité d'air 

intérieur… 

Aucun acteur résistant à l'innovation n'a été identifié. 

C197 


C.8.2 CONTENU DE L'INNOVATION 

Dans cette partie sont présentées les caractéristiques techniques des différents systèmes faisant l'objet de cette 

étude : les centrales doubles flux haute efficacité et les systèmes doubles flux locaux. Ces produits sont présents 

sur le marché allemand, mais certaines sociétés exportent en Suisse, en Autriche et aux Pays-Bas notamment. 

Les sites internet des sociétés citées sont donnés dans la liste des références, à la fin de ce rapport. 

LES CENTRALES DOUBLE FLUX HAUTE EFFICACITE 

Les centrales présentées dans cette partie sont celles pouvant équiper des maisons individuelles, ou de grosses 

maisons pouvant contenir plusieurs familles. Les débits les plus élevés sont donc de l'ordre de 500 m 3 /h. Seules 

celles présentant une efficacité de récupération de chaleur supérieure à 75% ont été retenues, mais il existe de 

très nombreux produits d'efficacité inférieure. 

Séjour 

Air vicié 

Cuisine 

Chambre 

Bain 

Repas 

WC 

Air rejeté 

Air neuf 

Air pulsé 

RC 

Système de Ventilation Double Flux avec récupération d'énergie 

(Source - DIAE-Service cantonal de l’énergie- Christian Freudiger -Minergie-Genève) 

Les centrales comportent globalement les mêmes éléments. 

L'échangeur 

Il existe deux grandes familles d'échangeurs pour ce type de centrale : échangeur statique et échangeur rotatif. 

- Les échangeurs statiques peuvent être à contre-courants, à courants croisés ou à contre-courants croisés. 

L'efficacité de ces échangeurs varie avec le type : 

• courants croisés : 50 - 70% 

• contre-courants croisés : 70 – 80% 

• contre-courants : 85 – 99% 

C198 


Ttrois types d'échangeurs statiques, de gauche à droite : courants croisés, contre-courants croisés, contrecourants 

- Les échangeurs rotatifs, constitués de plaques d'aluminium ondulées enroulées autour de l'axe de rotation on 

une efficacité de récupération de chaleur de l'ordre de 70-80%. 

Les moteurs des ventilateurs 

Les moteurs des ventilateurs sont à courant alternatif ou courant continu. Les moteurs à courant continu 

permettent une réduction des consommations électriques, ont une durée de vie plus élevée que les moteurs à 

courant alternatif classiques et peuvent être installés et entretenus plus facilement. Ils permettent de plus 

facilement faire varier le débit des centrales suivant les besoins. Ils sont de plus en plus utilisés dans les 

centrales de ventilation double flux. 

Les classes de filtre 

Les centrales comportent presque systématiquement un ou plusieurs rangs de filtration sur l'air neuf et l'air 

repris. Le filtre sur l'air repris sert à protéger l'échangeur d'un encrassement trop rapide, et est généralement de 

classe G3 ou G4. Certains produits ne comportent toutefois que du G1, ou signalent simplement une "grille". 

Le filtre sur l'air neuf protège également des grosses poussières, avec du G3 ou G4, mais la plupart des produits 

comportent deux rangs de filtration, avec un deuxième filtre de classe F5 à F7. Un filtre plus efficace, comme 

F8 (pour la protection des pollens) est souvent proposé en option. 

Quelques centrales comportent une mesure de pertes de charge des filtres, qui permet de signaler 

automatiquement le moment de changer les filtres lorsqu'ils sont trop encrassés. 

Les conduits 

Les conduits de ventilation sont la plupart du temps des conduits rigides en plastique et/ou en métal et non des 

conduits souples. 

La régulation 

La plupart des centrales ont 3 ou 4 allures de fonctionnement : réduit pour les périodes d’inoccupation des 

locaux, normal, élevé pour les périodes de suroccupation ou de besoin d’évacuation d’une pollution spécifique 

(cuisine par exemple), et parfois une allure pour l'été avec by-pass de l’échangeur (voir ci-après). Les moteurs à 

courant continu permettent une variation électronique de vitesse, pour s'adapter aux plages de fonctionnement, 

et au réseau installé. 

La commande peut se faire par l'intermédiaire d'un interrupteur manœuvré par l’utilisateur, ou d'un tableau de 

commande à placer généralement dans le séjour. Un certain nombre de produits permettent également de 

programmer différents types de fonctionnement avec une horloge. 

Le dégivrage 

C199 


La plupart des centrales comportent un dégivrage électrique pour éviter l’apparition de givre sur l’échangeur 

lorsque les conditions le rendent possible (air extrait humide échangeant avec de l’air neuf très froid). Il est la 

plupart du temps possible de coupler l'arrivée d'air neuf à des conduits enterrés (puits canadien), ce qui permet 

d'assurer une température minimum d'air en entrée de l'échangeur en hiver (et de se passer de ce fait d’un 

système de dégivrage) et de rafraîchir l’air neuf en été. 

Beaucoup de produits peuvent également intégrer en option le passage de l'air soufflé sur des batteries 

électriques ou à eau chaude, après l'échangeur, pour assurer des températures plus élevées et contribuer au 

chauffage. 

Le by-pass en été 

En été, et parfois en demi-saison, il n'est pas toujours nécessaire de récupérer l'énergie de l'air extrait pour l'air 

soufflé, par exemple lorsqu’on souhaite profiter d’une faible température extérieure pour rafraîchir le local sans 

chauffer l’air neuf par l’air extrait. Certaines centrales sont donc équipées d'un by-pass pour éviter l'échangeur 

de chaleur (ce qui permet également de diminuer les pertes de charge et éventuellement d'augmenter les débits). 

Suivant les modèles, le by – pass peut être une cassette à installer dans la centrale par l'utilisateur à l'arrivée des 

beaux jours, ou être déjà intégré dans la centrale. Dans ce cas, il peut être actionné par un interrupteur, ou pour 

les modèles les plus perfectionnés, être actionné de façon automatique en fonction de la température extérieure. 

Le prix 

Il est globalement difficile de trouver les prix des produits. Quelques constructeurs donnent des prix sur leur site 

internet : ainsi PAUL vend ses centrales de 1770 à 4450 euros suivant les modèles ; MAICO les propose de 

2480 à 6130 euros. Les gammes de prix sont larges. 

Les centrales doubles flux haute efficacité avec un échangeur statique identifiés semblent plus nombreuses que 

les centrales double flux haute efficacité avec un échangeur rotatif. Certains produits sont vendus par des 

sociétés différentes, sous des noms différents.Le marché est en pleine évolution, avec des produits qui 

apparaissent et qui disparaissent, du fait du contexte réglementaire et énergétique. Ces produits figurent aussi de 

plus en plus au catalogue de fabricants de chaudière. 

LES SYSTEMES DOUBLE FLUX LOCAUX OU DECENTRALISES 

Les systèmes de ventilation mécanique locaux sont destinés à ventiler une seule pièce, par opposition aux 

systèmes de ventilation centralisée destinés à ventiler un ensemble de pièces. 

Ces systèmes paraissent être destinés à des pièces de vie (chambres, salon, salle à manger), mais la façon dont 

les pièces techniques sont ventilées n'est alors pas très claire. 

On peut aussi assurer un certain balayage du logement avec plusieurs appareils dont les débits sont 

individuellement déséquilibrés, mais pour lesquels la somme des débits extraits est égale à la somme des débits 

soufflés. 

Ces systèmes de ventilation mécanique locaux sont à double flux avec récupération de chaleur, c'est-à-dire 

assurent à la fois le soufflage et l'extraction d'air, avec un échange de chaleur entre air extrait et air neuf 

permettant une récupération d'énergie. 

On distingue les systèmes selon deux types : 

• systèmes destinés à assurer la ventilation seule, 

• systèmes de ventilation couplés à un appareil de chauffage (résistances électriques ou radiateur à eau 

chaude). 

C200 


Système de ventilation seule 

On peut noter le caractère très compact de ces appareils, bien illustré par les photographies montrant l'intérieur 

de l'appareil Meltem. A noter aussi le prix catalogue annoncé pour certains produits, de l'ordre de 700 à 900 

euros. Les efficacités de récupération annoncées sont comprises entre 50 et 75%. 

On peut se demander si tous les appareils présentés sont réellement industrialisés et fabriqués. Dans certains 

cas, les éléments disponibles conduisent à penser qu'il peut s'agir d'appareils encore virtuels ou de 


Enfin, on remarquera que le soufflage et l'extraction d'air sont toujours extrêmement proches l'un de l'autre ; on 

peut vraiment s'interroger sur la capacité de ces appareils à ventiler correctement l'ensemble de la pièce qu'ils 

équipent : des courts-circuits sont à craindre, que ce soit du côté intérieur, avec une partie de l'air extérieur qui 

est susceptible d'être extrait directement sans rentrer vraiment dans la pièce, ou du côté extérieur, avec l'air 

extrait qui peut être repris comme air extérieur. 

Système de ventilation et de chauffage 

Le chauffage est assuré par la présence de résistances électriques ou le couplage avec un radiateur à eau chaude. 

Ce dernier peut être intégré complètement à l'appareil ou être rapporté devant le système de ventilation.Tous les 

appareils sont munis de deux ventilateurs, l'un pour l'air neuf et l'autre pour l'air extrait.On notera le prix 

catalogue annoncé par exemple pour les appareils Olsberg, de l'ordre de 800 à 1100 euros. 

Comme au paragraphe précédent, on peut se demander si tous les appareils présentés sont réellement 

industrialisés et fabriqués. Dans certains cas (Paul), les éléments disponibles conduisent à penser qu'il peut 

s'agir d'appareils encore virtuels ou de démonstration. 

CERTIFICATION 

DIBt 

En Allemagne, la certification des produits de construction est régie par des lois promulguées par chacune des 

régions ("Länder") et qui reprennent le contenu d'un texte de référence établi au niveau fédéral 

("Musterbauordnung" = modèle de règlement sur la construction). L'article 17 de ce modèle de règlement (et 

les articles correspondants dans les lois de chacun des Länder) exige que les produits de construction portent la 

marque Ü, prouvant qu'ils sont agréés. Cet agrément repose sur leur examen technique et sur un référentiel 

établi par le DIBt ("Deutsches Institut für Bautechnik"), assisté par un comité d'experts. Cette procédure 

s'apparente ainsi à la procédure des avis techniques français. 

Les référentiels techniques utilisés pour l'agrément des appareils de ventilation mécanique avec ou sans 

récupération de chaleur et centralisés [22] ou décentralisés [23] évaluent leurs performances énergétiques en 

fonction de la réglementation thermique allemande (EnEV). Ces référentiels sont basés sur les résultats d'un 

projet de recherche mené en 1996 par l'Université de Dortmund, modifié en 2003 par le DIBt et le comité 

d'experts pour tenir compte de la nouvelle réglementation thermique allemande EnEV. 

En plus de ces essais destinés à l'agrément technique des appareils de ventilation, un laboratoire comme le 

laboratoire IKE de l'Université de Stuttgart propose d'autres essais au choix de ses clients : 

• - Essais acoustiques selon EN ISO 3744, 

C201 


• - Essais de performances selon EN 13141-7 et 13141-8, 

• - Essais d'efficacité de récupération de chaleur selon EN 308, 

• - Essais de l'éventuelle PAC selon l'EN 255, 

• - Visualisations par thermographie infrarouge pour l'examen de l'isolation thermique de l'enveloppe de 

l'appareil, 

• - Essais de diffusion d'air dans un local, 

• - Essais en vue de la certification par le Passivhaus Institut. 

Passivhaus geignete Komponente 

Le Passivhaus Institut a créé son propre système de certification "Passivhaus geeignete Komponente". Cette 

certification s'applique aux produits tels que les fenêtres, les isolants, les portes, les vitrages et les centrales de 

ventilation double flux. 

Pour les centrales double flux, les exigences portent entre autre sur : 

• - La récupération de chaleur pour des débits équilibrés, pour une température extérieure comprise entre 

–15 et +10°C et un air extrait de 21°C, doit être supérieure à 75% ; 

• - La puissance spécifique des ventilateurs doit être inférieure à 0,45 W/(m3/h) pour le débit d'air 

nominal, 

• - Les débits de fuites internes et externes ne doivent pas dépasser 3% du débit de la centrale. 

D'autres paramètres considérés sont niveau de bruit, l'aspect hygiénique de l'appareil et le fonctionnement du 

dégivrage. 

Le Passivhaus Institut a défini dans un document les conditions des points d'essais (qui semblent proches, voire 

les mêmes que ceux de l'agrément). 

Plusieurs produits sont actuellement certifiés. 


Les produits de ventilation double flux présents notamment sur le marché allemand paraissent aboutis et fiables, 

et une grande partie d'entre eux sont certifiés par le DIBt. Néanmoins, même si le marché a connu un essor 

considérable, l'utilisation des systèmes de ventilation double flux dans les logements allemands notamment est 

encore très récente, et on connaît actuellement peu de retour de leur fonctionnement sur site. De plus, le nombre 

d'industriels fabricants présents sur le marché est encore très variable d'une année à l'autre, nombre d'entre eux 

disparaissant rapidement alors que d'autres apparaissent, ce qui montre que ces systèmes ne sont pas encore 

matures. En outre, les niveaux de prix atteints sont pour certain complètement rédhibitoires. 

Les centrales double flux haute efficacité et les systèmes double flux locaux peuvent donc être considérés 

comme des innovations émergentes. 

CHAMP D'APPLICATION 

Centrales double flux haute efficacité 

Les centrales double flux haute efficacité sont destinées aux bâtiments dont l'étanchéité à l'air est 

particulièrement bonne, afin que leur intérêt énergétique ne soit pas dégradé par un renouvellement d'air 

parasite. Les maisons passives et à faible consommation d'énergie, qui respectent des exigences sur l'étanchéité 

du bâtiment sont donc directement concernées. 

C202 


Pour les bâtiments classiques, cet aspect limite l'utilisation des centrales double flux aux bâtiments neufs, sauf si 

une rénovation lourde sur un bâtiment existant permet d'atteindre un très bon niveau d'étanchéité à l'air. De plus, 

la place nécessaire au passage des conduits et à l'installation de la centrale est une contrainte forte. A noter 

également que la consommation énergétique des bâtiments neufs est soumise à des contraintes réglementaires, 

mais ce n'est pas encore le cas des bâtiments existants: le marché est donc moins important, et par conséquent 

l'offre moins grande. 

Plusieurs type de bâtiments peuvent être concernés : la maison individuelle bien sûr, mais également les 

logements collectifs (système par appartement), les commerces, les petits bâtiments de bureaux (au-delà de 

certains niveaux de débit, les systèmes ne sont pas les mêmes). 

Double flux locaux 

Les double flux locaux sont destinés en priorité aux bâtiments en rénovation, du fait de leur souplesse 

d'installation, et de leurs plus faibles performances. Certains appareils très complexes sont destinés à la 

construction neuve. Ils peuvent être installés dans tout type de bâtiment, même si leur marché concerne plutôt le 

logement, maisons individuelles et logements collectifs. 

IMPACTS 

Consommation d'énergie 

Les centrales double flux ont une puissance très variable suivant les débits qu'elles peuvent assurer, la 

technologie de moteur et le type d'échangeur. Les puissances sont globalement comprises dans une fourchette 

allant de 40 à 200W, soit 400 à 1700 kWh de consommation d'électricité par an en fonctionnement permanent. 

Pour les systèmes double flux décentralisés avec récupération de chaleur, leur consommation est comprise entre 

4 et 40W. Il est difficile de calculer une consommation à l'année parce que ces produits ne sont généralement 

pas destinés à fonctionner en permanence. Il ne faut pas oublier que plusieurs systèmes sont nécessaires pour 

assurer correctement la ventilation d'un logement. 


Il n'existe à notre connaissance pas d'éléments publiés sur le contenu environnemental des systèmes double flux. 

Le CETIAT a mis au point en 2005 un outil simplifié d'analyse du cycle de vie des équipements de chauffage, 

ventilation et conditionnement d'air [25]. Cet outil a été appliqué sur un caisson de VMC simple flux, et les 

résultats ont montré que la partie utilisation du système (consommation électrique du moteur) représentait 

environ 80% des impacts environnementaux. 

Les caissons de ventilation double flux comportent beaucoup plus de matière que les caissons simple flux du 

marché français, mais ont une consommation électrique (deux moteurs, plus de pertes de charge dues à 

l'échangeur, aux filtres…) nettement supérieure. On peut estimer que les impacts environnementaux d'un 

système double flux sont donc également dus à plus de 80% à cette consommation électrique. Cette estimation 

concerne le caisson double flux seul et ne prend pas en compte les économies réalisées sur les besoins de 

chauffage du fait de la récupération de chaleur. 


Pour les centrales double flux, le bâtiment doit permettre le passage des conduits de soufflage et d'extraction. Il 

doit de plus être suffisamment étanche pour que le renouvellement d'air parasite ne perturbe pas le 

fonctionnement de la centrale et ne pénalise pas son intérêt énergétique (les bâtiments ventilés par un système 

double flux ont une pression à l'intérieur du bâtiment proche de celle de l'extérieur, et sont donc plus sensibles 

aux effets de vent : le débit d'air traversant peut donc être élevé). 

C203 


La perméabilité à l'air des maisons passives doit être inférieure à 0,6 vol/h sous 50 Pa (cela correspond environ 

à 0,2 m3/h/m² sous 4 Pa, pour un rapport volume/surface = 2). De façon moins extrême, il est recommandé 

d'avoir une perméabilité inférieure à 1,5 vol/h sous 50 Pa (environ 0,5 m3/h/m² sous 4 Pa) pour installer une 

centrale double flux. 

Le dimensionnement du réseau doit être correctement fait pour que la centrale assure les débits visés, sans trop 

de pertes de charge. 

L'avantage des systèmes double flux locaux est la souplesse d'utilisation, puisque seul un emplacement sur un 

mur extérieur est à prévoir. Certains appareils sont néanmoins très volumineux. 


FIABILITE DE LA MISE EN ŒUVRE SUR CHANTIER 

Les centrales double flux sont des composants génériques, adaptés au chantier. Seules les différentes parties du 

réseau doivent être installées de façon spécifique à chaque bâtiment. 

Pour tous les systèmes concernés par cette étude, il n'existe a priori pas de difficultés particulières 

d'implémentation et d'intégration dans les bâtiments. Aucune compétence particulière, autre que celles que doit 

normalement avoir un installateur en ventilation, n'est a priori nécessaire pour l'installation des centrales double 

flux et de systèmes décentralisés. 

L'installateur doit néanmoins bien connaître le produit qu'il installe, et la mise en oeuvre, comme pour tout 

système de haute technologie, doit être naturellement soignée pour permettre le maximum d'économie d'énergie 

et le bon fonctionnement du système : les réseaux doivent être étanches, les bouches de soufflage et d'extraction 

correctement raccordées… 

L'enquête réalisée en 2003 par le TZWL auprès des fabricants et distributeurs de systèmes de ventilation [14] 

montre qu'au moins 18 sociétés proposent des formations pour les installateurs. Dans le cadre de l'association 

MINERGIE, des formations axées sur la ventilation (conception, installation, exploitation) ont lieu 

régulièrement en Suisse. 

A noter que les installateurs en Allemagne notamment sont réputés pour être mieux formés et plus qualifiés que 

leurs homologues français. 

SPECIFICITE DE MISE EN ŒUVRE 

Compte tenu des remarques faites dans le paragraphe précédent, l'installation d'une centrale double flux ou d'un 

système local dans un bâtiment neuf ou en rénovation lourde peut être considérée comme de difficulté normale. 

Une publication lors du congrès des maisons passives de 2005 [26] attire néanmoins l'attention sur des 

difficultés d'installation de systèmes de ventilation dans des bâtiments passifs rencontrés dans la région 

Nordrhein-Westfalen, par manque de connaissance des produits de la part des installateurs : ces difficultés ont 

été aisément levées avec l'aide des fabricants, montrant ainsi la nécessité de formation. 

MODALITES DE GESTION, D'EXPLOITATION ET DE MAINTENANCE 

Pour les centrales double flux, l'entretien et la maintenance se traduisent principalement par : 

• Maintenir libres de neige et de feuilles mortes la prise d'air neuf et le rejet d'air à l'extérieur ; 

• Contrôler et nettoyer l'échangeur de chaleur double flux au moins une fois par an, à l'eau chaude et avec 

un détergent courant ; 

C204 


• Changer les filtres lorsque l'indicateur de colmatage (quand il y en a un) le signale, ou à intervalles 

réguliers variables suivant la classification du filtre (une fois par an pour un filtre G4, quelques mois 

pour un filtre très performant). 

Ces différentes actions peuvent être réalisées par l'utilisateur. 

Il n'a pas été trouvé d'informations sur l'existence de contrats de maintenance, et leur coût éventuel, ni sur le 

service après-vente et son fonctionnement. 

Sur le site de l'association pour la ventilation des logements [18], on peut voir pour chaque industriel l'étendue 

de l'offre qu'il propose : 

• 32 sociétés sur 36 aident au dimensionnement (choix du produit suivant les caractéristiques du 

logement) ; 

• 6 sociétés assurent le montage de leur produit ; 

• 30 sociétés aident à la mise en service de leur produit ; 

• 28 assurent un service après-vente. 

Ces informations ne précisent pas les modalités (conditions, coûts…) de ces services. A titre d'exemple, la 

société PAUL-LÜFTUNG facture 290 euros l'aide au choix du système adapté au logement. 

INCITATIONS REGLEMENTAIRE, FISCALE, MODALITES DE FINANCEMENT 

Les éléments donnés dans cette partie sur les réglementations thermiques des différents pays proviennent en 

grande partie des rapports publiés dans le cadre du projet ENPER-TEBUC [28, 29,30,31], ainsi que 

d’informations complémentaires obtenues par le CETIAT. 

Allemagne 


La première incitation réglementaire en Allemagne est la réglementation thermique EnEV [32]. 

La réglementation thermique allemande EnEV "Energieeinsparverordnung" remplace depuis le 1er février 2002 

deux réglementations : Wärmeschutz-Verordnung (WSchV 95) et Heizungsanlagen-Verordnung. Elle a été 

complétée en 2004, et sera modifiée fin 2006 pour s'adapter aux directives européennes (en prenant notamment 

en compte l'éclairage dans les calculs). 

EnEV fixe une exigence sur la consommation d'énergie primaire du bâtiment et sur l'étanchéité à l'air de 

l'enveloppe. Cette consommation en kWh/m²/an doit être inférieure à une valeur limite, qui dépend du rapport 

entre la somme des surfaces des parois déperditives et le volume du bâtiment. La réglementation allemande 

exige également un renouvellement d'air minimum, sans donner de valeurs. Ces exigences font qu'il est 

quasiment nécessaire de mettre en place un système de ventilation mécanique (la majorité des logements en 

Allemagne en est aujourd'hui dépourvue) conduisant à des consommations d'énergie directe (consommations 

électriques des ventilateurs) et liée au renouvellement d'air les plus faibles possibles. C'est ce contexte qui 

favorise le développement du marché pour les systèmes de ventilation double flux à récupération de chaleur. 

La valeur de l'efficacité de récupération de chaleur prise en compte dans le calcul provient du constructeur. 

Financement 

De nombreuses modalités de financement existent en Allemagne pour la construction de maisons passives : 

• La banque KfW [33] gère un programme d'aide au financement appelé "Construire écologique" 

(Ökologisch Bauen) depuis début 2005. La construction d'une maison passive ou à faible consommation 

d'énergie, ou l'installation d'équipements énergétiques performants (dont les pompes à chaleur et 

C205 


systèmes de ventilation avec récupération de chaleur) donnent droit à des emprunts avec des conditions 

favorables de remboursement. La somme prêtée est de maximum 50 000 euros, à rembourser sur 10 ans 

maximum ; le remboursement peut commencer à la troisième année seulement. Les taux d'intérêts sont 

fixés en dessous du marché, et il est possible de faire des remboursements non prévus à n'importe quel 

moment sans frais. Cette offre peut être combinée à d'autres aides publiques ou d'autres programmes de 

la banque KfW. Après construction de la maison, la banque vérifie que les fonds ont bien été employés 

comme prévu. 

D'autres programmes existent, sur la rénovation des logements, les systèmes de génération d'énergie dans les 

logements… 

• De plus, depuis février 2006, les taux d'intérêts pour un emprunt d'au maximum 50000 euros par 

logement et par 10 ans sont de : 

o Sur 10 ans : 0,90 % effectifs 



Ces très faibles taux sont financés par l'état fédéral. 

Suisse 


Saxe, Nordrhein-Westfalen, Reinland-Pfalz, Schleswig-Holstein…) ou villes allemandes soutiennent le 

développement des maisons passives par différents mécanismes d'aides financières. 


Les textes de la réglementation thermique suisse varient selon les cantons. 


surface du bâtiment, sa forme, de la zone climatique, de la température intérieure, de l'occupation et des gains 

internes. 

Les débits de renouvellement d'air à respecter sont décrits dans cette réglementation thermique. Les 

déperditions liées à ce renouvellement d'air sont calculées suivant l'EN 832 [34]. L'efficacité de récupération de 

chaleur pour les systèmes de ventilation double flux est prise en compte dans les calculs. 

Financement 

Les cantons attribuent des subventions aux bâtiments respectant le standard MINERGIE. 

Quelques entreprises d'approvisionnement en électricité promeuvent également l'installation et l'exploitation de 

pompes à chaleur. 

Pour les bâtiments MINERGIE et les rénovations MINERGIE, certaines banques accordent des emprunts à des 

conditions préférentielles. Les offres classiques ont pour noms "Eco-Crédit" ou "Hypothèques MINERGIE". 

Pays-Bas 


La réglementation thermique néerlandaise date de 1996 et impose le calcul de l'EPC, Energy Performance 

Coefficient, qui corrige la consommation d'énergie du bâtiment par le volume et la somme des surfaces 

déperditives de ce bâtiment. Cet EPC doit être inférieur à une valeur de référence valable pour tous les 

bâtiments. 

Elle prend en compte de façon relativement détaillée le poste ventilation dans les calculs de performance 

énergétique des bâtiments. Ces calculs sont dans une large mesure basés sur des facteurs de corrélation qui ont 

C206 


été déduits de mesures et de calculs avec un modèle détaillé. L'étanchéité des conduits n'est pas prise en compte 

dans les calculs. Pour l'efficacité de récupération de chaleur, la valeur à utiliser dans les calculs est une valeur 

par défaut ou une valeur résultant d'un essai selon une norme nationale. La puissance des ventilateurs est une 

valeur par défaut, discriminant les moteurs à courant alternatif et à courant continu en favorisant ces derniers. 

La valeur de l'EPC max est régulièrement renforcée, elle est ainsi passée de 1,6 en 1996 à 0,8 tout récemment 

en 2006. Les systèmes de ventilation double flux haute efficacité connaissent un fort développement depuis la 

mise en place de cette réglementation thermique (voir §5.4.2). 

Financement 

Aucun organisme aux Pays-Bas ne propose d'aides financières pour l'installation d'un système de ventilation 

double flux. 

Belgique 


Il existe deux réglementations thermiques différentes pour la Flandre et la Wallonie en Belgique. 

En ce qui concerne la réglementation thermique de la région Flandre, la récupération de chaleur est prise en 

compte ; l'efficacité de récupération doit être caractérisée suivant la norme EN 308, mais est pénalisée de 15% 

si les débits soufflés et extraits mis en œuvre ne sont pas équilibrés. La puissance totale réelle des ventilateurs 

est prise en compte dans le calcul de performance énergétique. Pour la perméabilité du bâtiment, des valeurs pas 

défaut sont utilisées. 

Un des rapports du projet européen ENPER-TEBUC montre que l'essor des systèmes double flux en Belgique 

suite à la réglementation thermique n'a pas été aussi fort qu'aux Pays-Bas. Le prix est encore trop dissuasif 

Les trois régions (région flamande, région wallone, et région de Bruxelles-Capitale) de la Belgique disposaient 

lors de la publication de la directive performance énergétique des bâtiments en 2003 chacune de leur 

réglementation thermique, couvrant des domaines différents. La ventilation n'était pas prise en compte dans tous 

ces textes. 

Une certaine mise à niveau a donc dû être prévue, déjà en place en région flamande mais en cours dans les 

autres régions ; les trois régions disposeront toujours d'une réglementation différente. Des outils communs vont 

tout de même être mis en place. 

Financement 

De la même façon que pour les textes réglementaires, les aides de financement sont différentes suivant les 

régions belges. La région wallone propose actuellement et jusqu'à fin 2007 une prime de 75% du montant de 

l'investissement (TVA comprise) avec un maximum de 1500 euros pour l'installation d'un système de 

ventilation avec récupérateur de chaleur haute efficacité [35]. 

Les critères sont : 

• le niveau d'isolation thermique globale de l'habitation, qui doit être inférieur à une valeur limite (il s'agit 

de maisons mieux isolées que ce qui est strictement requis par la réglementation) ; 

• le chauffage du logement ne doit pas être électrique ; 

• le logement ne doit pas être équipée d'un système d'air conditionné électrique ; 

• le système de ventilation doit être un système de ventilation mécanique contrôlée double flux avec 

récupération de chaleur au moyen d'un échangeur de chaleur à contre-courant ; 

• l'échangeur thermique doit avoir un rendement minimum de 85% suivant la norme EN 308 ; 

C207 


• l'installateur doit mesurer, in situ, les débits en sortie et en entrée des différentes bouches de soufflage et 

d'extraction afin d'assurer le réglage adéquat de l'installation ; 

• l'installation doit être réalisée par un entrepreneur enregistré auprès du Service public fédéral des 

Finances belge. 

La Région flamande et la Région de Bruxelles-Capitale ne proposent pas de prime pour la ventilation. L'état 

fédéral n'a pas non plus pris en compte la ventilation dans les réductions d'impôts accordées dans le cadre des 

économies d'énergie. 


On a pu voir dans ce rapport que les systèmes de ventilation double flux, qu'ils soient centralisés ou 

décentralisés, ne sont pas réservés aux maisons passives. On trouvera néanmoins dans cette partie presque 

exclusivement des résultats obtenus sur cette catégorie de bâtiment, du fait du grand nombre de publications 

existantes (en particulier provenant du congrès annuel des maisons passives). 

Dans le cadre d'un projet du programme "Haus der Zukunft" (la Maison du Futur), financé par le Ministère 

fédéral autrichien de la Recherche, de l'Innovation et des Technologies, une évaluation technique des systèmes 

de ventilation a été réalisée sur site, dans 92 maison autrichiennes. Le projet a été terminé en 2004 [36]. 

Les systèmes de ventilation étaient tous des systèmes double flux, installés dans des maisons passives ou à 

faible consommation d'énergie. L'objectif de l'étude était d'identifier les bonnes et mauvaises pratiques, et 

d'établir une liste de critères à respecter pour avoir un fonctionnement correct du système. L'évaluation a été 

menée sous la forme de questionnaires, d'examen et de mesures sur site. 

Les problèmes les plus fréquents, liés à la conception globale du système ont été : 

• L'étanchéité à l'air du bâtiment n'a pas été vérifiée ou son importance a été sous-évaluée ; 

• Les problèmes de bruit du système dus à un mauvais dimensionnement du réseau, des pertes de charge 

de filtres trop élevées, des conduits de trop petits diamètres ou à l'absence de silencieux. En réponse à 

ces problèmes de bruit, les utilisateurs ont tendance à diminuer les débits, au détriment de la qualité du 

renouvellement d'air ; 

• La mauvaise circulation de l'air dans le logement ; 

• Problèmes de régulation des débits d'air ; 

• Débits d'air insuffisants dans les chambres, la cuisine et la salle de bain ; 

• L'influence de la ventilation sur la combustion ; 

• Les rejets de fumée ou de hotte de ventilation influencent le système de ventilation ; 

• Les bouches de soufflage et d'extraction sont mal dimensionnées ou mal placées. 

Les erreurs liées à un élément du système les plus fréquentes sont : 

• Bouches d'extraction avec trop de pertes de charge, 

• Pas de rejet des condensats, 

• Pas d'isolation des conduits "chauds" (air repris et air soufflé) dans les zones non chauffées (caves, 

combles), 

• Qualité de filtration insuffisante et mauvaise maintenance des filtres, 

• Les centrales non autoréglables ne sont pas équilibrées (c'est parfois aussi le cas des centrales 

autoréglable), 

• Absence de témoin pour indiquer le changement des filtres, 

C208 


• Absence ou insuffisance de silencieux acoustiques, 

• Diamètres des conduits insuffisants (ce qui engendre des vitesses d'air élevées), 

• Conduits non appropriés (conduits souples au lieu de conduits rigides). 

Les résultats de l'enquête auprès des utilisateurs sont dans le §5.3. 


Energie 

L'évaluation sur site des systèmes double flux n'est pas facile puisque les déperditions par renouvellement d'air 

ne sont pas différentiables des déperditions par les parois. De plus, une comparaison stricte nécessiterait deux 

bâtiments identiques (mêmes caractéristiques de parois, même climat extérieur) avec pour seule différence le 

système de ventilation. Aucune publication traitant directement du système de ventilation n'a pu donc être 

trouvée. 

Au niveau des performances des produits, les fabricants annoncent traditionnellement l'efficacité de 

récupération de chaleur de l'échangeur seul, parce que c'est la valeur la plus élevée et donc la plus intéressante 

commercialement. 

La méthode de test utilisée pour la certification allemande détermine l'efficacité de la centrale, c'est-à-dire en 

prenant en compte les fuites internes et externes, les déperditions de l'enveloppe, et la récupération ou non des 

pertes liées aux ventilateurs suivant leur position. Cela permet de définir une efficacité globale du produit. 

Mais en fonctionnement sur site, l'efficacité du système dans son ensemble va dépendre de plusieurs autres 

aspects : 

• Des pertes par les réseaux : elles vont être fonction du type de conduits, de leur nombre et de leur 

longueur, ainsi que de leur étanchéité. 

• Du temps de fonctionnement en mode dégivrage nécessaire, et du système de dégivrage : un dégivrage 

électrique fréquent va entraîner une augmentation de la consommation électrique du système ; un 

dégivrage assuré par un puits canadien n'entraînera pas de consommation électrique supplémentaire, 

mais le système devra fournir une pression supérieure. 

• De l'étanchéité à l'air du bâtiment (voir à ce sujet le §3.5.3) : si le bâtiment est perméable et que le débit 

de traversant est important par rapport au débit de ventilation assuré par le système, les économies 

d'énergie en valeur absolue seront bien celles prévues, mais elles ne représenteront qu'une faible partie 

des déperditions par renouvellement d'air totales. 

• De la qualité de l'installation et de la programmation du système. 

Stabilité, Sismique, Feu 

Il n'a pas été trouvé d'éléments sur la caractérisation des systèmes double flux dans ces domaines. 

Confort thermique et acoustique 

Quelques publications font état de ressenti d'un air trop sec dans une maison ventilée avec un système double 

flux. 

L'enquête dans le cadre du programme "Haus der Zukunft" [36] montre que les utilisateurs ne sont pas gênés 

par les problèmes acoustiques. Néanmoins, les mesures sur site ont montré que les débits étaient souvent 

insuffisants, parce que les utilisateurs faisaient fonctionner leur système en dessous du régime nécessaire, 

diminuant par là le niveau de bruit engendré. 

C209 


Sanitaire 

Quelques règles de bonne pratique 

Du point de vue sanitaire, l'installation d'un système de ventilation double flux doit respecter certaines 

exigences : 

• prise d'air extérieur protégée des éléments extérieurs, et éloignée de tout rejet d'air vicié, 

• air neuf filtré (au minimum filtre G4 pour protéger l'échangeur), 

• le filtre doit être installé de façon étanche mais être facilement démontable pour entretien, 

• si le système est précédé d'un puits canadien, les règles de base sont : 

- conduits en PE (polyéthylène) ou PP (polypropylène), 

- pente du conduit de l'ordre de 2% pour évacuer les condensats, 

- présence d’un système spécifique d’évacuation des condensats, 

• les conduits aérauliques dans le logement doivent être accessibles pour le nettoyage, 

• l'évacuation des condensats doit être prévue sur l'échangeur, 

• … 

La qualité d'air intérieur (QAI) dans les maisons passives 

Plusieurs publications du congrès des maisons passives de 2003 donnent les résultats d'enquêtes effectuées 

auprès d'occupants de maisons passives, notamment sur leur perception de la QAI. On ne connaît 

malheureusement pas en détail le type de systèmes de ventilation installés : il est seulement établi que ce sont 

des systèmes avec récupération de chaleur. 

Dans le cadre de la publication [37], qui porte sur les motivations des personnes à habiter dans une maison 

passive, 26 occupants de maisons passives ont répondu à un certain nombre de questions, dont l'une sur leur 

perception de la QAI. La QAI est perçue comme bonne par 50% d'entre eux et très bonne par 46% ; 5% la 

trouvent moyenne. 

La publication [38] porte sur les réponses de 73 occupants : la QAI est notée à la valeur 5 dans les chambres et à 

5,5 dans le salon sur une échelle allant de 1 (très mauvais) à 6 (très bon). 

La référence [39] a demandé aux occupants de 31 maisons passives HLM de juger leur système de ventilation 

mécanique, sur une échelle allant de 0 (très mauvais) à 6 (très bon). Les systèmes sont globalement bien jugés ; 

on a malgré tout 8 notes (sur 31) inférieures ou égales à 3. 

Comment jugez-vous votre système de ventilation ? très mauvais : 0 – très bien : 6 [39] 

Il ne faut pas perdre de vue que le ressenti des occupants est subjectif, et peut parfois être loin de la réalité. Les 

campagnes de mesure de qualité d'air dans les maisons passives équipées de systèmes de ventilation double flux 

que l'on peut trouver dans la littérature ont souvent le défaut d'avoir été menées immédiatement après la 

C210 


construction des bâtiments, alors que les matériaux de construction relarguent encore des polluants. Les niveaux 

de polluants alors trouvés dans les maisons n'étaient pas inférieurs à ceux de maisons classiques. 


Le risque de dégradation des performances thermiques des systèmes double flux est essentiellement lié aux 

phénomènes d'encrassement des composants : 

• échangeur de chaleur : l'efficacité de l'échangeur va être dégradée si les échanges de chaleur se font 

moins bien ; 

• bouches d'extraction et de soufflage, filtres, réseau : l'encrassement de ces composants va entraîner une 

augmentation des pertes de charge que les ventilateurs ont à combattre, modifiant ainsi leurs points de 

fonctionnement et pouvant diminuer les débits traités. 

De plus, un mauvais entretien des filtres et du puits canadien quand il y en a un peut entraîner de graves 

problèmes de qualité d'air. 


Coût Initial – Investissement 

Les prix des centrales double flux sont compris dans une large fourchette, allant globalement de 1500 à 7000 

euros pour les systèmes les plus perfectionnés. Certaines publications des congrès des maisons passives [26] 

donnent des ordres de grandeur pour des logements : une moyenne de 6700 euros par logement a été obtenue 

sur 20 logements en Nordrhein-Westfalen pour un système de ventilation double flux avec récupération de 

chaleur supérieure à 80% (installation comprise a priori). 

Les prix des double flux locaux, avec ou sans système de chauffage, sont naturellement plus bas, compris dans 

une fourchette allant de 700 à 1100 euros. A noter que plusieurs systèmes sont théoriquement nécessaires pour 

assurer le renouvellement d'air d'un logement. 

Ces prix ont été obtenus sur internet ; on peut supposer que des remises commerciales peuvent permettre de les 

diminuer. 

A titre de comparaison, la société AEREX vend un système de ventilation par extraction (équivalent à un kit 

VMC simple flux français, avec conduits, bouches et entrées d'air) 2300 euros pour le produit seul, et 3600 

euros étude et installation comprises. Ces chiffres sont beaucoup plus élevés que ceux que l'on peut trouver sur 

le marché français. En effet, les ordres de grandeurs de prix des kits VMC pour maison individuelle en France 

sont de quelques centaines d’euros. 

Coût Opérationnel - Exploitation – Maintenance 


• Les coûts liés à la consommation de l'électricité. 

• Les coûts liés au changement de filtres. 

Le vécu des utilisateurs 

Une partie de l'enquête en Autriche auprès des occupants [36] avait pour objectif de connaître leur ressenti par 

rapport à leur système de ventilation. Les réponses aux questions techniques sont donc subjectives (110 

personnes ont été interrogées) : 

• 86% des personnes interrogées ont affirmé qu'il n'a pas été difficile d'intégrer le système de ventilation 

à la conception de la maison, même pour des maisons pour plusieurs familles. 

C211 


• Les occupants ont l'impression à 96% que les débits de ventilation sont suffisants (rappelons que les 

mesures sur site associées à ce questionnaire ont montré que les débits étaient la plupart du temps 

insuffisants). 

• 68% des occupants affirment avoir suivi une formation pour l'utilisation de leur système, cette 

formation se résumant la plupart du temps à une démonstration du changement de filtre par l'entreprise 

qui a réalisé l'installation. 

• 21% des occupants ont déjà fait venir un expert technique (changement de ventilateur, problème de 

régulation…) 

• 39% des occupants considèrent que l'humidité de l'air est trop faible. 

• Seulement 7% des utilisateurs considèrent que leur système est trop bruyant. Ce résultat est un peu 

contradictoire avec les mesures effectuées sur site. 

• 82% affirment que l'installation a été correctement faite dès le début. 

• 4% seulement des occupants ont remarqué des moisissures dans leur logement depuis l'installation du 

système de ventilation. 

Les occupants se déclarent à 87% satisfaits de leur installation de ventilation. 


MARCHE – ALLEMAGNE 

La veille menée par le CETIAT ces dernières années montre que les fabricants et les produits du marché 

évoluent beaucoup d'une année à l'autre : des industriels disparaissent, et sont remplacés par d'autres 

régulièrement. Le laboratoire TZWL réalise chaque année une étude du marché des systèmes de ventilation 

[14,40] ; il envoie pour cela un questionnaire auprès des fabricants et des distributeurs des systèmes de 

ventilation allemands, les réponses sont collectées par un notaire et confidentielles. Le laboratoire TZWL évalue 

à 90% la part du marché qu'il couvre avec cette étude. Le Tableau ci-dessous donne les chiffres des produits 

vendus pour chaque catégorie sur trois années différentes, 1999, 2002 et 2003. Des chiffres plus récents ne sont 

malheureusement pas disponibles. 

Ventilation 

décentralisée 

ANNÉES 1999 2002 2003 

Sans récupération 77655 104922 149431 

Avec récupération 9701 10232 

Avec récupération et couplage avec 4889 

1546 312 

émetteur de chaleur 

Total des systèmes décentralisés 82544 116169 159975 

Sans récupération 50397 22649 6535 

Avec récupération par échangeur 10119 13900 17153 

Ventilation Avec récupération par échangeur 

centralisée et/ou pompe à chaleur air/air 

158 1018 2501 

Avec récupération par échangeur 

et/ou pompe à chaleur air/eau 

1536 3286 3592 

Total des systèmes centralisés 62210 40853 29781 

Total des systèmes de ventilation 144754 157022 189756 

Total des systèmes de ventilation avec 

récupération de chaleur 

16702 29451 33790 

Marché allemand des systèmes de ventilation en 2003 (source [14]) 

Systèmes décentralisés, ou locaux : 

• Les ventes de systèmes avec chauffage sont en net recul ; 

C212 


• Les systèmes sans récupération de chaleur (qui incluent les extracteurs simple flux et les double flux) 

sont en forte hausse. 

Systèmes centralisés : 

• La vente des systèmes centralisés est globalement en hausse de 50%. 

• Il y a eu une forte baisse des ventes des systèmes de ventilation sans récupération de chaleur (systèmes 

simple flux). 

D’après le TZWL, 42842 systèmes ont été exportés en 2003 dont : 

• 37043 sans récupération de chaleur, 

• 4009 avec récupération de chaleur, 

• 2000 pompes à chaleur. 

La Figure ci-dessous montre des projections de vente de systèmes de ventilation double flux avec récupération 

de chaleur d'ici à 2010 dans les bâtiments à faible consommation d'énergie uniquement, en Allemagne [41,42]. 

Ces projections sont directement liées aux projections d'évolution du nombre de maisons passives ou à faible 

consommation d'énergie, puisque ce type de bâtiment comporte par définition de la ventilation avec 

récupération de chaleur. 

Marché – Pays-Bas 

Scénarios de nombre de système de ventilation double flux avec récupération de chaleur 

La réglementation thermique (1996) est un très fort moteur pour l'installation des systèmes double flux haute 

efficacité dans les bâtiments neufs. La Figure ci-dessous [31] montre l'évolution du taux de pénétration des 

systèmes de ventilation aux Pays-Bas. Les systèmes traditionnels aux Pays-Bas sont relativement proches des 

systèmes français, on peut voir que le poids des systèmes double flux est de plus en plus important : il a 

augmenté de 0,5% en 1995 à 30% en 2002 et 50% en 2003 [43] dans les bâtiments neufs. 

C213 


Taux de pénétration des systèmes de ventilation aux Pays-Bas 

A noter qu'aucune aide financière n'existerait actuellement aux Pays-Bas pour l'installation d'un système de 

ventilation double flux avec récupération de chaleur. 

Actions de diffusion 

Les syndicats et associations liés aux constructeurs du domaine de la ventilation ont beaucoup d'actions 

d'information et de communication, souvent en partenariat avec des structures publiques (Ministères fédéraux 

ou des régions), à destination du grand public et des professionnels du bâtiment : 

• Newsletters, 

• Guides pratiques [44,45], 

• Plaquettes techniques, 

• Sites internet documentés, 

• Base de données de publications, de projets et de services dans le domaine de la ventilation et du climat 

intérieur, 



POINTS FORTS, POINTS FAIBLES DE L'INNOVATION (METHODE SWOT ) 

S : Strength - Forces 

Grâce à la maîtrise des débits de renouvellement d’air et la présence d’échangeur de chaleur entre le flux entrant 

et le flux sortant, ces systèmes permettent de réaliser des économies d’énergie. 

Il résulte également une bonne qualité d’air grâce aux débits maîtrisés. 

Il existe des systèmes de certification de ces produits permettant d’en assurer la qualité. Les produits de 

ventilation double flux centralisés présents notamment sur le marché allemand paraissent aboutis et fiables, et 

une grande partie d'entre eux sont certifiés par le DIBt. 

Le ressenti des occupants vis-à-vis de la qualité d’air est généralement favorable même si certains se plaignent 

d’un air trop sec ou de températures trop élevées dans les chambres. 

Les systèmes de ventilation double flux locaux semblent bien adaptés à la réhabilitation des bâtiments. Ils ont 

une grande souplesse d’utilisation. 

Au delà du secteur résidentiel individuel, ces systèmes sont adaptés à d’autres type de bâtiments et d’usage : 

résidentiel collectif, commerces, petits bâtiments de bureaux. 

C214 



Pour en assurer la pérennité dans le temps, ces systèmes nécessitent une maintenance. Le risque de dégradation 

des performances est fort en cas de manque de maintenance. En présence de filtre ou de puits canadien, il peut 

en découler de graves problèmes de qualité d’air. 

Les installateurs ne connaissent pas encore bien les systèmes. 

Ces systèmes doivent être associés à une perméabilité faible du bâtiment pour être efficace, notamment pour la 

ventilation double flux centralisée. Ceci impose donc une attention à la perméabilité pour les bâtiments neufs ou 

un traitement spécifique pour les bâtiments existants. 

Pour ces systèmes centraux, le marché pour les bâtiments existants est moins important et donc l’offre est moins 

grande. 

Les systèmes par pièces ne sont pas disponibles sur le marché français, les systèmes centralisés y sont 

confidentiels. 

Même si le marché a connu un essor considérable, l'utilisation des systèmes de ventilation double flux dans les 

logements allemands notamment est encore très récente, et on connaît actuellement peu de retour de leur 

fonctionnement sur site. De plus, le nombre d'industriels fabricants présents sur le marché est encore très 

variable d'une année à l'autre, nombre d'entre eux disparaissant rapidement alors que d'autres apparaissent, ce 

qui montre que ces systèmes ne sont pas encore matures. Dans l’offre des industriels, on peut se demander si 

tous les appareils présentés sont réellement industrialisés ou fabriqués ou simplement virtuels ou de 


Ces systèmes restent chers en particulier si on les compare aux couts traditionnels de la ventilation en France. 

Pour les systèmes centraux, ils sont volumineux (groupes, conduits). 

Pour les systèmes locaux, leur efficacité et leur performance sont mal connues. 


Le développement de ces systèmes est lié au développement des maisons à faible consommation d’énergie, pour 

lesquelles l’accent est mis dans le cadre des objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre pour 

2050. 

La récupération de chaleur est vécue par certains acteurs comme faisant partie du package obligatoire pour aller 

vers des bâtiments faiblement consommateurs. 

Les Réglementations thermiques en Allemagne et aux Pays-Bas favorisent le développement de ces systèmes. 

Il existe des procédures d'aides financières en Allemagne pour la mise en oeuvre de ces systèmes. 

Ces systèmes permettent des fonctions complémentaires : filtration de l’air, su ventilation pour le confort d’été. 

(Voir aussi le rapport unités compactes pour l’association avec le chauffage et le refroidissement). 


Le faible cout des systèmes de VMC hygro réglables qui peuvent concurrencer les systèmes double flux. 

La recherche par certains maitres d’ouvrages de solution de ventilation naturelle et leur volonté d’éviter de 

s’enfermer dans une monoculture de ventilation mécanique. 

C215 


Des contre exemples éventuels sur site (liés à des problèmes de dimensionnement, de mise en œuvre ou de 

manque de maintenance) pourraient constituer une menace pour la valorisation de ces systèmes. 

Il n’y a pas de difficulté spécifique à la mise en œuvre de ces systèmes. Néanmoins, Il y a un besoin de 

familiarisation auprès des installateurs qui, s’il n’est pas résolu (information, formation) pourrait géner le 

développement de ces systèmes. 

Ces systèmes peuvent être bruyant, ce qui peut induire leur arrêt ou une diminution des débits (lorqu’il existe 

plusieurs vitesse de fonctionnement) par l’occupant, entrainant une diminution de la qualité d’air. 

POINTS SINGULIERS AU CONTEXTE DU PAYS 

Il est à noter que dans les pays mentionnés, les concepts de maison passive et à faible consommation d'énergie 

sont plus développé qu’en France. 

La connotation « écologique » liée à la récupération de chaleur peut recevoir un meilleur accueil dans ces pays 

où la mentalité écologique est plus développée (ex. : Allemagne) 

A noter que les installateurs en Allemagne notamment sont réputés pour être mieux formés et plus qualifiés que 

leurs homologues français 

Contrairement à la France où notamment la VMC est déjà bien développée dans le résidentiel, il n’y a pas de 

tradition "système de ventilation" dans l'habitat dans les pays considérés. Dans ces pays le développement du 

double flux se fait conjointement au développement de la ventilation mécanique. C’est en particulier le cas en 

Suisse ou Minergie a introduit le concept de ventilation douce impliquant la mise en œuvre de facto d’un double 

flux. On a donc l’association « double flux = qualité de l’air ». 



Le développement de ces systèmes est intimement lié à celui des maisons à très faible consommation d’énergie 

et des maisons à énergie positive. De plus, ces systèmes sont bien adaptés pour répondre aux exigences de la 

réglementation thermique française. 

Actuellement, la ventilation double flux dans le résidentiel est très peu développée en France. Elle existe surtout 

dans les petits bâtiments du secteur tertiaire. Il sera important d’inciter les industriels actuels de ce marché à 

adapter et développer leurs produits pour le secteur résidentiel. 

Il existe en France dans le secteur résidentiel une forte tradition de pratique associée à la VMC autoréglable 

avec un développement important de la VMC hygroréglable, contrairement aux autres pays. 

On peut ainsi imaginer que les systèmes de ventilation double flux rencontreront une concurrence plus forte. 

De plus, le coût d’investissement pour ces derniers est beaucoup plus important que pour la VMC. 

A un moment où il apparaît à certains que la ventilation double flux est la solution universelle pour les 

bâtiments basse consommation il sera important de comparer l’efficacité de la ventilation et la consommation 

énergétique de ces différents systèmes. 

Dans ce cadre on pourra noter par exemple que dans les projets concerto de la ville de Lyon des bureaux 

d’études proposent d’utiliser des systèmes hygroréglables alors que d’autres sont plutôt porteurs de la solution 

ventilation double flux universelle. 

C216 


Plus généralement on peut dire que les deux voies pour maitriser la consommation d’énergie liées à la 

ventilation sont d’une part la gestion des débits (hygroréglable, détection de présence, CO 2 ) et d’autre part la 

récupération de chaleur via des systèmes double flux. 

La première voie est mieux adaptée aux cas où l’occupation est brève, fortement variable et ou le climat est 

doux. La seconde voie s’applique mieux aux cas ou l’occupation est longue, constante et où le climat est rude. 

Il s’agit de définir les meilleurs compromis en fonction des domaines d’application. On notera bien évidemment 

que ces voies ne sont pas forcément exclusives, les systèmes double flux avec 4 débits de fonctionnement étant 

déjà une tendance à associer les deux approches. 


La mise en œuvre de la ventilation double flux doit être passée au filtre réglementaire mais est a priori tout à fait 

compatible. 

Cependant on peut noter que les systèmes à 4 débits pourraient ne pas être strictement conformes au règlement 

d’hygiène actuel. 

Des questions plus aigues peuvent se poser pour le double flux décentralisé. 

QUELLE DYNAMIQUE D'ACTEURS NÉCESSAIRE 

Une grande partie des éléments décrits dans le document sur les unités compactes sont également applicables 

ici. On se référera à ce document. 

En ce qui concerne spécifiquement les systèmes double flux, il est important de différencier les systèmes 

centralisés plus adaptés à la construction neuve et les systèmes par pièce plus adaptés à la réhabilitation. 

Systèmes centralisés. 

Plusieurs industriels de la ventilation disposent du savoir faire pour mettre au point des systèmes de ventilation 

double flux centralisés principalement pour les bâtiments tertiaires. Il existe déjà sur le marché français 

quelques produits de ventilation double flux adaptés au résidentiel. Leur marché est cependant marginal. 

Le développement du marché de ces produits et leurs évolutions passe par une mobilisation des acteurs qui les 

prescrivent et de la maîtrise d’ouvrage. On peut penser que le discours actuel très fort sur la ventilation double 

flux peut aider à cette mobilisation. 

On manque aujourd’hui de documents destinés aux équipes souhaitant mettre en place de tels systèmes 

notamment dans l’habitat. Par exemple, il n’y a pas d’équivalent aux DTU de dimensionnement et de mise en 

œuvre des systèmes VMC (DTU 68.1 et DTU 68.2) pour la ventilation double flux. 

Systèmes par pièce. 

Certains industriels commencent à développer des produits décentralisés notamment pour les écoles. Il sera 

important pour ces derniers d’adapter et de développer leur savoir faire notamment au contexte des bâtiments 

résidentiels. 

On est cependant sur ces systèmes nettement moins avancé que sur les systèmes centralisés. Il apparait en 

particulier indispensable de faire des analyses sur l’efficacité en terme à la fois de récupération de chaleur et de 

qualité de l’air sur ces systèmes. 

C217 


Sur le plan du domaine d’application le principe de ces systèmes apparaît comme très séduisant en particulier 

pour la réhabilitation. 

Pour ces systèmes il semble donc qu’une phase préalable de caractérisation soit indispensable avant d’aller vers 

un déploiement large. 

DISPONIBILITE EN FRANCE DES COMPETENCES DE POSE. 

Il n’y a pas de difficulté spécifique à la mise en œuvre de ces systèmes. Néanmoins, il n’existe pas en France 

d’installateur spécialisé dans la ventilation. L’installation de la ventilation est donc en général réalisée par 

différents corps de métiers à différents stade de la construction. Le problème se posera de façon au moins aussi 

fort pour l’installation des systèmes double flux. Il y aura donc un besoin de familiarisation auprès des 

installateurs de ces systèmes. 

QUELS TYPES D'INCITATIONS ENVISAGER 


Le durcissement de la réglementation thermique conduira au développement des maisons à très faible 

consommation d’énergie. 

Les systèmes de ventilation hygroréglables sont aujourd’hui la référence pour la RT2005. On peut se demander 

si à l’échéance 2010 on pourrait intégrer du double flux en référence. Cela imposerait que soit d’abord comme 

indiqué ci-dessus, comparés précisément les performances respectives de ces deux types de systèmes. 

Fiscalité, Financement, Soutien des Collectivités locales 

Le coût d’investissement sur ces produit sera un point de blocage important, d’autant qu’ils seront en 

concurrence avec la VMC qui est beaucoup moins chère. Leur prise en compte dans les systèmes de déductions 

fiscales pourrait limiter ce problème. 

L’apparition du double flux dans les solutions type qui seraient développées pour des labels comme celui en 

préparation par Effinergie pourrait favoriser ce développement du marché. 

C218 


REFERENCES 

[1] Durier F., Bernard AM. – Centrales de ventilation double flux à haute efficacité : les produits 

disponibles sur le marché allemand – CETIAT NTV 2003/017, avril 2003 

[2] Tissot A., Durier F. - Centrales de ventilation double flux haute efficacite : les produits disponibles sur 

le marché allemand, mise à jour de la NTV 2003/017 – CETIAT NTV 2004/053, novembre 2004 

[3] Durier F. – Ventilation mécanique répartie double flux : les produits disponibles sur le marché 

allemand – CETIAT NTV 2003/059, Octobre 2003 

[4] Systèmes de chauffage et de ventilation innovants, journée technique CETIAT, 6 septembre 2005 

[5] Guédel A., Morin JM, Froidevaux Y., Salazar JH – Détermination des performances des centrales 

double flux à haute efficacité, rapport intermédiaire – CETIAT NTV 2002/008, Janvier 2002 

[6] Site internet de la DGEMP (Direction Générale de l'Energie et des Matières Premières) : 


[7] Site internet de l'Institut des maisons passives "Passivhaus Institut" : http://www.passiv.de/ 

[8] Site internet de l'association d'information sur les maisons passives "IG Passivhaus" : http://www.igpassivhaus.de/ 

[9] Site internet du Fraunhofer Institut Solare Energiesystem : www.ise.fhg.de 

[10] Site internet de l'Ecole supérieure des deux Bâle : http://www.fhbb.ch/index.php 

[11] Site internet de l'Ecole supérieure Technique et d'Architecture de Lucerne www.hta.fhz.ch 

[12] Site internet de l'institut de recherche EMPA (Sciences et Technologie des Matériaux) : www.empa.ch 

[13] Site internet de l'Institut du Logement et de l'Environnement de la région de Hesse et de la ville de 

Darmstadt : www.iwu.de 

[14] TZWL – Notarumfrage Wohnungslüftung 2005 - Prof. Dipl.-Ing P.Müller - 16.03.2005, 6 pages 

[15] Site internet du TZWL (Europäisches Testzentrum für Wohnungslüftungsgeräte, centre d'essais 

européen pour les systèmes de ventilation des logements) : www.tzwl.de 

[16] Site internet de l'IKE (Institut für Kernenergetik und Energiesysteme, Institut pour l'Energie nucléaire 

et les systèmes d'énergie), Université de Stuttgart : http://www.ike.uni-stuttgart.de/ 

[17] Site internet "Frischluftechnik im Wohnungsbau" (Techniques de renouvellemement d'air dans 

l'habitat) : www.frischlufttechnik.de 

[18] Site internet "Verband für Wohnungslüftung e.V." (Association pour la Ventilation des Logements) : 

www.wohnungslueftung-ev.de 

[19] Site internet "Kompetenzzentrum für Wohnungslüftung" (Centre de compétences pour la ventilation 

des logements) : www.kompetenzznetrum-wohnungslueftung.de 

[20] Site internet Fachinstitut Gebäude-Klima (Institut pour le climat intérieur) : www.fgk.de 

C219 


[21] Site internet du groupe de travail "ventilation contrôlée" du Fachinstitut Gebäude-Klima : www.kwlinfo.de 

[22] Prüfreglement für die Prüfung von zentralen Wohnungslüftungsgeräten – Europäisches Testzentrum 

für Wohnungslüftunggeräte, 28/12/2000, document n°P PR09/1-0 

[23] Prüfreglement für die Prüfung von dezentralen Wohnungslüftungsgeräten – Europäisches Testzentrum 

für Wohnungslüftunggeräte, 28/12/2000, document n°P PR09/1-0 

[24] Schild P.G., Brunsell J.T – Accurate performance testing of residential heat recovery units – 24 th 

AIVC conference and BETEC conference, Washington, 12 – 14 octobre 2003 

[25] Bensafi A., Richard L., Durier F. - PRESSAT : un outil simplifié pour l'évaluation du profil 

environnemental de chauffage, ventilation et climatisation – CETIAT NTV 2005/080, Décembre 2005 

[26] Berndgen-Kaiser A. – Gefördete Passivhaus-Projekte in NRW - 9. Internationale Passivhaustagung – 

29-30/04/2005 – Ludwigshafen – pp 411 – 416. 

[27] Site internet du projet européen ENPER – TEBUC : http://www.enper.org/ 

[28] Projet européen ENPER-TEBUC – Task B.1, Energy Performance of Buildings : Calculation 

Procedures Used in European Countries – 01/09/2004 

[29] Projet européen ENPER-TEBUC – Task B2 : Energy Performance of Buildings : Assessment of 

Innovative Technologies – 01/09/2004 

[30] Projet européen ENPER-TEBUC – Task B3: Energy Performance of Buildings : Legal Context and 

Practical Implementation of an Energy Performance Legislation – 01/09/2004 

[31] Projet européen ENPER-TEBUC – Task B5: Energy Performance of Buildings : Impact of an EP 

Regulation on the Building and Technology Market – 01/09/2004 

[32] Site internet sur la réglementation thermique allemande : http://www.enev-online.de/ 

[33] Site internet de la Banque KfW : www.kfw-foerderbank.de 

[34] EN 832 Août 1999 - Performance thermique des bâtiments - Calcul des besoins d'énergie pour le 

chauffage - Bâtiments résidentiels 

[35] Portail de l'énergie en région wallonne : http://energie.wallonie.be 

[36] A. Greml (FHS-KufsteinTirol), E. Blümel (AEE INTEC), R. Kapferer (ENERGIE TIROL), W. 

Leitzinger (arsenal research) – Endbericht : Technischer Status von Wohnraumlüftungen, Evaluierung 

bestehender Wohnraumlüftungsanlagen bezüglich ihrer technischen Qualität und Praxistauglichkeit – Février 

2004, 296 pages 

[37] Danner M.– Nutzererfahrungen in der Passivhaussiedlung « Lummerlund » in Hannover-Kronsberg - 

7. Internationale Passivhaustagung – 21-22/02/2003 – Hambourg – pp 321-328 

[38] Gräppi M., Künzli S., Meyer R. – Wohnerfahrungen im Passivhaus - 7. Internationale 

Passivhaustagung – 21-22/02/2003 – Hambourg – pp 329-335 

[39] Hübner H., Hermelink A. – Sozialer Mietwohnungsbau gemäss Passivhausstandard. Praktische 

Erfahrungen und Gestaltungshinweise - 7. Internationale Passivhaustagung – 21-22/02/2003 – Hambourg – pp 

345-352 

C220 


[40] Dittmar C., Müller P., Europäisches Testzentrum für Wohnungslüftung e.V. - Umfrage 

Wohnungslüftung - 9. Internationale Passivhaustagung – 29-30/04/2005 – Ludwigshafen – pp 227 – 232 

[41] Bühring A. - Aktueller Stand der Weiterentwicklung von Lüftungs-Kompaktgeräten - 9. Internationale 

Passivhaustagung – 29-30/04/2005 – Ludwigshafen – p.139 – 144 

[42] Bühring A., BIichler C., Jäschke M., Wapler J., Miara M., Schossow M., Guter W. - Lüftungs- 

Kompaktgeräte : Marktüberblick und Stand der Weiterentwicklung - 9. Internationale Passivhaustagung – 29- 

30/04/2005 – Ludwigshafen 

[43] Op't Veld P., Roijen E. - Solutions for MVHR in existing dwellings – AIVC Conference 2004, Prague 

[44] Energiesparinformationen 9 - Kontrollierte Wohnungslüftung – Wissenswertes über Abluftanlagen 

und Anlagen mit Wärmerückgewinnung – Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und 

Landesentwicklung, Institut Wohnen und Umwelt, novembre 2004 

[45] Energiesparinformationen 8 – Lüftung im Wohngebäude – Wissenssertes über den Luftwechsel und 

moderne Lüftungsmethoden – Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung, Institut 

Wohnen und Umwelt, novembre 2004 

[46] Energie – Statistiques mensuelles – Commission Européenne – Environnement et Energie, mars 2006 

– 177 pages 

[47] Energie et Matières premières, Prix du gaz et de l'électricité en Europe au 1 er juillet 2005 – DGEMP, 

Observatoire de l'Economie de l'Energie et des Matières Premières, Observatoire de l'Energie, Février 2006 

[48] Site internet du Surveillant des prix de l'électricité suisse : http://prix-electricite.monsieurprix.ch/web/f/ 

[49] Site internet de EUROSTAT : http://epp.eurostat.cec.eu.int 

[50] Site internet de l'association MINERGIE : www.minergie.ch 

SITES INTERNET DES CONSTRUCTEURS ET DISTRIBUTEURS IDENTIFIES 

AEREX HaustechnikSysteme GmbH : www.aerex.de 

ALDES Lufttechnik GmbH : www.aldes.de 

Alpha-InnoTec GmbH : www.alpha-innotec.de 

Aereco GmbH : www.aereco.de 

Bau Info Center, Unternehmensbereich Schwörer Haus : www.bauinfocenter.de 

Balzer Lüfter GmbH : www.balzer-luefter.de 

Binkert GmbH Heizungs-, Lüftungs- und Sanitärtechnik : www.binkert.de 

eht Siegmund Gesellschaft für Heiz- und Klimatechnik GmbH : www.eht-siegmund.com 

EnEV-Air GmbH VS : www.enev-air.de 

Exhausto GmbH : www.exhausto.de 

Gebhardt Ventilatoren : www.belair.gebhardt.de 

Glen Dimplex Deutschland GmbH www.dimplex.de 

Heinemann Gmbh : www.heinemann-gmbh.de – www.vallox.de 

Heiztechnik Thesz : www.heiwalux.de 

HERMES electronic GmbH : www.hermes-electronic.de 

Hovalwerk AGFL : www.hoval.com 

LEDA Werk GmbH & Co. KG : www.leda.de 

LTM GmbH : www.ltm.biz 

LWH GmbH : www.lwhtech.de 

C221 


Meltem Wärmerückgewinnung GmbH & Co.KG : www.dezentral.info 

NIBE Systemtechnik GmbH : www.nibe.de 

ÖKO-Haustechnik inVENTer GmbH : www.inventer.de 

Olsberg Haustechnik GmbH & Co.KG : www.heizenundlueften.de 

ORANIER Heiz- und Kochtechnik GmbH : www.oranier.com 

PAUL Wärmerückgewinnung-Wärmetauscher : www.paul-lueftung.de 

Pluggit GmbH : www.pluggit.com 

Regenerative Energien Helmut : www.flath-waerme.de 

SCHAKO Klima-Luft Ferdinand Schad KG & Co. : www.schako.de 

Schiedel GmbH & Co. : www.schiedel.de 

Schütz eht GmbH & Co. KG :. www.schuetz.de 

SIEGENIA-AUBI KG : www.siegenia-aubi.com 

Smeets Luftbehandlungssysteme GmbH : www.smeets.de 

Solar Energie Technik Schmidt (Stork Air) : www.solarschmidt.de 

Stiebel Eltron : www.stiebel-eltron.com 

Systemair GmbH : www.systemair.de 

Viessmann Werke GmbH & Co : www.viessmann.com 

VINES Vertriebsgesellschaft Innovativer Energiesysteme Luth.: www.vines-web.de 

VisionAir Lüftungs- und Luftheiztechnik GmbH : www.visionair-gmbh.de 

Westaflexwerk GmbH www.ventilation.de www.westaflex.de 

Zehnder GmbH : www.comfosystems.de 

Zimmermann Lüftungs- und Wärmesysteme GmbH & Co. KG : www.zimmermann-lueftung.de 

VENT-AXIA : www.vent-axia.com 

HELIOS : www.heliosventilatoren.de 

SCHRAG : www.schrag.de 

MAICO : www.maico.de 

ENRVENT : www.enervent.fi 

LÜFTA : www.luefta.at 

DREXEL UND WEISS : www.drexel-weiss.at 

BENZING : www.benzing-ls.de 

GLT : www.glt.de 

C222 




C9 – SYSTEMES COMPACTS 

VENTILATION, CHAUFFAGE, EAU 

CHAUDE 

EN ALLEMAGNE, AUTRICHE ET SUISSE 

Auteurs : Emmanuel Fleury (emmanuel.fleury@cstb.fr) 

avec la participation d’Orlando Catarina 


Expert : Anne Tissot (CETIAT) 

C223 


INTRODUCTION 

L'objet de cette étude est l'évaluation, la capitalisation et l'analyse des conditions de transposition en France 

des systèmes compacts. Les systèmes compacts sont des produits assurant de façon conjointe les fonctions 

ventilation, chauffage et production d'eau chaude sanitaire d'un bâtiment. 


savoir principalement l'Allemagne, l'Autriche et la Suisse. Des recherches menées dans d'autres pays comme 

le Canada, les Etats-Unis, n'ont pas permis de trouver des produits analogues. Des fabricants existent dans les 

pays scandinaves, mais peu de renseignements étant disponibles, ces pays n'ont pas été traités. 

C.9.1 CONTEXTE, ANTERIORITES, DYNAMIQUE D'ACTEURS 


Allemagne 

Le Gouvernement de M. Schröder a pris début 2002 la décision d'abandonner l'énergie nucléaire à l'horizon 

2020. Même si ce processus de sortie du nucléaire pourrait être ralenti par le gouvernement en place depuis 

fin 2005 (M me Merkel), l'Allemagne va donc devoir faire face au cours des deux prochaines décennies à 

d'importants besoins de nouvelles installations de production d'électricité destinées à compenser l'abandon du 

nucléaire et l'arrivée en fin de vie de nombreuses centrales autres que nucléaires. Les estimations portent sur 

un besoin de 43 000 MWe d'ici 2020, qui pourraient être répartis entre 45 nouvelles centrales thermiques 

(environ 24 000 MWe) et l'amélioration de 200 centrales thermiques classiques existantes. La question de la 

future composition du mix énergétique va alors se poser. 

La population allemande est quant à elle globalement opposée au nucléaire, mais face au problème de 

l'approvisionnement énergétique à moyen/long terme (dépendance aux importations et coûts des énergies 

renouvelables), un changement d'opinion n'est pas tout à fait exclu. 

L'Allemagne a pris en outre deux engagements forts dans le cadre du protocole de Kyoto, à savoir une 

diminution d'ici 2005 de 25% ses émissions de CO 2 par rapport à 1990 et une réduction de 21% ses émissions 

de gaz à effet de serre au cours de la période 2008-2012. 

Suisse 

L'énergie hydraulique constitue la seule source d'énergie nationale en Suisse. 

Avec la loi sur le CO 2 du 1 er mai 2000, la Suisse s'impose des objectifs contraignants pour réduire les 

émissions de gaz à effet de serre. Cette réduction doit avant tout résulter de mesures librement consenties par 

les entreprises et les particuliers et de mesures de politique énergétique, mais aussi de l'action politique dans le 

domaine de l'environnement, des transports et des finances. 


SuisseEnergie. Au moyen de mesures librement consenties par l'économie (conventions) et de campagnes 

d'information, SuisseEnergie doit contribuer à atteindre les objectifs énergétiques et climatiques de la Suisse : 

réduire, d'ici 2010, la consommation d'énergies fossiles et les émissions de CO 2 de 10% par rapport à leur 

niveau de 1990 ; limiter la progression de la demande d'électricité à 5% au maximum d'ici 2010 ; maintenir au 

niveau actuel l'apport de la force hydraulique à la production de courant même lors de l'ouverture du marché 

de l'électricité ; accroître la quote-part des autres énergies renouvelables de 1% dans la production de courant 

et de 3% dans la production de chaleur. 

En mai 2003, les citoyens ont rejeté deux initiatives antinucléaires, "moratoire plus" et "électricité sans 

nucléaire". La production nucléaire d'électricité représentait à ce moment 40 % de la consommation du pays, 

les autres 60 % étant fournis par la production hydraulique. 

C224 


Autriche 

Le gouvernement autrichien est un système fédéral avec neuf régions, et les responsabilités en politique 

énergétique sont partagées entre l'état fédéral et les régions. Le pays a des ressources hydroélectriques 

conséquentes qui couvrent 70% de ses besoins d'électricité. L'Autriche dispose également de ressources en 

pétrole et gaz naturel, qui couvrent respectivement 9 et 23% de ses besoins. Elle a importé environ 65% de ses 

besoins en énergie primaire en 2000. 

Les marchés de l'électricité et du gaz ont été libéralisés en octobre 2001 et octobre 2002, en avance sur les 

dates d'application des directives européennes. 

Prise de conscience collective et action 

On reconnaît généralement aux populations "germaniques", qui composent l'Allemagne, l'Autriche et une 

bonne partie de la Suisse, une sensibilité forte aux problématiques écologique et environnementale. 

En Allemagne, le sursaut écologique a été imposé par la pollution atmosphérique résultant de son 

industrialisation intensive, à partir des années 70. Dès le début des années 80, plusieurs lois sont adoptées en 

matière de dépollution et de préservation de l'environnement. Le changement comportemental des Allemands 

et le long processus de sensibilisation à l'adresse des populations sont pour beaucoup dans la réussite de sa 

politique environnementale. 

La première conséquence de cet état d'esprit est que les habitants de ces pays sont prêts à dépenser plus 

d'argent pour un mode de vie plus propre, moins consommateur d'énergie. 

La naissance des concepts de Maisons Passives et de MINERGIE découle donc de cette sensibilité aux 

problèmes d'économie d'énergie. 

ANTERIORITES ET ORIGINE DE L'INNOVATION 

Les systèmes compacts ont été développés pour assurer la ventilation, le chauffage et l'eau chaude sanitaire 

des maisons passives dans un seul appareil. Leur évolution a toujours été associée à l'évolution des maisons 

passives. 

L'origine des systèmes compacts remonte au milieu des années 90 [2] : le bureau d'études ebök et le 

Passivhaus Institut ont fait un cahier des charges pour la mise au point d'un système de ventilation avec 

récupération de chaleur et pompe à chaleur intégrée, destiné aux maisons passives. Les études théoriques, 

économiques et pratiques ont été menées par le Fraunhofer ISE (Fraunhofer Institut für Solare 

Energiesysteme), pour soutenir les industriels dans la mise au point de produits. 

Au départ, les industriels étaient des PME allemandes spécialisées dans les produits de ventilation double flux 

(Drexel und Weiss, EMB PassivHaus, Paul, …). Ensuite, ce sont des industriels allemands ou suisses de plus 

grande taille, travaillant plutôt dans le domaine du chauffage, qui se sont mis à fabriquer et/ou distribuer des 

systèmes compacts (Viessmann, Stiebel-Eltron, Zehnder, …). L'offre du marché a fortement varié au cours du 

temps : de petits fabricants ont disparu, ou alors ont ôté ces produits de leur catalogue. 

Malgré l'implication du Passivhaus Institut à l'origine, les acteurs clés du développement des systèmes 

compacts semblent avoir été essentiellement des industriels ; ces appareils n'ont en effet fait l'objet de travaux 

dans des laboratoires de recherche (EMPA, Universités de Bâle et de Lucerne en Suisse, TZWL en 

Allemagne) que plus récemment. Néanmoins, l'évolution et le développement des systèmes compacts sont 

indubitablement liés aux maisons passives et autres concepts de maisons à faible consommation d'énergie. 

Sans l'essor des maisons passives en Allemagne notamment, les produits n'auraient jamais sans doute atteint 

leur définition actuelle. 


C225 


Les acteurs qui accompagnent ce développement sont : 

• Le Passivhaus Institut : référentiel technique, outil logiciel de conception destiné aux bureaux d'études, 

guides de mise en œuvre sur des points spécifiques (isolation, fenêtres, ventilation, …), certification 

volontaire des bâtiments passifs et des composants, appareils ou systèmes qui leur sont destinés, diffusion 

d'informations par plusieurs sites Internet, des brochures, guides techniques, outils logiciels, conférence 

[5]. 

• L'association d'information sur les maisons passives IG Passivhaus entretient un réseau d'informations sur 

les maisons passives, les acteurs techniques et économiques [6], 

• Des laboratoires de recherche sont connus pour travailler sur le sujet : 

- le Fraunhofer Institut für Solare Energiesystem (Fribourg) [7] ; 

- l'Institut für Energie du Fachhochschule beider Basel (Département de l'Energie de l'Université de 

Bâle) [8] ; 

- Hochschule für Technik+Architecture Luzern (Laboratoire de Génie Climatique, Université de 

Lucerne) [9] ; 

- L'EMPA (Institut de recherche sur les Matériaux et la Technologie, Suisse) [10]. 

• Le Groupement promotionnel suisse pour les pompes à chaleur GSP [11] rassemble tous les groupements 

et les organisations importants qui s'engagent en faveur de la promotion et de la diffusion des pompes à 

chaleur. 

• Des bureaux d'architectes spécialisés, des bureaux d'études spécialisés, 

• Des fabricants de matériel spécifique ou destiné aux maisons passives (matériaux, composants, systèmes) 

- (93 référencés sur le site de l'association des maisons passives) ; 

• Le Ministère allemand de l'Economie de l'état fédéral finance des prêts et attribue des subventions pour la 

construction de maisons passives ; 

• Les pouvoirs publics de plusieurs Länder allemands (Baden-Würtemberg, Bavière, Brandenburg, Hessen, 

Basse-Saxe, Nordrhein-Westfalen, Reinland-Pfalz, Schleswig-Holstein) soutiennent le développement des 

maisons passives par différents mécanismes d'aides financières ; 

• En Allemagne, un certain nombre d'organismes bancaires gèrent des propositions de crédit subventionné 

par l'état fédéral : KfW-Förderbank, UmweltBank AG, GLS Gemeinschaftsbank… 

• Les cantons suisses attribuent des aides financières aux bâtiments MINERGIE ; 

• La région de Haute-Autriche aide également financièrement les particuliers qui veulent faire construire 

une maison à faible consommation d'énergie. 

Il n'y a pas à proprement parler d'acteurs résistant à l'innovation : les systèmes compacts correspondent 

aujourd'hui à un marché de niche qui compte tenu du prix des appareils est plutôt un marché haut de gamme. 

Les clients types sont des enseignants, professions du droit, médecins, et de façon générale des diplômés de 

l'enseignement supérieur. Ils sont généralement bien informés et savent ce qu'ils veulent, et sont prêts à payer 

pour une maison de bonne qualité. 

C.9.2 CONTENU DE L'INNOVATION 


Les systèmes compacts rassemblent en un seul produit les fonctions ventilation, chauffage et production d'eau 

chaude sanitaire et constituent ainsi une famille de produits comportant généralement : 

- une pompe à chaleur sur air extrait pour le chauffage d'un ballon d'ECS, 

C226 


- un récupérateur de chaleur statique air extrait/air neuf. 

Le vecteur du chauffage est généralement l'air. En plus du ballon d'ECS, il peut y avoir un ballon d'eau de 

chauffage qui peut compléter le chauffage de l'air soufflé. 

Le ballon d'ECS comporte un appoint généralement électrique, de puissance variable suivant les produits. 

Certains industriels proposent de coupler ce système compact à d'autres éléments : 

- puits canadien pour le préchauffage de l'air neuf, 

- capteurs solaires contribuant au chauffage du stockage. 

Chaque système compact est suivant sa technologie destiné à un type de maison : maison passive ou maison à 

faible consommation d'énergie, suivant sa technologie. Il n'a pas été trouvé d'informations sur une éventuelle 

installation de ces systèmes individuels dans le secteur tertiaire. Un seul industriel propose un produit pour 

appartements. 

Appareil Vitotres de VIESSMAN 

La société AEREX (ou MAICO) est largement le leader du marché des systèmes compacts dans les maisons 

passives en Allemagne, Autriche et Suisse, et revendique plus de 1000 systèmes installés. La société AEREX 

travaille avec le Fraunhofer ISE pour l'amélioration de ses produits. 

Le système compact Passiv VP18-10P de Nilan est un appareil très compact avec un ballon intégré destiné 

aux petits ensembles de logements. L'appareil est sorti sur le marché mi-2004, 300 unités ont été installées en 

Allemagne, et 95 en Suisse. Il a été testé par le HTA de Lucerne. 

Aucune certification basée sur leurs caractéristiques techniques n'existe actuellement pour ces produits dans 

leur intégralité. 


Les systèmes compacts sont des produits actuellement émergents en Allemagne, Suisse et Autriche. Comme 

précisé plus haut, leur développement est intimement lié au développement des maisons passives. Il y a un 

grand nombre de fabricants, en Allemagne notamment. 

Les systèmes compacts ayant comme source de chaleur l'air extrait uniquement ne sont destinés qu'aux 

maisons passives. Ces systèmes ont donc des perspectives à plus long terme, directement liées à l'émergence 

des maisons passives en France. 

C227 


Les autres types de systèmes compacts, qui utilisent comme source de chaleur l'air extrait ainsi que de l'air 

extérieur, sont destinées aux maisons à faible consommation d'énergie ; leurs perspectives de transposition 

sont donc liées à l'implémentation de ce type de bâtiment en France. 

CHAMP D'APPLICATION 

Les systèmes compacts sont destinés aux maisons individuelles à faible consommation d'énergie et aux 

maisons passives. Ils sont essentiellement installés en bâtiment neuf, parce que les maisons passives sont très 

majoritairement des maisons neuves. Leur utilisation peut se faire dans le cas de rénovation lourde, avec 

réservation pour les passages des conduits nécessaires. Dans le cas de la conception d'une maison neuve 

comme de sa réhabilitation, le choix du système compact doit être lié aux besoins de chauffage et d'ECS du 

bâtiment. 

Les systèmes compacts ne sont pour l'instant pas utilisés en tertiaire. Il n'a pas été trouvé d'éléments sur le 

fonctionnement des appareils de la société Drexel und Weiss dans des appartements. 

IMPACTS 

Consommation d'énergie et émission de gaz à effet de serre 

La consommation d'énergie d'un système compact destiné à une maison passive répondra aux exigences liées 

à ce type de bâtiment, à savoir une consommation d'énergie finale inférieure à 15 kWh/m 2 /an pour le 

chauffage et l'eau chaude sanitaire. 

Au niveau de la performance des composants des systèmes compacts, les documentations des fabricants 

communiquent généralement : 

• le coefficient de performance de la pompe à chaleur, 

• la puissance absorbée de la pompe à chaleur, 

• la consommation des ventilateurs destinés à la ventilation, 

• l'efficacité de récupération de l'échangeur de chaleur air/air, 

• l'efficacité de filtration des filtres placés sur l'air neuf et l'air extrait, 


Il n'existe pas actuellement à notre connaissance de résultat d'analyse de cycle de vie d'un système compact. 

Des analyses de cycle de vie ont été réalisées pour des pompes à chaleur, des chauffe-eau solaires individuels 

ou des caissons de ventilation. 

Cependant, bien qu'un système compact soit une association de ces composants, on ne peut rien en déduire 

concernant ses impacts environnementaux. 


Un système compact ne peut fonctionner correctement que si les besoins énergétiques (besoins en chauffage, 

consommation d'ECS…) de la maison dans laquelle il est installé ont été correctement prévus. Si ces besoins 

ont été sous-estimés, le système compact ne fonctionnera pas dans son rythme normal, ce qui pourrait 

entraîner notamment un recours à l'appoint électrique trop fréquent. L'installation du système compact doit 

être prévue suffisamment en amont pour que les charges de chauffage de la maison soient cohérentes avec la 

puissance que peut fournir le système compact. 

C228 


L'installation d'un puits canadien doit également être anticipée et être cohérente avec la surface de terrain 

disponible, la présence d'arbres et de végétation… 

Au niveau de l'usage, compte tenu du système de chauffage, certains comportements doivent être évités : ainsi 

l'ouverture trop fréquente des fenêtres (inutile puisque le système de ventilation assure le renouvellement 

d'air) dans une maison passive en période de chauffage peut engendrer une baisse de la température intérieure, 

qui mettra alors du temps à revenir à un niveau de confort. Un certain nombre de publications traitent de ce 

point [12] [13][14][15]… 

C229 



MISE EN ŒUVRE SUR CHANTIER 

Les techniques de pose et l'outillage nécessaire ne diffèrent pas de ceux liés aux composants élémentaires d'un 

système compact (conduits de ventilation, ballon d'eau chaude, pompe à chaleur, puits canadien, panneaux 

solaires…). Mais certains éléments sont tout particulièrement techniques comme la pompe à chaleur et la 

régulation ou d'enjeu sanitaire particulièrement important (puits canadien). Des installateurs formés sont donc 

nécessaires. Cependant, la société STIEBEL-ELTRON, qui vend son produit LWZ 303 en France pour des 

maisons neuves à faibles besoins énergétiques, réalise elle-même pour l'instant l'installation de ses produits 

car pour elle le recours à des installateurs est prématuré... 

Productivité et rentabilité sur chantier : un système compact assurant les fonctions de ventilation, chauffage et 

production d'eau chaude sanitaire, son temps de pose ne sera pas supérieur à la somme des temps de pose des 

systèmes assurant ces fonctions séparément. De plus, dans une maison passive, aucun émetteur de chaleur 

n'aura à être installé. La programmation et la mise en service sur site peuvent en revanche être plus longues. 

Il n’a pas été possible d’obtenir des informations sur les délais de livraison. 

Au plan du stockage et de la manutention, tous les éléments d'un chantier étant soumis à des risques de 

dégradation les systèmes compacts comme les autres, une attention particulière sera peut-être portée au 

produit du fait de son prix élevé. 

Les compétences particulières nécessaires peuvent être : 

- manipulation de fluide frigorigène pour l'installation de la pompe à chaleur, 

- connaissance du puits canadien et de ses enjeux sanitaires, 

- connaissance de la régulation du système complet et de son mode de programmation. 

En France, les personnes assurant l'installation d'un système de ventilation, d'une chaudière ou d'une pompe à 

chaleur n'ont pas la même qualification. Le système de chauffage est installé par un chauffagiste, un frigoriste 

s'occupe de l'installation de la pompe à chaleur et le lot ventilation est parfois couplé à la peinture ou la 

plomberie. 

Ces différentes qualifications, auxquelles on peut ajouter un installateur spécialisé dans le solaire pour 

d'éventuels panneaux solaires, sont nécessaires pour installer un système compact. De plus, la connaissance du 

produit pour une mise en service et une programmation correcte est indispensable. 

Des améliorations de compétences sont donc nécessaires par exemple sous la forme de : 

- formation initiale dans les différents domaines concernés (idéalement, une même personne devra savoir 

installer le réseau de ventilation, la pompe à chaleur et les autres éléments), 

- formation par les industriels pour la connaissance du produit et de sa manipulation. 

L'association MINERGIE organise régulièrement en Suisse des réunions d'information ou des sessions de 

formation destinées à des installateurs sur les produits du bâtiment, dont les systèmes de ventilation et les 

pompes à chaleur. 

Certains industriels renvoient à des listes d'installateurs qui connaissent leurs produits sur leurs sites internet. 

A noter que les installateurs en Allemagne notamment sont réputés pour être mieux formés et plus qualifiés 

que leurs homologues français. En France, on a par exemple des problèmes récurrents de qualité d'installation 

de système de ventilation, dus au fait qu'il n'existe pas de lot ventilation et que l'installation peut être réalisée 

C230 


par des électriciens ou des peintres, et que les sources d'erreur sont nombreuses (mélange entre les 

composants…). 

Il n’a pas été possible de savoir si une profession spécifique se développait. 

Finalement, l'installation d'un système compact dans une maison individuelle neuve peut être considérée 

comme difficile. Les documents à disposition des installateurs sont les documents fournis par les industriels, 

ainsi que les diverses normes et réglementations portant sur les différentes fonctions du système compact. 

Ainsi par exemple, la documentation fournie par la société STIEBEL-ELTRON avec son produit LWZ 303 

liste les documents applicables en Allemagne. 

MODALITES DE GESTION, D'EXPLOITATION ET DE MAINTENANCE 

Les modalités de maintenance du système LWZ 303 préconisées par STIEBEL-ELTRON sont les suivantes : 

- maintenir libres de neige et de feuilles mortes la prise d'air neuf et le rejet d'air à l'extérieur ; 

- contrôler et nettoyer l'échangeur de chaleur double flux au moins une fois par an, à l'eau chaude et avec un 

détergent courant ; 

- débarrasser régulièrement les impuretés présentes entre les lamelles de l'évaporateur, avec un puissant jet 

d'eau après l'avoir démonté 

- contrôler régulièrement l'écoulement des condensats. 

Le sujet des filtres n'est pas abordé dans la partie maintenance de la documentation de STIEBEL-ELTRON, 

mais ceux-ci doivent être régulièrement changés : on préconise généralement une fois par an, après le 

printemps. 

La recharge du fluide frigorigène doit éventuellement être réalisée à intervalles réguliers, par un spécialiste. 

Un spécialiste doit être appelé en cas de tout défaut de fonctionnement. 

Il n'a pas été trouvé d'informations sur l'existence de contrats de maintenance, et leur coût éventuel, sur un 

service après-vente et son fonctionnement. 

La durée de vie des différents composants d'un système compact est a priori du même ordre de grandeur que 

celle d'éléments individuels de même nature. 

INCITATIONS REGLEMENTAIRE, FISCALE, MODALITES DE FINANCEMENT 

Les éléments donnés dans cette partie sur les réglementations thermiques des différents pays proviennent en 

grande partie des rapports publiés dans le cadre du projet ENPER-TEBUC. 

Allemagne 


La première incitation réglementaire en Allemagne est la réglementation thermique EnEv [22]. Elle a été 

complétée en 2004, et sera modifiée fin 2006 pour s'adapter aux directives européennes. 

EnEv fixe une exigence sur la consommation d'énergie primaire du bâtiment et sur l'étanchéité à l'air de 

l'enveloppe. Cette consommation en kWh/m²/an doit être inférieure à une valeur limite, qui dépend du rapport 

entre la somme des surfaces des parois déperditives et le volume du bâtiment. La réglementation allemande 

C231 


exige également un renouvellement d'air minimum, sans donner de valeurs. Ces exigences font qu'il est 

quasiment nécessaire de mettre en place un système de ventilation mécanique (la majorité des logements en 

Allemagne en est aujourd'hui dépourvue) conduisant à des consommations d'énergie directe (ventilateurs) et 

liée au renouvellement d'air les plus faibles possibles. C'est ce contexte qui favorise le développement du 

marché pour les systèmes de ventilation double flux à récupération de chaleur. 

Financement 

De nombreuses modalités de financement existent en Allemagne pour la construction de maisons passives : 

• La banque KfW (23] gère un programme d'aide au financement appelé "Construire écologique" depuis 

début 2005. La construction d'une maison passive ou à faible consommation d'énergie, ou l'installation 

d'équipements énergétiques performants (dont les pompes à chaleur et systèmes de ventilation avec 

récupération de chaleur) donnent droit à des emprunts avec des conditions favorables de remboursement. 

La somme prêtée est de maximum 50000 euros, à rembourser sur 10 ans maximum ; le remboursement 

peut commencer à la troisième année seulement. Les taux d'intérêts sont fixés en dessous du marché, et il 

est possible de faire des remboursements non prévus à n'importe quel moment sans frais. Cette offre peut 

être combinée à d'autres aides publiques ou d'autres programmes de la banque KfW. Après construction 

de la maison, la banque vérifie que les fonds ont bien été employés comme prévu. D'autres programmes 

existent, sur la rénovation des logements, les systèmes de génération d'énergie dans les logements… 

• De plus, depuis février 2006, les taux d'intérêts pour un emprunt d'au maximum 50000 euros par logement 

et par 10 ans sont de : 

- sur 10 ans : 0,90 % effectifs 



Ces très faibles taux sont rendus possibles par une bonification de l'état fédéral. 


Saxe, Nordrhein-Westfalen, Reinland-Pfalz, Schleswig-Holstein…) ou villes allemandes soutiennent le 

développement des maisons passives par différents mécanismes d'aides financières. 

Autriche 


La réglementation thermique autrichienne a une approche régionale puisque les textes varient suivant les 

régions. La consommation du bâtiment en énergie finale doit être inférieure à une valeur limite qui dépend 

uniquement de la surface du bâtiment. 

La réglementation précise les débits de renouvellement d'air minimums des bâtiments, en fonction du type de 

bâtiment et de sa surface. Les déperditions par renouvellement d'air sont calculées avec l'EN 382. L'efficacité 

de récupération de chaleur est prise en compte dans les calculs de la consommation d'énergie. 

Financements 

L'Autriche a mis en place en 1993 des aides publiques sous la forme de prêts avantageux pour la construction 

de maisons à faible consommation d'énergie. Le montant de ces aides varie avec les régions et les critères, qui 

sont : 

- Indice énergétique maximum pour le bâtiment (énergie dépensée pour le chauffage), il est actuellement de 

65 kWh/m², et a été baissé régulièrement depuis 1993, passant de 75 kWh/m²/an à 60 kWh/m²/an pour la fin 

2006, et 50 kWh/m²/an pour 2007 ; 

- participation obligatoire des demandeurs à des sessions de conseil sur l'énergie, pour un audit personnalisé. 

C232 


Devant le succès de cette initiative, d'autres programmes ont vu le jour : 

- en 1999, un programme d'aide pour les maisons à faible consommation d'énergie (< 50 kWh/m²/an, < 30 

kWh/m²/an) a été initié. La somme sur laquelle porte le prêt varie de 10000 à 17000 euros suivant l'efficacité 

énergétique de la maison. 

- en 2001, elle est portée à 20000 euros pour la construction d'une maison passive. 

Pour ces deux programmes, la session d'information sur l'énergie est également nécessaire. 

D'autres programmes pour des aides à la réhabilitation de logements ont également été créés. 

L'ensemble de ces programmes a conduit entre 1993 et 2004 à 40000 maisons concernées, des économies 

d'énergie de 285 millions de kWh/an, la réduction d'émission de CO 2 de 57 millions de kg par an. 

Suisse 


Les textes de la réglementation thermique suisse varient selon les cantons. 


surface du bâtiment, sa forme, de la zone climatique, de la température intérieure, de l'occupation et des gains 

internes. 

Les débits de renouvellement d'air à respecter sont décrits dans cette réglementation thermique. Les 

déperditions liées à ce renouvellement d'air sont calculées suivant l'EN 832 [24]. L'efficacité de récupération 

de chaleur pour les systèmes de ventilation double flux est prise en compte dans les calculs. 

Financement 

Les cantons attribuent des subventions aux bâtiments respectant le standard MINERGIE. 

Quelques entreprises d'approvisionnement en électricité promeuvent également l'installation et l'exploitation 

de pompes à chaleur. 

Pour les bâtiments MINERGIE et les rénovations MINERGIE, certaines banques accordent des emprunts à 

des conditions préférentielles. Les offres classiques ont pour noms "Eco-Crédit" ou "Hypothèques 

MINERGIE". 


De nombreux produits font ou ont fait l'objet d'instrumentation suivie dans des maisons passives par les 

industriels et le Fraunhofer ISE. Cet institut possède des installations d'essais qui permettent de comparer les 

différents systèmes compacts du marché. 


Energie et confort 

Campagne 2002-2004 par le Fraunhofer ISE 

Dans le cadre d'un projet financé par le fournisseur d'énergie Energie-Baden Württemberg EnBW, le 

Fraunhofer ISE a mené des campagnes de mesure sur site sur 27 maisons passives équipées de systèmes 

compacts avec panneaux solaires sur 3 ans (2002 à 2004). Les propriétaires des maisons recevaient 5000 

euros pour équiper leur maison et envoyer les résultats de mesure au Fraunhofer Institut tous les mois. 

C233 


La figure 1 montre les résultats obtenus sur 21 maisons sur les trois ans : la consommation d'énergie électrique 

varie entre 5 et 42 kWh/m 2 /an suivant les maisons pour assurer le chauffage (y compris la ventilation) et l'eau 

chaude sanitaire, avec une moyenne de 16,9 kWh/m². 

Les différences entre les maisons peuvent avoir plusieurs explications : 

- mauvaise adéquation entre système et maison (mauvais calculs des besoins) ; 

- comportement des utilisateurs (consommation d'eau élevée, ouverture des fenêtres en hiver trop 

importante…) ; 

- éventuels dysfonctionnements du système… 

Figure 1 : Consommation électrique par maison en kWh/m 2 /an – les résultats des maisons équipées de 

systèmes compacts sont dans la partie droite du graphe 

Projet Suisse – Annexe 28 

Dans le cadre de la contribution suisse à l'annexe 28 du programme Pompes à chaleur de l'AIE, l'université de 

Bâle et l'université de Lucerne ont réalisé des campagnes de mesure sur 3 maisons Minergie, afin de mettre au 

point et valider une méthode de calcul de performance des systèmes compacts. 

Les résultats montrent des fonctionnements inattendus comme le fonctionnement de la pompe à chaleur pour 

le chauffage en été et une faible consommation d'ECS en été et en hiver. En revanche, il est intéressant de 

noter que l'appoint électrique pour le chauffage et l'ECS n'a pas du tout été utilisé. 

Sur un des sites, les besoins de chauffage mesurés sont largement au-dessus des prévisions puisqu'ils s'élèvent 

à près de 73 kWh/m²/an. Inversement les besoins en eau chaude sanitaire sont bien plus faibles que ceux 

prévus et l’indice de chaleur pondéré est le double de la limite supérieure définie par le label MINERGIE-P. 

Caractérisations en laboratoire 

Il n'existe actuellement pas de norme d'essais de système compact. Le Fraunhofer ISE a caractérisé dans son 

laboratoire trois systèmes compacts du marché, en s'appuyant sur la norme EN 255-3 [27]. Les COP évoluent 

de 2,4 à 3,45 en mode de production de chauffage et d’ECS selon les machines. 

Il n'a pas été trouvé d'éléments sur la caractérisation des systèmes compacts au plan de la stabilité au feu. 

C234 


Confort thermique 

L'ouverture des fenêtres dans les maisons passives est théoriquement inutile puisque l'ensemble des débits 

hygiéniques est assuré par le système de ventilation. On peut toutefois difficilement éviter une ouverture 

comportementale des fenêtres, purement psychologique. On revient alors dans ce cas à une non maîtrise des 

débits de renouvellement d'air et aux consommations énergétiques associées. Plusieurs publications du 

congrès allemand sur les maisons passives de 2003 ou de 2004 concernent l'ouverture des fenêtres. 

Ainsi, la référence [12] concerne 9 maisons passives à Stuttgart. Pendant la saison de chauffe, d’octobre à 

avril, au moins une fenêtre est ouverte jusqu’à environ une heures par jour (3h/jour pour une des maisons). 

Certains occupants n’ouvrent jamais en hiver ; la plupart ouvrent peu ; la QAI semble donc satisfaisante. En 

mi-saison, les ouvertures sont plus longues (1 à 6 h/jour en septembre et octobre – 1 à 9 h/jour en mai). 

En été, la conception des maisons passives, avec une forte isolation thermique, une forte inertie et une forme 

adaptée, permet d’éviter les surchauffes. 

Confort acoustique 

Des informations sur les caractéristiques acoustiques des systèmes compacts figurent dans la plupart des 

documentations techniques, mais les valeurs indiquées ne sont la plupart du temps pas directement 

comparable. Il est recommandé également dans la plupart des documentations de ne pas placer le système 

directement sous ou à côté de chambres à coucher. 

Aspects sanitaire et environnemental 

Au plan sanitaire, l'installation d'un système compact doit respecter certaines exigences : 

- prise d'air extérieur protégée des éléments extérieurs, et éloignée de tout rejet d'air vicié, 

- air neuf filtré (au minimum filtre G4 pour protéger l'échangeur), 

- le filtre doit être installé de façon étanche mais être facilement démontable pour entretien, 

- si le système est précédé d'un puits canadien, les règles de base sont : 

- conduits en PE (polyéthylène) ou PP (polypropylène), 

- pente du conduit de l'ordre de 2% pour évacuer les condensats, 

- les conduits aérauliques dans le logement doivent être accessibles pour le nettoyage, 

- l'évacuation des condensats doit être prévue sur les échangeurs. 


Des dégradations de performance peuvent se produire après mise en œuvre dans le cas notamment d'une 

maintenance insuffisante : 

- encrassement des filtres, des échangeurs, d'une façon générale des éléments de passage de l'air, ce qui 

provoque une augmentation des pertes de charge et une modification des points de fonctionnement, 

- dysfonctionnement des capteurs utilisés pour la régulation (capteurs de température d'eau, capteurs de 

température d'air, capteurs de pression, horloge…) 

- mauvaise utilisation par les occupants de la maison : si les occupants imposent une température d'eau chaude 

sanitaire trop élevée, l'appoint électrique fonctionnera en permanence, ce qui entraînera une consommation 

d'énergie élevée. 

Compatibilité entre performances des différents composants 

Aucun antagonisme entre performances n'a été mis à jour. 

C235 



Coût Initial – Investissement 

Une enquête du Fraunhofer ISE auprès des fabricants [28] fournit des éléments de coût : le prix comprend a 

priori système + ballon d'ECS, pour un débit de renouvellement d'air de l'ordre de 160 m 3 /h. Il est toutefois 

difficile de savoir si ces prix de vente destinés aux marchés actuellement couverts (Allemagne, Suisse, 

Autriche) sont des prix réels ou si l'acheteur a une marge de négociation et si des remises commerciales sont 

systématiquement attribuée. Ces prix varient de 5000 à 15000 euros. 

Constructeur Désignation Prix indicatifs 

AEREX AEREX BW 125 / 175 / 225 12800 – 15500 € (site internet) 

Bau Info center WRG 134 / WRG 334 5200 € 

Ces prix de prennent pas en compte les frais d'installation. Presque tous les fabricants proposent une 

vérification des calculs thermiques suivant les méthodes de calculs des maisons passives qui est incluse dans 

le prix de vente du produit. 

Coût Opérationnel - Exploitation – Maintenance 


- la consommation électrique du système en fonctionnement ; 

- la maintenance annuelle si elle est réalisée par un spécialiste ; 

- le coût de changement des éléments comme les filtres. 

En prenant la consommation électrique annuelle moyenne obtenue lors de l'étude sur site réalisée par le 

Fraunhofer ISE, qui est de 16,9 kWh/m² (moyenne obtenue sur 42 maisons passives équipées de système 

compact), pour une surface habitable de 100 m², on obtient une consommation annuelle de 1690 kWh, ce qui 

représente une facture de 304 euros en Allemagne et représenterait une facture de 205 euros en France. 


Gestionnaire 

Aucune information n'a été trouvée sur ce point. 

Mainteneur – Commissionnement 

Aucune information n'a été trouvée sur ce point. 

Utilisateur final – Occupants 

L'Allemand moyen ne sait a priori pas plus que le Français moyen ce qu'est la ventilation et à quoi elle sert, 

mais les clients, donc les utilisateurs, des systèmes compacts sont un peu plus sensibilisés. 

Les systèmes compacts ne sont aujourd'hui installés que dans des maisons individuelles, et correspondent 

aujourd'hui à un marché de niche qui compte tenu du prix des appareils est plutôt un marché haut de gamme. 

Les clients types sont donc des personnes actives dans la projection et la conception de leur future maison 

(voir §Erreur ! Source du renvoi introuvable.) De nombreuses études traitent du vécu des occupants de 

maisons passives, mais aucune n'aborde en particulier les systèmes compacts. 


C236 


Le Marché – Commercialisation 

Les systèmes compacts occupent 30 à 50% du marché des maisons passives en Allemagne. On y compte une 

quinzaine de fabricants. 

Plusieurs industriels ont commencé à mettre sur le marché leurs appareils courant 2004. 

Un certain nombre d'autres produits sont vendus dans des maisons qui ne sont pas des maisons passives, mais 

à faible consommation d'énergie : STIEBEL-ELTRON a vendu par exemple près de 2000 unités LWZ 303. 

Le Fraunhofer ISE a également lors d'une autre étude de marché interrogé 200 experts du domaine de la 

construction sur leurs prévisions du marché du bâtiment dans le futur : approximativement 50% des bâtiments 

neufs en 2010 seraient des maisons à faible consommation d'énergie ou des maisons passives. Le marché des 

systèmes compacts pourrait alors devenir un marché de masse. 

Volonté d'exportation 

Les sociétés les plus petites, ayant un marché localisé sur leur pays ou à la limite sur les autres pays 

germaniques, n’ont pas encore de volonté d'exportation des produits. Les sites internet et la documentation 

sont en allemand uniquement. Viessman et Stiebel-Eltron présentent leur système compact sur leur site 

internet français. En revanche, on ne trouve pas d'information ni de lien sur les sites français de Siemens et de 

Zehnder. Une demi dizaine d'appareils LWZ 303 de la société Stiebel-Eltron sont installés ou en cours 

d'installation en France. 



POINTS FORTS, POINTS FAIBLES DE L'INNOVATION (METHODE SWOT) 

S : Strength - Forces 

Ces systèmes 

• sont adaptés à la production, distribution et émission de faibles puissances et de faibles consommations de 

chauffage (le besoin principal devenant l’eau chaude sanitaire), 

• utilisent de l’énergie électrique au moyen de machines thermodynamiques aux performances pouvant être 

élevées. De plus on peut imaginer des pompes à chaleur réversibles assurant le rafraîchissement l’été 

notamment lors de la production d’ECS. 

Leur raccordement à une production photovoltaïque est possible pour aller vers des bâtiments à énergie 

positive 

• sont compactes, 

o 

o 

ne demandant que peu d’espace supplémentaire par rapport à une chaudière avec un ballon, 

libérant de la place et multipliant les possibilités de rangement dans le logement par la 

suppression des radiateurs. 

• peuvent assurer la ventilation dans des bâtiments traditionnellement non ventilés. 

• fonctionnent sans recyclage de l’air, le chauffage de l’air neuf suffisant à réchauffer le logement. 

• sont plus rapides à mettre en œuvre sur un chantier que des systèmes qui ne sont pas intégrés. 

• répondent à une demande (plutôt faible pour l'instant) et sont a priori fiables techniquement. Leur 

développement est encadré par le PHI. 

C237 



• Le vecteur du chauffage est l’air neuf. L’air neuf assure deux fonctions simultanément : le chauffage et le 

renouvellement d’air ce qui conduit à un manque de souplesse. Est-il facile de réguler le confort 

thermique tout en contrôlant la qualité de l’air intérieur ? 

Si le débit d’air dans chaque pièce est fixe, la température de l’air soufflé étant unique pour toutes les 

pièces, on ne peut donc pas adapter finement la puissance émise au besoin de chaque pièce. De plus 

l’air chaud est soufflé dans les pièces de séjour et extrait dans les pièces de service il faut prévoir au 

moins un appoint dans la salle de bain. Comment sont gérées les pointes en hiver ? 

Il convient donc de vérifier que ce système respecte la réglementation d’hygiène. 

• Le système implique certaines contraintes ou difficultés. 

Il est complexe et bien que fiable sans doute assez difficile à gérer. Son installation fait appel à des 

compétences multiples. Il exige des calculs thermiques assez fins. Par ailleurs, il n’existe pas de 

méthodes de caractérisation communes. 

Sa puissance étant faible, il peut y avoir des difficultés de mise en régime après un arrêt ou un réduit. 

Ainsi, l’ouverture des fenêtres peut dégrader momentanément le confort thermique. Il semble alors 

nécessaire que les occupants de maisons à très basse consommation soient informés des spécificités de 

ces maisons et de leurs équipements. 

Des exemples montrent que les niveaux de consommation attendue sont parfois dépassés. 

Compte tenu de son coût actuel assez élevé, sa diffusion ne se conçoit actuellement qu’avec des aides 

financières. 

Dans certains pays le chauffage aéraulique des logements est confidentiel et ne correspond pas à une 

habitude des occupants. 


• Le développement de ces produits bénéficie d’un contexte favorable, les objectifs de réduction des 

émissions de GES pour 2050 devant certainement conduire au développement de maisons à très basse 

consommation, voire à énergie positive auquelles sont liés les unités compactes. 

• L’expérience à l’étranger est valorisable. 

• Les unités compactes peuvent offrir des possibilités de développement industriel. C’est un nouveau 

marché pour des industriels déjà installés et pour de nouveaux acteurs. 

• Les réglementations thermiques se durcissant, elles pourront intégrer les unités compactes. 

• L’alimentation par l’électricité est un avantage si les politiques publiques ont comme priorité la lutte 

contre les émissions de gaz à effet de serre et si le parc des centrales électriques privilégie les technologies 

nucléaires et énergie renouvelable. 

• Les systèmes compacts peuvent être considérés comme de la haute technologie pour le bâtiment. C’est 

une opportunité pour enrichir les compétences et pour attirer des capitaux. 

• L’intégration dans un même système des fonctions chauffage, ventilation et ECS intéresse des 

constructeurs qui cherchent à limiter le nombre d’interlocuteurs, qui souhaitent un correspondant et un 

responsable unique pour l’installation et le réglage de toutes ces prestations. 

C238 



• Au plan de la filière : 

Les industriels peuvent-ils créer un marché viable ? Actuellement, il faut des aides financières maintenir 

des niveaux de prix abordables. 

De nouveaux acteurs innovants (spin-off, start-up) concurrencent en permanence les fabricants établis en 

proposant de nouveaux produits. 

La distribution et l’installation des systèmes compacts sont impossibles sans le soutien des industriels qui 

sont contraints d’investir dans les métiers aval, ce qui peut fragiliser leur santé financière. 

Il n’y a pas de métier support au niveau du négoce, du chantier et de la maintenance. Que deviennent les 

chauffagistes devant le besoin d’un métier nouveau pour installer et maintenir ces systèmes ? 

L’installation exige en effet des compétences qui n’existent pas en France. 

• Il y a des systèmes concurrents, qui pourraient également se révéler efficaces (les systèmes compacts 

n’équipent que 40% des maisons passives) 

Compte tenu du faible niveau de besoin, le chauffage électrique par convecteur avec un système de 

ventilation double flux (par pièce ?) et l’ECS solaire (voire le chauffage par cheminée en zone rurale ou 

périurbaine) peut être une solution dans les maisons passives, car c’est une solution que l’on rencontre 

dans l’habitat traditionnel, que l’on connaît et qui pourrait se révéler moins onéreuse. 

Les composants utilisés dans les systèmes compacts (pompe géothermale, double flux, …) et assemblés à 

la demande sur le chantier sont aussi des concurrents, le coût du montage pouvant être compensé par des 

équipements moins chers qui s’adressent à un marché plus important. De plus ces systèmes moins 

intégrés atteignent des performances énergétiques équivalentes et ont déjà un réseau support pour la 

distribution et l’installation. 

• Il y a des cas ou les prévisions de consommation sont largement dépassées. Il est nécessaire d’améliorer 

notre connaissance de tels systèmes. Les retours d’expériences très fouillés manquent, tant pour ce qui est 

de l’aspect technique que de l’aspect sociologique. 

• L’acceptabilité par l’usager à grande échelle reste à démontrer. Jusqu’à présent le marché est un marché 

de niche touchant surtout une clientèle aisée, informée et motivée. 

• Son développement est lié à celui de la maison passive. Cela implique que le système compact ne peut 

concerner que le neuf ou la réhabilitation lourde, ce qui en limite le marcher. 

• Ces systèmes doivent prendre en compte les exigences réglementaires concernant les fluides frigorigènes. 

C239 




Les unités compactes ayant été conçues pour les maisons passives, leur développement est intimement lié à 

celui des maisons à très faible consommation d’énergie et des maisons à énergie positive dans le contexte du 

protocole de Kyoto. 

Les pays industrialisés dont la France doivent réduire leurs émissions de gaz à effet de serre d’un 

facteur 4 d’ici à 2050. Cette réduction concerne tous les secteurs d’activité, notamment le secteur du 

bâtiment qui doit mettre en œuvre des solutions innovantes tant dans l’existant que dans le neuf pour 

atteindre cet objectif. 

Les pays germanophones ont mis au point une solution originale avec les systèmes compacts pour le 

chauffage, la ventilation et la production d’ECS des maisons passives. Toutefois les systèmes compacts 

pouvant être utilisés directement en France dans des opérations de démonstrations doivent être adaptés au 

contexte Français (métropolitain, DOM…) pour une diffusion plus large : 

• Compte tenu du climat des pays germanophones en général, les unités compactes sont surtout destinées au 

chauffage et à la production d’ECS. Les trois types de climat, continental, méditerranéen et océanique, 

représentés en France vont conduire à des besoins de chauffage variés voire à des besoins de 

refroidissement. Ainsi par exemple, des systèmes avec des pompes à chaleur réversibles permettraient de 

produire du froid l’été associé ou non à la production d’ECS. 

• D’autres systèmes pourraient concurrencer les unités compactes. On peut citer le chauffage électrique 

direct allié à un système de ventilation double flux avec un récupérateur performant et une production 

d’ECS solaire. 

• Les unités compactes sont principalement destinées à la maison individuelle neuve et aux cas de 

rénovation très lourde. On doit s’interroger sur leur adaptation au traitement individuel des logements 

collectifs. Dans le tertiaire les systèmes à air constituent une bonne base de réflexion de par leur analogie 

avec les systèmes compacts. 

• Les freins au développement des unités compactes en France telles qu’elles sont proposées actuellement 

sont réels : 

Les unités compactes sont fondées sur la ventilation double flux avec échangeur. En France, dans le 

logement la ventilation par extraction mécanique est fortement représentée et des systèmes comme la 

ventilation hygroréglable sont développés. Il convient donc de comparer ces systèmes tant au plan de 

l’efficacité de la ventilation qu’au plan des consommations d’énergie. 

L’air neuf est le vecteur de chauffage. Le chauffage aéraulique dans les logements reste confidentiel en 

France. Une des raisons pourrait être son inadéquation avec les normes sociales que l’on associe au 

confort thermique chez soi : chaleur, réconfort, plaisir, etc. En établissant des relations de dépendance 

étroite entre chauffage, ventilation et production d’eau chaude sanitaire, les systèmes compacts rendent 

difficile la compréhension par l’utilisateur des principes de fonctionnement. 

Par ailleurs, il semble difficile d’assurer correctement le chauffage et la ventilation simultanément. De 

plus, la qualité du chauffage aéraulique dépend sensiblement de la qualité de la diffusion de l’air dans les 

pièces. 

• Le long processus de sensibilisation de certaines populations du nord de l’Europe sur la préservation de 

l’environnement commence à porter ses fruits. Ainsi, les particuliers ont changé de comportement et sont 

prêts à investir plus pour des systèmes plus écologiques qu’ils sont d’ailleurs fiers de montrer. Cet état 

d’esprit ne se retrouve en France que dans les CSP+. Cela implique que les systèmes compacts seront 

dans un premier temps limités à un marché de niche positionné haut de gamme. Les premiers clients types 

seront plutôt des diplômés sensibles à l’écologie. 

• Dans les pays du nord de l’Europe, le coût d’un système de chauffage est différent du nôtre. Les solutions 

moins coûteuses à l’investissement comme la chaudière murale ou le chauffage électrique y sont 

C240 


l’exception. Le consommateur français risque donc de solliciter des soutiens financiers pour choisir cet 

équipement. 

• Le système compact fait appel à un ensemble de technologies plus ou moins complexes. Des contrats de 

maintenance sont indispensables pour garantir les performances dans le temps. Or les habitants de maison 

individuelle sont peu habitués à cette démarche et ils ne sont pas compétents pour vérifier si le travail 

prévu a été bien réalisé. Il faut donc mettre en place une structure d’accompagnement des utilisateurs et 

encadrer la filière maintenance. 

• Il convient également d’analyser la place du chauffage électrique. 

• Le modèle économique français de la production d’électricité est spécifique avec une part prépondérante 

du nucléaire. Sera-t-il adapté aux maisons à très faible consommations d’énergie, dans lesquelles on 

rencontre les systèmes compacts, ayant un profil de consommation différent, c’est-à-dire une 

consommation moyenne plus faible mais des pointes maintenues à des niveaux élevées ? 

• L’ouverture des fenêtres est très pénalisante en terme de confort thermique. Qu’elle va être l’attitude de 

l’utilisateur par rapport à cette contrainte, notamment dans des pièces comme la cuisine ? La fenêtre 

répond également à des besoins plus ou moins conscients tels que la relation à l’extérieur et l’accès à l’air 

libre. Mais ce point concerne plus la maison passive que le système compact. 


Le chauffage aéraulique par l’air neuf, tel que réalisé par les unités compactes, doit faire l’objet d’évolution 

pour respecter la réglementation, en effet : 

- la réglementation relative à l’aération des logements impose d’une part des entrées d’air dans les pièces 

principales et des sorties dans les pièces de service et d’autre part des débits d’air à extraire, 

- la réglementation thermique impose notamment qu’une installation de chauffage, hors base pour les 

systèmes mixtes, doit comporter par local desservi un ou plusieurs dispositifs d’arrêt manuel et de réglage 

automatique en fonction de la température intérieure du local. 

QUELLE DYNAMIQUE D'ACTEURS NÉCESSAIRE 

L’expérience étrangère montre que le développement des unités compactes est lié principalement à celui des 

maisons individuelles neuves à très faible consommation d’énergie. En fait les engagement pris en matière de 

réduction des émissions de GES impliquent de généraliser les bâtiments à très faible consommation dans le 

neuf et la réhabilitation tant pour le résidentiel que le tertiaire. 

Il est alors nécessaire d’établir une typologie du parc immobilier français montrant l’importance et les 

spécificités de chacun des secteurs afin de définir des solutions adaptées. 

On conçoit trois étapes de développement en France : 

- des groupes d’acteurs complémentaires constitués au moins d’un centre de recherche, d’un maître d’ouvrage 

et d’un industriel mettent au point des produits à partir de ce qui existe et les installent dans des opérations 

de démonstration. 

- l’expérience acquise permet d’une part la sélection des meilleures solutions et la définition de labels pour 

l’enveloppe et le système et d’autre part la diffusion plus large des unités compactes en même temps que les 

bâtiments. 

- passage à la pratique courante. 

L’expérience à l’étranger concernant surtout la maison neuve il semble judicieux de d’aborder ce secteur en 

premier. L’expérience propre acquise permettra alors de traiter les autres secteurs et notamment l’existant qui 

demande des solutions spécifiques développées selon le niveau de performance visé. 

C241 


Ce développement doit être soutenu par un programme de recherche ambitieux : 

- développement des composants des enveloppes et des systèmes, 

- développement de solutions globales cohérentes par secteur, 

- développement d’outils de calcul, 

- développement d’outils de formation, d’information des futurs occupants, 

- étude de terrain pour connaître le comportement réel des équipements et la réaction des occupants et ainsi 

faire un retour vers les étapes de développement. Il s’agit notamment d’expliquer les dépassements de 

consommation qui pourraient apparaître. 

Il convient également de mettre en œuvre des aides financières pour passer à un marché autonome. La 

réflexion pourrait aussi porter sur l’intérêt d’un système de garanties de résultat. 

Il faut également favoriser le développement des métiers support à cette technologie. Les installateurs français 

restent attachés à leur activité d’assembleur sur chantier. Ils risquent donc d’être réticents à installer des 

systèmes intégrés qui sont de nature à favoriser le transfert d’une partie de leur marge vers les industriels. 

Les industriels constituent le relais essentiel au développement des systèmes compacts. Un des moteurs 

essentiels de leur motivation est l’intégration à un réseau disposant d’une image forte type Passiv Haus ou 

Minergie. 

Les constructeurs de maisons individuelles apparaissent aussi comme un relais puissant car les systèmes 

intégrés peuvent être une piste pour réduire le délai des chantiers. 


POSE. 

Plusieurs industriels de la ventilation disposent du savoir faire pour mettre au point des unités compacts et y 

apporter les adaptations au contexte français. Une société développe un système double flux avec récupération 

par pompe à chaleur réversible (refroidissement possible de l’air neuf soufflé). Il convient de noter qu’en 

France les industriels de la ventilation sont souvent à l’origine d’innovations technologiques. 

Bien que le savoir faire, les techniques de pose et l'outillage nécessaire ne diffèrent pas de ceux liés aux 

composants élémentaires d'un système compact et même si certains éléments sont particulièrement techniques 

ou d'enjeu sanitaire important, la difficulté de mise en œuvre vient surtout de la multiplicité des compétences à 

rassembler. A tel point que pour l'instant certains fabricants allemands réalisent eux-mêmes l'installation de 

leurs produits. 

En France, les PAC et l’ECS sont installées par les plombiers ou les électriciens et il n’y a pas de 

professionnels de la pose de la ventilation : l’électricien par exemple pose le groupe d’extraction et le 

menuisier les entrées d’air. 

Des améliorations de compétences sont donc nécessaires, à la fois pour l’ingénierie, pour l’installation et pour 

la maintenance. Cependant considérer une seule personne rassemblant toute les compétences requises semble 

illusoire. La pose pourrait être assurée sous la responsabilité d’une personne maîtrisant au moins un des 

champs de compétence et connaissant bien les produits, aidée pour les autres champs. 

La formation des installateurs par les industriels est donc très importante. 

QUELS TYPES D'INCITATIONS ENVISAGER 

C242 



Le durcissement de la réglementation thermique prévu à intervalles de cinq ans ainsi que la mise en place de 

labels (HPE, THPE, basse consommation et leurs versions solaires) conduiront immanquablement au 

développement des maisons à très faible consommation d’énergie. 

Fiscalité, Financement, Soutien des Collectivités locales 

Un point de blocage est le coût des solutions. 

En Allemagne, en Suisse et en Autriche au niveau fédéral comme au niveau régional des programmes d’aide à 

la construction de maisons passives sont mis en œuvre. Ces aides sont des aides directes ou des prêts à taux 

avantageux par rapport au marché et avec des facilités de remboursement. L’attribution des aides dépend de 

différents critères qui peuvent être un indice de consommation comme en Autriche ou le respect des exigences 

du standard Minergie en Suisse. Les aides peuvent être gérées par des banques. 

Il convient de noter que les aides sont destinées à la construction de maisons passives ou à très faible 

consommation d’énergie, il ne semble pas y avoir d’aides ciblées sur les unités compactes. 

On constate qu’il faut non seulement mettre en œuvre des montages financiers, avec l’implication du secteur 

bancaire, destinés à financer tout ou partie du surcoût de construction et des mécanismes de crédit d’impôt, 

mais aussi définir la performance à atteindre pour justifier le financement et un contrôle a posteriori. 


Plusieurs initiatives se développent en France : 

• des maisons neuves à faible consommation d’énergie et de réhabilitation performantes. 

• de la part de l’Ademe, des régions, de certaines banques notamment pour l’aide au financement 

d’équipements et de travaux en faveur des énergies renouvelables. Citons l’association Effinergie, 

rassemblant des collectivités locales et des professionnels du bâtiment, ayant pour but de promouvoir les 

constructions à basse consommation d’énergie et de développer en France un référentiel de performance 

énergétique des bâtiments neufs et existants. 

Bien que ne concernant pas les systèmes compacts, elles constituent une opportunité pour la première des trois 

étapes proposées pour le développement des systèmes compact. En effet ces initiatives, vont dans le sens de 

l’amélioration énergétique des bâtiments vers le développement des bâtiments à très faible consommation 

d’énergie dont dépend le sort des unités compactes. 

Ces initiatives, qui montrent qu’il n’y a aucune fatalité et que les participants à l’acte de construire se 

sensibilisent, doivent être étudiées en détail pour capitaliser leur expérience et fédérées pour se développer. 

C243 


REFERENCES 

[1] Site internet de la DGEMP (Direction Générale de l'Energie et des Matières Premières) : 


[2] BÜHRING Andreas - Wärmepumpen-Kompaktgeräte zur Lüftung, Warmwasserbereitung und 

Heizung im Passivhaus - 2. Passivhaustagung, 1998 

[3] DURIER F., LE VAGUERESE P. - Appareils multifonctions pour ventilation, chauffage et eau 

chaude sanitaire : les produits disponibles sur le marché allemand – NTV CETIAT 2003/042, mai 2003 

[4] Systèmes de chauffage et de ventilation innovants, journée technique CETIAT, 6 septembre 2005 

[5] Site internet de l'Institut des maisons passives "Passivhaus Institut" : http://www.passiv.de/ 

[6] Site internet de l'association d'information sur les maisons passives "IG Passivhaus" : http://www.igpassivhaus.de/ 

[7] Site internet du Fraunhofer Institut Solare Energiesystem : www.ise.fhg.de 

[8] Site internet de l'Ecole supérieure des deux Bâle : http://www.fhbb.ch/index.php 

[9] Site internet de l'Ecole supérieure Technique et d'Architecture de Lucerne www.hta.fhz.ch 

[10] Site internet de l'institut de recherche EMPA (Sciences et Technologie des Matériaux) : 

www.empa.ch 

[11] Site internet du Groupement Promotionnel Suisse pour les pompes à chaleur GSP : www.pac.ch 

[12] Johann Reiss – Ergebnisse des Forschungsvorhabens « Messtechnische Validierung des Energiekonzeptes 

einer grosstechnisch umgesetzten Passivhausentwicklung in Stuttgart-Feuerbach » - 7. 

Internationale Passivhaustagung – 21-22/02/2003 – Hambourg – pp 53-63 

[13] Marc Grossklos, Tobias Loga – Fensteröffnung in Passivhäusern – 7. Internationale 

Passivhaustagung – 21-22/02/2003 – Hambourg – pp 201-208 

[14] Oliver Kah – Kontinuierliche Luftwechseluntersuchungen in bewohnten passivhäusern – 

abschliessende Ergebnisse – 8. Internationale Passivhaustagung – 16-17/04/2004 – Krems – pp 293 – 305 

[15] Hartmut Hübner, Andreas Hermelink – Sozialer Mietwohnungsbau gemäss Passivhausstandard. 

Praktische Erfahrungen und Gestaltungshinweise - 7. Internationale Passivhaustagung – 21-22/02/2003 – 

Hambourg – pp 345-352 

[16] Site internet du projet européen ENPER – TEBUC : http://www.enper.org/ 

[17] Projet européen ENPER-TEBUC – Task B.1, Energy Performance of Buildings : Calculation 

Procedures Used in European Countries – 01/09/2004 

[18] Projet européen ENPER-TEBUC – Task B2 : Energy Performance of Buildings : Assessment of 

Innovative Technologies – 01/09/2004 

[19] Projet européen ENPER-TEBUC – Task B3: Energy Performance of Buildings : Legal Context and 

Practical Implementation of an Energy Performance Legislation – 01/09/2004 

C244 


[20] Projet européen ENPER-TEBUC – Task B5: Energy Performance of Buildings : Impact of an EP 

Regulation on the Building and Technology Market – 01/09/2004 

[21] Projet européen ENPER-TEBUC –– 01/09/2004 

[22] Site internet sur la réglementation thermique allemande : http://www.enev-online.de/ 

[23] Site internet de la Banque KfW : www.kfw-foerderbank.de 

[24] EN 832 Août 1999 - Performance thermique des bâtiments - Calcul des besoins d'énergie pour le 

chauffage - Bâtiments résidentiels 

[25] BÜHRING Andreas – Development and measurements of compact heating and ventilation devices 

with integrated exhaust air heat pump for high performance houses – 8 th International Energy Agency Heat 

Pump Conference, Las Vegas, Juin 2005 

[26] AFJEI T., WEMHÖNER C., DOTT R., HUBER H., KELLER P. – A generic calculation scheme to 

estimate seasonal performance of combined systems and experimental results – IEA HPP Annex 28 

Workshop Las Vegas, 30/05/2005 

[27] EN 255-3 Octobre 1997 "Climatiseurs, groupes refroidisseurs de liquide et pompes à chaleur avec 

compresseur entraîné par moteur électrique. Mode chauffage - Partie 3 : essais et exigences de marquage pour 

les appareils pour eau chaude sanitaire." 

[28] BÜHRING Andreas - Aktueller Stand der Weiterentwicklung von Lüftungs-Kompaktgeräten - 9. 

Internationale Passivhaustagung – 29-30/04/2005 – Ludwigshafen – p.139 - 144 

[29] BÜHRING A., BICHLER C., JÄSCHKE M., WAPLER J., MIARA M., SCHOSSOW M. GUTER 

W. - Lüftungs-Kompaktgeräte: Marktüberblick und Stand der Weiterentwicklung - 9. Internationale 

Passivhaustagung – 29-30/04/2005 – Ludwigshafen 

[30] Energie – Statistiques mensuelles – Commission Européenne – Environnement et Energie, mars 

2006 – 177 pages 

[31] Energie et Matières premières, Prix du gaz et de l'électricité en Europe au 1 er juillet 2005 – DGEMP, 

Observatoire de l'Economie de l'Energie et des Matières Premières, Observatoire de l'Energie, Février 2006 

[32] Site du Surveillant des prix de l'électricité suisse : http://prix-electricite.monsieur-prix.ch/web/f/ 

[33] Site de EUROSTAT : http://epp.eurostat.cec.eu.int 

[34] Site internet de l'association MINERGIE : www.minergie.ch 

C245 




C10 – MICRO CO-GÉNÉRATION 

Auteurs : Ahmad Husaunndee et Orlando Catarina 


Experts : François Bourmaud, Rémi Daccord 

C246 


1. INTRODUCTION 

La synthèse ci-dessous est issue d’un rapport de Cédric Beaumont du COSTIC. Quelques élémens 

sont également tirés d’une étude de la société Amoès. 

• ETAPE 1 : CONTEXTE, ANTERIORITES, DYNAMIQUES D’ACTEURS 

1.1 DEGRES DE DEVELOPPEMENT ACTUEL 

Aujourd’hui, seuls 5 micro-cogénérateurs peuvent être considérés comme étant entrés en phase de 

commercialisation et ont obtenu un volume de ventes significatif : Senertec, Ecopower, Honda, Yanmar 

et Whispergen. 

En 2005, environ 16 000 modules de micro-cogénération de puissance inférieure à 5kWe auraient été 

vendus à travers le monde, représentant une puissance installée de 31MWe. Sur ce total, 75% est 

constitué par le marché Japonais (principalement les modules de Honda et Yanmar) et 20% par le 

marché Allemand (principalement les modules de Senertec et Ecopower). Cela veut dire que le marché 

de la micro-cogénération est aujourd’hui occupé à près de 95% par des moteurs à combustion 

interne. 

Néanmoins de nombreux produits pourraient apparaître sur le marché d’ici 1 à 3 ans. C’est 

notamment le cas de presque tous les modules à combustion externe. Beaucoup d’entre eux sont 

aujourd’hui testés dans des campagnes de mesure à grande échelle sur sites réels. 

Les piles à combustibles, quant à elles, ne devraient pas être disponibles avant 2010, sauf peutêtre 

au Japon où déjà 500 unités ont été installées en maison individuelle. Cependant, ces prévisions 

doivent être considérées avec prudence car les mises sur le marché sont régulièrement repoussées 

par les différents constructeurs. 

Micro-cogénérateurs à moteur à combustion interne 

des constructeurs Senertec, Ecopower et Honda 

1.2 CONTEXTE NATIONAL ET LOCAL : 

1.2.1 L’Europe 

L’Union Européenne, dans une résolution datant de 1997, a affiché son ambition de voir en 2010 la 

cogénération représenter 18% de l’électricité produite. La Commission européenne a de plus adopté, 

en Février 2004, une directive visant la promotion de la cogénération (Directive 2004/8/CEE). Cette 

volonté de promotion de la cogénération se traduit notamment par des fonds attribués à des 

programmes de recherche. L’association Cogen Europe est impliquée dans un certain nombre de ces 

projets dont certains traitant spécifiquement de la micro-cogénération (les projets FutureCogen, 

MicroMap, Cogen Challenge,…). 

C247 


Mais, le degré de développement de la micro-cogénération est aujourd’hui globalement faible et 

contrasté selon les pays. 

1.2.2 L’Allemagne 

Plus gros consommateur d’énergie en Europe en général et d’électricité en particulier, la production 

électrique de l’Allemagne repose principalement sur des centrales thermiques. Cette structure du parc 

aboutit à une électricité dont le contenu CO 2 est très élevé (641 g CO2 /kWh é ) et presque deux fois plus 

important que la moyenne européenne. De plus, le gouvernement Allemand a décidé de ne pas 

renouveler son parc de centrales nucléaires. 

L’autre particularité de l’Allemagne est son fédéralisme. Les acteurs régionaux voire locaux jouent 

donc un rôle très important, notamment dans le domaine de l’énergie. Ainsi, dans le land de Hessen 

(Frankfort), les projets de cogénération de faible puissance (

Dans un marché de l’énergie complètement ouvert à la concurrence, les distributeurs d’énergie 

jouent également un rôle important. Ainsi, le module aujourd’hui le plus installé en Grande-Bretagne 

est le micro-cogénérateur à moteur Stirling Whispergen. Cet équipement est commercialisé par 

Powergen (branche résidentiel de E-on UK, elle-même filiale du distributeur d’énergie allemand E-on). 

British gas est l’autre opérateur énergétique d’importance à travailler sur la micro-cogénération 

puisque Microgen qui développe un module de 1 kWe à moteur Stirling en est une filiale. 

Les modules à moteur à combustion interne de Senertec (via Baxi technologies UK) et Ecopower sont 

également distribués. Enfin, Disenco et Baxi micropower sont deux autres acteurs anglais dont les 

produits (moteur à combustion externe) sont proches d’être commercialisés. 

1.2.4 La Hollande 

Le gaz est très utilisé en Hollande que ce soit pour la production électrique (62% de l’électricité 

produite) ou pour le chauffage des bâtiments. Par ailleurs, la Hollande est en retard par rapport à ses 

engagements de réduction d’émission de GES. 

Si la micro-cogénération n’est pas encore très développée dans ce pays, le contexte et le 

potentiel semblent favorables. Mais aucune mesure d’incitation n’a à ce jour été prise. Pour n’avoir pas 

pris en compte l’existence et la spécificité de la micro-cogénération, des mesures réglementaires 

récentes, conçues pour la cogénération, doivent s’appliquer à la micro-cogénération alors qu’elles sont 

parfois inadaptées à cette gamme de produit. L’ouverture prochaine des marchés de l’énergie et les 

travaux de concertation entre associations de promotion et pouvoirs publics pourraient permettre de 

lever ces barrières. 

Les distributeurs d’énergie sont très présents sur ces activités que ce soit GasUnie (par des 

participations aux suivis sur sites sur des modules Whispergen et des PàC Vaillant et également par 

des collaborations avec Microgen) ou Eneco (qui participe également aux suivis sur les piles Vaillant et 

qui est actionnaire de ENATEC, entreprise qui développe un module à moteur Stirling). 

1.2.5 Hors Europe 

Le Japon est le plus grand marché au monde en matière de micro-cogénération. Les produits à 

moteur à combustion interne y sont déjà largement diffusés et de nombreux acteurs travaillent sur la 

pile à combustible. 

Le contexte japonais est particulièrement favorable : 

• Electricité d’origine fossile (60% de l’électricité produite), 

• Sous-capacité de production électrique par rapport aux pics de consommation, 

• Forte dépendance énergétique, 

• Coût de l’électricité élevé (le Japon est le pays de l’OCDE où l’électricité est la plus chère), 

• Le marché du gaz est organisé autour de distributeurs régionaux (Osaka gas, Tokyo gas,…) 

mais est ouvert depuis 1995 (concurrence possible entre ces acteurs régionaux). 

Ces différents éléments expliquent que les pouvoirs publics d’une part et les fournisseurs d’énergie 

d’autre part encouragent les technologies qui limitent le recours à l’électricité. C’est le cas de la microcogénération 

mais aussi de la climatisation au gaz (climatiseur à moteur thermique et machine à 

absorption). Par exemple, le module de Honda, Ecowill, coûte 730 000 JPY (environ 5000 €) et une 

subvention de 213 000 JPY (environ 1500 €, soit près de 30%) est attribuée. 

Plusieurs constructeurs sont actifs en Amérique du Nord. Marathon prévoit de commercialiser le 

module Ecopower (MCI), Climate energy distribue le produit de Honda et la recherche est active 

C249 


concernant les piles à combustibles (les américains PlugPower et Nuvera, le canadien Ballard,…). 

Mais plusieurs facteurs sont défavorables à la cogénération : l’électricité est peu chère, le chauffage à 

air chaud est très développé et les distributeurs d’énergie semblent marquer une résistance au 

développement de cette technique. Vectorcogen qui commercialisait un module avec un moteur 

Yamaha de 5 kWe a ainsi dû récemment déposer le bilan. 

Micro-cogénérateurs moteur stirling des constructeurs Solo, Whispergen et Microgen 

C250 


2. ETAPE 2 : CONTENU DE L'INNOVATION 

2.1 DESCRIPTION DE LA TECHNOLOGIE : 

2.1.1 Les concepts du système 

La cogénération (CHP, « Combined Heat and Power ») est la production simultanée d’une énergie 

mécanique (le plus souvent transformée ensuite en électricité) et d’une énergie thermique à partir 

d’une source unique d’énergie primaire. La cogénération permet une économie sur la consommation 

d’énergie primaire par rapport à une fourniture énergétique équivalente à partir de procédés dissociés. 

La Directive européenne 2004/8/CE concernant la promotion de la cogénération a fixé à 50 kWe le 

seuil en dessous duquel on parle de micro-cogénération. En France, étant données les plages 

d’abonnement EDF et les contrats de raccordement, le seuil de la micro-cogénération est fixé à 36 

kWe. Enfin, le projet de norme Pr NF EN 50438 sur les «Prescriptions pour le raccordement de 

microgénérateurs en parallèle avec les réseaux publics de distribution basse-tension» concerne les 

équipements dont la production électrique est inférieure à 16 A par phase (soit environ 10 kWe pour 

une production en tri-phasé). C’est ce dernier seuil de 10 kWe qui est retenu pour cette étude. 

Les gros cogénérateurs sont avant tout conçus pour produire de l’électricité. Ils seront dimensionnés 

pour fonctionner à pleine charge durant une certaine période de l’année. La chaleur alors produite doit 

correspondre à un niveau de base du besoin thermique d’un ou plusieurs bâtiments ou être valorisée 

sur un réseau de chaleur. Le contrat de cogénération comprendra le plus souvent des exigences 

concernant la fourniture d’électricité (disponibilité, puissance,…). Ces installations sont gérées dans un 

contexte industriel. 

A l’inverse, les micro-cogénarateurs de plus faible puissance (1 à 10 kWe) sont utilisés pour couvrir 

(en partie ou en totalité) les besoins thermiques d’un unique bâtiment. Ils peuvent donc être vus 

comme « des chaudières qui produisent de l’électricité ». La quantité d’électricité produite n’est 

alors qu’une conséquence du fonctionnement de l’équipement pour couvrir ces besoins (chauffage + 

eau chaude sanitaire). L’électricité produite est d’abord auto-consommée au niveau du bâtiment 

desservi et seul le surplus est exporté sur le réseau de distribution électrique. Selon leur puissance, 

ces équipements peuvent être utilisés pour couvrir les besoins d’une maison individuelle, de logements 

collectifs ou de bâtiments tertiaires de faible taille (hôtels, bâtiments de santé, bâtiments scolaires,…). 

L’exploitation de ces installations devra pouvoir être confiée à des entreprises assurant aujourd’hui 

l’exploitation des installations de chauffage traditionnelles (artisans chauffagistes ou entreprises de 

génie climatique,…). 

De plus, la problématique de développement, les marchés potentiels, le jeu des acteurs et les règles 

de raccordement au réseau sont très différents entre ces deux familles de produits. 

2.1.2 Technologies employées et principes de fonctionnement 

Les technologies pouvant être mises en œuvre afin de produire l’énergie mécanique (ou directement 

l’électricité) dans un micro-cogénérateur peuvent être diverses. On distinguera principalement : 

• Les moteurs à combustion interne 

• Les moteurs à combustion externe 

• Les piles à combustibles 

Quelle que soit la technologie, la fourniture thermique sera liée aux besoins de refroidissement du 

cycle thermodynamique. 

Les moteurs à combustion interne 

C251 


Le principe de fonctionnement des moteurs à combustion interne (MCI) utilisés dans certains microcogénérateurs 

est le même que les moteurs à explosion de nos voitures à essence. 

La technologie de ces moteurs est donc connue et maîtrisée de longue date. La production à grande 

échelle, notamment pour l’industrie automobile, permet à ce type de moteurs de pouvoir être fabriqué 

pour un coût faible. 

Les moteurs à combustion externe 

Contrairement aux moteurs précédents, dans les moteurs à combustion externe, le combustible ne sert 

qu’à fournir de l’énergie thermique à un fluide de travail, utilisé en cycle fermé. Pour des applications 

en micro-cogénération, on trouve essentiellement deux grandes familles de moteurs à combustion 

externe : les moteurs à cycle de Stirling (appelés plus simplement « moteurs Stirling ») et les moteurs à 

cycle de Rankine (le cycle de Rankine est le cycle thermodynamique des turbines à vapeur, donc celui 

des centrales électriques thermiques ou nucléaires). 

Dans les moteurs Stirling, le fluide de travail peut être de l’hélium ou de l’azote sous forte pression. 

Dans les moteurs à cycle Rankine, c’est l’eau qui est usuellement le fluide de travail (dans les grosses 

installations et dans les micro-cogénérateurs), bien que des micro-cogénérateurs ont également été 

développés pour utiliser des fluides organiques de masse moléculaire élevée («Organic Rankine 

Cycle »). 

La pile à combustible 

Contrairement aux technologies précédentes, la production d’électricité dans une pile à combustible ne 

repose pas sur une production d’énergie mécanique pour entraîner un alternateur mais sur une 

réaction électro-chimique qui peut être présentée de manière simple comme étant la réaction inverse 

de l’électrolyse de l’eau : H 2 + ½ O 2 → H 2 O 

Il existe différents types de piles à combustible. Cependant, les piles de type PEMFC (Proton 

Exchange Membrane Fuel Cell) et SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) semblent les plus adaptées pour des 

applications en micro-cogénération. 

Autres technologies 

D’autres technologies sont envisageables pour produire de l’électricité mais n’ont pas été retenues 

dans le champ de cette étude soit parce que le procédé fait encore l’objet de recherches 

fondamentales (structures thermo-électriques) soit parce qu’il n’existe pas de produit dans la gamme 

de puissance retenue (cas des turbines à gaz dont le plus petit modèle actuellement sur le marché à 

une puissance de 30 kWe). 

2.1.3 Comparaison entre les différentes technologies 

Les familles de produits présentées précédemment se différencient sur des critères tels que : 

• le ratio puissance électrique / puissance thermique, 

• la gamme de puissance électrique, 

• le niveau sonore, 

• les contraintes de maintenance, 

• la flexibilité de la nature du combustible, 

• le coût, 

C252 


• le degré de maturité. 

Du fait que la combustion soit externe, les moteurs Stirling et à cycle de Rankine présentent les 

avantages suivants par rapport aux moteurs à combustion interne : 

• grande souplesse et nombreuses possibilités dans le choix du combustible, 

• faible niveau sonore, 

• besoins de maintenance réduits, 

• niveaux d’émissions de polluants plus bas (meilleure maîtrise de la combustion). 

Ces moteurs ont, par contre, des rendements électriques plus faibles que les moteurs à combustion 

interne et que les piles à combustible (respectivement de l’ordre de 10%, 25% et 30/40%). Précisons 

de plus que les moteurs à cycle de Rankine travaillent à des pressions plus faibles et présentent une 

inertie plus faible que les moteurs Stirling. 

Les piles à combustible, quant à elles, constituent la technologie de micro-cogénérateurs qui présente 

le potentiel le plus important en terme de rendement électrique. La conséquence est que la puissance 

thermique est faible. Un brûleur d’appoint se trouvera toujours associé à la pile. Elles sont silencieuses 

mais nécessitent aujourd’hui des opérations de maintenance fréquentes. Elles restent assez largement 

la technologie la plus chère des micro-cogénérateurs, notamment du fait des métaux nobles employés 

pour la catalyse (platine). Des piles à combustible sont développées pour des applications très 

diverses et dans une très grande plage de puissance. Hormis le cas du Japon où déjà 500 unités ont 

été installées en maison individuelle, les produits les plus avancés semblent être ceux de Vaillant, 

Hexis qui ensemble cumulent plusieurs dizaines d’unités en essai sur sites réels. Mais, pour la plupart 

des produits, des efforts de R&D doivent être encore menés pour améliorer la fiabilité et la durée de vie 

(problème du réformage), diminuer le coût et diminuer l’encombrement. 

2.2 HORIZON TEMPOREL : ETAT DE L’OFFRE 

La très grande majorité des micro-cogénérateurs ont été développés pour utiliser le gaz naturel comme 

combustible. 

Si le ratio [Puissance électrique/Puissance thermique] varie fortement d’une famille (voire d’un produit) 

à l’autre, le rendement global sur PCS ([P th +P élec ]/P gaz ) est, quant à lui, le plus souvent compris entre 80 

et 90%. Cela revient à dire que les produits qui auront les meilleurs rendements électriques produiront 

moins de chaleur. 

C253 


Technologie Constructeur Origine P élec (kWe) P th (kW) η élec (PCS) η th (PCS) 

Combustion 

interne 

Moteur 

Stirling au 

gaz 

Moteur à 

cycle de 

Rankine 

Moteur 

Stirling à 

Biomasse 

Pile à 

combustible 

Senertec Allemagne 5,5 12,5 24% 55% 

Ecopower Suisse 4,7 12,5 22% 59% 

Honda Japon 1,0 3,0 18% 59% 

Yanmar Japon - - - - 

Solo Allemagne 7,5 22,0 22% 64% 

Disenco Angleterre 3,0 9,0 (→18) 23% 60% 

Whispergen N lle -Zélande 1,2 8,0 11% 73% 

Enatec Pays Bas 1,0 6,0 (→24) - - 

Microgen Angleterre 1,1 

Baxi 

Micropower 

- (→15 ou 

36) 

- - 

Angleterre 1,0 10,0 - - 

Cogen Micro Australie 2,5 11,0 - - 

Climate 

Energy 

USA 3,0 30,0 - - 

Enginion Allemagne 6,0 25,0- - - 

OTAG Allemagne 2,1 16 10% 76% 

Sunmachine Allemagne 3 10 25% 70% 

Stirling Power 

Module 

Autriche 1 15 - - 

Hoval Lichtenstein 1 50 - - 

Hexis Suisse 1,0 2,0 - - 

Vaillant Allemagne 4,6 7,0 - - 

Buderus Allemagne 4,6 7,0 - - 

European 

Fuel Cell 

Allemagne 1,5 2,9 - - 

CFCL Australie 1,0 

1,0 (→12 à 

52) 

40% 40% 

Viessmann Allemagne 2,0- - - - 

Ebara / 

Ballard 

Japon/Canada 1,0 1,6 32% 50%- 

Rema 

rques 

: 

Le 

tablea 

u a 

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établi 

à 

partir 

des 

docu 

menta 

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techni 

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docu 

menta 

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toujou 

rs et 

certai 

nes 

caract 

éristiq 

ues 

techni 

ques 

sont 

encor 

e 

susce 

ptibles 

d’évoluer avant la version finale. De plus concernant les rendements, il n’est pas toujours précisé s’ils 

sont exprimés par rapport au PCI ou au PCS. 

C254 


Certains micro-cogénérateurs possèdent deux générateurs : le moteur et un brûleur d’appoint. Quand 

l’information nous était connue, nous avons différencié ces deux puissances (en adoptant l’écriture 

« (→ kW) » pour la puissance de l’appoint). 

Micro-cogénérateurs à moteur à cycle rankine 

des constructeurs Cogen Micro, Enginion et Otag 

C255 


3. ETAPE 3 : MISE EN ŒUVRE 

3.1 MISE EN ŒUVRE SUR CHANTIER 

Aujourd’hui, il parait aujourd'hui difficilement envisageable de faire une mise en service sans appui d'un 

représentant du constructeur ou du distributeur. La commercialisation des modules Senertec repose 

sur un réseau de 25 « centres techniques » régionaux (franchises) et plus de 350 installateurs locaux 

agréés. 

Pourtant les raccordements hydrauliques demandent peu de compétence, les parties gaz, fumisterie et 

évacuation des condensats sont tout à fait identiques à celles de chaudières et le raccordement 

électrique doit être protégé par un fusible. La partie comptage est plus complexe. Néanmoins, de 

nombreux installateurs de panneaux photovoltaïques sont formés à la mise en place de compteurs et 

ces installations sont de plus vérifiées par EDF. 

Enfin, la phase de mise au point de l'installation comprend plus de vérifications que sur une chaudière 

(vérification de la pression d’azote pour les moteurs Stirling par exemple) mais aussi certaines 

opérations communes (comme l'analyse de la combustion). Les chaudiéristes sont donc a priori les 

installateurs à même de prendre en main la MCHP. Mais une formation est nécessaire. 

3.2 SPECIFICITE DE MISE EN ŒUVRE 

Si les micro-cogénérateurs sont assimilables à une famille particulière de chaudière, leur intégration à 

une installation de chauffage à eau chaude doit tout de même prendre en compte certaines 

spécificités. 

3.2.1 Conception spécifique : Hydroaccumulation, Régulation 

Les micro-cogénérateurs seront le plus souvent régulés par rapport aux besoins thermiques, mais 

l’installation n’est pas nécessairement conçue pour suivre ce besoin en instantané. Le rendement 

électrique moyen se dégrade avec la répétition trop fréquente des cycles de démarrage et d’arrêt (de 

manière plus ou moins prononcée selon les produits). Il faudra chercher à privilégier des séquences 

de fonctionnement longues. 

Beaucoup de produits ont la capacité de moduler leur puissance sur une partie de leur plage de 

fonctionnement (moteurs à combustion interne et brûleurs modulants). Mais il sera préférable en plus 

de mettre en oeuvre des réseaux de distribution hydraulique présentant une forte inertie (ballon de 

stockage ou plancher chauffant). Cette caractéristique remet en cause les méthodes habituelles de 

dimensionnement basées sur la notion de puissance (déperditions) et non d’énergie. De même, la 

production d’eau chaude sanitaire ne pourra se faire de manière instantanée mais nécessitera 

également un stockage (qui pourra être le même que celui du chauffage). 

On distingue deux modes de fonctionnement : 

• Dimensionnement en base : dans ce mode, le micro-cogénérateur est « sous dimensionné », 

c'est-à-dire qu’il répond au besoin minimum en chaleur et il fonctionne donc sans arrêt toute 

l’année. La rentabilité d’un tel système est maximale. Néanmoins, ce mode n’est applicable que 

dans les bâtiments où les besoins minimaux sont suffisamment élevés. Une seconde chaudière 

fonctionne de manière variable pour correspondre à la courbe de charge. 

• Compromis entre temps de fonctionnement et rentabilité : ce mode est choisi lorsque le 

précédent n’est pas réalisable. Le micro-cogénérateur est le seul générateur utilisé. Il doit luimême 

suivre la courbe de charge. Certains micro-cogénérateurs ne fonctionnent pas à charge 

partielle, il est donc nécessaire qu’ils disposent d’un brûleur d’appoint. Il s’agit alors d’optimiser 

la longueur des séquences de fonctionnement afin d’avoir le meilleur rendement. L’inertie du 

réseau et du bâtiment permet de créer un déphasage entre les besoins et la production 

thermique (et donc électrique). La régulation de l’installation doit donc permettre de faire 

C256 


fonctionner le module prioritairement sur les heures pleines (ce qui augmente l’intérêt 

économique et l’intérêt pour le gestionnaire de réseau). 

3.2.2 Raccordement électrique 

Un micro-cogénérateur ne peut fonctionner indépendamment du réseau. Un micro-cogénérateur n’est 

pas, comme un groupe électrogène, un équipement permettant de produire de l’électricité en cas de 

défaillance ou de coupure volontaire sur le réseau. 

Les micro-cogénérateurs doivent être raccordés au réseau basse-tension. Selon le mode de 

raccordement, 

• soit toute l’électricité produite est exportée sur le réseau et tous les besoins électriques du 

bâtiment sont couverts par le réseau, 

• soit le réseau couvre ou absorbe la différence entre la production et les besoins. 

Les protocoles de raccordement simplifié ou les préconisations des constructeurs semblent aujourd’hui 

privilégier la seconde solution. Mais, dans le cas où le tarif de rachat de l’électricité exportée est 

supérieur à celui importée, la première solution permettrait une meilleure rentabilité économique si le 

surcoût de raccordement n’est pas élevé. 

En Allemagne, le raccordement au réseau nécessite toujours une demande d’autorisation au près de 

l’opérateur de réseau. Mais des discussions sont en cours pour mettre au point des procédures 

simplifiées. Notons également que l’électricité exportée ne peut être rachetée que par l’opérateur local. 

Au Royaume Uni, le raccordement au réseau est simplifié : le référentiel technique G83/1 permet de 

raccorder un micro-cogénérateur (et plus largement tout microgénérateur, c’est à dire également 

photovoltaïque, éolien,…) sans accord préalable de l’opérateur de réseau. 

3.2.3 Stockage du bois 

Pour les cogénérateurs fonctionnant à partir de biomasse, on retrouve les contraintes des chaudières à 

bois. La place dédiée au stockage du bois est un facteur qui limite le marché aux zones rurales ou 

périurbaines, de même que l’approvisionnement en bois. La filière bois se structure aujourd’hui en 

France afin de répondre au besoin généré par les chaudières bois. 

3.3 MODALITES DE MAINTENANCE 

L’objectif est une maintenance annuelle, ce qui n’est pas encore le cas pour tous les produits, 

notamment pour les piles à combustibles. La maintenance de premier niveau parait assez simple : 

vérifier la combustion, vérifier la pression d'azote,... Pour les moteurs à combustion interne, la partie 

moteur et son exploitation (vidange, filtres,...) nécessitent des compétences différentes de celles d'un 

chauffagiste et correspondent plutôt à celles d’un garagiste. 

En revanche, en cas de panne, l'expertise de l'électronique et de la partie moteur ne semblent pas 

pouvoir échapper au constructeur. 

Pour la MCHP à bois, il y a également un ramonage annuel à effectuer. 

3.4 INCITATIONS REGLEMENTAIRE, FISCALE…, MODALITES DE FINANCEMENT 

3.4.1 Allemagne 

C257 


L’Allemagne est donc fortement engagé dans le développement des moyens de production 

énergétique plus efficaces et plus propres. Le développement de la cogénération en général est donc 

encouragé et plusieurs mesures incitatives ont été prises : 

• exonération de la taxe sur les produits pétroliers (qui s’élève à 0,55 c€/kWh PCS pour le gaz 

naturel), 

• prise en compte dans la réglementation thermique sur le neuf (utiliser un micro-cogénérateur 

permet d’abaisser le niveau d’isolation exigé), 

• en rénovation, il est possible de bénéficier de prêts à bas taux et de subventions d’une banque 

spécialisée (la Kreditanstalt für Wiederaufbau Bank), 

• Enfin, les tarifs de rachat de l’électricité produite sont de plus assez avantageux. Le « German 

co-generation act » définit les tarifs de rachat de l’électricité. Ce tarif est constitué de trois 

composantes : 

• un prix de base variant en fonction des prix de l’énergie (environ 4 c€/kWh), 

• une prime pour l’électricité évitée (0,4 à 0,8 c€/kWh), 

• une composante garantie pour une durée de 10 ans (5,11 c€/kWh pour une installation 

mise en service avant 2008). Ce dernier facteur est plus élevé si le combustible utilisé 

est du biogaz (7c€ environ) ou de la biomasse (11 c€ environ). 

Ces mesures sont accompagnées de nombreuses initiatives locales qui complètent et augmentent les 

incitations nationales. 

3.4.2 Royaume Uni 

Depuis 2002, plusieurs aménagements réglementaires et autres incitations ont été adoptés en 

faveur de la micro-cogénération : 

• Le gouvernement a annoncé en 2005 que la TVA sur les micro-cogénérateurs passerai de 

17,5% à 5,5% ; 

• Pour les usages non résidentiels, les installations de cogénérations sont exonérées de la taxe 

sur le changement climatique (« Climate change Levy ») ; 

• Prise en compte de la micro-cogénération dans la réglementation Thermique (Building 

Regulation, part P). 

C258 


Micro-cogénérateurs à moteur Stirling à biomasse 

des constructeurs Hoval et Sunmachine 

C259 


4. ETAPE 4 : EVALUATION DES RESULTATS DANS LES PAYS CONCERNES 

4.1 LES PERFORMANCES 

Le « Carbon Trust » est une entreprise indépendante mais financée par le gouvernement anglais. 

Entre autres actions, cet organisme finance des essais sur sites pour évaluer plus précisément l’intérêt 

réel de la petite et de la micro-cogénération. La campagne en cours porte sur 40 appareils (31 microcogénérateurs 

et 9 petits cogénérateurs) dont Microgen, Whispergen, Baxi, Disenco and Frichs. Cette 

campagne d’essais doit se prolonger jusqu’en 2007. 

4.1.1 Energie 

Toute production d’énergie mécanique d’origine thermodynamique produit de la chaleur qui peut être 

considérée comme un déchet de cette production. Dans les centrales de production d’électricité 

(nucléaires ou thermiques), cette chaleur est évacuée dans l’environnement, via des tours 

aéroréfrigérantes et représente environ deux fois la quantité d’énergie électrique produite. La 

cogénération valorise au contraire cette chaleur et permet une économie sur la consommation 

d’énergie primaire par rapport à une fourniture énergétique équivalente à partir de procédés dissociés. 

La performance total du système atteint en moyenne 90%. Ce rendement total n’est pas aussi élevé 

que pour une chaudière à condensation par manque de maturité de la technologie. Néanmoins, la plus 

grande marge de progression reste sur les rendements mécaniques afin de produire plus d’électricité. 

La valeur moyenne des besoins électriques d’une maison individuelle est de l’ordre de 1 kW. Cette 

valeur moyenne est le résultat d’une consommation de base (autour de 100 à 500 W) et de pics de 

consommation. Selon plusieurs auteurs et les essais du COSTIC, le taux de couverture des besoins 

électriques par un micro-cogénérateur de 1 kW serait d’environ 50%. 

4.1.2 Environnementale 

Au Royaume-Uni, plusieurs études estiment à 1,5 t/an la diminution des émissions de CO 2 engendrée 

par l’utilisation d’un micro-cogénérateur de 1 kWe. 

Par ailleurs dans le contexte allemand, Senertec et Ecopower annoncent des réductions de CO 2 de 

50%. 

4.2 LES COUTS REELS 

4.2.1 Coût Initial - Investissement 

Dans le tableau ci-dessous, se trouvent les prix des MCHP. Pour une installation complète, il faut 

rajouter le système à hydro-accumulation, les coûts de raccordement au réseau et la main d’œuvre. 

Prix de l’unité (€) Prix en €/kWélectrique 

Senertec 15000 – 20000 2700 - 3600 

Ecopower 17000 3600 

Honda 5300 5300 

Whispergen 4500 3750 

Solo 25000 3300 

Sunmachine 23500 7800 (Biomasse) 

4.2.2 Coût Opérationnel - Exploitation – Maintenance 

La maintenance des unités doit être réalisée une fois par an, à l’identique d’une chaudière. 

C260 


Le fonctionnement de la MCHP va faire en sorte que l’on consomme plus de combustible : bois ou gaz, 

mais une partie sert à produire de l’électricité qui permet soit de diminuer la facture électrique d’autant 

soit de générer un revenu supplémentaire selon le mode de raccordement au réseau choisi. 

Dans le contexte allemand, Senertec et Ecopower annoncent des temps de retour de 4 à 7 ans. 

4.3 LE VECU DES UTILISATEURS – AVIS DES ACTEURS ET DU PUBLIC 

4.3.1 Intérêts pour les clients finaux 

Du point de vue des clients finaux, la micro-cogénération peut permettre : 

• de réduire la facture énergétique ; 

• de satisfaire la volonté de participer à l’effort commun de réduction des consommations 

d’énergie et d’émission de GES (réponse à la prise de conscience des enjeux 

environnementaux). 

4.3.2 Intérêts pour les pouvoirs publics 

Du point de vue des pouvoirs publics, la micro-cogénération peut permettre : 

• d’augmenter l’efficacité énergétique moyenne du parc de production électrique (par la 

valorisation thermique mais aussi par les pertes en ligne évitées) et donc, à besoins constants, 

de diminuer la consommation d’énergie primaire ; 

• de contribuer au respect des engagements nationaux et internationaux sur l’efficacité 

énergétique et la diminution des émissions de gaz à effet de serre (GES) ; 

• d’éviter des investissements qui seraient engendrés par la mise en œuvre de nouveaux 

moyens de production centralisés (centrale et renforcement des lignes) ; 

• de reporter sur l’utilisateur final l’investissement de nouvelles capacités de production. 

4.3.3 Intérêts pour les syndicats d’électrification 

La micro-cogénération peut permettre de faire baisser les coûts de renforcement des réseaux de 

distribution d’électricité, notamment en zone rurale, par la production décentralisée d’électricité. 

4.3.4 Intérêts pour les fournisseurs d’énergie 

Du point de vue des fournisseurs d’énergie, la micro-cogénération peut permettre : 

• de contribuer au respect des obligations d’économies d’énergie imposées à ces acteurs 

dans certains pays (par exemple, le mécanisme des certificats d’économie d’énergie, en 

France) ; 

• de créer de nouvelles formes de commercialisation de l’énergie et de fidélisation des clients 

(dans un marché ouvert où un même fournisseur pourrait vendre le combustible et racheter 

l’électricité produite) ; 

• d’afficher une implication et une activité dans le domaine de l’innovation et de l’efficacité 


C261 


4.3.5 Intérêts pour les industriels 

Du point de vue des industriels des équipements de chauffage, la micro-cogénération peut permettre : 

• d’augmenter les ventes ; 

• d’élargir la gamme des produits et des services ; 

• de se différencier de la concurrence ; 

• d’afficher les qualités énergétiques et environnementales d’un produit innovant. 

4.3.6 Limites 

Si un micro-cogénérateur est un équipement dont la performance énergétique est élevée, les appareils 

déjà commercialisés ou en voie de l’être utilisent principalement le gaz naturel et restent donc des 

équipements qui utilisent des énergies fossiles et qui ne valorisent pas d’énergies renouvelables (la 

principale exception est constituée des micro-cogénérateurs à moteurs à combustion externe 

alimentés en biomasse). De ce fait, l’intérêt environnemental des installations de micro-cogénération 

n’est pas acquis de manière certaine et peut varier de manière importante selon les produits, les 

utilisations, les installations, les performances du produit remplacé ou concurrent et le contexte 


Il en va de même pour l’intérêt économique avec des facteurs supplémentaires à prendre en compte 

(coûts des énergies ou plus précisément le rapport entre le prix de l’électricité et celui de gaz, fiscalité, 

mesures incitatives,…). 

Toujours sur le plan économique, les micro-cogénérateurs sont aujourd’hui pénalisés par un coût 

d’investissement encore trop élevé pour certains produits. Mais les valeurs actuelles n’ont pas 

tellement de sens dans un marché naissant dont les volumes sont encore très faibles. 

Une autre limite de la micro-cogénération est la faible puissance électrique de chaque équipement. 

Pour impacter de manière significative sur un bilan énergétique national, la micro-cogénération devra 

connaître des niveaux de développement et des taux de pénétration importants (plusieurs dizaines de 

milliers d’unités). 

Ce développement à grande échelle peut être antagoniste avec, ou limité par le fonctionnement des 

réseaux électriques qui ont été conçus pour fonctionner de la production centralisée vers l’utilisation 

et non de manière réversible. Tant que l’injection locale sur le réseau basse tension peut être absorbée 

par une charge voisine, le fonctionnement d’un micro-cogénérateur ne se traduit que par une 

diminution de l’appel de puissance au niveau amont. Mais si la production dépasse les besoins et que 

le niveau basse-tension devient exportateur, des difficultés de gestion importante apparaissent. 

Beaucoup de travaux de recherche sont encours sur ces problématiques de gestion de réseaux à forte 

proportion de production décentralisée. Une étude commanditée par le Carbon Trust a montré que, 

jusqu’à un taux d’équipement de 50% des logements, le développement de la micro-cogénération 

n’aurait pas d’impact notable sur le fonctionnement du réseau anglais. 

4.4 LE MARCHE – COMMERCIALISATION 

4.4.1 Evaluation du potentiel par l’analyse du marché du chauffage à eau chaude 

S’il est entendu que les micro-cogénérateurs visent le marché de la chaudière, le potentiel de 

développement de la micro-cogénération peut être approché par l’analyse du marché actuel des 

chaudières (neuf et rénovation). 

Il a été vendu, en Europe en 2003, environ 6 millions de chaudières. Ce marché se répartit 

principalement entre la Grande-Bretagne (25%), l’Italie (17%), l’Allemagne (13%), et la France (12%). 

C262 


Le parc installé en Europe serait de l’ordre de 60 à 80 millions de chaudières. Par ailleurs, le marché 

est largement dominé par les chaudières murales (dans un rapport de 1 pour 5 environ). 

En ce qui concerne les chaudières à condensation, elles connaissent des degrés de développement 

variés selon les pays. Elles représentent 15% du marché en Grande-Bretagne et sont très présentes 

en Hollande et en Allemagne, tandis qu’elles représentent moins de 2% du marché français. 

Ainsi, en théorie, la micro-cogénération pourrait à terme remplacer toutes les chaudières existantes car 

les modèles peuvent être déclinés sous différentes énergies, en chaudière murale ou non, etc. 

Cependant, un parallèle avec les chaudières à condensation est moins optimiste et reflète le faible taux 

de pénétration des innovations technologiques sur le marché des chaudières, en France notamment. 

4.4.2 Scénarii de développement 

Plusieurs scenarii de développement de la micro-cogénération ont été exposés dans le cadre de 

différentes études. Les projections en Grande Bretagne varient entre 140 000 et 1,6 million d’unités 

pour 2010 et sont pour l’Europe de quelques millions pour 2020. 

Les prévisions sont donc assez optimistes, mais elles peuvent varier dans des proportions importantes. 

Il faut dire que les incertitudes sont encore nombreuses au moment où le marché de la microcogénération 

commence à peine à émerger. 

4.4.3 Quelles formes de commercialisation ? 

Les produits déjà commercialisés et les démarches actuelles des différents acteurs permettent de voir 

émerger différentes voies de commercialisation possible. 

La première d’entre elles consisterait, encore une fois, à assimiler les micro-cogénérateurs à des 

chaudières et donc à commercialiser les micro-cogénérateurs par la chaîne commerciale 

traditionnelle : constructeurs → distributeurs / grossistes → installateurs / artisans → clients. Les 

chaudiéristes qui pratiquent aujourd’hui l’intégration horizontale (Baxi, Vaillant,…) ou les développeurs 

de moteurs qui cherchent des partenariats avec des industriels pourraient emprunter cette voie. Cette 

formule présenterait l’avantage de s’appuyer sur des structures déjà en place et permettre une 

diffusion à grande échelle. L’installateur qui est le premier prescripteur en individuel joue un rôle clé 

aussi bien technique que commercial. C’est justement la limite de cette chaîne, car les installateurs 

pourraient montrer une certaine résistance à ces nouveaux produits et à la formation complémentaire 

qu’ils nécessitent. L’autre inconvénient est que la multiplication des intermédiaires engendre 

généralement un prix final pour le client plus élevé. 

Une seconde voie envisageable reposerait sur une commercialisation directe. Cette 

commercialisation directe peut être assurée par le constructeur (Ex : Senertec) ou par un fournisseur 

d’énergie : 

• Powergen en Grande-Bretagne avec le module Whispergen (soit le client achète la machine et 

il paie mensuellement l’énergie consommée (l’électricité produite apparaît sur la facture), soit le 

client paie tous les mois pendant 3 à 5 ans un montant qui englobe le coût du système, 

l’installation, la maintenance et l’énergie consommée). 

• Les compagnies du gaz japonais (Tokyo gas, Osaka gas,…) avec le module Ecowill de Honda 

(appareil en leasing + paiement mensuel en fonction de l’énergie produite). 

Cette forme de distribution présente pour le client l’avantage de n’avoir qu’un seul interlocuteur. Etant 

donné le nombre importants de fournisseurs d’énergie ayant une activité directe ou indirecte 

(intégration verticale, partenariats, sponsoring,…) en matière de micro-cogénération, plusieurs offrent 

reposant sur ce schéma pourraient prochainement apparaître. 

C263 


Micro-cogénérateurs à pile à combustible des constructeurs Hexis et Vaillant 

C264 


5. ETAPE 5 : REFLEXION CRITIQUE 

5.1 SWOT 

Strenghs – Forces : 

• Diminue la consommation en énergie primaire de l’utilisateur 

• Réduit la facture énergétique de l’utilisateur 

• Est facile à mettre en œuvre et à utiliser, vient en remplacement des chaudières existantes 

• Réduit les coûts d’électrification en zone rurale par production décentralisée d’électricité 

Weaknesses – Faiblesses : 

• Réduit faiblement l’impact environnemental et a une faible rentabilité à cause des faibles durées 

de fonctionnement par rapport à une chaudière fonctionnant avec le même combustible 

• Réduit faiblement l’impact environnemental et a une faible rentabilité à cause de la faible 

capacité électrique des produits 

• Représente un investissement très élevé. Ces coûts peuvent être liés à la technologie du 

produit (des efforts de R&D doivent alors être menés pour les réduire) ou au faible volume 

actuel de vente. Pour sortir de ce cercle (peu de ventes ↔ produits chers), les gouvernements 

et/ou les distributeurs d’énergie devront proposer des aides à l’investissement pour lancer ce 

marché 

• Les produits ne sont pas encore arrivés à maturité. Les performances doivent augmenter et le 

coût diminuer. 

Particularités pour la MCHP au gaz naturel : 

• Fonctionne aujourd’hui avec des énergies fossiles dont le prix est soumis à de nombreuses 

tensions 

• Fonctionne aujourd’hui avec des énergies fossiles qui émettent des gaz à effet de serre 

Particularités pour la MCHP au bois : 

• Est en pré-série actuellement. Les premiers produits finis sont prévus pour 2007-2008. 

Opportunities – Opportunités : 

• L’ouverture du marché de l’énergie est une opportunité pour la MCHP car les fournisseurs 

d’énergie ont un rôle important à jouer. En effet, la MCHP : 

• Peut faire émerger une nouvelle forme de commercialisation de l’énergie 

• Peut répondre à la problématique de croissance de la demande électrique en France en 

reportant une partie de l’investissement sur les utilisateurs, notamment elle peut éviter aux 

fournisseurs d’énergie d’investir dans de nouveaux moyens de production centralisée 

d’électricité en transférant une partie de cet investissement sur les utilisateurs 

• Peut permettre aux fournisseurs d’énergie de respecter les obligations d’économie d’énergie 

en pouvant devenir une action standard pour les certificats 

C265 


• Peut permettre aux fournisseurs d’énergie de fidéliser leurs clients 

• Peut être une solution différenciante entre fournisseurs d’énergie dans un contexte de 

marché de l’énergie libéralisé. 

• Peut permettre aux industriels d’élargir leur gamme en proposant un produit aux qualités 

énergétiques intéressantes 

• Peut permettre de diminuer les coûts d’électrification en zone rurale pour les syndicats 

d’électrification et peut pallier au manque d’infrastructure tels en Bretagne et en PACA 

• Est l’objet de pressions européennes qui poussent à son développement. Elle peut devenir 

éligible au crédit d’impôt, être soumis à un tarif de rachat de l’électricité avantageux et être 

intégrée dans les prochaines versions de la réglementation thermique ainsi qu’au mécanisme 

des certificats d’économie d’énergie. Cependant, aujourd’hui, les pouvoirs publics manquent 

de visibilité sur les réels avantages de la micro-cogénération (en général mais aussi selon les 

produits et les situations) et manque de connaissance de ces spécificités. De ce fait, les microcogénérateurs 

ne sont pas inclus dans les mécanismes d’aides et ne sont pas pris en compte 

dans l’établissement des nouveaux textes réglementaires 

Threats – Menaces : 

• Requiert d’être raccordé au réseau de distribution d’électricité dont les formalités sont 

aujourd’hui longues, complexes et chères. Une simplification et une harmonisation au niveau 

européen sont nécessaires. C’est l’objectif du projet de norme PR NF EN 50 438. L’exigence 

serait alors reportée sur les produits qui doivent faire l’objet de certifications sur la base d’essais 

normalisés (comme pour les chaudières) 

• Requiert d’être raccordé au réseau de distribution d’électricité qui n’est pas adapté à la 

production décentralisée d’électricité à grande échelle. Les gestionnaires de réseau peuvent 

donc rester frileux vis à vis d’une trop grande pénétration des systèmes de production 

décentralisée (difficulté de gestion technique et administrative) 

• N’est aujourd’hui pas subventionnée par l’état et rentre en concurrence avec des technologies 

qui le sont et qui ont déjà pénétré les marchés : pompes à chaleur, solaire thermique et 

photovoltaïque 

• Risque d’être bloquée dans son développement par les installateurs et les mainteneurs car 

ceux-ci ont besoin de formations particulières. De plus, en cas de panne, ils ne sont pas en 

mesure de réparer eux-mêmes mais il faut a priori l’intervention du constructeur ou distributeur. 

De plus, la MCHP manque de notoriété auprès des professionnels et des utilisateurs finaux. En 

conséquence, ce n’est pas la demande qui stimule l’offre ni les installateurs qui aiguillent la 

demande. 

Particularité pour la MCHP au gaz : 

• N’est intéressante pour l’environnement, dans les versions fonctionnant à partir d’énergies 

fossiles, que si le contenu carbone de l’électricité substituée est élevé ou si elle évite la 

construction de centrales électriques à énergie fossile. 

Particularité pour la MCHP à granulés bois : 

• Dépend de la structuration de la filière bois et, pour le marché des particuliers, de la filière 

« granulés bois » plus précisément. Elle ne pourra être implémentée que si la disponibilité, le 

prix et la qualité des granulés est assurée. 

C266 


5.2 POINTS SINGULIERS DU CONTEXTE FRANÇAIS 

Le Royaume-Uni et l’Allemagne sont bien plus avancés que la France dans leur engagement dans les 

économies d’énergie car ce sont de gros émetteurs de GES. L’implication du secteur bancaire est 

notamment plus grande, ce qui permet de financer nombre d’initiatives innovantes telles la MCHP. 

La France, quant à elle, présente un contexte énergétique tout à fait atypique par rapport à ses 

voisins européens. En effet, sa production électrique repose principalement sur le fonctionnement de 

centrales nucléaires (pour 78%) et hydrauliques (pour 11%). En conséquence, le contenu CO 2 de 

l’électricité produite par la France est très faible (de 60 à 120 g CO2 /kWh é voire 180 en pointe). 

Le contexte énergétique français est également marqué par le quasi monopole des opérateurs 

historiques (EDF et GDF). 

Le raccordement d’un micro-cogénérateur au réseau public est normalement possible. Un modèle de 

contrat pour les petites installations (

6. ETAPE 6 : CONDITIONS DE LA TRANSPOSITION 

6.1 LES CHANCES DE LA TRANSPOSITION EN FRANCE 

Contenu carbone de l’électricité 

La différence la plus flagrante entre le contexte énergétique français et ceux du Royaume-Uni et de 

l’Allemagne est le contenu carbone de l’électricité. L’électricité nucléaire décarbonnée ne laisse pas 

beaucoup de place à la production d’électricité à partir d’énergie fossile. La micro-cogénération à partir 

d’énergie fossile, en référence à une chaudière fonctionnant avec la même énergie fossile, ne fait 

qu’augmenter les émissions de gaz à effet de serre en France alors qu’elle les réduit dans les autres 

pays. Elle bénéficie donc du soutien financier des états pour respecter les engagements de Kyoto, ce 

qui ne peut être le cas en France. 

Par contre, en France, elle peut être une alternative à la construction de nouveaux moyens de 

production centralisée d’électricité à partir d’énergie fossile, ce qui devrait arriver avec l’ouverture du 

marché de l’énergie. 

Par ailleurs, l’utilisation de la biomasse est une option intéressante pour la micro-cogénération car elle 

permettrait de développer cette filière mal valorisée en France et produirait de l’électricité encore moins 

carbonnée que l’électricité française actuellement. L’installation d’une unité de MCHP bois dans un 

immeuble est suffisante à elle seule pour que l’immeuble puisse être, au regard de l’étiquette CO 2 , de 

Classe A (émissions inférieures à 5 kgCO 2 éq/m².an). En cela, elle peut constituer l’une des solutions 

pour le respect du protocole de Kyoto. 

Enfin, l’impact de la MCHP à gaz sur les émissions de GES est plus dommageable que celui de la 

chaudière gaz condensation dans le contexte français [33]. 

Emissions GES (kgCO2eq/m².an) 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

55 

50 

9.9 

6.5 

Maison individuelle 

MCHP bois 

Chaudière bois 

MCHP gaz 

Chaudière gaz 

39 

36 

8.0 

2.4 

Immeuble résidentiel 

AA 

Cl Cl 

as 

Bilan carbone du bâtiment tous usages inclus (chauffage, ECS, usages électriques spécifiques, cuisson) 

par type de chaudière en France 

Si on considère, par contre, qu’un parc d’unités de MCHP permet d’éviter la construction d’une 

« portion » de centrale thermique (électricité plus carbonée) prévue, le bilan carbone du bâtiment est 

modifié [33]. 

C268 


Emissions GES (kgCO2eq/m².an) 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

-10 

-20 

MCHP bois 

Chaudière bois 

50 MCHP gaz 

46 

Chaudière gaz 

36 

26 

9.9 8.0 

-2.5 -9.9 

Maison individuelle 

Immeuble résidentiel 

Bilan carbone du bâtiment tous usages inclus par type de chaudière, scénario « évitement de la 

construction d’une centrale thermique », en France 

Prix de l’électricité 

Le prix français de l’électricité est bas, ce qui rend peu viables les initiatives visant à en produire. 

Cependant, l’ouverture du marché devrait faire tendre les prix vers les prix allemands de l’électricité et 

donc sur les prix de l’électricité produite à partir de charbon, énergie très demandée notamment par la 

Chine. Le prix de l’électricité français devrait donc augmenter dans les années à venir, de même que 

les subventions pour la production propre d’électricité, rendant plus rentable les initiatives telles la 

micro-cogénération. 

Aujourd’hui, le prix de revente de l’électricité issue de micro-cogénération est égal au prix d’achat de 

l’électricité pour le client final. Une manière de rentabiliser la MCHP serait de fixer un prix de revente 

égal au prix de production pour un temps de retour sur 5 à 8 ans, à l’égal de ce qui s’est fait pour le 

solaire photovoltaïque. 

Sous certaines hypothèses de prix des énergies, la MCHP bois est peu intéressante économiquement 

pour la maison individuelle : le prix du kWh électrique est élevé, de l’ordre du solaire photovoltaïque. 

En revanche, pour l’immeuble résidentiel, la MCHP est compétitive économiquement [33]. 

Solaire photovoltaïque 

MCHP bois (maison individuelle) 

Méthanisation 

MCHP bois (immeuble résidentiel) 

Géothermie 

Eolien 

Hydroélectricité 

0 10 20 30 40 50 60 

Coût de production de l'électricité (c€/kWh) (c€) 

Situation de la MCHP bois dans l’échelle des technologies de production d’électricité décentralisées et 

renouvelables en France 

Décentralisation et libéralisme : un marché local de l’énergie 

C269 


Par ailleurs, dans les pays considérés, l’état remplit un rôle moindre qu’en France. Le fédéralisme ou le 

libéralisme donne un pouvoir fort aux pouvoirs publics locaux ainsi qu’aux fournisseurs d’énergie 

privés. Ces pays disposent donc de dispositifs réglementaires et fiscaux développés à l’initiative 

d’acteur locaux appuyés par une implication des fournisseurs d’énergie locaux afin de proposer des 

produits viables économiquement. De nombreuses synergies sont apparues entre lesdits fournisseurs 

d’énergies, les grands fabricants de chaudières et des motoristes traditionnels ou nouveaux. 

En France, l’opérateur historique, qui est pris dans une logique de production centralisée, ne favorise 

pas le développement du marché : temps de raccordement au réseau, prix du raccordement, prix 

d’achat de l’électricité… L’ouverture du marché de l’électricité va notamment permettre à de nouveaux 

acteurs d’émerger et de proposer des initiatives. 

Modes de chauffage français 

La place du chauffage électrique est très importante en France. Or le développement de la microcogénération 

se fera principalement en remplacement de chaudières existantes. Le marché potentiel 

français est donc plus petit que celui des pays considérés. 

La micro-cogénération à gaz est, dans le discours des industriels allemand et anglais, le produit de 

remplacement des chaudières à condensation. Or la part de marché de marché des chaudières à 

condensation, en France, est, aujourd’hui encore, très faible. Par comparaison, on peut présager d’un 

développement très lent de la MCHP si la pénétration du marché est réalisée au même rythme. 

Néanmoins, l’ouverture du marché de l’énergie peut modifier la donne avec l’intérêt des fournisseurs 

d’électricité qui tendent à vendre en direct et ainsi à passer outre les blocages qu’a rencontré la 

chaudière condensation en commercialisant par le circuit traditionnel. 

La micro-cogénération à biomasse, quant à elle, vient plus facilement en remplacement d’un chauffage 

au fioul en zone rurale dû au volume de stockage du combustible et représente donc au final un 

marché de niche, soumis aujourd’hui à la disponibilité en bois, spécialement en granulés bois. 

Climat 

La MCHP est certes indépendante des caprices du soleil et du vent à la différence des systèmes 

solaires et éoliens. Néanmoins, elle dépend du climat : la production d’électricité est corrélé aux 

besoins de chauffage. A cause du chauffage électrique, les périodes de chauffage correspondent à 

des pics de demande électrique : un parc de MCHP permettrait de diminuer ces pics. Toutefois, un 

climat plus rude conduit un temps de fonctionnement du MCHP plus long et donc un temps de retour 

plus faible. En comparant les degrés-jours de chauffage, on se rend compte que l’Allemagne possède 

un climat 30% plus rigoureux que la France et l’Autriche 45% (source CETIAT). Les temps de retours 

sont alors globalement diminués d’autant. En France, la MCHP est donc moins rentable, le 

photovoltaïque ou l’éolien peuvent être plus adaptés dans certains cas. 

Fabricants de chaudière français 

Les chaudiéristes allemands sont les leaders européens avec des entreprises comme Vaillant, Baxi, 

Viessmann, Buderus,… La plupart de ces industriels ont des projets en cours sur la microcogénération. 

Les chaudiéristes français plus petits, semblent être suiveurs sur ce marché. 

Néanmoins, une MCHP à bois est en cours de développement en France. 

Formation des chauffagistes et des mainteneurs 

Pour l’installation et la maintenance légère des MCHP une formation des chauffagistes peut suffire. 

Dans ce cadre, les moteurs Stirling sont avantagés car il n’y a pas de maintenance du moteur. Par 

contre, les réparations sont moins évidentes et les constructeurs doivent alors intervenir. Ce facteur 

risque de limiter le rythme de diffusion de la MCHP en France ou du moins favorise l’option de 

commercialisation directe par les constructeurs. 

C270 


6.2 COMPATIBILITE AVEC LE CADRE REGLEMENTAIRE FRANCAIS 

La MCHP ne s’intègre pas encore complètement dans le cadre réglementaire français. Les normes de 

raccordement au réseau sont en cours d’évolution pour prendre en compte ses particularités. Un 

contrat EDF d’achat de l’électricité pourrait être spécifique. Enfin, un tarif de rachat spécifique devrait 

être mis au point. Aujourd’hui, il n’existe pas de tarif pour la MCHP bois, par exemple. 

Par ailleurs, les normes CE gaz, CE compatibilité électromagnétique et CE produit électrique doivent 

être proclamées par les fabricants, ce qui est également valable pour les autres pays. Néanmoins, les 

normes françaises en matière de normes gaz sont plus exigeantes que les normes européennes. La 

MCHP gaz doit donc être légèrement adaptée au marché français. 

Enfin, en ce qui concerne le bois, les MCHP devraient respecter la norme EN 303-5, afin de pouvoir 

bénéficier du crédit d’impôt potentiel. Cette norme donne des exigences de performances et 

d’émissions qui sont a priori déjà respectées par les fabricants. 

6.3 QUELLE DYNAMIQUE D’ACTEURS NECESSAIRE ? 

Les acteurs clés de la MCHP sont les fournisseurs d’énergie, les chaudiéristes et les pouvoirs publics. 

Le développement de la MCHP requiert un marché de l’énergie libéralisé, des pouvoirs publics locaux 

et nationaux moteurs ainsi qu’une offre de produits de qualité adaptés aux spécificités françaises. 

Si l’ouverture du marché est programmée et si l’offre industrielle devrait arriver, il revient aux pouvoirs 

publics d’amorcer le marché. Ils doivent promouvoir tout type de MCHP sachant qu’elles n’ont pas 

toutes les mêmes arguments. Les raisons de la promotion de la MCHP au gaz ne sont pas immédiates 

en France car elle émet plus de GES que dans un schéma traditionnel. Néanmoins la MCHP gaz peut 

pallier à la construction de centrales électriques au gaz ou bien peut partiellement répondre à la sousproduction 

électrique en période de pointe et avec de meilleurs rendements. Quant à la MCHP à 

biomasse, l’argument est évident : un tel système permet à n’importe quelle maison de passer en 

classe A en terme d’émissions de GES. 

6.3.1 Disponibilité en France des techniques concernées et des compétences de pose. 

Il n’y a aucun fabricant français de MCHP pour le moment car les fabricants de chaudières français ne 

sont pas parmi les leaders du marché et que les fournisseurs d’énergie historiques prédominent. 

Les chauffagistes ayant reçu une légère formation sur la MCHP sont à même d’installer une MCHP. 

Les agents d’EDF doivent ensuite intervenir pour brancher le nouveau compteur. A ce niveau, un 

parallèle peut être fait avec le photovoltaïque pour lequel EDF a déjà formé ses agents. De même pour 

la maintenance, les mêmes chauffagistes et agents seront à même de l’effectuer. 

Par contre, les réparations sont difficiles : a priori seuls les constructeurs disposent des compétences 

nécessaires. 

6.3.2 Quels types d’incitations envisager 


• Inclure la MCHP dans la RT 2010 ainsi qu’au mécanisme des certificats d’économie d’énergie 

• Simplifier les procédures de raccordement au réseau des MCHP 

• Alléger les exigences en terme de protection de découplage vis-à-vis des MCHP 

C271 


Soutien des Collectivités locales 

• Promouvoir la MCHP qui peut éventuellement être couplée à de petits réseaux de chaleur 

(lotissements, …) 

• Promouvoir la MCHP à biomasse pour développer une économie locale du bois 

Fiscalité, Financement 

• Intégrer la MCHP au mécanisme du crédit d’impôt avec une incitation plus élevée pour le bois 

que pour le gaz 

• Réviser le prix d’achat de l’électricité issu de MCHP gaz et bois pour le positionner au niveau de 

son prix de production 


• Créer en France une structure spécialisée dans la promotion de la micro-cogénération dont les 

besoins sont sensiblement différents de ceux de la cogénération en général, à l’instar du 

« micro-power council » anglais. 

C272 


7. ANNEXE : SOURCES D'INFORMATION 

[1] « A Community strategy to promote combined heat and power (CHP) and to dismantle barriers to its 

development » Communication from the commission to the council and the european parliament – 15 

Octobre 1997 

[2] « Directive 2004/8/CE du parlement européen et du conseil du 11 Février 2004 concernant la 

promotion de la cogénération sur la base de la demande de chaleur utile dans le marché intérieur de 

l’énergie. » 

[3] « Recommendations for the connection of small scale embedded generators (up to 16A per phase) 

in parallel with public low voltage distribution networks” Engineering recommendation G83 – Electricity 

Association- Août 2002 

[4] « Prescriptions pour le raccordement de microgénérateurs en parallèle avec les réseaux publics de 

distribution basse-tension» Pr NF EN 50 438 

[5] « Les contrats d’achat cogénération, biomasse et petites installations (moins de 36 kVA)» 

Présentation de Philippe Balaguier (EDF Pôle industrie) - Journées techniques ATEE du 24-25 Mai 

2005 

[6] « Systèmes photovoltaïques raccordés au réseau – Guide de rédaction du cahier des charges 

techniques de consultation à destination du maître d’ouvrage » Guide ADEME – Juin 2004 

[7] « L’expérience européenne dans le domaine des petites, mini et micro-cogénérations» Présentation 

de Claude Cahen (EDF Réseau innovation) - Journées techniques ATEE du 24-25 Mai 2005 

[8] « Micro-CHP Fact sheets » Cogen Europe – Mars 2005 

[9] « Cogen Challenge facsheets » (www.cogen-challenge.org ) 

[10] www.cogen.org , le site de l’association Cogen Europe 

[11] « Micro-CHP : The technology Takes off » Présenation de Chris Wilcox (EA Technology), 

Novembre 2004 

[12] « MicroCHP Technical Challenges and Solutions » Présentation de John Parsons (EAMA) – 

Micropower 2004 Conference 

[13] « Micropower, Utilities and the next 12 months» Présentation de Jon Slowe (Platts Research & 

Consulting) – Micropower 2004 Conference 

[14] « Micro-CHP to increase energy efficiency : emerging technologies, products and markets» 

Présentation de Jon Slowe (Delta Energy & Environment) – International conference on energy 

efficiency in domestic appliances and lighting – Londres, Juin 2004 

[15] « Micro-CHP – The magic boiler » Présentation de Michael Colijn (Michael Colijn Project 

development & strategic advice) – ASUE Conference – Novembre 2005 

[16] « MicroCHP » Présentation de Ian Stares (Baxi group) – Micropower 2005 conference – Juillet 

2005 

[17] « German Co-generation act » 

[18] « The potential market for micro CHP in the UK» Etude pour le compte du Energy Saving trust – 

Juin 2002 

C273 


[19] « MicroCHP, delivering a low carbon future» Etude du SBGI (Society of British Gas Industries) - 

Septembre 2003 

[20] « The government’s strategy for combined heat and power to 2010» Department for environment 

Food and Rural Affairs - 2004 

[21] « The Carbon trust’s small scale CHP field trial update» The Carbon Trust – Novembre 2005 

[22] « The Gasunie smart distributed power systems program» J.W. Turkstra (Gasunie Engineering & 

technology) – 23rd world gas conference – Amsterdam 2006 

[23] « Development of ECOWILL cogeneration system for residential applications » Masoto Ochi 

(Osaka Gas) – JGA Grand Awards for best research and development – 2004. 

[24] « Le marché de la micro-cogénération en France» Présentation de Sylvie Taprest (Gaz de France) 

- Journées techniques ATEE du 24-25 Mai 2005 

[25] « Petite cogénération de moins de 1 MW, développement actuel et perspectives » Patrick CANAL, 

Journées techniques ATEE du 24-25 Mai 2005 

[26] « La micro-cogénération, solution énergétique pour le résidentiel et le tertiaire » Présentation de 

Jean-Paul ONANA, chargé du projet PRODELEC chez Gaz de France, Mai 2006 

[27] « Les moteurs Stirling » cours de DEA, Pascal STOUFFS, Université de Nantes 

[28] « Essais de performances et de fiabilité sur un micro-cogénérateur à moteur Stirling » C. 

Beaumont – étude COSTIC pour l’ADEME – Mars 2006 

[29] « Energy & transport in figures » European Commission – 2005 

[30] « Note de cadrage sur le contenu CO2 du kWh par usage en France » ADEME, Janvier 2005 

[31] « Le marché des matériels de chauffage central » GFCC – 2003 

[32] www.recensement.insee.fr 

[33] Impact de la MCHP à bois sur l’effet de serre, Amoès, Novembre 2006, www.amoes.com 

+ sites internet et documentations techniques des constructeurs cités 

C274 




C11 – CLIMATISATION BASSE 

CONSOMMATION 

Auteurs : Emmanuel Fleury (emmanuel.fleury@cstb.fr), 

Orlando Catarina (orlando.catarina@cstb.fr) 

Experts : F. Bourmaud, R. Daccord, D. Marchio (Ecole des 

Mines de Paris) 


SOMMAIRE 

INTRODUCTION.......................................................................................................................................277 

1. CONTEXTE GENERAL, ANTERIORITE.............................................................................................277 

2. TECHNOLOGIES .................................................................................................................................280 

2.1 Typologie des solutions basse consommation ..............................................................................280 

2.2 Les technologies existantes...........................................................................................................282 

2.2.1 Description des technologies de production de froid ..........................................................282 

2.2.2 Description des technologies de distribution de froid..........................................................286 

2.3 Filtrage ...........................................................................................................................................287 

3. CONTEXTE, DESCRIPTION, MISE EN ŒUVRE, EVALUATION ......................................................288 

3.1 Système de compression mécanique de vapeur avec EER de 5 .................................................288 

3.2 Le puits provençal ou canadien .....................................................................................................289 

3.3 La sur-ventilation............................................................................................................................293 

3.4 La climatisation par évaporation ....................................................................................................295 

3.4.1 Evaporation directe gainée..................................................................................................295 

3.4.2 Evaporation directe en ambiance- installations fixes ..........................................................298 

3.5 La climatisation solaire par absorption ..........................................................................................299 

3.6 La circulation d’eau fraiche ............................................................................................................302 

3.6.1 Circulation d’eau de nappes phréatiques ............................................................................302 

3.6.2 Circulation d’eau de mer, de lac ou de rivières ...................................................................303 

4. REFLEXION CRITIQUE.......................................................................................................................305 

4.1 Système à compression mécanique avec EER moyen annuel de 5.............................................305 

4.2 Surventilation .................................................................................................................................305 

4.3 Climatisation par évaporation directe ............................................................................................306 

4.4 Puits provençal...............................................................................................................................307 

4.5 Circulation d’eau fraîche naturelle .................................................................................................307 

4.6 Climatisation solaire par absorption...............................................................................................307 

4.7 SWOT général sur la climatisation basse consommation .............................................................308 

4.7.1 Strengths – Forces ..............................................................................................................308 

4.7.2 Weaknesses – Faiblesses...................................................................................................308 

4.7.3 Opportunities – Opportunités...............................................................................................309 

4.7.4 Threats – Menaces ..............................................................................................................310 

5. CONDITIONS DE DEVELOPPEMENT EN FRANCE..........................................................................311 

5.1 perspectives de développement de la climatisation basse consommation...................................311 

5.2 prise en compte dans le reglementation thermique.......................................................................313 

5.3 Quelle dynamique d’acteurs nécessaire au développement.........................................................314 

5.4 Disponibilités des techniques et des compétences .......................................................................314 

5.5 Quels types d’incitation envisager .................................................................................................315 

6. ANNEXE : BIBLIOGRAPHIE...............................................................................................................316 


INTRODUCTION 

L’objet de cette étude est l’analyse des conditions de développement à l’étranger et en France, 

l’évaluation et la capitalisation des systèmes de rafraîchissement et de climatisation dits 

« basse consommation ». 

Cette étude propose de dresser la typologie des solutions de climatisation « alternatives » 

existantes à la climatisation traditionnelle, de donner une vision la plus exhaustive possible des 

techniques utilisées et d’étudier les conditions de développement pour la France. 14 solutions 

ont été identifiées ; la grande hétérogénéité en termes de fonctionnement technique, de 

maturité, de conditions d’utilisation et de service rendu a conduit à étudier plus spécifiquement 

5 solutions, jugées les plus pertinentes d’être étendues en France. Elles sont destinées 

exclusivement au secteur résidentiel et au petit tertiaire. 

L’étude consiste donc à spécifier : 

- quelles sont les technologies alternatives matures et plus précisément celles pour lesquelles 

existe une véritable offre commerciale ? 

- compte tenu des performances très élevées de certains climatiseurs de classe A, quels sont 

les gains énergétiques que l’on peut attendre ? 

- quels sont les freins socio-économiques à la diffusion de ces produits et que nous apprennent 

les expériences existantes en France ou dans le monde ? 

1. CONTEXTE GENERAL, ANTERIORITE 

Les systèmes à basse consommation, pour certains d’entre eux tout du moins, font appel à des 

principes anciens. Plusieurs raisons contribuent à l’intérêt dont ils sont l’objet : 

- l’exigence de réduction des consommations dans les bâtiments et de refroidissement en 

particulier, 

- le protocole de Montréal sur l’usage des fluides frigorigènes, 

- la demande de froid pouvant conduire à des appels de puissance électrique problématiques 

dans certaines situations. 

• L’Agence Internationale de l’Energie 

L’Agence Internationale de l’Energie (AIE) a été crée en 1974 dans le cadre de l’OCDE pour 

mettre en œuvre un programme international d’action sur l’énergie en réaction aux tensions sur 

le marché de l’énergie. Elle rassemble 26 pays industrialisés. 

Un des objectifs initial de l’AIE était de renforcer la coopération entre les pays participants pour 

améliorer leur sécurité énergétique par des mesures d’économies d’énergie, le développement 

de sources d’énergie alternative, la recherche et développement et l’application par des 

opérations de démonstration. 

Le contexte énergétique mondial ayant changé depuis, l’AIE a intégré des préoccupations 

environnementales et de développement durable. 

L'AIE aide plus de 40 accords internationaux de coopération et de collaboration en recherche et 

développement et diffusion de connaissances dans le champ de l’énergie. Les pays membres 

de l'OCDE et les autres pays et les organismes internationaux peuvent participer. 


Le secteur du bâtiment représentant une part importante des consommations d’énergie, l'AIE a 

établi un accord de coopération sur les économies d’énergie dans les bâtiments : energy 

conservation in buildings and community systems programme (ECBCS). Ce programme est 

structuré en annexes traitant chacune d’un aspect de l’efficacité énergétique des bâtiments. 

L’annexe 28, Low energy cooling a pour mission de produire un recensement des technologies, 

des outils de conception, des guides d’application et des exemples de réalisation dans le 

domaine des systèmes de rafraîchissement à faible consommation d’énergie. 

Les pays participants sont le Canada, la Finlande, la France, l'Allemagne, Pays Bas, le 

Portugal, la Suède, la Suisse, le Royaume-Uni et les Etats-Unis d'Amérique. 

L’Agence Internationale de l’Energie a lancé voici trois ans un programme de travail sur le 

rafraîchissement solaire (Tâche 25). Les objectifs de la Tâche 25 [2] sont d’identifier les 

technologies prometteuses en matière de rafraîchissement solaire et de créer les méthodes et 

les outils de conception et de dimensionnement s’y rattachant. 

• Les actions européennes 

Un des objectifs des différents programmes cadres de recherche européens concerne 

l’efficacité énergétique dans les bâtiments. 

Plus particulièrement, dans le cadre du programme Intelligent Energy Europe le projet Save 

KeepCool ‘’promotion of sustainable cooling in the service building sector’ a pour objet de 

diffuser les technologies et les outils du confort d’été durable. 

KeepCool n'invente pas de nouvelles technologies, mais valorise les acquis des recherches 

antérieures travaillant à leur diffusion. Le site propose des exemples de réalisations. 

• Le protocole de Montréal 

Le protocole de Montréal, ratifié en 1988, a pour objectif des mesures de précaution pour 

réglementer équitablement et éventuellement éliminer toutes les émissions mondiales de 

substances appauvrissant la couche d'ozone. À cette fin, les Parties doivent éliminer 

graduellement la production et la consommation ainsi que réduire et cesser le commerce des 

produits désignés par le protocole. Les fluides frigorigènes font partie des produits visés. 

Il a été décidé d’interdire l’utilisation des fluides les plus dangereux et de ne permettre celle des 

autres que dans des conditions qui minimisent leur impact sur l’environnement. 

Dans ce contexte, les systèmes de rafraîchissement, qui n’utilisent pas de fluides frigorigènes, 

constituent une réponse aux exigences du protocole. 

• L’évolution de la demande 

La croissance importante de la climatisation conduit à considérer de plus en plus des solutions 

n’utilisant pas la compression mécanique ou limitant son utilisation. Des techniques de 

climatisation alternative, qui consommeraient moins d’énergie et n’utilisant pas de réfrigérant, 

peuvent fournir des conditions intérieures très proches de celles fournies par des solutions 

conventionnelles. 


En effet, le marché de la climatisation est en pleine expansion en Europe surtout depuis 

l’épisode climatique de la canicule 2003. La surface climatisée en France a doublé entre 1990 

et 2000. La progression la plus spectaculaire est celle des climatiseurs individuels et 

notamment des mobiles et des splits de puissance inférieure à 17,5 kW. Malgré leur 

performance faible, la vente de mobiles a augmenté suite à la canicule de 2003 du fait de leur 

facilité d’installation. 

En France, le secteur tertiaire représente 17% de la consommation d’énergie nationale en 2004 

(218,5 TWh). Le rafraîchissement représente environ 5 % de la consommation totale du 

secteur. Le taux de pénétration de la climatisation dans le secteur tertiaire est évalué à 22 % en 

2000 (35 % pour les bureaux) soit une surface climatisée de 142 millions de m 2 (57 millions de 

m 2 de bureaux). 

Malgré les progrès réalisés au niveau de la construction des bâtiments, plusieurs éléments 

contribuent à l’augmentation des besoins de rafraîchissement : 

- l’isolation très efficace de l’enveloppe qui conduit à un emprisonnement de chaleur dans 

les cas où il y a impossibilité d’ouvrir les baies (hauteur ou à cause des bruits à 

l’extérieur); 

- l’augmentation forte de taux des surfaces vitrées dans les bâtiments modernes pour des 

raisons architecturales et sans protections solaires extérieures; 

- l’augmentation des jours où la température extérieure et le rayonnement solaire sont au 

dessus de la moyenne; 

- l’emploi d’un très grand nombre d’équipements électriques (ordinateurs, imprimantes, 

scanner, éclairage, etc…) ce qui augmente les apports internes qui deviennent l’élément 

majeur des charges de rafraîchissement (dans les nouveaux bâtiments de bonne 

isolation) 

Depuis 2002, la directive européenne 31/CE sur l’efficacité de la climatisation impose de faire 

figurer une étiquette énergétique sur les climatiseurs individuels de faible puissance (

2. TECHNOLOGIES 

2.1 TYPOLOGIE DES SOLUTIONS BASSE CONSOMMATION 

Il faut noter que l’efficacité des systèmes de climatisation basse consommation dépend 

intimement du climat et du bâtiment. Leur choix suppose qu’une attention particulière ait été 

portée aux protections solaires afin de limiter les apports du soleil et au choix d’équipements 

électriques à haute efficacité énergétique afin de limiter les apports internes. 

Nous n’envisageons les solutions de climatisation basse consommation que dans le cas 

de bâtiments à inertie élevée et bien protégés avec des apports internes faibles. 

Pour qu’un système soit à basse consommation, il faut veiller conjointement à la production de 

froid par des moyens naturels (évaporation d’eau, recours à une nappe phréatique, …) et à la 

distribution car le niveau de température doit être compatible avec la source retenue. Même 

avec des systèmes mécaniques, une température de distribution plus élevée réduit les charges 

(déshumidification limitée) et les écarts entre source chaude et source froide contribuant à une 

meilleure efficacité. Il faut toutefois prendre garde au fait que ces technologies innovantes de 

production de froid entraînent souvent une hausse de la consommation des auxiliaires de 

distribution. 

C’est pourquoi d’un point de vue technique on fait la différence entre la production du froid et la 

distribution, tel que le suggère les travaux de l’Agence Internationale de l’Energie (dans son 

rapport « Tâche 25 » sur la climatisation solaire). 

Cette segmentation permet de souligner l’importance de la contribution des deux soussystèmes 

à la consommation énergétique totale de l’installation. Il faut rester vigilant devant la 

tendance à concevoir des systèmes de climatisation qui utilisent une source gratuite de froid 

(eau de nappe, puits canadien) mais qui peuvent conduire à une hausse sensible de la 

consommation des auxiliaires de distribution (ventilateurs, pompes). 

En termes de « qualité du service rendu », on fait la différence entre « rafraîchissement » et 

climatisation. 

Un système de rafraîchissement sera défini par : 

- l’absence de système à puissance garantie pour la production de froid. 

Il en résulte : 

- une impossibilité de respecter une température de consigne dans certains cas, 

- une température intérieure dépendante des conditions extérieures. 

La Figure 1 ci-dessous présente l’ensemble des systèmes de rafraîchissement possibles. 


1 

Figure 1 : systèmes de rafraîchissement 

A l’inverse, un système de climatisation : 

- garantit la production de froid s’il est correctement dimensionné, 

- peut donc respecter une température de consigne. 

On vise ici les systèmes qui utilisent de l’énergie thermique renouvelable. La Figure 2 en 

présente les cas possibles. 

1 Un brasseur d’air n’est pas un système de rafraîchissement mais il améliore le confort en favorisant le 

rafraîchissement cutané. 


Figure 2 : systèmes de climatisation à partir d’énergie renouvelable 

L’utilisation d’un système de rafraîchissement seul dépend de la destination du bâtiment ainsi 

que de ses occupants. Il peut être acceptable selon l’activité des occupants d’avoir des 

températures moins confortables sur de courtes périodes. 

Il convient de noter que la comparaison de différents systèmes entrant dans les deux catégories 

pose une difficulté puisque l’on compare des solutions n’offrant pas un service identique. 

C’est un point qu’il ne faut pas oublier lorsqu’on cherche à comparer les systèmes 

étudiés dans le présent rapport. 

2.2 LES TECHNOLOGIES EXISTANTES 

La précédente typologie est exhaustive et rend bien compte de la diversité des modes de 

refroidissement possibles. Les paragraphes suivants décrivent les technologies existantes de 

production et de distribution du froid et précisent si elles ont été retenues pour la présente 

étude. 

2.2.1 DESCRIPTION DES TECHNOLOGIES DE PRODUCTION DE FROID 

Le cycle à compression mécanique de vapeur performant (petit climatiseur) 

Le système le plus connu et le plus répandu de production de froid appliqué à la climatisation 

de bâtiments est le cycle à compression de vapeur. L’énergie utilisée pour alimenter le moteur 

du compresseur est presque toujours électrique. Les très bonnes performances des meilleurs 

appareils proposés résultent des progrès réalisés par des fabricants de compresseur ayant 

fortement investi en R & D, de l’optimisation des échangeurs et de moteurs tournant à vitesse 

variable. 

Ce système a été retenu car il va servir de référence pour situer les autres technologies par 

rapport à un système traditionnel performant. 


Le puits provençal ou canadien 

Un puits provençal consiste en un ensemble de tubes (éventuellement un tube unique), 

enterrés à l’horizontale sous le bâtiment (ou à côté de celui-ci), et intégrés au système de 

ventilation. Le but du système est d’amortir les variations de température de l’air extérieur en 

tirant parti de l’inertie thermique du sous-sol : en récupérant la fraîcheur du sol en été et la 

chaleur du sol en hiver. Cette solution se propose en secteur résidentiel comme en petit 

tertiaire. 

Ce système a été retenu compte tenu du développement actuel d’une offre sur ce produit en 

France. 

La sur-ventilation 

La surventilation consiste à refroidir un bâtiment quand la température extérieure est inférieure 

à sa température intérieure par la circulation naturelle ou mécanique d'un grand débit d’air 

extérieur, très supérieur au débit d’air hygiénique. On distingue le « free cooling » et la 

surventilation nocturne (night-cooling). Le free-cooling consiste en une utilisation de l’air 

extérieur comme source de rafraîchissement naturel et est prévu dans les centrales de 

traitement d’air efficaces. La sur-ventilation nocturne consiste à refroidir le local la nuit en 

ouvrant les fenêtres dans le cas de bâtiment d’habitation en zone sécurisée ou via une centrale 

de traitement d’air et des conduits en tertiaire. 

Le free cooling a été retenu car il est relativement facile à mettre en œuvre et il a été éprouvé. 

La sur-ventilation nocturne peut se révéler intéressante dans une approche de climatisation 

hybride. 

La climatisation par évaporation : « evaporative-cooling » 

Ce type de système fait évaporer de l’eau pour refroidir l’air. Le système requiert l’utilisation 

d’un humidificateur qui permet d’humidifier l’air. On distingue plusieurs types de climatisation 

par évaporation : 

- L’évaporation directe en ambiance. De l’eau est pulvérisée directement dans les 

locaux à rafraîchir. De ce fait, on augmente l’humidité de l’air mais l’évaporation de l’eau 

refroidit l’air. Ce système est intéressant dans des régions de basse hygrométrie 

moyenne et dans des locaux très ventilés. 

- L’évaporation directe gainée consiste à insérer un humidificateur dans une centrale de 

traitement d’air. La solution conduit à humidifier le local, ce qui peut être incompatible 

avec son utilisation ou au contraire favorable dans d’autres cas où cet effet est 

recherché. 

- L’évaporation indirecte gainée consiste à refroidir l’air extrait du local par évaporation 

d’eau dans celui-ci puis à l’utiliser pour refroidir l’air de soufflage dans un échangeur. 

L’équipement requis est un humidificateur, de type pulvérisateur d’eau ou par 

ruissellement sur un substrat humide, et un échangeur de chaleur. Ce système peut être 

couplé avec un refroidissement nocturne de la masse du local qui permet de compenser 

le manque de puissance de refroidissement le jour. 

Seul le système par évaporation directe (gainée ou non) a été retenu. L’évaporation indirecte 

n’a pas été retenue car il n’existe pas de produits « clés en main ». 


Les tours de refroidissement humides couplées à un plafond froid 

Une tour de refroidissement est un échangeur de chaleur spécifique dans lequel l’eau de 

refroidissement est amenée au contact de l’air ambiant pour transférer la chaleur de l’eau vers 

l’air ambiant. Le refroidissement se produit par évaporation directe d’une partie de l’eau de 

refroidissement. Des plafonds froids couplés à une tour de refroidissement humide 

permettent d’évacuer la chaleur des locaux en grande partie par rayonnement (>50%). 

On trouve 2 types de système : 

- Les tours de refroidissement ouvertes où le contact est direct entre le fluide 

caloporteur et l’air ambiant. 

- Les tours de refroidissement fermées, sèches ou humides, où il y a contact indirect 

entre les deux fluides à travers les parois d’un échangeur. 

Un tel système consomme une quantité importante d’eau, quelles que soient les conditions 

d’exploitation. Tous les circuits fermés sont généralement moins efficaces, consomment 

davantage d’électricité en raison de ventilateurs plus puissants et augmentent l’investissement 

initial par rapport à une tour de refroidissement ouverte. 

Ce système n’a pas été retenu compte tenu des risques de prolifération de légionelles et les 

expérimentations sont peu nombreuses. 

La circulation d’eau fraiche 

Le système consiste à réaliser une boucle de canalisation d’eau prélevée dans une source 

d’eau fraîche naturelle locale. On distingue les systèmes où l’eau provient de nappes 

phréatiques qui nécessitent le forage de 2 puits pour prélever et évacuer l’eau, des systèmes 

où l’eau provient de la mer, de rivières ou d’un lac. En été, l’eau pompée circule dans un 

échangeur thermique et peut refroidir directement les locaux ou être utilisée pour refroidir le 

condenseur d’un groupe frigorifique. Le cycle est inversé en hiver, la chaleur prélevée sur l’eau 

servant à préchauffer l’air pour le bâtiment. 

Ce produit a été retenu et mériterait d’être appréhendé en tant que tel dans le cadre des 

réseaux urbains 

La climatisation solaire 

La climatisation solaire regroupe plusieurs types de systèmes dans lesquels la production du 

froid se fait à partir de chaleur. La production de chaleur solaire s’effectue via des capteurs 

solaires. Le rafraîchissement solaire se différencie de la production d’eau chaude par le niveau 

élevé de température à laquelle la chaleur utile doit être fournie. 

Il existe deux grands types de systèmes de production de froid à partir de chaleur : la 

dessiccation et la sorption (absorption et adsorption). 


- Le système à dessiccation consiste à déshumidifier l’air extérieur pour pouvoir le refroidir 

ensuite par évaporation d’eau. L’air extérieur passe dans une roue à dessiccation qui adsorbe 

la vapeur d’eau. L’adsorption d’eau s’accompagne d’un réchauffement de l’air. Celui-ci est 

refroidi dans un échangeur de chaleur par l’air intérieur préalablement refroidi par 

humidification. Ensuite, il est refroidi dans un humidificateur à eau liquide. La roue à 

dessiccation doit être régénérée par chauffage pour pouvoir désorber l’eau adsorbée. Dans le 

cas de la climatisation solaire, la source d’énergie pour la régénération est solaire. La 

déshumidification peut être aussi bien liquide que solide. La technologie la plus courante 

aujourd’hui utilise des roues à dessiccation rotatives, avec du silica-gel ou du chlorure de 

lithium comme matériau de sorption. 

- Les machines frigorifiques à sorption avec ressource solaire : 

- Les machines à absorption solaire utilisent un cycle d’absorption. Ce dernier 

fonctionne de la même manière que le cycle à compression : seul le compresseur mécanique 

est remplacé par un compresseur thermochimique, contenant un mélange de deux 

constituants : le réfrigérant et un solvant qui interagit très fortement avec le réfrigérant (en 

général, on utilise une solution de Bromure de Lithium). La compression mécanique est alors 

remplacée par la chaleur produite par les capteurs solaires qui, via un « générateur », permet 

au réfrigérant de se libérer sous forme de vapeur. Le refroidissement du condenseur nécessite 

en général une tour de refroidissement humide. 

- Dans les machines à adsorption solaire, un matériau solide adsorbant est utilisé. La 

machine comprend deux compartiments remplis d’adsorbant, un évaporateur et un condenseur. 

L’adsorbant permet à l’eau de s’évaporer à basse pression. La chaleur solaire permet de 

régénérer l’adsorbant solaire. Les systèmes disponibles sur le marché utilisent l’eau 

comme réfrigérant et le silica-gel comme adsorbant. 

Un produit de « climatisation solaire par absorption » existe et c’est pourquoi cette technique a 

été retenue. Par contre, les systèmes d’adsorption et de dessiccation n’ont pas été retenus car 

ils sont très peu répandus, encore volumineux et difficiles à mettre en œuvre. 

Les matériaux à changement de phase 

Un Matériau à Changement de Phase (MCP) est une matrice solide dans laquelle sont 

incorporés des granulés d’un matériau qui passe de la phase solide à la phase liquide à une 

température de fusion proche de la température ambiante. Un MCP permet donc de stocker la 

chaleur du milieu lorsque la température ambiante dépasse la température de fusion et de 

libérer cette chaleur quand la température devient inférieure. Pour le domaine de la 

construction, les microbilles de MCP sont incorporées dans des matériaux, tels que plaque de 

plâtre, enduit, béton cellulaire, panneau sandwich, etc. 

Les MCP apportent donc une inertie thermique au bâtiment mais ne peuvent pas être 

considérés comme des systèmes de rafraîchissement à part entière. C’est pourquoi nous ne 

conservons pas cette solution dans la deuxième partie. 


2.2.2 DESCRIPTION DES TECHNOLOGIES DE DISTRIBUTION DE FROID 

Systèmes de distribution de froid aérauliques 

Il s’agit d’une distribution du froid par ventilation de l’air. Ils sont utilisés pour tous les systèmes 

de “free cooling” où il s’agit d’utiliser l’air extérieur et pour les systèmes évaporatifs. Les 

désavantages de ce système sont surtout liés à l’encombrement des conduits d’air. Ils ont 

également des coûts d’installation assez élevés. La conception de ce système requiert une 

collaboration rapprochée entre architectes et ingénieurs de structure. 

Systèmes de distribution à eau froide 

Les systèmes à eau assurent le chauffage ou le refroidissement par transfert de chaleur direct 

entre l’eau et l’air intérieur. Ils ne peuvent pas assurer les besoins de ventilation. Les systèmes 

les plus communs sont le ventilo-convecteur, les plafonds froids et les planchers froids. 

- Le ventilo-convecteur sert souvent de référence en matière d’émetteurs car il est sans 

conteste l’unité terminale la plus répandue en France : il s’agit d’un ventilateur qui fait 

circuler l’air intérieur sur une batterie froide ou chaude. Généralement, la température de 

distribution est assez basse (régime 7°C – 12 °C) et de telles températures sont mal 

adaptées à une ressource gratuite comme l’eau d’une nappe phréatique. 

- Avec un plafond froid, le refroidissement est transféré à la pièce par transfert radiatif 

ou convectif. L’avantage principal du plafond froid est qu’il fonctionne avec des 

températures d’eau relativement élevées, entre 16°C et 18°C. Des capteurs de point de 

rosée doivent être installés pour éviter la condensation. Néanmoins, l’utilisation de 

plafonds froids à un impact important sur le bâti car les émetteurs de plafonds peuvent 

occuper de 30% à 80% de la surface du plafond. 

- Le plancher chauffant ou refroidissant, placé sur une couche isolante pour limiter les 

déperditions par le sol, permet de produire chaleur ou fraîcheur selon les besoins. Sous 

sa version chauffante, il s’agit d’une technologie bien établie bénéficiant de standards 

européens ; le refroidissement par le plancher est une idée plutôt nouvelle. Comme pour 

le plafond froid, l’avantage de cette technologie est qu’il n’y a pas de place prise au sol. 

Les désavantages sont la limitation de capacité frigorifique, les contraintes de gestion de 

la condensation et l’utilisation d’un système de ventilation pour assurer les besoins de 

ventilation et d’homogénéisation des températures. 

NDR : Pour une description complète et détaillée du fonctionnement technique de 

chacun de ces systèmes de production et de distribution du froid, le lecteur est invité à 

consulter le rapport d’expertise associé au présent rapport. 


2.3 FILTRAGE 

Les six solutions retenues sont : 

- Un système de compression mécanique de vapeur performant avec un coefficient 

d’efficacité, EER, de 5, pris comme système de référence, 

- Le puits provençal ou canadien, 

- La sur-ventilation, 

- La climatisation par évaporation (gainée et brumisation), 

- La climatisation solaire par absorption, 

- La circulation d’eau fraiche, 

Pour pouvoir les comparer entre elles, les solutions sont reprises ci-dessous dans des fiches de 

synthèse puis commentées selon les cas concrets étudiés. 

Pour chaque technique, seront précisés le contexte, les antériorités, la mise en œuvre, les 

coûts et les performances de l’innovation. 

NB concernant les données chiffrées : 

• Faute de systèmes répandus et de l’existence de données, tous les chiffres concernant 

la mise en œuvre et l’évaluation des systèmes reposent pour beaucoup sur des 

estimations. Ces chiffres permettent de donner des références mais il n’est pas 

conseillé de généraliser les critères d’efficacité, de coûts de performances cités 

dans ce rapport. 

• En secteur tertiaire, le bâtiment qui sert de trame de fond à une comparaison en énergie 

consommée et en investissement des solutions retenues compte 30 W/m 2 d’apports 

internes. Le calcul mène à une puissance à installer de l’ordre de 40 W/m 2 en 

région parisienne et 45 W/m 2 en région PACA. 

• En secteur résidentiel, le bâtiment qui sert à la comparaison des solutions retenues 

compte 10 W/m 2 d’apports internes. Le calcul mène à une puissance à installer de 

l’ordre de 20 W/m 2 en région parisienne et 25 W/m 2 en région PACA. 

• Aujourd’hui, le coût d’investissement d’un système de climatisation se situe en moyenne 

entre 100 et 200 €/m². 

• Les coûts doivent être compris dans une évolution du contexte vers une raréfaction de 

l’énergie et de son renchérissement. 


3. CONTEXTE, DESCRIPTION, MISE EN ŒUVRE, EVALUATION 

3.1 SYSTEME DE COMPRESSION MECANIQUE DE VAPEUR AVEC EER DE 5 

Tertiaire 

CONTEXTE, CONTENU 

Antériorités, origine 

C’est le système le plus répandu 

Horizon temporel 

Les efforts de R&D ont poussé à de très bonnes performances 

Géographie 

Applicable partout 


Bâtiments résidentiels et tertiaires de taille moyenne 

Impacts 

Bonne efficacité des systèmes récents mais utilisation de fluides 

frigorigènes 

Conditions d’implémentation Nombreuses déclinaison répondant à la variété des situations. 

MISE EN OEUVRE 

Acteurs : décideurs, acteurs 

moteurs, résistants 

BET, installateurs, fabricants, maître d’ouvrage dans la mesure où celuici 

ne veut pas prendre de risques avec un système exotique 

Installateur 

Climaticiens 

Contraintes 

Dimensionnement adéquat (tendance à surdimensionner) 

Changement ou nettoyage des filtres, dépoussiérage des batteries, 

Opération vérification de l’écoulement des condensats, contrôles visuels et auditif, 

Maintenance 

vérification des performances. 

Fréquence Mensuelle pour les filtres, bi annuelle pour les autres points 

Profession frigoriste 

Incitations fiscales 

non 

Entreprises existantes en 

France 

Une multitude 

EVALUATION 

Consommations annuelles estimées 

Résidentiel Tertiaire 

Région IDF France 0,6 kWh/m 2 3 kWh/m 2 

Région PACA 2,7 kWh/m 2 5,4 kWh/m 2 

Coûts estimés 

Résidentiel 

€ TTC/m 2 € TTC/m 2 

Région Ile de France Investissement 40 90 

Energie 0,06 0,1 

Coût global sur 10 ans 40,6 91 

Région PACA Investissement 40 90 

Energie 0,29 0,18 

Coût global sur 10 ans 42,9 91,8 

Exemples d’installations 

RETOURS D’EXPERIENCE 

Appareils très diffusés 

Vécu utilisateur 

Le principal reproche fait à ce genre d’appareil par les utilisateurs est une 

température de soufflage basse pouvant générer une sensation 

inconfortable de courants d’air froid. En effet, le confort ressenti dépend 

directement de la diffusion de l’air soufflé. De ce point de vue les unités 

intérieures de type plafonnier sont les plus adaptées. 

Le meilleur produit à compression (split hautes performances) affiche un EER de 5,4, il a une 

puissance frigorifique nominale de 2 kW. Il semble que cette valeur nominale reflète la 

meilleure performance possible de l’appareil. La valeur saisonnière SEER est donc estimée à 5, 

valeur prise comme meilleure EER possible par un système à compression. 


3.2 LE PUITS PROVENÇAL OU CANADIEN 

Antériorités, origines 


Géographie 

Champs d’application 

Impacts 

Conditions d’implémentation 



Installateur 

Contraintes 

Opération 

Maintenance Fréquence 

Profession 

Incitations fiscales, 

règlements, prêts 

préférentiels 


France 


Solution historiquement très ancienne (architecture de palais arabes 

faisant appel à des souterrains de ventilation souvent humidifiés). 

Aujourd’hui, cette technologie est mature, elle présente un certain intérêt 

du fait de sa simplicité. Toutefois, son prix constitue un frein certain à 

son développement, notamment le terrassement pour l’enfouissement 

des canalisations. 

Il devrait donc être installé de préférence dans le neuf car 

l’enfouissement des canalisations pourrait être réalisé en même temps 

que les fondations. La solution maison clé en main avec puits inclus irait 

sans doute dans le sens de la réduction des coûts. 

Applicable partout mais avec des précautions particulières dans les sols 

contenant du radon. 

Avantagé dans les climats à forte amplitude thermique (réversible : 

préchauffage de l’air en hiver) 

Initialement implémentée dans des petits bâtiments tertiaires, l’offre 

pénètre depuis peu le marché des particuliers. C’est une technique 

surtout adaptée aux bâtiments neufs ou existants de petite taille, le 

facteur limitant étant la surface de terrain nécessaire à l’implantation des 

conduits. 

Le coût du terrassement peut être réduit dans le cas des constructions 

neuves 

Cette solution ne fait pas appel à des fluides frigorigènes. 

La consommation des ventilateurs dépend fortement de leur mode de 

gestion : ils ne doivent pas fonctionner en permanence. 

Surface de terrain suffisante et être propriétaire du terrain. 


Quelques constructeurs proposent des ensembles complets et 

cohérents de puits canadiens prêts à être installés. 

Des bureaux d’étude spécialisés promeuvent cette technique. 

Le risque sanitaire dû au possible développement microbien dans les 

canalisations constitue un frein au développement des puits. 

Comme pour la ventilation il n’y a pas de profession spécifique pour la 

mise en œuvre des puits. En général, l’électricien, dans le résidentiel au 

moins et les climaticiens installent les puits provençaux. Le terrassement 

est sous-traité. 

Une pré-étude est faite au cas par cas. 

Il faut des conduits résistants et étanches durablement et une 

conception soignée pour assurer le bon fonctionnement et éliminer les 

risques sanitaires. 

Changement des filtres de la bouche d’entrée, « ramonage » des gaines 

tous les 3-4 ans 

Canada Clim, Fiabitat 


PERFORMANCES 


Résidentiel Tertiaire 

Région IDF France 2 kWh/m 2 4,3 kWh/m 2 

Tertiaire 

Coûts estimés (avec terrassement) 

Résidentiel 

€ TTC/m 2 € TTC/m 2 

Région Ile de France Investissement 22 30 

Exploitation 0,21 0,14 

Coût global sur 10 ans 24,1 31,4 




En France : Réalisations de Canada-Clim (maisons de retraite et des 

maisons individuelles à Alès (30), dans le Val d’Oise, les Yvelines…) 

Ministère des finances à Noisy Le Grand 

A l’étranger : le puits canadien est une solution liée aux constructions 

passives « passivhaus » en Allemagne. 

On dispose actuellement de peu d’information concrète sur des retours 

d’expériences. Il serait souhaitable que des enquêtes et des mesures 

soient conduites sur des réalisations. Cela permettrait notamment de 

vérifier que les préconisations de maintenance sont bien prises, une 

négligence dans ce domaine pouvant avoir des conséquences sanitaires 

graves. 


Figure 3 : Représentation schématique d’un puits canadien, exemple de tranchée 

(photo Canada-Clim) 

Mise en œuvre : fiabilité, spécificité, exploitation maintenance, 

Il n’existe pas de corps de métier ventilation en France dans le secteur résidentiel, c’est 

pourquoi c’est généralement un électricien qui se charge d’installer les puits provençaux. Il 

sous-traite la partie terrassement. Le puits n’est pas un objet très technique, il faut néanmoins 

être précautionneux pour l’installation : par exemple, le bureau d’études Fiabitat forme et suit 

l’électricien lors de l’installation de son premier puits. 

Les études de faisabilité montrent que si le puits provençal est une solution attractive pour le 

client, elle n’est généralement pas suffisamment performante pour assurer seule le confort 

d’été. Le client exige un confort assuré l’été. Ajouté au surcoût qu’engendre le puits provençal, 

la solution est donc souvent rejetée. Par ailleurs, l’implémentation en milieu urbain doit faire 

face à des problèmes fonciers : 

- le client n’est pas souvent propriétaire du terrain, 

- la surface n’est pas toujours bien adaptée (goudron), 

- la surface nécessaire est importante. 

L’efficacité du système repose pour beaucoup sur un bon fonctionnement des canalisations : 

- Un bon dimensionnement : pour obtenir un rafraîchissement correct, l'air doit passer 

plus de 20 secondes sous terre. Pour assurer un réchauffement homogène de l’air dans 

la conduite, la section du tuyau ne doit pas être trop importante et les différents tuyaux 

doivent être suffisamment éloignés les uns des autres. Enfin, on trouve différents 

matériaux pour les conduites (polyéthylène type TPC, béton, terre cuite et grès, PVC 

rigide d'assainissement, PEHD ou Polypropylène, PE ou Polypropylène) qui ne 

permettent pas toujours d’assurer les conditions sanitaires et d’étanchéité. Le PE ou 

Polypropylène en rouleau est la solution la plus utilisée outre Rhin. Ces tuyaux ont reçu 

un traitement antistatique qui en fait la solution la plus sécurisée pour ce type 

d'utilisation. 

- Le terrassement : dans les constructions neuves, on utilise le plus possible les 

tranchées d'adduction pour réduire les coûts de terrassement. D’un point de vue 

technique, il faut descendre au-delà de 1,2 m puis plus on descend en profondeur, plus 

le gain en température est faible par rapport à l'investissement en terrassement : 1,8 m 

pour la profondeur d'une conduite est jugé un bon compromis. 

- La gestion des condensats : l'air qui circule dans la conduite enterrée va parfois 

condenser en été, jusqu'à un litre d'eau par jour. Il est impératif d'évacuer cette eau, 

sinon le puits se remplira, stoppant le flux d'air. Une pente de 2% dans le sens 

d'écoulement de l'air va permettre à l'eau de circuler dans le puits jusqu'au point bas, 

duquel on pourra facilement traiter tous ces condensats. Il convient donc lors du 

terrassement de faire attention à la constance de cette pente et de prévoir une conduite 

lisse pour éviter la stagnation d'eau. 


- La régulation du système : le ventilateur fonctionne avec un thermostat placé à 

l'extérieur de l'habitation et il faut by-passer le puits lorsque l’air extérieur est plus frais (entre 13 

et 25°C typiquement). Les conduits de ventilation doivent être surdimensionnés pour donner la 

possibilité au puits de fonctionner l'été à débit important et être isolés acoustiquement ou 

thermiquement, selon la zone de desserte. 

Concernant la maintenance, les systèmes allemands sont équipés de pré-filtres sur la bouche 

d’entrée pour limiter l’encrassement des tuyaux. Une maintenance tous les 3-4 ans semble 

nécessaire. 

Performances 

L’intérêt principal de cette solution est effectivement dans son application en rafraîchissement 

estival, en effet en chauffage, l’intérêt est jugé faible par comparaison à un échangeur air extrait 

/ air neuf (échangeur du reste prévu dans le système de puits). 

Les coûts 

Les coûts sont dus majoritairement au terrassement et au système de ventilation-régulation. 

Certains bureaux d’étude annoncent des retours sur investissement de 15 ans pour un puits 

dans de gros bâtiments tertiaires (3000 m 3 /h). 


3.3 LA SUR-VENTILATION 

Le terme surventilation désigne quantité de systèmes différents qui vont d’une ventilation par 

ouverture de fenêtres concevable en habitat dans des zones non bruyantes jusqu’au soufflage 

d’une grande quantité d’air au travers d’un réseau de conduits d’air par une centrale de 

traitement assurant au minimum filtration et mise en mouvement. 

Le free cooling est une fonction mise en œuvre dans les systèmes de climatisation à air qui 

conduit à utiliser l’air extérieur en priorité pour refroidir les locaux. 

Le tableau ci-dessous correspond à la surventilation nocturne par centrale de traitement d’air 

véhiculant l’air extérieur dans les locaux. 



Géographie 


Impacts 





Installateur 

Contraintes 

Opération 

Maintenance 

Fréquence 

Profession 



France 


Principe mis en œuvre depuis longtemps par ouverture des fenêtres 

quand il fait moins chaud au dehors. 

Cette technologie est mature car elle fait appel à des composants bien 

maîtrisés comme les centrales de traitement d’air. Toutefois, la 

consommation des ventilateurs étant pénalisante, ce système ne se 

diffuserait sensiblement que sous la forme d’un système monobloc avec 

un réseau de conduits court pour diminuer la puissance de ventilation, il 

n’est donc pas destiné à tous les types de bâtiments. Une conception en 

simple flux par extraction avec des entrées d’air dans les locaux à 

rafraîchir permettrait de réduire encore le poste ventilation. Le 

développement de la climatisation hybride peut constituer une 

opportunité pour ce système. 

Applicable dans les climats à forte variation thermique jour/nuit 

Bâtiments tertiaires présentant une forte inertie et peu de charges 

internes. 

Système qui n’utilise pas de fluides frigorigènes. 

Bâtiments permettant l’installation d’une centrale de traitement d’air et 

des conduits de distribution : à cause de cela le système trouverait plus 

facilement sa place dans les bâtiments neufs. 

Le système de surventilation nocturne n’est quasiment pas diffusé en 

France, une des principales résistances vient sans doute du fait de sa 

faible efficacité à combattre les surchauffes même si son efficacité 

énergétique est satisfaisante. 

Electriciens (dans le résidentiel) ou les climaticiens 

Régulation bien adaptée 

Ventilateurs à haut rendement 

Pas de maintenance spécifique, uniquement celle liée aux centrales de 

traitement d’air : le point important est l’entretien des filtres. 

Installateurs de climatisation à air. 


PERFORMANCES 


Tertiaire 

Région IDF 7,2 kWh/m 2 


Région IDF 

Tertiaire 

€ TTC/m 2 

Investissement 100 

Exploitation 0,24 

Coût global sur 10 ans 102,4 



En France : 

A l’étranger : 

- Bâtiment résidentiel, à Vila Nova de Gaia au Portugal (annexe 28) 

- Université Design Studio, Bâtiment tertiaire à Milton Keynes en 

Grande Bretagne (annexe 28) 

- CSR Office Building, bureaux, à Cambridge en Grande Bretagne 

(ancien Ionica Office Buliding de l’annexe 28) 

L’efficacité du système est d’autant plus grande que la capacité thermique des parois est 

grande et que l’amplitude de température nuit/jour est grande. Quant à la consommation 

énergétique du système, elle est déterminée par la consommation des ventilateurs. Par ailleurs, 

il n’existe pas aujourd’hui de système de régulation « clé en main » adapté, ce qui rend difficile 

l’ajustement de la mise en marche des ventilateurs. 

Le free cooling 

Le système de surventilation le plus utilisé est la fonction free ccooling des CTA à débit d’air 

constant et débit d’air variable. 

On cherche à exploiter la ressource de froid la plus facilement disponible : l’air extérieur. En 

effet, on remarque du fait de l’augmentation des apports internes et d’une isolation accrue qu’il 

faut rafraîchir certains bâtiments tertiaires à des températures extérieures assez basses. Le 

recours à une simple sur-ventilation apparaît donc comme une solution naturelle et intuitive : 

- en mode chauffage et en mode refroidissement lorsque la température extérieure est 

supérieure à la température intérieure, la centrale de traitement d’air véhicule un mélange d’air 

neuf et d’air recyclé. La quantité d’air neuf correspond au renouvellement d’air hygiénique 

dépendant du nombre d’occupants dans les locaux traités, 

- lorsque le bâtiment est en demande de froid et que la température extérieure est inférieure à 

la température intérieure, le taux d’air neuf dans l’air soufflé augmente (pouvant atteindre 100%) 

pour refroidir les locaux. Ce n’est que si cette fonction est insuffisante que la production 

frigorifique est activée. 

La mise en œuvre du système n’est pas difficile en soi. Elle vient s’intégrer à la mise en œuvre 

d’un système de ventilation avec centrale de traitement d’air, ce qui explique qu'il n’existe pas 

d’évaluation des coûts et de retour sur investissement dans la réalité. 

Du fait de sa simplicité de mise en œuvre, cette solution est généralisable à tous les bâtiments 

équipés d’une centrale de traitement d’air à débit d’air constant – débit d’air variable (chauffage 

et climatisation à air). La plupart des BET l’ont bien intégrée. 


3.4 LA CLIMATISATION PAR EVAPORATION 

Dans sa fonction confort, l’évaporation directe en ambiance est destinée aux locaux de grand 

volume ouverts sur l’extérieur comme les halls de gare par exemple et à certaines parties 

extérieures des bâtiments comme les terrasses de café. On conçoit ainsi que ces systèmes ne 

soient pas nettement en concurrence avec les systèmes de climatisation, dans le résidentiel et 

le tertiaire tout du moins. 

En revanche l’évaporation directe gainée peut être implantée dans un éventail plus large de 

bâtiments et se trouve ainsi en concurrence directe. 

3.4.1 EVAPORATION DIRECTE GAINEE 



Géographie 


Impacts 



Le principe est traditionnellement utilisé en suspendant des linges 

humides dans un courant d’air. 

Un intérêt pour le rafraîchissement évaporatif réapparaît dans les 

années 70 et particulièrement dans les laboratoires américains : une 

partie du territoire américain présente des climats chauds et secs a priori 

appropriés à ce principe. 

Des appareils sont conçus, développés et fabriqués en Australie par 

Seeley International depuis 1972. A cette époque, le rafraîchissement 

évaporatif (non portable) a été principalement destiné au gros tertiaire et 

à l’industrie. Depuis les années 80, les ménages ont été demandeurs de 

rafraîchissement évaporatif pour leur résidence : maison à un niveau, 

climat sec. 

En Europe occidentale les appareils diffusés actuellement sont 

monobloc de type unité de toiture et destinés aux bâtiments tertiaires 

mono volumes et aux locaux industriels. 

Il existe des produits de type unité de toiture, matures, destinés aux 

locaux tertiaires mono volumes ne demandant pas un contrôle précis de 

leur température en été. On peut ainsi rafraîchir la totalité de l’ambiance 

ou faire du rafraîchissement de poste de travail. Ces produits sont mis 

en avant par quelques sociétés en France. 

Applicable dans les ambiances ne nécessitant pas moins de 40% 

d’humidité et dans les climats peu humides. 

Bâtiments ouverts à fort renouvellement d’air, neufs ou existants. 

Cette solution consomme peu d’électricité et ne fait pas appel à des 

fluides frigorigènes. Par ailleurs, ce système qui conduit à une humidité 

intérieure élevée peut être intéressant dans certaines industries. 

En revanche la consommation d’eau peut être importante. 

Toiture accessible permettant l’installation de l’appareil, à défaut il peut 

être installé en façade. 




Installateur 

Contraintes 

Opération 

Maintenance 

Fréquence 

Profession 



France 


Les BET ne semblent pas moteurs, ils sont habitués aux solutions 

traditionnelles. Les constructeurs agissent auprès des maîtres d’ouvrage 

pour le choix de la solution et passent par des installateurs partenaires 

pour la vente et l’installation. 

Les résistances viennent de la crainte de développements microbiens 

dans l’humidificateur et de la méconnaissance de ces systèmes. 

Installateurs de climatisation. 


Prévention des risques de légionellose. 

Mise hors gel, vidange et nettoyage et maintenance liée au risque 

sanitaire 

Bi annuelle 

Climaticien 

Seeley, Bécot climatique, Ecocooling 



Région PACA 

Région PACA électricité 

eau 

PERFORMANCES 

Tertiaire (*) 

3,7 kWh/m 2 

37 l/m² 

Tertiaire (*) 

€ TTC/m 2 


Exploitation 2,2 



De nombreuses références industrielles et tertiaires en France 


métropolitaine. 

Exemple : une imprimerie à Sorgues 

(*) : ces valeurs correspondent à un bâtiment tertiaire de 300 m², mono volume équipé d’un 

système évaporatif direct de type unité de toiture. Les frais d’exploitation sont toutefois plus 

élevés que pour les autres exemples car les besoins de froid sont plus importants 


Des systèmes compacts ont été développés pour être installés en toiture avec un réseau de 

conduit très court. 

Le marché des appareils de rafraîchissement évaporatif de ce type est particulièrement 

développé en Australie pour des raisons climatiques et énergétiques Les appareils australiens 

sont disponibles en Europe de l’ouest depuis plusieurs années. 

Par ailleurs, en France une société dont l’activité était le rafraîchissement des bâtiments 

d’élevage par évaporation d’eau a développé une gamme de produits de rafraîchissement 

évaporatif de type unité de toiture pour les bâtiments tertiaires et industriels. 


Figure 4 : exemple de produit Seeley international (photo Seeley international) 

L’air extérieur est humidifié par des humidificateurs à ruissellement situés sur les parois 

verticales puis soufflé dans le local par un ventilateur. Un dispositif de régulation permet le 

contrôle de l’humidification et des caractéristiques de l’eau du bac. 

L’installation de ces systèmes ne demande pas de connaissances particulières et peuvent donc 

être installés pas des sociétés qui installent les systèmes de climatisation traditionnelle : 

connection électrique, hydraulique et mise en place du conduit de soufflage en traversée de 

toiture le plus souvent. 

Selon [26], une sonde de salinité mesure la conductivité électrique de l’eau et commande un 

système de vidange automatique pour renouveler intégralement ou partiellement l’eau du bac. 

Par ailleurs, pour renouveler l’eau intégralement régulièrement l’installateur règle une vidange 

automatique à intervalle régulier défini en fonction de la qualité de l’eau et de son 

environnement avec au maximum une vidange toutes les 72 heures. De plus, dès que le 

système s’arrête plus d’un temps paramétrable, l’eau du bac est vidangée pour éviter toute 

stagnation et montée en température. 

Selon les constructeurs, il ne devrait pas y avoir d’entraînement de gouttelettes d’eau du fait de 

la faible vitesse de l’air dans les médias. Il est possible de réaliser en série un cycle de postventilation 

d’une heure qui sèche l’ensemble du système et stoppe ainsi tout développement de 

bactérie. 

Certains systèmes ont passé avec succès les tests de la norme VDI6022 pour les appareils de 

ventilation et de refroidissement. 

Performances 

Dans ces systèmes de climatisation par évaporation, la consommation en eau s’ajoute à la 

consommation électrique des auxiliaires. Un prix de l’eau élevé peut réduire les efforts réalisés 

sur la consommation énergétique, ce qui maintiendrait le coût d’exploitation à un niveau 

traditionnel. Le rendement du ventilateur et de l’humidificateur joue un rôle primordial dans les 

consommations de l’installation. 

Vécu des utilisateurs 

Un système a été installé dans une imprimerie dans la région d’Avignon. Au cours de l’été la 

baisse de température ambiante a été appréciée, toutefois l’humidité ambiante a été jugée 

élevée ce qui constitue une dégradation du confort. Il convient de nuancer cette appréciation 

dans la mesure où l’appareil a fonctionné en permanence en mode manuel sans limitation de 

l’humidité ambiante. 


3.4.2 EVAPORATION DIRECTE EN AMBIANCE- INSTALLATIONS FIXES 



Géographie 


Impacts 




Installateur 

Contraintes 

Maintenance 

Opération 

Fréquence 

Profession 


France 



Le système a été développé pour les besoins de l’industrie, il a ensuite 

été adapté au secteur du bâtiment. 

La technologie est mature, elle est destinée aux locaux tertiaires mono 

volumes ne demandant pas un contrôle précis de leur température en 

été. On peut ainsi rafraîchir la totalité de l’ambiance ou faire du 

rafraîchissement de poste de travail. 

Applicable dans les ambiances ne nécessitant pas moins de 40% 

d’humidité et dans les climats peu humides. 

Bâtiments ouverts à fort renouvellement d’air, neuf ou existant et parties 

extérieures comme les terrasses de cafés ou de restaurants. 

Cette solution consomme peu d’électricité et ne fait pas appel à des 

fluides frigorigènes. Par ailleurs, ce système qui conduit à une humidité 

intérieure élevée peut être intéressant dans certaines industries. 

En revanche la consommation d’eau peut être importante. 

A l’intérieur il faut pouvoir installer les buses à certaine hauteur du sol 

pour que l’homogénéisation air-gouttelettes puisse se faire en dehors de 

la zone d’évolution. 


Les BET ne semblent pas moteurs, ils sont habitués aux solutions 

traditionnelles. Les constructeurs agissent auprès des maîtres d’ouvrage 

pour le choix de la solution et passent par des installateurs partenaires 

pour la vente et l’installation. 

Pour les terrasses, l’extérieur en général, les constructeurs vendent 

directement au propriétaire. 

Installateurs de climatisation pour les gros systèmes. 

Pour les terrasses, l’installateur est souvent le constructeur. 


Prévention des risques de légionellose. 

Mise hors gel, vidange et nettoyage et maintenance liée au risque 

sanitaire 

Bi annuelle 

Climaticien ou constructeur 

En France, une vingtaine de sociétés proposent des systèmes de 

brumisation d’ambiance pour l’intérieur ou l’extérieur. 


La gare Saint-Charles de Marseille. Des terrasses de cafés. 

Il existe par ailleurs de nombreux locaux industriels et d’élevage traités en 

brumisation d’ambiance. 

Le coût dépend de la taille de l’équipement et de son niveau de sophistication, régulation, 

prévention des risques bactériens, qualité des matériaux et de la mise en œuvre. La 

consommation d’eau dépend principalement du nombre de buses. 


3.5 LA CLIMATISATION SOLAIRE PAR ABSORPTION 



Géographie 


Impacts 




Installateur 

Contraintes 

Opération 


Profession 


Entreprises existantes 


La climatisation par absorption est assez répandue dans les pays 

développés en manque de moyens de production électrique. 

Néanmoins, ces machines, qui ont besoin d’une source de chaleur, 

fonctionnent traditionnellement au gaz. Le principe est ici de couvrir ces 

besoins de chaleur par de l’énergie solaire. Cette idée est séduisante 

car les besoins de rafraîchissement sont synchrones avec les forts 

ensoleillements. 

Les systèmes existants aujourd’hui sont de moyenne et grosse 

puissance (35 et 250 kW de froid). L’investissement d’un tel système est 

très élevé et le temps de retour est long. Ces points freinent 

considérablement le développement de ces systèmes. 

La technologie n’est pas à maturité dans la mesure où il n’existe pas 

non plus de produits clé en main rassemblant la machine et les capteurs 

dans une seule offre, sauf un produit très récent existant en Espagne de 

petite puissance. L’innovation doit porter sur l’assemblage. 

Applicable dans des régions de fort ensoleillement, ce qui correspond 

généralement à des régions ayant de fort besoins en climatisation. 

Tout type de bâtiment en neuf et existant pourvu que l’enveloppe soit 

soignée afin de réduire les besoins de froid. 

Systèmes fonctionnant sans fluide frigorigène et consommant peu 

d’électricité. Consommation d’eau pour la tour de refroidissement. 

Surface disponible pour les collecteurs solaires (de 50 à 1000 m²) 


Les produits assemblés n’existant pas, sauf l’exemple espagnol, ce sont 

des BET qui sont moteurs car il faut gérer l’assemblage. 

La complexité du système et son coût sont des freins à sa diffusion. 

Climaticiens 

Le gisement solaire en France métropolitaine ne permet pas de se 

passer d’un appoint de froid. 

Le système doit être couplé à une tour de refroidissement pour évacuer 

la chaleur au condenseur : la quantité de chaleur à évacuer est plus 

importante que pour un système à compression qui présente une 

efficacité supérieure. 

Nettoyage du circuit de la tour de refroidissement 

En France : Tecsol 

A l’étranger : Rotartica 


Tertiaire 

Région IDF France 1 à 3 kWh/m 2 

Région PACA 1 à 4,5 kWh/m 2 


Région IDF 

Région PACA 

PERFORMANCES 

Tertiaire 

€ TTC/m 2 


Exploitation 0,033 à 0,1 



Exploitation 0,033 à 0,1 





Diffusion 


En France : 

- Climatisation solaire des bureaux du siège de la DIREN, en Guadeloupe 

- Climatisation des bureaux du siège de la DDE, en Guadeloupe. 

- Climatisation des bureaux du siège d'EDF, en Guadeloupe 

- Climatisation de bureaux, de la salle d’embouteillage, du circuit de visite 

du GICB de Banyuls. Cette installation rafraîchit une cave de 

vieillissement en bouteille. 

9 nouvelles installations de rafraîchissement solaire doivent être réalisées 

dans le cadre du projet européen SOLARCLIM, coordonné par le BE 

TECSOL. 

A l’étranger : 

- Plus de 30 opérations référencées dans le guide Rhonalpenergie [12] 

Les clients sont à première vue séduits par cette solution (car originale et 

peu répandue) mais ils sont rapidement freinés par le prix élevé. 

D’un point de vue économique, la climatisation solaire est finalement peu 

avantageuse par rapport à une solution traditionnelle à compression car le 

prix de l’électricité est peu élevé en été en France. L’aspect 

« renouvelable » est aussi discutable quand on constate la consommation 

d’eau du système. 

Il faudrait d’une part des produits compacts ou des solutions clé en main 

et d’autre part des aides massives pour augmenter la diffusion et ainsi 

faire baisser les coûts. 

Par ailleurs, la formation des installateurs et des personnels de 

maintenance est une condition au développement de ces systèmes. 

Description 

Les systèmes de climatisation solaire sont constitués de capteurs solaires thermiques (capteur 

à air, capteur plan, capteur plan à concentrateur parabolique, capteur sous vide) associés à des 

machines à absorption. Sur ces machines, la source de chaleur au gaz est remplacée par 

l’énergie solaire. L’intérêt principal est de synchroniser les besoins de rafraîchissement avec les 

forts ensoleillements. Les systèmes sont généralement de grosses puissances (en moyenne 

100 kW de froid) et nécessitent des surfaces de capteurs importantes, des unités à absorption 

imposantes et une tour à refroidissement. 

Une seule technologie de petite puissance a été identifiée. Il s’agit de l’unité de 4,5 kW de la 

“Technologie ROTARTICA”. Deux modèles sont proposés : un dit « intérieur » a un 

refroidissement par eau et nécessite une tour de refroidissement, l’autre dit « extérieur » est 

équipé d’un ventilateur. Le version « solaire » n’est pas livrée avec les capteurs mais est prééquipée 

d’un circulateur solaire. 


Figure 5 : appareil d’absorption solaire extérieur Rotartica 

L’avantage de ce système est que l'installation d’une tour de refroidissement n'est plus 

nécessaire dans le module extérieur. 


Pour accompagner le produit ROTARTICA, en tenant compte de ses caractéristiques, des 

particularités du secteur auquel il s’adresse et du fait qu’il s’agit d’un nouveau marché, 

ROTARTICA offre un service associé au produit pour les bureaux d’ingénierie, entreprises 

installatrices et de maintenance, architectes, entreprises de construction, promoteurs, fabricants 

de collecteurs, utilisateurs finaux, etc. Les installateurs agréés de ROTARTICA ont accès à une 

formation qui leur permet d’être performants en détection et réparation d’éventuelles 

défaillances de l’installation. Un service d’assistance téléphonique qualifiée a été mis en place 

de manière à offrir sur le champ une première réponse professionnelle à toutes les questions 

en rapport avec des installations réalisées. L’objectif est de créer un produit facile à installer, 

sans pratiquement besoin de maintenance en ce qui concerne l’unité génératrice et qui n’oblige 

à aucune manipulation pendant sa vie estimée à 15 ans. 

Performances 

Les problèmes rencontrés aujourd’hui concernent en majeure partie la tour de refroidissement. 

Un point commun à toutes les réalisations est leur relative complexité et donc leur coût élevé. 

En termes de performance, le système ne permet pas seul de répondre aux besoins en 

climatisation et donc un appoint est nécessaire. 


3.6 LA CIRCULATION D’EAU FRAICHE 



Géographie 


Impacts 




Installateur 

Contraintes 

Opération 


Profession 



Ces solutions concernent en général des centrales de production de 

froid alimentant des quartiers entiers (district cooling) 

La technologie est mature, la savoir faire est disponible. 

La limite au développement de ces solutions tient notamment à la 

disponibilité d’eau de nappe ou de lac ou de mer. 

Pour l’utilisation d’eau de nappes, la présence de nappes à faible 

profondeur, détermine la possibilité d’implémenter un tel système, mais 

pas seulement : un hydrogéologue doit réaliser une étude au cas par 

cas et des puits exploratoires afin de confirmer la faisabilité. 

Pour la circulation d’eau de mer ou de lac, l’eau doit rester à une 

température inférieure à 10°C. 

L’eau de nappes est destinée aux bâtiments de grande taille. L’eau de 

lac ou de mer correspond à des quartiers entiers pour tout type de 

bâtiments de façon à rentabiliser les équipements de captage et 

d’échange. 

Emetteur basse température type plafond froid. 


Les collectivités locales sont en général à l’initiative des projets compte 

tenu de leur taille et des investissements à réaliser. 

Climaticiens 

Forage de puits (si nécessaire) 

Matériel non standard pour éviter la prolifération d’organismes 

Réglementation contraignante. 

Risque lié au forage : bouchage des crépines, corrosion… 

PERFORMANCES 

Consommations annuelles et coûts estimées 

Le coût est essentiellement fonction de la distance pour accéder à la ressource et d’un effet de taille. Il est 

plus facile de rentabiliser une exploration hydrogéologique puis un forage pour une installation de grande 

taille. Il est difficile de donner des coûts d’une manière générale. 

Exemple 

On relève des exemples à Stockholm, Toronto, Monaco, Bora Bora. 

3.6.1 CIRCULATION D’EAU DE NAPPES PHREATIQUES 

Le système consiste en 2 puits creusés dans un sol sableux. L’eau pompée dans un des 

puits en été, après avoir circulé dans un échangeur thermique, peut refroidir directement les 

locaux ou être utilisée pour refroidir le condenseur d’un groupe frigorifique. Le cycle est inversé 

en hiver, la chaleur prélevée sur l’eau servant à chauffer le bâtiment. Au total le prélèvement 

thermique sur la nappe s’équilibre sur une année. 

La circulation d’eau de nappe est a priori peu développée car il faut investir dans des 

études préalables faisant appel à un géologue sans être sûr de pouvoir réaliser l’installation. On 

signale que certaines eaux sont extrêmement corrosives, certaines sont chargées en éléments 

radioactifs, les problèmes de bouchage de crépine et d’arrêt de production sont nombreux. Les 

conditions de pompage de l’eau doivent être soignées pour ne pas effondrer la zone de prise 

d’eau ce qui rend le puits inutilisable. En France, la réglementation concernant la réalisation 

d’un forage est compliquée : elle est encadrée par différents codes, en particulier par le code 

minier et le code de l'environnement (loi sur l’eau). 


Aux Pays-Bas, les installations sont assez nombreuses car la présence de la nappe est 

assurée à faible profondeur. Le développement est donc limité par les conditions 

hydrogéologiques car les aspects techniques sont complètement maîtrisés. 

3.6.2 CIRCULATION D’EAU DE MER, DE LAC OU DE RIVIERES 

Les recherches montrent que ces solutions concernent en général des centrales de 

production de froid alimentant des quartiers entiers ou des villes, en bordure de mer ou 

de lac. Cela rentabilise mieux les coûts d’exploration et de forage. 

Le principe de refroidissement avec circulation d’eau, schématisé sur la figure ci-après, consiste 

en une boucle de canalisation connectée à 2 échangeurs en série. Deux pompes centrifuges 

(3) puisent l’eau (2) à l’entrée de la canalisation (1), qu’elles acheminent vers les échangeurs 

(4) et rejettent l’eau plus chaude (5). Les échangeurs assurent le transfert de chaleur du circuit 

d’eau secondaire vers l’eau de mer ou de rivière. L’eau de refroidissement du 1 er échangeur va 

directement vers les convecteurs de refroidissement (8) situés dans le bâtiment à chaque 

étage. Un ventilateur (11) souffle l’air chaud (10) vers les convecteurs de refroidissement qui 

fournissent l’air froid. L’eau de retour (9) retourne vers les échangeurs pour un nouveau cycle 

de refroidissement. L’eau de refroidissement du second échangeur est utilisée pour refroidir les 

condenseurs de systèmes de climatisation par compression mécanique installés 

spécifiquement pour les salles informatiques par exemple et/ou pour refroidir les condenseurs 

de systèmes de refroidissement à compression mécanique servant à refroidir le bâtiment quand 

la température de l’eau ressource est trop élevée pour un refroidissement direct. 

Figure 6 : schéma de fonctionnement de refroidissement par eau de mer [14] 

Mise en œuvre : fiabilité, spécificité, exploitation maintenance 

Pour fonctionner, la température de l’eau doit rester inférieure à 10°C. Selon les régions, le 

système peut alors atteindre un COP annuel de 40. La technique est parfaitement maîtrisée et 

la meilleure solution est des tuyauteries en cupro-nickel. En termes de coûts, ils deviennent vite 


prohibitifs, car il faut prendre l'eau à une certaine distance (pour avoir de l'eau à marée basse) 

et les condenseurs au cupro-nickel sont environ 10 fois plus chers et ne sont pas standard. 

Afin d’assurer les mois où la température de l’eau dépasse 10°C (septembre, octobre), des 

systèmes d’appoint sont mis en place. 

Les concepteurs et entreprises sont un peu frileux car il existe : 

• Des incertitudes sur la température de la mer ou des rivières (en particulier quand les 

besoins de rafraîchissement sont les plus grands) 

• Des gros problèmes de maintenance en raison des algues, des micro-organismes, 

coquillages qui se développent d'autant plus vite qu'ils sont fortement irrigués. 

Retours d’expérience 

A Stockholm [C9], 7 millions de m 2 sont reliés à un réseau de froid dont la production peut être 

simplement un échangeur sur eau de la mer Baltique. Quand il faut plus de puissance, cette 

eau sert à refroidir efficacement les condenseurs de groupes frigorifiques. En fonctionnement 

direct à l’eau de mer, la société d’exploitation annonce des COP de 25 à 40. 

De même à Toronto [C6], c’est l’eau du lac Ontario puisée à 80 m à une température de 4 °C 

qui sert à alimenter un réseau d’eau froide. 

On peut citer des réalisations existantes depuis de nombreuses années, par exemple dans le 

Var et à Monaco, ainsi qu'au Havre. A Monaco [C5], d'anciens bâtiments industriels accueillent 

des bureaux de prestige pour notamment Télé Monte-Carlo, l'Agence internationale de l'énergie 

atomique, ou encore le Bureau hydrographique international. Des contraintes fortes ont dû être 

respectées par le bureau d'études Ingetec chargé, entre autres, de l'installation de la 

climatisation : ne pas toucher aux façades, ni aux structures du bâtiment, et faire en sorte 

qu'aucun équipement technique ne soit visible de l'extérieur, pour des raisons d'esthétique mais 

aussi de pollution sonore. Il n'était donc pas question ici de placer de classiques tours de 

refroidissement sur les toits. Le système utilise trois échangeurs en titane ainsi qu'un 

automatisme qui signale le colmatage et inverse les flux pour nettoyer les filtres. 

La centrale Suclim de la Défense est refroidie par l’eau de la Seine. De même pour la centrale 

Canada de Climespace. Il existe des problèmes de nettoyage. 

L'hôtel L'Intercontinental Resort and Thalasso de Bora Bora [C8] est un hôtel 5 étoiles de 80 

bungalows. Il utilise l'eau de mer des profondeurs pour climatiser l'ensemble des villas, des 

restaurants et des services. Cette eau est pompée à 5°C, à 800 m de profondeur dans l'océan 

et échange avec un circuit secondaire d'eau douce. Ce système permet de produire de l’eau à 

12 ou 13 °C. C'est la première fois que ce système est mis en place sous les tropiques, et 

surtout dans un hôtel. 


4. REFLEXION CRITIQUE 

Les analyses SWOT qui suivent reprennent les points clés des différentes technologies 

étudiées précédemment. Une analyse SWOT plus générale sur la dénomination de 

climatisation « basse consommation » est ensuite détaillée et permet d’évaluer la pertinence de 

ce type de climatisation. 

4.1 SYSTEME A COMPRESSION MECANIQUE AVEC EER MOYEN ANNUEL DE 5 

Ce système n’est pas un de ceux retenu dans cette étude mais sert de référence constituant la 

meilleure performance énergétique envisageable aujourd’hui en climatisation traditionnelle. 

STRENGTHS – FORCES : 

- Système répandu, connu des installateurs et des distributeurs 

- Système fiable 

- Installation rapide et peu coûteuse 

- Equipement modulaire, facilité de déploiement par tranche et 

de remplacement 

- Offre établie sur le marché 

- Système qui peut respecter une température de consigne 

- Accessibilité des organes de contrôle de température et de 

soufflage 

WEAKNESSES – FAIBLESSES : 

Les faiblesses identifiées sont celles qu’on connaît aujourd’hui 

dans la climatisation de split traditionnel : 

- Utilisent des HFC, toutefois si la mise en œuvre est correcte et 

si le traitement en fin de vie est assuré, le risque de fuite peut 

être très faible 

- L’utilisateur peut induire des surconsommations (avec une 

consigne trop faible), des appels de puissance (avec une 

marche forcée pour un refroidissement rapide) 

- Risque d’installation par du personnel non qualifié 

- Domaine d’emploi limité aux bâtiments de taille petite et 

moyenne 

- Inconfort provoqué par la circulation d’un air trop froid 

- Dégradation esthétique avec la localisation en extérieur des 

condenseurs 

OPPORTUNITIES – OPPORTUNITES : 

- Possibilité de raccorder le système à des panneaux 

photovoltaïques qui permettraient de produire l’électricité 

nécessaire. 

- Prix du kWh électrique bon marché 

- Montée en gamme de l’offre grâce à la R&D et aux labels 

énergétiques 

- Standardisation de la production susceptible de faire baisser 

les coûts de production 

- Aversion au risque des utilisateurs qui vont préférer les 

solutions les plus traditionnelles 

- Prescripteurs bien identifiés et bien structurés : négoce, 

électricien 

THREATS – MENACES 

- Risque de sur-climatisation et de sur-consommations 

énergétique (électricité) inhérente à la simplicité d’usage 

laissée à la discrétion des utilisateurs 

- Crainte du « sick building syndrome » 

- Renforcement de la législation sur les fluides frigorigènes 

4.2 SURVENTILATION 

On ne prend pas en compte dans cette étude les simples « ouvertures de fenêtres et autres 

ouvrants » ni les éléments d’enveloppe à perméabilité variable. 

Pour le free-cooling : 


- Simple à mettre en œuvre dans tous les bâtiments équipés 

d’une centrale de traitement d’air débit d’air constant – débit 

d’air variable (chauffage et climatisation à air) 

- Technologie bien maîtrisée par les entreprises de génie 

climatique 


- Grande dépendance de la performance des auxiliaires en ce 

qui concerne la consommation énergétique 

- Risque de blocage en position « tout air neuf » 

- Seulement adapté aux bâtiments avec apports internes limités 

- Effets limités sur le confort d’été 

- Maintenance de la filtration 


- Recours systématique généralisable à tous les bâtiments 

équipés d’une centrale de traitement d’air débit d’air constant 

ou à débit d’air variable (chauffage et climatisation à air) 

- Volonté de traiter la qualité de l’air extérieur diffusé dans les 

bâtiments, surtout en zone urbaine 

- Développement des plateaux paysagers, notamment pour le 

tertiaire bureaux, qui facilitent la circulation de l’air 


- Les techniques d’aération naturelle concurrencent directement 

le free cooling 


Pour la surventilation nocturne : 


- Sur-investissement nul lorsqu’on utilise les conduites déjà en 

place sur une centrale de traitement d’air débit d’air constant 

ou à débit d’air variable 


- Requiert un bâtiment ayant une forte inertie 

- Requiert une approche globale de la combinaison cadre 

bâti et système de ventilation qui est encore mal maîtrisée 

- Requiert un climat présentant une différence de 

température importante entre le jour et la nuit 

- Nécessite des conduits importants pour assurer le débit 

d’air et donc occupe de l’espace dans le bâtiment 

- Grande dépendance de la performance des auxiliaires en 

ce qui concerne la consommation énergétique 

- Sûreté des entrées d’air à traiter pendant la surventilation 

- Acoustique de l’air extrait à traiter 


- Recours systématique généralisable à tous les bâtiments 

équipés d’une centrale de traitement d’air débit d’air constant 

ou à débit d’air variable (chauffage et climatisation à air) 

- Développement de produits spécifiques chez les industriels de 

la ventilation 


- Risque de consommation électrique élevée à cause d’un 

fonctionnement permanent et inapproprié (car les systèmes 

de régulation clé en main n’existent pas) 

- La nécessité d’écart de température entre jour et nuit limite 

géographiquement les possibilités d’implémentation 

- Durcissement de la réglementation incendie sur la propagation 

des incendies 

4.3 CLIMATISATION PAR EVAPORATION DIRECTE 


- Consommation électrique faible 

- Augmente l’hygrométrie : cela peut être un 

avantage pour certaines industries 

- Requiert un investissement faible 

- Existence d’une offre commerciale. Celle-ci se 

développe, notamment à travers des systèmes 

compacts industrialisés et faciles à installer 

- Opérations de démonstration convaincantes 

- Quelques produits certifiés VDI 

- Investissement au m² moins coûteux que la 

climatisation traditionnelle 


- La consommation d’eau peut être importante 

- Augmente l’hygrométrie, ce qui peut être 

inconfortable pour des applications en tertiaire, 

l’équilibre entre la température et l’humidité de 

confort étant délicat à obtenir 

- Ne peut pas atteindre des températures de 

consigne très basses 

- Système non adapté aux grands réseaux 

aérauliques car la consommation des auxiliaires 

deviendrait trop importante 

- L’efficacité globale dépend de celle du 

ventilateur et de celle de l’humidificateur 


Les systèmes évaporatifs sont particulièrement adaptés : 

- aux locaux dont les activités n’exigent pas des conditions d’ambiance 

stables mais supportent des variations 

- aux locaux ouverts sur l’extérieur car les appareils fonctionnent en air neuf 

- aux locaux exigeant de forts renouvellements d’air 

- à certains locaux industriels où les process demandent un taux d’humidité 

élevé 

- L’utilisation dans des locaux n’ayant pas d’exigences de confort fortes peut 

être un argument commercial et en tout cas éviter l’installation de 

climatisation à compression 

- Développement d’une offre industrielle couvrant une gamme plus large 

permettant une baisse des coûts d’achat et d’installation 


- Crainte de risque de prolifération de légionnelles suite aux arrêts du 

système 

- Le système type roof-top est souvent comparé à une tour de 

refroidissement et subit la mauvaise presse de ce système 

- L’existence d’appareils de moindre qualité constitue autant de contreréférences. 

- Inflation sur le prix de l’eau 

- Durcissement de la législation contre la prolifération de légionelles 


4.4 PUITS PROVENÇAL 


- Technologie simple qui a un bon potentiel de 

rafraîchissement 

- Système performant aussi pour le préchauffage de 

l’air en hiver dans les pays à climat très froid 

(climats nordiques) 

- Maintenance très faible en cas de bonne conception 

- Existence d’une offre commerciale. 


- Requiert une conception soignée 

- Requiert une installation de ventilation mécanique 

- Requiert des matériaux résistants et étanches 

- Requiert un terrassement onéreux en rénovation 

- Mauvaises performances pour le préchauffage l’hiver 

sous nos latitudes. 

- Dépend beaucoup de la performance des 

ventilateurs en ce qui concerne la consommation 

énergétique 

- Retour sur investissement long 

- L’usage est, sauf exception, limité aux bâtiments de 

taille petite ou moyenne 

- Exige du foncier autour du bâtiment 


- Solution facile à mettre en œuvre pour les maisons individuelles neuves 

et fonctionnement facile à expliquer, ce qui le rend attrayant pour les 

clients potentiels 

- Solution traditionnelle dans certaines régions et pouvant bénéficier de la 

montée en puissance de l’intérêt pour les techniques dites 

« naturelles » 


- Système en concurrence directe avec un système double flux avec 

échangeur 

- Ce n’est pas une solution intégrée. Elle requiert à la fois des 

compétences en électricité - ventilation et en maçonnerie. Les 

électriciens installateurs doivent être formés. 

- De mauvaises réalisations dues à un manque de formation et à 

l’utilisation de matériaux mal adaptés peuvent constituer des contreréférences 

- Risques sanitaires en cas d’une mauvaise mise en œuvre ou 

maintenance : cela peut produire des contre-références 

- Si le puits provençal est connu pour être un système réversible 

performant dans les pays à forte amplitude thermique, il ne le sera pas 

sous nos latitudes à cause de sa faible performance pour le 

préchauffage de l’air en hiver. 

- Coût du foncier 

4.5 CIRCULATION D’EAU FRAICHE NATURELLE 


- Bonne capacité de refroidissement 

- Plancher ou plafond froid et poutre froide maîtrisés par les 

professionnels 

- Forte efficacité énergétique par rapport aux technologies 

traditionnelles 


- Requiert une étude hydrogéologique préalable 

- Condition nécessaire d’un climat continental (eau très froide, 

été chaud) et accès à une réserve d’eau 

- Investissement important, entre autres car le cadre 

réglementaire est contraignant 

- Gros problèmes de maintenance (corrosion, peuplement de 

micro-organismes) 

- Soumis à des autorisations administratives dès que certains 

seuils de profondeur ou de débit sont dépassés 


- Bien adaptée dans les zones en bord de mer, en bord de lac 

ou lorsque l’accès à la nappe phréatique est facile 

- En zones en bord de mer, en bord de lac, possibilité de 

création d’un réseau urbain de distribution de froid 

- Développement de réseaux de froid 

- Le soutien à la géothermie se structure (bureaux d’études, 

BRGM, Ademe, etc) 


- Le niveau et la température des réserves d’eau (rivières,…) 

peuvent exiger l’arrêt du système 

- Un recours massif à ce système pourrait durcir les 

réglementaires environnementales ou géotechniques 

4.6 CLIMATISATION SOLAIRE PAR ABSORPTION 


- Concordance entre la demande en froid et la disponibilité en 

énergie solaire 


- Requiert une tour de refroidissement humide (sauf un produit) 

- Représente un investissement important 

- Pas d’offre pour de petites puissances de froid (excepté un produit) 

- Pas de système Plug & Cool: l’assemblage groupe froid + 

panneaux solaires est à faire par un installateur 


- Système qui peut s’adapter à des panneaux solaires 

thermiques déjà installés 

- Les panneaux solaires thermiques bénéficient de 

subventions de l’état 

- Développement d’une filière solaire 


- Risque d’intervention de professionnel manquant de 

compétence pour la conception, l’installation et la 

maintenance du système 

- La majorité des références restent expérimentales 


4.7 SWOT GENERAL SUR LA CLIMATISATION BASSE CONSOMMATION 

4.7.1 STRENGTHS – FORCES 

Les solutions étudiées consomment peu d’énergie « payante » (électrique essentiellement) et 

elles n’utilisent pas de fluide frigorigènes (sauf la solution de référence) : leur intérêt commun 

est le non recours à la compression mécanique. 

Il existe une offre commerciale pour certains produits tels que évaporatif cooling, puits 

canadiens et absorption solaire. L’offre évaporatif cooling est financièrement abordable, simple 

et fiable. 

4.7.2 WEAKNESSES – FAIBLESSES 

• il existe un large éventail de solutions de « climatisation basse consommation », solutions 

qui sont très différentes dans leur approche et dans leur implémentation. Cela peut 

conduire à une vraie difficulté pour le maître d’ouvrage à faire un choix dans la solution qu’il 

peut implémenter. 

• il apparaît clairement qu’il n’existe pas de solution universelle : aucun des systèmes étudié 

ne peut être appliqué de façon systématique. Bien plus, il n’existe pas de produit 

parfaitement « clé en main » et peu d’offre pour le particulier (sauf de rares exceptions). 

• Compte tenu des conditions d’implémentation « au cas par cas » pour les différents 

systèmes, les segments de marché potentiels sont des marchés de niche, donc les 

systèmes ont peu de chances d’atteindre de fortes parts de marché pour l’instant. 

• Les systèmes restent « complexes » et souvent couteux : 

- ils peuvent impliquer des travaux de gros œuvre ou d’adaptation du bâti 

- ils sont volumineux et donc destinés d’abord au tertiaire. 

- ce sont souvent des assemblages de composants au cas par cas qui exigent savoir-faire 

et mise en œuvre de la part des concepteurs. 

• Sur l’ensemble des systèmes envisageables, plusieurs technologies ne sont pas mûres, 

malgré des phases de R&D de plusieurs années sur certains produits, il reste encore 

certains points techniques à perfectionner. Cela engendre de faibles volumes de vente et 

donc des prix de vente encore élevés. 

• En termes de performance, aucune de ces solutions ne suffit à elle seule pour respecter 

une température de consigne. Leur emploi se limite donc à des bâtiments à faibles 

exigences de confort ou à des bâtiments optimisés du point de vue de l’enveloppe et de 

l’architecture. D’autre part, leur consommation reste souvent assujettie à une excellente 

conception, conduite, maintenance. 

• Compte tenu de la diversité des solutions, de l’hétérogénéité des conditions d’applications 

et de la différence de services rendus, il existe finalement peu de données et de retours 

d’expérience sur les opérations conduites. Cela induit des difficultés à trouver des 

informations pertinentes, évaluer les performances des systèmes et les comparer entre 

eux. 


• Ces systèmes « basse consommation » sont, sauf exception, peu compétitifs par rapport à 

des systèmes de climatisation traditionnels : 

- d’une part parce que les économies d’énergie sont très faibles par rapport à une solution 

traditionnelle. 

- d’autre part parce que dans le cas d’un prix faible de l’électricité (comme c’est le cas en 

France), les économies financières sont très faibles voire nulles comparées à une solution 

traditionnelle. 

• La conception et la mise en œuvre des systèmes basse consommation font appel à des 

techniques maîtrisées, comme l’électricité et la plomberie, par les professionnels. Toutefois 

le fait que pour certains systèmes il n’existe pas de solutions clé en main représente une 

difficulté certaine. A l’inverse, les appareils de type unités de toiture en évaporatif cooling 

constituent sans doute l’exemple d’un produit complet, prêt à l’emploi et de mise en œuvre 

optimisée. 

4.7.3 OPPORTUNITIES – OPPORTUNITES 

D’un point de vue global, il est certain que l’installation en masse de systèmes de climatisation 

dits « basse consommation » contribuerait à réduire la consommation énergétique de la France, 

compte tenu du niveau de performance moyen observé sur le parc. 

L’augmentation du prix de l’énergie de façon générale favorise le développement de ces 

technologies en diminuant les temps de retour sur investissement. 

Pour les industriels, la climatisation basse consommation et un champ de développement de 

nouveaux produits. 


4.7.4 THREATS – MENACES 

• D’une façon générale, la réglementation et les préoccupations liées à l’hygiène de l’air sont 

de nature à alourdir la maintenance des systèmes évaporatifs. 

• La quantité des dispositifs potentiels et le fait qu’aucun ne se détache vraiment provoque 

un éparpillement des acteurs susceptibles de porter le développement et favorise des 

stratégies individuelles. Il n’y a donc pas véritablement de profession porteuse de la 

climatisation basse consommation. 

• Pour les bâtiments existants, la rénovation progressive a tendance à prendre le pas sur les 

réhabilitations lourdes, si bien que les solutions impliquant des travaux sur le bâti sont plus 

difficiles à faire accepter. 

• La principale menace qui pèse est le manque clair de compétitivité en termes d’efficacité et 

de rentabilité économique de ces systèmes (encore plus dans le cas de la France), si bien 

que leur développement ne peut s’envisager sans subvention. 

• Les systèmes traditionnels de production frigorifique à compression mécanique évoluent en 

permanence. Les très bonnes performances des meilleurs appareils proposés aujourd’hui 

résultent des progrès réalisés par des fabricants de compresseur ayant fortement investi en 

R&D, de l’optimisation des échangeurs et de moteurs tournant à vitesse variable. De plus, 

de nouveaux fluides frigorigènes plus respectueux de l’environnement sont à l’étude. Par 

ailleurs, l’utilisation de pompes de circulation à vitesse variable se développe. 


5. CONDITIONS DE DEVELOPPEMENT EN FRANCE 

L’ensemble des solutions étudiées dans ce rapport ont déjà été implémentées et fonctionnent 

en France. La question est ici de connaître les conditions d’un développement important de la 

climatisation basse consommation pour la France. 

5.1 PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT DE LA CLIMATISATION BASSE 

CONSOMMATION 

• Le contexte français 

Aujourd’hui, le contexte énergétique français est particulier. Il n’y a pas de problème récurrent 

de pénurie de courant en été et le prix de l’électricité est relativement peu élevé. 

L’utilisation de systèmes de climatisation traditionnels à compression, qui plus est utilisés 

pendant une partie de l’année seulement, n’implique pas une facture énergétique élevée. De 

plus, dans les bâtiments tertiaire climatisés, les consommations électriques sont 

majoritairement dues à l’éclairage et la bureautique. 

Par ailleurs, des systèmes à compression très performants existent et pourraient être 

considérés eux-aussi comme des systèmes de climatisation à basse consommation d’énergie 

grâce à leur performance. De plus, ces systèmes, lorsqu’ils sont réversibles, permettent 

d’assurer le chauffage dans de bonnes conditions. 

Si le prix de l’électricité devait augmenter fortement et constituer une part significative du budget 

de fonctionnement (pour le particulier comme pour une entreprise), l’intérêt pour des systèmes 

à haut rendement énergétique ou pour des systèmes à faible consommation pourrait 

augmenter. 

• Des systèmes basse consommation matures 

Ces produits de climatisation « basse consommation » constituent aujourd’hui un marché de 

niche. 

Le puits provençal ou canadien 

Aujourd’hui, cette technologie est mature, elle présente un certain intérêt du fait de sa 

simplicité. Toutefois, son prix constitue un frein certain à son développement, notamment le 

terrassement pour l’enfouissement des canalisations. 

Il devrait donc être installé de préférence dans le neuf car l’enfouissement des canalisations 

pourrait être réalisé en même temps que les fondations. La solution maison clé en main avec 

puits inclus irait sans doute dans le sens de la réduction des coûts. 

Initialement implémentée dans des petits bâtiments tertiaires, l’offre pénètre depuis peu le 

marché des particuliers. C’est une technique surtout adaptée aux bâtiments neufs ou existants 

de petite taille, le facteur limitant étant la surface de terrain nécessaire à l’implantation des 

conduits. 


Cette solution ne fait pas appel à des fluides frigorigènes. La consommation des ventilateurs 

dépend fortement de leur mode de gestion : ils ne doivent pas fonctionner en permanence. 

Quelques constructeurs proposent des ensembles complets et cohérents de puits canadiens 

prêts à être installés. Des bureaux d’étude spécialisés promeuvent cette technique. 

Les références sont nombreuses. Le développement de cette technique pourrait profiter de 

l’apparition des maisons passives en France, maisons souvent équipées de puits. 

Les systèmes évaporatifs 

Il existe des produits de type unité de toiture, matures, destinés aux locaux tertiaires mono 

volumes ne demandant pas un contrôle précis de leur température en été. On peut ainsi 

rafraîchir la totalité de l’ambiance ou faire du rafraîchissement de poste de travail. Ces produits 

sont mis en avant par quelques sociétés en France. 

Cette solution consomme peu d’électricité et ne fait pas appel à des fluides frigorigènes. Par 

ailleurs, ce système qui conduit à une humidité intérieure élevée peut être intéressant dans 

certaines industries. En revanche la consommation d’eau peut être importante. 

Trois sociétés proposent de tels produits en France et les références sont nombreuses. 

La circulation d’eau fraîche 

Ces solutions concernent en général des centrales de production de froid alimentant des 

quartiers entiers (district cooling). La technologie est mature, la savoir faire est disponible. 

La limite au développement de ces solutions tient notamment à la disponibilité d’eau de nappe 

ou de lac ou de mer. Les collectivités locales sont en général à l’initiative des projets compte 

tenu de leur taille et des investissements à réaliser. 

• Des produits « de rupture » non matures 

La climatisation solaire par absorption 

Ce sont des systèmes innovants qui ont requis des efforts de R&D importants. Cela explique 

leur coût élevé. Ce sont également des systèmes mettant en jeu des procédés assez 

complexes, donc des systèmes de grande taille qui s’appliquent d’abord au tertiaire et des 

systèmes conçus au cas par cas. 

Les systèmes existants aujourd’hui sont de moyenne et grosse puissance (35 et 250 kW de 

froid). L’investissement d’un tel système est très élevé et le temps de retour est long. 

La technologie n’est pas à maturité dans la mesure où il n’existe pas non plus de produits clé 

en main rassemblant la machine et les capteurs dans une seule offre, sauf un produit très 

récent existant en Espagne de petite puissance. L’innovation doit porter sur l’assemblage. 

Ces points freinent considérablement le développement de ces systèmes, qui peinent 

aujourd’hui à rencontrer un marché. Il existe quelques références en France et en Europe. 


• Perspectives : la climatisation hybride 

La réduction des consommations d'énergie doit viser tous les postes de consommations 

chauffage, refroidissement, ventilation et éclairage. 

Toutefois, la diminution des besoins de chauffage, l’augmentation des surfaces vitrées et 

l’utilisation d’équipements électriques se traduisent en général par une augmentation des 

besoins de refroidissement et / ou une dégradation du confort en été, voire en mi saison et en 

hiver. Il convient donc d'accorder une attention particulière à ce second point, notamment par 

une conception correcte du bâti (utilisation de l'inertie par exemple) et par une utilisation 

optimale de la source froide que représente l'air extérieur en mi-saison et à certaines heures en 

été. On peut ainsi limiter les moyens de chauffage et de refroidissement aux conditions 

extrêmes de température. 

Cette approche globale associe une conception bioclimatique de l’enveloppe, l’utilisation 

maximale des ressources renouvelables extérieures en particulier le soleil et l’air et le recours 

maitrisé et bien géré à des installations techniques. 

La réduction des besoins et des puissances est une opportunité pour certains systèmes à 

basse consommation comme les puits provençaux, l’utilisation d’eau froide et le refroidissement 

évaporatif. 

La surventilation peut trouver également sa place dans la mesure ou des conceptions nouvelles 

permettraient de réduire la consommation des auxiliaires de ventilation comme la gestion de 

l’ouverture des fenêtres et l’utilisation de produits de type unité de toiture. 

Par ailleurs, la réduction des puissances de refroidissement, peut être une occasion de 

développement des systèmes à basse consommation dont le coût et le manque de puissance 

constituent une barrière à leur développement comme la climatisation par aborption et, dans 

une moindre mesure, les puits. La réduction de la taille des équipements des systèmes à 

absorption qui peut conduire à : 

- leur simplification et à la mise au point de produits clé en main de type Rotartica, 

- une baisse des coûts progressive. 

5.2 PRISE EN COMPTE DANS LA REGLEMENTATION THERMIQUE 

Le système à circulation d’eau fraîche dans lequel l’eau est utilisée pour refroidir le condenseur 

d’une machine frigorifique est pris en compte comme une machine eau / eau avec pompe de 

captage. La puissance de la pompe de captage dépend de la puissance frigorifique. 

La surventilation est prise en compte sous forme de débit d’air hors période de chauffage 

pendant laquelle le débit doit être ramené au débit hygiénique. 

Le puits provençal, le système évaporatif et la climatisation par absorption solaire ne sont pas 

pris en compte. 


5.3 QUELLE DYNAMIQUE D’ACTEURS NECESSAIRE AU DEVELOPPEMENT 

Les premiers acteurs moteurs sont les bureaux d’étude technique car ils sont prescripteurs des 

solutions. Lorsque des bureaux d’étude proposent des systèmes alternatifs, ils se basent sur 

leur expérience et sur les références existantes. C’est pourquoi il est important d’informer la 

profession de l’existence de nouveaux produits, de l’amélioration de produits existants ainsi que 

des offres de mise œuvre de systèmes. 

Dans le cas où les bureaux d’étude technique ne sont pas sollicités (ie pour le particulier ou le 

tertiaire parfois), ce sont les installateurs de génie climatique qui sont les interlocuteurs. Ils 

proposent les produits de leurs fournisseurs et ils sont généralement réfractaires à l’introduction 

de nouveaux produits car ils ne souhaitent pas prendre les risques que comporte l’installation 

d’un produit nouveau. 

C’est d’ailleurs pourquoi dans le cas de produits packagés, c’est l’industriel qui est moteur dans 

la promotion de son produit. Il fait la promotion de son produit en direct auprès des industries et 

des bâtiments tertiaire (ex : Seeley). 

5.4 DISPONIBILITES DES TECHNIQUES ET DES COMPETENCES 

L’ensemble des solutions étudiées dans ce rapport ont déjà été implémentées et fonctionnent 

en France. 

Les compétences d’installation sont spécifiques à chaque technique ou produit. Aujourd’hui, 

peu d’installateurs du génie climatique traditionnel possèdent les compétences pour installer les 

systèmes décrits dans cette étude. De gros efforts doivent être faits dans la formation des 

acteurs pour garantir le bon dimensionnement des installations ainsi que leur maîtrise 

notamment au plan de la régulation dont la nature peut impacter fortement la consommation en 

énergie finale. 


5.5 QUELS TYPES D’INCITATION ENVISAGER 

La pertinence et l’efficacité d’une climatisation « basse consommation » passant préalablement 

par la réduction des besoins et des puissances appelées en climatisation, les renforcements 

prévus des exigences réglementaires sont favorables au développement des systèmes basse 

consommation. 

Que ce soit en termes d’efficacité énergétique ou tous critères confondus, aucune technologie 

de « climatisation basse consommation » ne se détache réellement. D’autant plus que la 

performance n’est pas garantie : elle est très volatile car elle reste assujettie à une excellente 

conception, conduite, et maintenance des systèmes. Le problème d’un choix pour l’Etat de 

subventionner une technologie plutôt qu’une autre se pose. 


6. ANNEXE : BIBLIOGRAPHIE 

[1] EERAC (1999) Energy Efficiency of Room Air Conditioners (EERAC), Ecoles des Mines de 

Paris for DG-TREN, the European Commission 

[2] Tâche 25, Solar-Assisted Air Conditionning of Buildings, Solar Heating and Cooling 

Programme of the IEA, Hans-Martin Henning. 

[3] Annex 28 - Case Study Building : The Gaz de France Office Building Cambridge, FR. 

[4] D.Marchio, S.Filfli, JR.Millet, E.Fleury, JM.Alessandrini, A.Fery, P.Tournier, P.Damolis, 

D.Gourmez. Quelles solutions pour les bâtiments de bureaux climatisés à moins de 

100 kWh/m2. Guide des solutions pratiques. Rapport final ADEME 2005 

[5] Evaluation numérique des systèmes de chauffage et de rafraîchissement à l’aide de l’outil de 

simulation dynamique Simbad, Younes Kartachi, Fadi Chlela, Sept. 2006 

[6] Annex 28 Case study: Ground Cooling (Air), The Schwerzenbacherhof Office and Industrial 

Building Schwerzenbach, Switzerland. 

[7] A.Bolher, E.Fleury, JR.Millet, D.Marchio, P.Stabat. Guide de faisabilité et de prédimensionnement 

de systèmes de climatisation a faible consommation d’énergie. Cahiers du 

CSTB, n°3454, avril 2003 

[8] Annex 28 - Case Study Building : The IONICA Office Building Cambridge, UK. 

[9] D.Marchio, S.Filfli, E.Fleury, P.Damolis, D.Gourmez. Quelles solutions pour des 

établissements de santé à consommation d’énergie inférieures à 100 kWh/m2. Rapport fianl 

ADEME 2006 

[10] R. MORLOT, Le rafraîchissement solaire bâtit son avenir. Article in Journal du chauffage et 

du sanitaire (le), 2001, n° 89, pp.28-29 

[11] V. BLANC, R. MORLOT, D. CACCAVELLI, M.A. MEUNIER, L. ELEGANT, Laboratoire semi 

virtuel : outil pour la caractérisation de la performance de systèmes énergétiques d’applications 

solaires thermiques. Conférence Internationale CISBAT’2001, Lausanne (CH), 3 - 4 Octobre 

2001, pp. 325-330 

[12] La climatisation solaire. Rhônalpénergie-Environnement. Guide pour la Commission 

européenne et la Région Rhône-Alpes. 

Téléchargeable sur http://www.rhonalpenergieenvironnement.asso.fr/administration/publis/upload_doc/20050603082726.pdf 

[13] Conception, dimensionnement, installation et expérimentation d’une installation de 

rafraîchissement solaire par roue à dessiccation sur la maison des Energies à Chambéry. 

Rapport d’avancement. Octobre 2004 

[14] Annex 28 Case study: Sea Cooling. Opération de Purdy’s Wharf Halifax – Canada 

[15] TECHNIQUE N° 5001 du 01/10/1999 - page 72 

[16] News on the application of PCM for heating and cooling of buildings, H. Mehling, S. Hiebler, 

L. F. Cabeza, 

[17] Nouveaux composants actifs pour la gestion énergétique de l’enveloppe légère des 

bâtiments. Couplage matériaux a changement de phase, superisolation, apports solaires, Thèse 

de Maha AHMAD, 23/10/04. 

[18] Daniel Mugnier. TECSOL SA Suivi des installations solaires de démonstration de 

production de froid. Liste d'incidents catégorisés 

[19] Annex 28 Case study: The SAS frösundavik Office Building in Stockholm (Sweaden). The 

Groene Hart Hospital in Gouda (The Netherlands). 

[20] Rafraîchissement de l’espace Baudelaire ; Etude de faisabilité. Ville de Rillieux la Pape 


[21] Guide « Climatisation et santé » publié par Uniclima. 

[22] Document ADEME-BRGM-ARENE, site de l’ADEME 

[23] Canada-Clim 

[24] Stéphane Thiers, simulation d’un puits canadien 

[25] Solar air conditionning in Europe – an overview. C Balaras, G Grossman, HM Henning, C 

Infante Fereira, E Podesser, L Wang, E Wiemken. R et S energy reviews 11(2007) pp299 – 314 

[26] Refroidissement évaporatif dans les locaux de moyen volume. Etude expérimentale sur 

site. Rapport n° 1 du CSTB pour l’ADEME. Octobre 2006. 

[27] Check list pour la sélection et le succès dans l’intégration de systèmes de climatisation 

solaire dans les bâtiments. D Mugnier, TECSOL. Communication à IBPSA, St Pierre de La 

Réunion 2006. 

[28] Energy Labelling Directive, 2002/31/EC and EN 14511 standard for Room Air Conditioners. 

Y Saheb, A Pierrot, S Becirspahic. Eurovent. IIDAL. Londres 2006 

[29] Chiffres clés du bâtiment. ADEME 2005. 

[30] Optimisation bâtiment/système pour minimiser les consommations dues à la climatisation. 

S Filfli. Thèse de doctorat EMP. Décembre 2006. 

[31] EECCAC, "Energy Efficiency and Certification of Central Air Conditioners", study for the 

D.G. Transportation-Energy (DGTREN) of the Commission of the E.U., Co-ordinator: J. ADNOT, 

septembre 2002. 


Sites professionnels et de constructeurs 

[P1] http://www.fiabitat.com/ 

[P2] http://www.canada-clim.com/plan.php3 

[P3] http://www.eurovent-certification.com/ 

[P4] http://www.areco.fr/accueil_societe_vosinterlocuteurs.htm 

[P5] http://www.rexair.fr/ 

[P6] http://www.munters.com/ 

[P7] http://www.breezair.org/ 

[P8] http://www.rotartica.com/pub/marcos_1024.htm 

[P9] http://www.klingenburg.de/ 

[P10] http://www.climext.com 

[P11] http://www.ocp.tudelft.nl/ev/res/sace.htm 

[P12] http://ec.europa.eu/energy/demand/legislation/domestic_en.htm 

Contacts 

[C1] Florian.massard@gazdefrance.com 

[C2] Matthieu.Pihouee@arep.fr 

[C3] letz@ines-solaire.fr 

[C4] lamouche.thierry@cedre-sophia.com 

Monaco [C5] http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=1938037 

Toronto [C6] http://enwave.com 

Cornell University [C7] http://www.utilities.cornell.edu 

Tahiti [C8] http://www.tahiti-tourisme.pf/tahiti_tourisme_magazine/Focus%20projets.htm Tahiti 

Stockholm [C9] 

http://www.fortum.se/binary.asp?page=23820&file=pdf%5C2004%5C4%5C53131322585040% 

5C402155%5Fsthlm%5FNY%2Epdf 

[C10] s.roujol@girus.fr 

[C11] thierry.dupuis@cofacthec.fr 

[C12] CHREA Sarl - M.Cayuela 

[C13] Lionel Noble opool@wanadoo.fr 

[C14] emmanuel.ledoux@ensmp.fr 




C12 – MICRO RESEAUX 

DE CHALEUR 

Auteurs : Peter Riederer (peter.riederer@cstb.fr), Chantal 

Laumonier (chantal.laumonier@cstb.fr) 

Expert : Robin Wiltshire (Building Research Establishment 

- UK) 


Sommaire 

1 Etape 1 : Contexte, antériorités, dynamique des acteurs........................................................ 322 

1.1 Contexte national et local............................................................................................... 322 

1.2 Antériorités et origine de l’innovation ........................................................................... 323 

1.3 Dynamique des acteurs................................................................................................... 324 

2 Etape 2 : Contenu de l’innovation.......................................................................................... 326 

2.1 Description de la technologie......................................................................................... 326 

2.2 Horizon temporel............................................................................................................ 330 

2.3 Champs d’application..................................................................................................... 331 

2.4 Impacts ........................................................................................................................... 331 

3 Etape 3: Mise en oeuvre......................................................................................................... 332 

3.1 Fiabilité de mise en œuvre sur chantier.......................................................................... 332 

3.1.1 Conception adaptée au bâtiment ............................................................................ 332 

3.1.2 Acceptation par les acteurs..................................................................................... 333 

3.1.3 Compétence des acteurs ......................................................................................... 333 

3.1.4 Adaptation des professions existantes.................................................................... 333 

3.2 Modalités de gestion, d’exploitation et de maintenance ................................................ 333 

3.3 Incitations réglementaire, fiscales, modalités de financement....................................... 334 

4 Etape 4 : Evaluation des résultats dans les pays concernés.................................................... 335 

4.1 Les performances ........................................................................................................... 335 

4.1.1 Energie ................................................................................................................... 335 

4.1.2 Stabilité, feu, tremblement de terre ........................................................................ 335 

4.1.3 Impacts environnemental et sanitaire..................................................................... 336 

4.1.4 Risques de dégradation des performances après mise en œuvre............................ 336 

4.1.5 Compatibilité des performances............................................................................. 336 

4.2 Coûts réels...................................................................................................................... 337 

4.3 Le vécu des utilisateurs .................................................................................................. 338 

4.4 Vitesse de diffusion dans le pays ................................................................................... 338 

5 ETAPE 5 : REFLEXION CRITIQUE DU CSTB.................................................................. 340 

5.1.1 Les forces ............................................................................................................... 340 

5.1.2 Les faiblesses.......................................................................................................... 340 

5.1.3 Les opportunités ..................................................................................................... 340 

5.1.4 Les menaces ........................................................................................................... 341 

6 ETAPE 6 : CONDITIONS DE TRANSPOSITION EN FRANCE ....................................... 341 

6.1 Les chances de transposition en France ......................................................................... 341 

6.2 Compatibilité avec le cadre réglementaire ..................................................................... 341 

6.3 Quelle dynamique d’acteurs nécessaire ?....................................................................... 341 

6.4 Disponibilité des compétences de pose.......................................................................... 342 

6.5 Quels types d’incitations à envisager ? .......................................................................... 342 

6.5.1 La réglementation technique .................................................................................. 342 

6.5.2 Le soutien des collectivités .................................................................................... 342 

6.5.3 Initiatives privées ................................................................................................... 342 

7 Annexe : Sources d’information ............................................................................................ 343 


Avant propos 

Des réseaux de chaleur (RC) existent dans de nombreuses configurations et dimensions, du petit 

réseau au niveau de quelques bâtiments au réseau de chaleur d’une centaine de mégawatt pour 

une ville entière. 

Cette analyse porte sur des réseaux de petite dimension, appelés ici des « microréseaux de chaleur 

(MRC) » d’une limite approximative de l’ordre de 3MW qui a été choisie arbitrairement. L’étude 

est focalisée sur des réseaux basés sur des systèmes de cogénération mais inclue également des 

informations sur des réseaux intégrant les énergies renouvelables telles que l’énergie solaire ou la 

biomasse. 


1 ETAPE 1 : CONTEXTE, ANTERIORITES, DYNAMIQUE DES ACTEURS 

1.1 Contexte national et local 

En règle générale, les motivations pour l’installation de micro-réseaux de chaleur (MRC) sont 

d’abord de nature environnementale : il s’agit en fait d’une technologie qui permet la promotion de 

technologies à émission de CO2 faible voir nulle telles que la cogénération, la biomasse, la 

géothermie etc. D’autres motivations, à peu près les mêmes dans les différents pays sont les 

volontés nationales de sécurité de production d’énergie. 

Actuellement, la motivation environnementale prédomine sur la pénurie des ressources. Mais les 

fluctuations du prix de l’énergie vont redevenir un moteur. 

Royaume Uni 

On observe un développement significatif mais lent des MRC au Royaume Uni. La plupart de ces 

MRC est alimentée par des systèmes de cogénération. 

La motivation principale est la réduction des gaz carboniques. Ceci se reflète dans des programmes 

nationaux et locaux favorisant un développement plus intense des systèmes de cogénération avec 

un objectif de 10 GW installés par la cogénération jusqu’en 2010. 

Les programmes ne se focalisent pas seulement sur les MRC, mais le marché principal de réseaux 

de chaleur (RC) au RU se situe principalement, à l’exception de quelques réseaux de ville ou de 

centre-ville, en dessous de 3MW installés. 

Suède 

Les RC sont assez courants sur le marché en Suède avec des réseaux dans quasiment toutes les 

villes et un certain nombre de villages ; dans quelques villes on peut voir des RC très sophistiqués 

avec une large variété de rejets de chaleur et de sources renouvelables. 

On observe également des MRC avec des productions de chaleur de l’ordre de 10GWh/an. Ces 

réseaux se trouvent en grande partie dans des villes de plus petite taille. Ils sont généralement basés 

sur des chaudières à biomasse avec appoint fuel. 

Canada 

Très peu de RC existent au Canada. Néanmoins, ces RC sont actuellement sous un regard 

favorable et ceci, comme au RU, avec une tendance vers les MRC. 

Les MRC existant au Canada sont principalement basés sur la cogénération à gaz et les chaudières 

à biomasse. 

Pays Bas 

Il y a un marché assez développé aux Pays Bas avec une augmentation significative des MRC. 

Allemagne 

Il y a un grand nombre de MRC en Allemagne, en grande partie avec des cogénérations à gaz. 

C’est la préoccupation environnementale qui domine la volonté des pouvoirs publics allemands 

tant nationaux que locaux depuis 1998. Il existe une dizaine de réalisations de MRC basé sur 

l’énergie solaire, par exemple ceux de Neckarsulm ou maintenant de Crailsheim. 

France 

Environ 170 000 logements équivalents sont connectés aux réseaux de chaleur géothermiques en 

France (cependant, ces réseaux sont d’une taille bien plus importante que la limite définie ici pour 

les MRC). En ce qui concerne la biomasse, la France compte environ 60 RC dont 40% en dessous 


de 3.5MW. Une bonne centaine de RC avec cogénération existe, mais la plupart d’entre ces 

réseaux ne se situe pas au niveau de la MRC. 

1.2 Antériorités et origine de l’innovation 

Les étapes principales pour le développement des MRC au RU ont été : 

De 1950 à 1970 

Il y a un développement significatif des MRC associés au logement social. 

Après 1970 

L’investissement dans le logement social baisse de plus en plus. Par conséquence, les budgets de 

maintenance de ces réseaux sont réduits et il n’y a donc que très peu d’investissement pour 

moderniser les réseaux existants avec des nouvelles technologies (par exemple avec des systèmes 

de cogénération etc.). 

Après 1990 

Le marché des MRC reprend progressivement pour des raisons environnementales et économiques 

(les MRC avec cogénération ont de faibles coûts d’opération). 

Depuis 2001 

Le marché rend la situation des MRC très difficile au point de causer l’arrêt de quelques MRC 

avec cogénération. Ceci est dû aux prix du gaz et de l’électricité et à des changements de rachat 

d’électricité par le gouvernement. La situation s’est nettement améliorée vers 2006. 

Egalement en 2001 le département Defra du gouvernement lance son programme « Community 

Energy » proposant des subventions de développement et d’investissement pour des RC. Pour des 

raisons de temps et d’organisation, la plupart de ces réseaux ont été des MRC. 

Depuis 2006 

Des activités au niveau national et local (gouvernement, collectivités) ont stimulé le 

développement des technologies à faibles émissions de gaz carboniques et les énergies 

renouvelables. Les MRC, basés sur la cogénération, la biomasse mais aussi sur l’énergie solaire et 

les pompes à chaleur, ont profité de cette situation. 

Ci-dessous le cas des autres pays : 

Suède 

La Suède a une longue tradition en technologies à faible impact environnemental. Des 

augmentations progressives des taxes sur le pétrole et l’électricité ont eu un impact fort sur le 

développement des MRC. Ces taxes ont fait progressivement augmenter le prix de l’énergie même 

si le prix du pétrole n’a guère changé entre 1985 et 2005. Comparé à cette augmentation de 

l’énergie fossile, le coût d’opération des RC n’a quasiment pas évolué, ce qui a favorisé le 

développement des RC et des MRC. 

Canada 

Au Canada, la nécessité des systèmes de cogénération isolés (off-grid) et la disponibilité de 

biomasse grâce à l’industrie forestière ont permis un développement du marché des MRC. 

Pays Bas 

Aux Pays Bas il y a eu une demande de plus en plus forte de systèmes énergétiques « durables ». 

Ceci est particulièrement vrai pour le logement collectif. 

Allemagne 

L’élément clé pour le développement des MRC en Allemagne a été l’augmentation du marché des 

systèmes de cogénération. 

France 


Les premiers RC ont été installés dans les années 30 dans les grandes villes. Entre 1955 et 1975 de 

nouveaux RC ont été installés, dans la majorité des cas avec le fioul comme source d’énergie. 

De 1974 à 1979 le gouvernement a soutenu la construction de nouveaux RC, la plupart avec du 

charbon français, des déchets et du fioul. Depuis 1985 les RC augmentent d’environ 1% par an. 

Les acteurs clés sont : 

- Collectivités favorisant de plus en plus des solutions à faible émission de gaz carbonique ; 

- Initiateurs de réseaux de chaleur qui développent ce concept : au Canada ou au RU des 

spécialistes « locaux » réussissent à convaincre les décideurs ; aux Pays Bas il y a 

également des initiatives des collectivités locales, en collaboration avec des bureaux 

d’étude ; en Suède et en Allemagne les concepts sont plutôt développés par des consultants 

ou des fournisseurs d’énergie. 

- Ingénieurs consultants spécialisés qui réussissent à promouvoir le concept ; 

- Sociétés spécialisées dans les RC ou les MRC (en Suède ce sont les sociétés de RC, en 

Allemagne et aux Pays Bas ce sont les fournisseurs d’énergie régionaux ; au Canada et au 

RU il s’agit souvent d’un partenariat entre le secteur public et privé construisant une 

organisation crédible et compétente (« energy service company ») ; 

- Financeurs qui doivent être convaincus par le projet ; 

- Dans le cas de bâtiments existants, les occupants ou opérateurs de RC doivent être 

impliqués dans le projet dès le début des réflexions ; 

- Pour de nouvelles constructions, les promoteurs doivent être convaincus que l'adoption de 

cette technologie leur apportera l'avantage du marché ou au moins qu’elle ne les gênera pas. 

Certains promoteurs ont pris une avance dans la conception et la réalisation de ces 

technologies à faible émission de gaz carbonique, y compris la cogénération et les 

technologies d'énergie renouvelable, afin de se distinguer du reste du marché. 

- Des démarches marketing sont généralement effectuées par les sociétés de chauffage urbain 

ou les fournisseurs d’énergie. L'administration locale peut aussi être impliquée dans 

l'assistance, par exemple aux Pays-Bas. En Suède aucun marketing n'est nécessaire à cause 

des hauts impôts sur le pétrole. 

Le marché des RC, bien que petit, est composé d’éléments technologiques ayant déjà une certaine 

maturité commerciale. Il y a, cependant, dans quelques pays, un manque de savoir faire pour ces 

installations. 

1.3 Dynamique des acteurs 

Les acteurs et les actions principales sont : 

- Par rapport au développement des MRC : 

Des réglementations et directives de collectivités locales et nationales et de l’UE poussent 

de plus en plus tant le secteur public que les promoteurs privés à considérer les MRC. Des 

exemples sont la directive Performance énergétiques des bâtiments (UE), le « Code for 

sustainable homes » (RU) et le « London Plan » (Collectivité locale – Londres). La 

collectivité locale de Londres demande aux promoteurs d’adopter la solution des MRC là 

où c’est possible et a mis en place un seuil impératif de 10% d’énergies renouvelables pour 

les nouvelles constructions. 

- Par rapport à l’intégration des MRC dans le secteur du bâtiment au niveau technique et 

économique : 

Techniquement, n'importe quel bâtiment peut être connecté à un RC. Lors de la connexion 

de bâtiments particuliers, il devra y avoir une discussion entre les propriétaires du bâtiment 


et les opérateurs du RC. Au niveau du bâtiment on fera appel au gestionnaire du bâtiment et 

au personnel juridique et financier, qui reportera à la direction. 

- Par rapport à l’intégration des MRC dans le secteur de la construction : 

L'activité sur le site inclut les installateurs de cogénération et d'autres systèmes 

énergétiques, de réseaux de chaleur, d’équipements de sous-station incluant des échangeurs 

de chaleur, de comptage d’énergie et des systèmes de contrôle-commande. Il s’agit de 

technologies bien maîtrisées en Suède, en Allemagne et aux Pays-Bas. Au RU et au Canada 

le marché est beaucoup plus petit et les installateurs sont peu nombreux. 

- Par rapport au marketing des MRC : 

En Suède il y a peu de besoin de marketing; au Royaume-Uni et au Canada il y a eu 

beaucoup de diffusion du savoir de la part du gouvernement, sous forme de guides 

d’information et d’études de cas ainsi que des programmes de subvention. 

Des associations jouent aussi un rôle clef - en Suède l'Association de réseaux de chaleur 

tient ses réunions techniques, en Allemagne l'Association de réseaux de chaleur AGFW 

ainsi qu’au Canada l'Association de réseaux de chaleur, avec Natural Resources Canada, 

sont également très actifs. Au Royaume-Uni l’association de la cogénération (CHPA) a une 

section spécifique sur les réseaux de chaleur, tandis que le Partenariat d'Énergie de Londres 

(London Energy Partnership) a établi un groupe de travail sur les réseaux de chaleur et la 

cogénération. Aux Pays-Bas, l'agence gouvernementale SenterNovem, en coopération avec 

les sociétés d'énergie, soutient les réseaux de chaleur. 

En général, il y a une attitude positive à l’égard des MRC mais les aspects d’organisation et le 

besoin de capital suffisant empêchent le progrès. Les éléments qui ont tendance à ralentir le 

développement de MRC sont : 

o Les réglementations en vigueur défavorables. Ces réglementations sont généralement plus 

défavorables dans les pays qui ont actuellement peu de MRC et où leurs avantages ne sont 

pas bien reconnus. Une difficulté supplémentaire est la garantie du rachat d’électricité à un 

bon prix - une bonne solution pour cela est d’utiliser l'électricité aussi bien que la chaleur, 

localement. 

o Le personnel dans les collectivités et dans d'autres organismes ayant l’influence pour initier 

une nouvelle technologie qui n’est pas assez familier avec la technologie ou qui a eu, dans 

le passé, des expériences négatives avec des RC âgés et mal entretenus. 

o Dans les sociétés de RC qui sont relativement petites, les ingénieurs qui sont réticents à 

utiliser une technologie peu connue craignent de se mettre dans une situation 

désavantageuse sur le marché. La reconnaissance récente des technologies 'vertes' a permis 

de changer partiellement ce frein, ce qui a permis d’adopter cette technologie dans de plus 

en plus de cas. 

Les acteurs importants du développement des MRC sont : 

o les chercheurs 

o les fabricants de systèmes à énergie renouvelable au départ les PME 

o et depuis 2000 environ, les grands groupes du secteur du chauffage qui se lancent dans la 

pompe à chaleur, le solaire et le bois 

o les prescripteurs de chaufferies 

o les architectes. 


2 ETAPE 2 : CONTENU DE L’INNOVATION 

2.1 Description de la technologie 

Le principe de base de MRC : il s’agit d’un système de production d’énergie central qui dessert, 

par l’intermédiaire d’un réseau (distribution), un grand nombre de bâtiments individuels 

(connexions d’utilisateurs) de telle manière que ces bâtiments n'exigent pas leur propre installation 

de chauffage. N'importe quelle source d'énergie peut être utilisée au système central et la puissance 

globale est souvent suffisante pour utiliser les technologies qui ne pouvaient pas efficacement 

fonctionner au niveau d’un seul bâtiment. En particulier ceci permet d’utiliser un système à haute 

performance énergétique. 

Un exemple innovant d’un MRC est en cours de réalisation à Crailsheim en Allemagne. Le projet 

combine l’énergie solaire avec un stockage saisonnier pour le chauffage d’un quartier résidentiel et 

quelques bâtiments tertiaires. La Figure 1 montre le concept global et les trois parties d’un MRC : 

production, distribution et bâtiments connectés. 

Figure 1 : Le projet de CSHPSS de Crailsheim en Allemagne pour un quartier neuf où un réseau de 

distribution de chaleur à basse température est envisagé [Ecostock 2006] 

Production centrale 

Au niveau de la production d’énergie centrale, diverses technologies et combustibles peuvent être 

utilisés. Dans les pays concernés il existe un bon nombre de RC qui sont desservis par des 

chaudières classiques. Dans ces cas, il peut y avoir une performance légèrement plus évoluée que 

dans le cas du chauffage individuelle d’un bâtiment. La motivation principale aujourd’hui est 

l’efficacité énergétique, les nouveaux RC ou MRC font donc recours à des technologies telles que 

la cogénération, énergie des déchets ou des sources renouvelables, en particulier en utilisant la 

biomasse. 

Les technologies/combustibles les plus courants sont, par pays : 

- Suède : biomasse 

- Canada : biomasse et cogénération (gaz ou fuel) 


- Pays Bas : cogénération à gaz, biomasse et géothermie 

- Allemagne : cogénération à gaz, biomasse et biogaz 

- Royaume Uni : cogénération à gaz 

La technologie la plus utilisée dans la gamme de puissance des MRC avec une cogénération à gaz 

est la cogénération à moteur avec pour la plupart d’entre eux, le moteur Diesel, transformé pour 

fonctionner avec du gaz. Leur efficacité est de l’ordre de 32-35 %. 

Cependant, ces dernières années, des moteurs à gaz ont été développés avec une efficacité 

électrique de l’ordre de 37 à 42 %. Typiquement ces unités sont de plusieurs centaines de kW 

jusqu'à quelques MW électrique. Un logement nécessite environ 0.5 à 1kW de capacité électrique, 

typiquement cela mène donc à des MRC d'une centaine de logements, probablement avec des 

bâtiments de service locaux connectés. Cependant, il est à noter que la cogénération est aussi 

disponible dans des gammes de puissances beaucoup plus petites (quelques kW). 

La Figure 2 montre l’exemple d’un système de cogénération de 1 MWe. 

Figure 2 : Système de cogénération pour un MRC de 1 MWe (source : Courtesy of Energ) 

Le système est intégré dans un bâtiment de « service ». En fonction de la taille du MRC ce 

bâtiment peut être d’une dimension variable. L’exemple de la ville de Schwand / Autriche montre 

que ce bâtiment peut s’intégrer aisément dans le quartier (Figure 3). 


Figure 3 : Centre de production de chaleur de 1MW à Schwand / Autriche (source : 

http://www.biomasseverband-ooe.at) 

Récemment il y a eu beaucoup d'activité sur le marché de la cogénération à petite puissance avec 

des technologies telles que le moteur Stirling, les piles à combustible ainsi que la cogénération à 

moteur. Le moteur Stirling s’applique plutôt aux logements individuels tandis que les piles à 

combustible sont toujours en développement, malgré quelques exemples comme celle connectée au 

MRC à Woking. 

Des cogénérations à moteur sont maintenant disponibles à partir de 5kW électrique (Baxi) capable 

d’alimenter quelques logements connectés ou d'autres petits bâtiments. Il est à noter que l'efficacité 

électrique de ces unités est relativement petite. 

D'autres technologies possibles de cogénération existent, basées sur des turbines à gaz 

(probablement à la limite supérieure de la gamme de puissance des MRC, mais il y avait des 

produits sur le marché en dessous de 100kW ; quelques problèmes ont été reportés). 

Les systèmes de cogénération exigent une maintenance régulière (bien plus que les chaudières 

individuelles) et permettent de faire d’autant plus d’économies qu’ils fonctionnent, principalement 

en raison de la vente d’électricité. De plus, le prix par kW de capacité diminue avec la taille du 

système de cogénération et l’efficacité électrique augmente. D’où l’intérêt des RC avec une 

capacité assez élevée pour des profils de charges relativement constants. 

Le MRC peut aussi se servir de sources de chaleur disponibles localement (par exemple de la 

chaleur industrielle) ou de sources d'énergie renouvelable. Bien que ceux-ci ne soient pas des 

systèmes de cogénération, ils satisfont les critères d’émission de gaz carboniques. Des exemples 

montrent des MRC solaires ou à biomasse. 

Pour des raisons de stockage de carburant et de d’efficacité de fonctionnement, la biomasse est 

plus intéressant pour les MRC, où ces questions peuvent être réglées au niveau de la partie 

centrale. Les pellets de bois peuvent être brûlés pour créer de la vapeur ; aussi l'apparition des 

systèmes de gazéification liés avec CHP est observée. 

Il y a quelques réalisations de MRC basées sur l’énergie géothermique. Par contre ces exemples 

sont plutôt dans le cas de RC de taille plus importante. 

On trouve également des exemples de MRC avec du stockage thermique saisonnier. 


Finalement, quelques MRC proposent d’autres services tels que le rafraîchissement, le téléphone et 

des services de IT. 

Distribution 

Dans les RC la chaleur est distribuée à plusieurs bâtiments par un centre de production de chaleur 

(cf. ci-dessus). Les RC modernes sont basés sur une distribution par de l’eau chaude. 

Pour la distribution de chaleur vers les bâtiments « utilisateurs », un réseau hydraulique dessert 

l’ensemble des bâtiments. 

Figure 4 : Distribution hydraulique du MRC à Birmingham (source : Courtesy of Energ) 

En ce qui concerne les matériaux, les parties principales des réseaux hydrauliques sont réalisés en 

acier tandis que les réseaux secondaires ou sous-parties peuvent être réalisés en plastique, ce qui 

permet de réduire les coûts). 

Le système de distribution intègre également un équipement pour le traitement de l’eau et la 

surveillance des fuites, ce qui se fait conjointement avec les pompes de circulation et les vannes de 

régulation. 

Utilisateurs (Bâtiments) 


Les réseaux de distribution sont soit connectés directement aux bâtiments soit indirectement par 

l’intermédiaire d’échangeurs de chaleur. Dans le cas d’une connexion directe, l’eau du réseau de 

chaleur passe directement dans les émetteurs de chaleur du bâtiment connecté. Dans le cas d’une 

connexion indirecte, le réseau hydraulique du bâtiment est découplé du RC par l’échangeur de 

chaleur. 

La solution directe est moins chère, par contre elle implique que la pression dans le réseau du 

bâtiment soit la même que dans le réseau de chaleur, il existe donc un risque de fuites. 

2.2 Horizon temporel 

La technologie est déjà disponible sur le marché. Le marché est relativement stable et a priori en 

croissance dans chacun des pays observés. Il est à noter que, étant donné la flexibilité d’utilisation 

des carburants de systèmes de MRC, l'énergie renouvelable jouera certainement un rôle de plus en 

plus important. 

Cette tendance peut être de court à moyen terme, en fonction de la disponibilité des technologies 

(par exemple les biocarburants - déjà largement utilisés en Suède et cultivés au Royaume-Uni, aux 

Pays-Bas, au Canada et en Allemagne), mais dans ces pays où des développements de gazéification 

de biomasse et des systèmes de cogénération basés sur la biomasse sont en cours. La diffusion de 

cette technologie sur le marché est, si possible, accompagnée par un approvisionnement dans le 

pays même, bien qu'il soit aussi possible de recourir à des produits importés. 

Il faut également remarquer les MRC basés sur la géothermie et l’énergie solaire. Par exemple aux 

Pays-Bas, une croissance des MRC combiné avec la géothermie est observée. 

A long terme, 

Pour le long terme, la perspective d'utilisation répandue des piles à combustible est une perspective 

intéressante mais ambitieuse, en particulier la cogénération avec pile à combustible. La mise en 

œuvre actuelle de ces systèmes est basée sur l’utilisation de gaz naturel pour la fabrication de 

l’hydrogène, mais dans le futur des systèmes basés sur l’hydrogène directement seront possibles. 


2.3 Champs d’application 

Il n'y a aucune limitation concernant les types de bâtiment connectés aux MRC. Au contraire, une 

variété de types de bâtiments connectés au MRC permet d’obtenir un profil de demande d’énergie 

plus lisse car les profils d'occupation sont différents. 

- Aux Pays-Bas il y a environ 100-200 RC et MRC. Ces RC intègrent majoritairement des 

résidences collectives (environ 800 par RC), mais il existe également d’autres bâtiments, de 

surface d’environ 40000m² qui sont connectés aux RC, par exemples des hôpitaux. 

- Au Canada il y a environ 12-18 MRC, principalement dans des quartiers résidentiels, allant 

de quelques bâtiments connectés jusqu’à environ une centaine de bâtiments. 

- La Suède compte environ 250-300 MRC (avec 540 RC en général). Dans la plupart des cas 

ces MRC desservent un mélange de bâtiments résidentiels et de service. 

- Au Royaume-Uni, une étude en 1998 a mis en évidence environ 250,000 logements 

connectés au total à des RC et des MRC avec 175,000 logements de plus dans des bâtiments 

collectifs (par exemple des résidences universitaires). La majorité des RC du Royaume-Uni 

sont de petite ou très petite échelle. Le terme 'le chauffage de communauté' était 

généralement utilisé. Cela inclut n'importe quel RC avec au moins deux logements ou 

bâtiments connectés, mais dans la plupart des cas de RC au Royaume-Uni il s’agit de 

bâtiments résidentiels. 

- En France, des MRC à biomasse ont été installés récemment et peuvent être considérés plus 

ou moins comme une technologie « standard ». 

2.4 Impacts 

Les MRC comme ceux présentés ci-dessus sont très efficaces en énergie, ce qui est le critère 

principal pour le choix de cette technologie. 

La réduction des émissions des gaz à effet de serre est très significative. Ceci est dû à la possibilité 

d’utilisation des technologies à faible émission de gaz carboniques, par exemple des systèmes de 

cogénération à gaz ou des chaudières de biomasse. Ces derniers sont en fin de compte quasi 

neutres en CO2 et permettent un approvisionnement des combustibles au niveau local ou régional. 

Dans le cas des systèmes de cogénération, la production décentralisée d’électricité permet de 

remplacer des ressources produites de façon centrale. Dans les centrales électriques plus grandes, la 

chaleur est généralement rejetée dans l’atmosphère ; de plus, la transmission et distribution de 

l’électricité provoquent des pertes supplémentaires. Les MRC basés sur la cogénération ne 

nécessitent pas de réseau de transmission, en plus l’efficacité est supérieure comparée aux centrales 

électriques car la chaleur n’est pas rejetée. 

Même dans le cas des MRC qui ne sont pas connectés aux réseaux de gaz, une réduction des gaz 

carboniques est significative car dans la plupart des cas, le MRC remplace un système à charbon 

ou électrique. Dans ces cas, le MRC peut fonctionner en produisant de la chaleur seule (biomasse 

etc.) ou comme un système de cogénération à fuel ou à biomasse. 

Des promoteurs de maisons reconnaissent que le recours aux MRC augmente la valeur 

environnementale des maisons. Cependant ceci n’a pas été, pour l’instant, largement utilisé comme 

argument marketing. Dans les cas où cet argument a été utilisé, la demande a été plus forte et les 

biens ont été vendus plus rapidement. 

Il y a actuellement une discussion autour de cette question : s’agit-il seulement d’un argument pour 

des acheteurs avec une sensibilisation plus forte sur les technologies vertes ou d’un argument pour 

un public plus large ? 

Il y a un certain temps, le système énergétique pour alimenter un bâtiment était conçu à la fin du 

processus de conception. Aujourd’hui, dans de plus en plus de cas, une stratégie énergétique est 


demandée pour le bâtiment à construire lors de la phase d’autorisation. Ceci a obligé les 

concepteurs à prendre en compte une stratégie énergétique dés le début de la phase de conception. 

Cette nouvelle approche a permis aux concepteurs de trouver une solution « optimale » en adaptant 

le bâtiment et le système énergétique. Elle a également un impact sur les aspects suivants : 

- Il n’y a pas de nécessité d’une chaudière individuelle (et machine frigorifique dans les cas 

intégrant des MRC en refroidissement) dans des maisons individuelles ; 

- Une production de chaleur centrale est généralement plus fréquemment et mieux 

entretenue ; 

- En général les coûts d’opération plus faibles ; 

- Il n’y a pas de risque de CO ou d’explosion, comme dans le cas des chaudières 

individuelles ; 

- Disponibilité d’eau chaude instantanément et en grande quantité ; 

- Dans le cas des systèmes de cogénération, ceci peut servir de système de « stand-by » ; 

- Moins de besoins d’espace pour le système de production ; 

- Conception des bâtiments : il n’y a pas de nécessité d’une connexion de chaque bâtiment ou 

maison au réseau de gaz et donc plus d’espace à l’intérieur ; 

Les inconvénients sont : 

- même si des pannes sont rares grâce à des maintenances régulières, tous les bâtiments 

connectés sont concernés en cas de panne. 

- Il s’agit souvent de contrats à long terme pour la souscription au réseau. 

Questions de conception 

L’implémentation de nouveaux MRC nécessite entre autres de clarifier les points suivants : 

- L’impact du MRC sur l’environnement – les systèmes de cogénération et de biomasse 

produisent des émissions de polluants au niveau local qui pourraient provoquer des 

réactions négatives ; 

- Un système centralisé nécessite un bâtiment de service à l’exception d’un petit MRC ou le 

système peut être intégré dans un des bâtiments connectés ; 

- Il y a des réglementations concernant les émissions ; au Royaume Uni la planification d’une 

cheminée pour un MRC à biomasse a conduit à une opposition contre cette solution ; 

- L’installation du réseau même est une question clé de la conception. En Ecosse, le réseau 

nécessite une autorisation supplémentaire. 

3 ETAPE 3: MISE EN OEUVRE 

3.1 Fiabilité de mise en œuvre sur chantier 

3.1.1 Conception adaptée au bâtiment 

Il n’y a pas de difficultés particulières avec les aspects techniques des MRC. Tous les éléments 

techniques sont des produits fabriqués de façon industrielle. Les MRC sont par nature très flexibles 

et peuvent intégrer de nouvelles technologies –demandant encore le savoir faire des installateurs. 

Les éléments techniques du MRC sont : 

- Le système de chauffage (par exemple cogénération) ; 

- Le système de chauffage d’appoint ; 

- Le système de gestion technique ; 

- L’équipement assurant la qualité de l’eau ; 

- La tuyauterie pour la distribution ; 

- La connexion des unités : tuyauterie secondaire et interfaces hydrauliques (échangeurs de 

chaleur etc.). 


3.1.2 Acceptation par les acteurs 

Comme pour toute autre technologie qui peut être inconnue par les installateurs, opérateurs et 

utilisateurs, il faut s’assurer que le MRC est proprement conçu, installé et géré. La formation des 

installateurs est très importante. 

Il y avait quelques problèmes au Royaume Uni à cause des coûts de connexion au réseau 

(électrique ou gaz) excessifs. En dehors de cela il n’y a pas d’autres problèmes. 

3.1.3 Compétence des acteurs 

Comme pour toute technologie qui peut être inconnue par les installateurs il est indispensable de 

surveiller de près l’installation et il sera judicieux d’avoir une personne responsable de cette 

surveillance. 

Quelques aspects nécessitent un savoir-faire au niveau ingénierie civile ou de plomberie. Il faut 

surtout insister sur une supervision par des experts, par exemple pendant les travaux de tuyauterie 

(et leur connexion) ainsi que pendant l’installation et le commissionnement des éléments de la 

centrale de production (cogénération ou biomasse). 

Les améliorations nécessaires en termes de compétence sont : 

- Les ingénieurs mécaniques et électriques ont besoin de formations supplémentaires et 

détaillées en ce qui concerne la conception de MRC ; 

- Les ingénieurs électriques ont besoin de formations supplémentaires et détaillées en ce qui 

concerne l’installation et le commissionnement des systèmes de cogénération ; 

- Les ingénieurs civils nécessitent des formations sur les réseaux et la distribution des MRC. 

3.1.4 Adaptation des professions existantes 

Les professions concernées par les MRC sont: 

- les architectes 

- les promoteurs 

- les bureaux d’études en chauffage 

- les ingénieurs civils 

- les installateurs en chauffage 

- les chaudronniers et soudeurs 

- les isolateurs 

- les électroniciens et fabricants de régulation 

- les électriciens et fabricants de sondes de température 

- les entreprises de chauffage 

- les entreprises de tubes 

- les entreprises de cuves 

Les professions qui nécessitent le plus d’amélioration de compétence sont les BET et les 

installateurs. 

La formation est difficile à organiser : 

- d’une part il y a peu de spécialistes pouvant enseigner, sauf peut-être en Allemagne, 

- d’autre part il y a un marché non récurrent pour le moment, de sorte que les BET hésitent à 

demander à se former. 

3.2 Modalités de gestion, d’exploitation et de maintenance 

Le fonctionnement d’un MRC est généralement géré par un local technique de gestion central et la 

gestion est également possible à distance. 


Une maintenance régulière de l’installation est obligée. Un réseau hydraulique moderne d’un MRC 

est très fiable ; les systèmes de surveillance permettent de localiser l’endroit d’une fuite dans une 

section du réseau. 

Les projets de MRC sont conçus sur la base d’un fonctionnement de 25 ans, ce qui est en 

cohérence avec les recommandations des fabricants des éléments du MRC. Cependant, un MRC 

peut fonctionner bien au-delà, même 50 ans. 

3.3 Incitations réglementaire, fiscales, modalités de financement 

Le marché des RC et des MRC en général est en croissance. La stabilisation de ce marché dépend 

de : 

- La disponibilité de cette technologie : systèmes de cogénération et biomasse, réseaux 

hydrauliques, modules de connexion des utilisateurs. Dans le cas d’éléments plus récents 

tels que la cogénération à biomasse, des piles à combustible etc. ceci est plus 

problématique. 

- Un nombre adapté d’entreprises (et donc force de travail) ayant le savoir faire. Vu le 

développement du marché la capacité est en croissance. 

- La possibilité de développer des solutions énergétiques à coût plus élevé. De nouveaux 

MRC pourraient apparaître dans le cadre de partenariats public/privé. 

- La volonté de considérer des solutions énergétiques avec des temps de retour plus longs 

(inévitable dans le cas de MRC à coût élevé). Au Royaume Uni des analyses de cycle de 

vie sont aujourd’hui encouragées. La faisabilité de MRC avec cogénération dépend 

également des prix de rachat d’électricité à un niveau raisonnable. Le marché libéralisé de 

l’énergie rend la situation plus difficile pour des générateurs décentralisés, mais récemment 

cette situation s’est améliorée. 

- Un politique nationale et des stratégies locales qui assistent au développement de cette 

technologie. 

Assistance des gouvernements et collectivités par des subventions, régulations, fiscalité etc. : 

- Canada : il existe des subventions pour des technologies très innovantes, mais il n’y a pas 

de subvention particulière pour des MRC. 

- Allemagne : la loi sur l’efficacité énergétique régule les subventions pour l’énergie produite 

par des ENR. Il existe également des initiatives locales pour réduire les émissions de gaz 

carboniques. 

- Suède : le facteur principal est la forte taxation des combustibles fossiles. Il y avait 

également un « programme vert » pour des investissements pour l’environnement. Une 

bonne partie de ces subventions gouvernementales a été utilisée pour des MRC. 

- Pays-Bas : bien qu’il y ait très peu de subventions, les politiques locales supportent les 

MRC. 

- Royaume Uni : de 2001-2007 le « Community Energy Programme » mettait à disposition 

de subventions pour le développement des MRC. Les MRC les plus connues ont été 

catalogués (Energy Saving Trust - EST). 

Réglementations, normes, certification etc. : 

- Il n’y a pas de réglementation ou de norme particulière en ce qui concerne les MRC, en 

général les réglementations ou normes en vigueur concernent les RC. On peut citer une 

certification Européenne sur les tuyaux pré-isolés utilisés pour les RC (EN253) ou des 

raccords (EN448). 


- Dans quelques pays le marché énergétique est régulé (par exemple aux Pays Bas) tandis 

que dans d’autres (par exemple RU) ce n’est pas le cas. Au Danemark il existe une loi sur 

la chaleur. En Suède il n’y a pas une telle loi, mais une taxation forte encourage les RC. 

- A Londres les RC avec cogénération sont favorisés comparés à d’autres systèmes de 

chauffage ou à l’électricité du réseau. Un projet de plus grande ampleur qui n’intègrerait 

pas des MRC / RC et la cogénération ne sera très probablement pas autorisé. Ceci est en 

phase avec le plan de développement régional de la ville de Londres. 

- Au RU il existe un programme d’assurance qualité pour la cogénération (Combined Heat 

and Power Quality Assurance programme - CHPQA) mettant en avant la performance 

énergétique et environnementale. Le programme n’est pas obligatoire, mais il permet de 

bénéficier d’avantages fiscaux. 

4 ETAPE 4 : EVALUATION DES RESULTATS DANS LES PAYS CONCERNES 


Les sociétés de services énergétiques et de RC ont dans la plupart des cas un retour sur les 

performances des RC qu’ils gèrent. Par contre des informations internes et l’information générale 

sur les performances des MRC n’existe que très peu. Le retour des utilisateurs ou clients est 

également une partie importante pour l’évaluation de la qualité d’un MRC. 

Le cas du Royaume Uni est différent : grâce au programme gouvernemental « Community Energy 

Programme », les performances des MRC ont du être fournies pour la subvention. Un niveau 

acceptable a du être prouvé en termes de : 

- Réduction des émissions de gaz carboniques ; 

- Coût par tonne de gaz carbonique économisée ; 

- Une subvention de 1 £ pour 1£ d’économie d’énergie. 

4.1.1 Energie 

Quelques remarques générales en termes de consommations d’énergie : 

- Les systèmes montrent de bonnes performances énergétiques. En général, comme les MRC 

utilisent des ENR ou des déchets de chaleur, ils sont caractérisés par des économies 

d’énergie significatives ; 

- Le Canada et la Suède annoncent des économies d’énergies assez importantes par le 

remplacement de combustibles fossiles avec de la biomasse. 

La performance énergétique est très liée au cas particulier. A part une bonne conception et un bon 

dimensionnement du MRC, cette performance dépend : 

- des sources d’énergie et technologies utilisées ; 

- de la demande de chaleur des utilisateurs (la valeur et le profil de demande) ; 

- de la performance énergétique de la solution alternative (s’il s’agit de la cogénération, ceci 

dépend des indices de performance d’une production électrique par les centrales); 

Pour un MRC basé sur la cogénération à moteur par exemple, on peut estimer une réduction des 

émissions de CO2 de l’ordre de 30% comparé aux chaudières individuelles. Pour des MRC basés 

sur des déchets ou des énergies renouvelables cette réduction sera probablement bien au dessus de 

ces 30%. Cependant il ne faut pas oublier que ces systèmes nécessitent une chaudière 

conventionnelle comme appoint. 

L’exemple d’un MRC à Aberdeen (Ecosse), où le MRC a remplacé du chauffage électrique, 

montre une réduction des émissions de CO2 de 42%. 

4.1.2 Stabilité, feu, tremblement de terre 


Les MRC ont un local central pour la production d’énergie. Ceci signifie que le risque sur plusieurs 

chaudières individuelles est réduit seulement à la centrale, cette dernière étant généralement mieux 

entretenue. De ce fait, dans des logements connectés à un MRC, il n’y a pas de risque d’explosion 

dû au gaz à cause de chaudières défectueuses. 

4.1.3 Impacts environnemental et sanitaire 

Comme mentionné précédemment, les MRC sont caractérisés par des performances plus élevées et 

des émissions de gaz carboniques réduites. En revanche les émissions issues de la centrale 

d’énergie du MRC doivent être vérifiées pour respecter les réglementations. 

4.1.4 Risques de dégradation des performances après mise en œuvre 

La Suède fait la remarque qu’il est difficile de connaître les dégradations des MRC car les MRC 

les plus anciens datent d’il y a moins de 15 ans. Au Pays-Bas, dont l’expérience est également 

d’une quinzaine d’années, on annonce une dégradation des performances non significative. 

En général, le MRC est maintenu régulièrement, une dégradation est donc minimisée. Les réseaux 

hydrauliques modernes ont une durée de vie assez élevée. 

4.1.5 Compatibilité des performances 

Pour des nouveaux projets, des économies peuvent être réalisées pour l’installation d’un MRC car 

la conception du MRC se fait en même temps que le reste du projet. Cependant, les bâtiments 

modernes ont des demandes de chaleur moins importantes ce qui rend les MRC relativement plus 

chers. Par contre, il peut y avoir une demande plus forte d’énergie frigorifique qui peut être 

intégrée dans le système. 


4.2 Coûts réels 

Les coûts dépendent des particularités de chaque MRC : taille du réseau, combustible ou source(s) 

d’énergie, type des bâtiments liés au réseau etc. Généralement on peut dire que : 

- Les MRC demandent un fort investissement. Comparés avec des chaudières individuelles à 

gaz, les MRC sont plus chers. 

- Les coûts d’opération sont soit similaires à des solutions classiques, soit moins importants. 

- Il est important de comparer les coûts sur la durée de vie de la technologie. Bien que les 

MRC demandent un fort investissement, ils ont une durée de vie très longue avec environ 

30-50 ans. Comme le prix des énergies augmente, les MRC sont capables d’intégrer 

d’autres sources d’énergie plus tard ce qui peut être un grand avantage. 

- Dans le cas des MRC avec cogénération permettant le rachat de l’électricité, les coûts à 

long terme (analyse de cycle de vie) sont bien plus bas que des solutions classiques. 

- Comme la motivation principale pour choisir un MRC est souvent une réduction des gaz 

carboniques, il serait plus judicieux de comparer cette solution avec d’autres solutions de 

réduction de gaz carboniques (et non avec des solutions classiques qui sont moins chères) : 

dans ce cas les MRC sont économiquement bien plus intéressants que des technologies 

renouvelables, intégrées au bâtiment. 

- Les coûts des technologies à faible émission de gaz carboniques vont sûrement baisser avec 

un marché croissant et donc une industrialisation plus importante. 

Les barrières à la réalisation des MRC dans les pays concernés sont (à part la Suède où la 

technologie est mature et acceptée) : 

- Le coût d’investissement. 

- Dans les pays ou régions où les politiques sont soumises à des changements (élections etc.) 

le développement de solutions à long terme comme les MRC sont moins soutenues. 

- Le risque d’envisager une solution de MRC trop tard. 

- La nécessité d’une société responsable pour la gestion du MRC (contrairement aux 

solutions individuelles ou l’occupant est le seul responsable). 

- Le refus de propriétaires de bâtiments de la responsabilité de facturation. 

- La mauvaise connaissance de la technologie et de ses avantages. 

- Les mauvais exemples d’anciens RC dont quelques-uns étaient mal conçus, installés ou 

maintenus. 

- L’engagement des utilisateurs ou clients une fois qu’ils ont souscrit à un contrat de MRC. 

- Des barrières institutionnelles, par exemple une mauvaise valorisation de l’électricité 

produite par la cogénération ; des coûts de gaz élevés avec des prix d’électricité bas. 

- Le manque de savoir faire professionnel. 

En termes de qualité, tous les aspects de MRC sont résolus et les produits sont industrialisés. Les 

éléments techniques sont améliorés en permanence, en particulier par les groupes de travail de 

l’agence Internationale de l’Energie sur les RC de chauffage et de refroidissement. 

Des technologies innovantes peuvent être facilement intégrées dans un réseau de chaleur existant, 

ce qui rend cette solution très élégante et permet de prévenir l’avenir. Une fois installé, le MRC 

peut profiter de plusieurs sources d’énergie, telles que : 

- Piles à combustible – avec la possibilité de fonctionner avec de l’hydrogène cette 

technologie promet des efficacités très élevées ; 

- Solaire thermique – dans quelques pays comme l’Allemagne il existe déjà des MRC 

intégrant l’énergie solaire ; avec le développement du stockage saisonnier cette solution est 

très prometteuse ; 


- Il y a, en particulier en France, une série de RC géothermiques en fonctionnement ; le 

développement de cette technologie avec par exemple des forages plus profonds etc. 

renforcera encore cette technologie. 

Remarque : cette flexibilité de sources d’énergie est plutôt valable pour des MRC de petite taille et 

non pour les RC. 

Des programmes de recherche pour le futur sont définis de façon méthodologique dans le cadre du 

programme « District Heating and Cooling » de l’AIE. Des projets récents incluent des projets sur 

les bénéfices de RC et MRC, l’intégration du froid, l’utilisation de systèmes innovants de 

métrologie, intégration de nouvelles technologies de stockage dans les réseaux, etc. La France n’est 

actuellement pas active dans le cadre de ces programmes. 

Pour une analyse économique, qui dépend fortement des spécificités de chaque projet, les coûts 

d’investissement et d’opération doivent être pris en compte. Un MRC innovant basé sur la 

biomasse demandera plus d’investissement qu’un MRC basé sur une cogénération à gaz. 

En règle générale, un MRC demandera plus d’investissement qu’un système « classique », mais 

aura l’avantage d’un coût d’opération plus faible. Une prise en compte de ce coût d’opération dans 

l’analyse économique est donc indispensable, mais difficile car l’évolution des prix d’énergie doit 

être estimée. Une analyse doit être faite sur la base d’un coût sur la durée de vie de l’installation. 

A titre d’exemple le RC de Pimlico à Londres est mentionné car les coûts d’opération pour les 

MRC connectés ont baissé de l’ordre de 10%. 

4.3 Le vécu des utilisateurs 

Les utilisateurs principaux des MRC sont les utilisateurs tels que les quartiers résidentiels, les 

hôpitaux, les écoles ainsi que les producteurs d’énergie fournissant les RC. 

Les MRC modernes sont très performants et fiables et les expériences et avis des utilisateurs sont 

en grande majorité positifs. 

Pour les MRC avec des systèmes de cogénération : 

- les bénéfices par le rachat d’électricité peuvent être offerts ; 

- les difficultés du marché (prix de gaz élevé, prix d’électricité bas avec en même temps une 

situation difficile pour des petits générateurs d’électricité) ont conduit dans quelques cas à 

la mise en arrêt des systèmes de cogénération. 

La mise en œuvre des technologies nouvelles soulève des questions en ce qui concerne le 

voisinage. Dans les pays scandinaves où les RC et les MRC sont une solution bien acceptée, ceci 

ne pose aucun problème. 

Au RU où la part du marché des RC et MRC reste faible, l’acceptation est moins favorable. Un 

rejet de cette solution est souvent dû au centre de production : l’intégration de ce centre de 

production qui demande un bâtiment dédié à cette production, est délicat. Se pose également la 

question des émissions de polluants, surtout pour les cas de cogénération (même si les émissions 

au niveau national sont réduites). Il est donc indispensable d’intégrer l’ensemble des partenaires 

(maîtres d’ouvrage, occupants, voisins etc.) dans les discussions dès la phase de réflexion. 


En général, le marché des MRC est en faible croissance. La diffusion peut atteindre 54% dans le 

cas de la Suède (environ la moitié des réseaux sont des MRC) ou seulement 1-1.5% des logements 

comme dans le cas du Royaume Uni. 


Il existe des expositions, évènements organisés par l’industrie etc. mais le marketing est plutôt 

orienté vers les collectivités et moins vers les utilisateurs finaux. Ces activités de marketing sont 

faites par les industriels du domaine, les associations et des organisations non gouvernementales. 

Il y a une activité non négligeable pour l’export de technologies innovantes, mais plutôt ciblées sur 

la production de chaleur que sur les MRC en tant que système global. 


5 ETAPE 5 : REFLEXION CRITIQUE DU CSTB 

5.1.1 Les forces 

- Avantage pour la conception et l’usage des bâtiments. La production de chaleur étant extérieure, 

il n’y a pas de perte d’espace réservé à la chaudière. C’est donc plus d’espace disponible à 

l’intérieur du logement ; 

- La connexion à un réseau de gaz etc. n’est pas nécessaire ; 

- Les utilisateurs finaux n’ont pas le souci de l’entretien des équipements de chauffage ; 

- Il n’y a pas de risque de dégagement de polluants tel que le CO ou d’explosion de la chaudière 

individuelle ; 

- L’eau chaude est disponible instantanément et en grande quantité ; 

- Un recours aux énergies renouvelables est favorisé et ceci à un coût plus faible comme par 

exemple des MRC ayant recours à l’énergie solaire ; 

- Les MRC sont caractérisés par un coût d’opération plus faible que les systèmes classiques. 

5.1.2 Les faiblesses 

- Les opérations de MRC sont difficiles à monter car elles impliquent de nombreux acteurs. 

- Un système centralisé nécessite un bâtiment de service ; 

- Il faut réserver de l’espace au sol pour la centrale de MRC ; 

- Il faut prévoir l’installation de réseaux entre la production centrale et les périphériques. Ces 

réseaux constituent le troisième élément du système (central, périphériques, réseaux). Ces 

réseaux peuvent constituer des contraintes en termes de prise d’espace, de maintenance etc. ; 

- Même si les pannes sont rares grâce à des maintenances régulières, tous les bâtiments connectés 

sont concernés en cas de panne ; 

- Il s’agit souvent de contrats à long terme pour la souscription au réseau ; 

- L’impact visuel du bâtiment central du MRC peut être mal accepté par les riverains ; 

- Un frein au développement : l’inquiétude des habitants que l’investissement réalisé dans les 

MRC ne permette pas de revenir en arrière, c'est-à-dire de changer de mode de production 

d’énergie. Ils risquent de se sentir liés par un système ; 

- Il n’existe pas de profession identifiée et structurée en charge de promouvoir l’innovation ; 

- Les émissions de polluants sont plus « centralisées » qu’en cas de chauffage individuel ; 

- Les MRC nécessitent un investissement plus important qu’un système classique. 

5.1.3 Les opportunités 

- Les MRC s’inscrivent dans un courant porteur, un effet de mode : les particuliers sont plus 

sensibles aux économies d’énergie, à la protection de l’environnement, au développement 

durable ; 

- La conscience environnementale de l’Europe grandit ; 


- Les MRC vont dans le sens des politiques d’aménagement local qui privilégient la concentration 

de l’habitat ; 

- La nécessité d’une réhabilitation thermique peut conduire à une réflexion plus globale sur le 

mode de production du chauffage et de l’eau chaude sanitaire ; 

- Les aides des Pouvoirs Publics ; 

- L’ouverture du marché de l’électricité peut-elle profiter au développement des MRC ? 

5.1.4 Les menaces 

6 ETAPE 6 : CONDITIONS DE TRANSPOSITION EN FRANCE 

6.1 Les chances de transposition en France 

- Il faut prévoir de réaliser les évaluations des opérations pour pouvoir en tirer des enseignements 

profitables aux opérations suivantes : analyse des coûts, évaluations des consommations, des 

systèmes techniques, des usages ; 

- Il risque d’y avoir une demande moins forte en France d’énergie de refroidissement, le besoin 

de confort d’été étant moins prononcé en France que dans les autres pays ; 

- Existe-t-il en France des sociétés en mesure d’exploiter et de faire la maintenance des MRC ? 

Est-ce des nouveaux métiers à créer ? 

- A-t-on une idée de l’état de la demande de MRC, de la part des collectivités ? des propriétaires ? 

Etc. ? 

- Quelles sont les chances de pouvoir susciter un intérêt, une demande chez les différents 

acteurs ? Sur quels intérêts, quelles valeurs ? 

- Le développement des MRC peut s’inscrire dans le courant porteur des économies d’énergie, la 

protection de l’environnement et développement durable ; 

- Pour une réponse plus détaillée sur ce point, il faudrait faire une analyse du processus de la prise 

de décision dans les différents pays et en France. 

6.2 Compatibilité avec le cadre réglementaire 

Il n’y pas d’incompatibilité notable avec le cadre légal français pour les MRC, pas plus que dans 

d’autres pays. 

6.3 Quelle dynamique d’acteurs nécessaire ? 

- La gestion du projet, la gestion organisationnelle est aussi importante que l’aspect technique. De 

son bon déroulement découlera le succès du projet. Il faut faire travailler ensemble les acteurs, 

les mobiliser, gérer les tensions, impliquer également les usagers finaux, etc. ; 

- Peut-on faire des propositions pour baisser les coûts grâce à une généralisation des systèmes, 

une industrialisation des techniques ? 

- Il est nécessaire de lever les obstacles venant des collectives locales par une communication 

appropriée, visite, etc. ; 


- Il est nécessaire de sensibiliser les usagers finaux par une communication appropriée : mettre 

l’accent sur les économies d’énergie, les énergies renouvelables, etc. ; 

- Il serait avantageux d’organiser des visites à l’étranger des installations de référence pour les 

acteurs et décideurs ; 

- Une réalisation de projets de démonstration de MRC avec différentes sources d’énergie 

permettrait à la fois une démonstration de la technologie ainsi que de ses particularités et 

performances. 

6.4 Disponibilité des compétences de pose 

- Dans le cas des MRC il s’agit d’une combinaison de technologies bien connues qui sont 

maitrisées en soi. Par contre il y a une compétence d’intégrateur des ces technologies à 

développer ; 

- Les compétences pour la maintenance des MRC sont à vérifier mais elles semblent être 

disponibles en France pour des RC de plus grande capacité. Il y a un transfert du savoir faire des 

grands réseaux vers les MRC à prévoir ; 

- Il n’y a pas que des compétences techniques. Il faut ajouter des compétences organisationnelles 

pour le gestionnaire du projet. 

6.5 Quels types d’incitations à envisager ? 

6.5.1 La réglementation technique 

- La prise en compte de la réglementation thermique est à vérifier ; comment prendre en compte 

le générateur central ? 

- Le réseau nécessite-t-il une autorisation spécifique ? 

6.5.2 Le soutien des collectivités 

- Aider au financement des installations pilote des MRC ; 

- Peut-on compter sur des subventions nationales et locales ? Crédit d’impôt ? Sous quelle 

forme ? De quel montant ? 

- Financer des actions de démonstration. 

6.5.3 Initiatives privées 

- Les encourager à choisir des technologies de MRC pour leurs bâtiments ou sièges sociaux serait 

une bonne promotion. 


7 ANNEXE : SOURCES D’INFORMATION 

Les informations concernant les différents pays ont été en majorité obtenues par enquêtes auprès 

des contacts personnels. 

Les informations concernant le RU sont issues des connaissances de l’expert. 

Une liste de sources Internet fournit des informations détaillées sur les RC : 

- IEA District Heating & Cooling programme www.iea-dhc.org 

- Euroheat & Power www.euroheat.org 

Les sources suivantes sont également recommandées: 

- Energy Saving Trust www.est.org.uk/bestpractice 

- CE65 Community Heating – Aberdeen City Council Case Study 

- CE125 Pimlico District Heating Undertaking 

- Carbon Trust publication www.thecarbontrust.co.uk/energy 

- GPG388 Combined heat and power for buildings 




C13 - ECLAIRAGE 

Auteurs : Michel Perraudeau (michel.perraudeau@cstb.fr), 

Christophe Martinsons (christophe.martinsons@cstb.fr), 

Chantal Laumonier (chantal.laumonier@cstb.fr) 

Expert : A. Deneyer (CSTC - Belgique) 

C344 


1. Contexte, antériorité, dynamique d’acteurs 

1.1 Contexte 

Au niveau mondial, l’éclairage artificiel consomme 19 % de la production d’électricité, soit environ 

2651 TWh. Cette consommation s’accompagne d’une émission de gaz à effet de serre évaluée à 

1700 millions de tonnes de CO 2 . La mise en application des accords internationaux concernant la 

réduction de ces émissions a donc un impact direct sur le secteur de l’éclairage [1]. 

En France, la part de l'éclairage dans la consommation électrique est de l'ordre de 10 % (41 TWh en 

1999). Cette consommation se répartit à peu près de la manière suivante : 30 % pour l'habitat, 10 % 

pour l’éclairage public et routier, 60 % pour les bâtiments tertiaires, industriels et commerciaux. 

Dans l’habitat, on constate depuis presque 30 ans une progression soutenue de la consommation 

d’électricité due à l’éclairage artificiel. On est ainsi passé de 5 TWh en 1979 à 14 TWh en 1999 [2]. 

L'objectif de réduction des consommations dues à l'éclairage s'est traduit par la prise en compte du 

poste éclairage dans la réglementation thermique (RT 2000) avec la définition de valeurs limites 

pour la puissance installée. Ces valeurs, exprimées en W/m² dans le cas général sont, dans 

certains cas exprimées en W/m² pour 100 lux afin de ne pas conduire à des situations pour 

lesquelles l'installation d'éclairage artificiel mis en place fournirait des niveaux d'éclairement bien 

inférieurs à ceux préconisés pour l'activité pratiquée. 

Malgré l’apparition de lampes basse consommation sur le marché grand public, on constate que les 

lampes à incandescence sont toujours, et de loin, les plus répandues dans l’habitat (environ 90 % 

de ce secteur). Cette domination du marché s’explique par le coût élevé des lampes basse 

consommation. Il est clair que l’impact négatif du fort prix de vente l’emporte sur les considérations 

de durée de vie et de consommation électrique. 

Outre la promotion des lampes basse consommation, la réglementation incite à utiliser des 

appareillages électriques performants pour les tubes fluorescents et des systèmes de contrôle et 

régulation. C'est tout particulièrement le cas en ce qui concerne les ballasts pour tubes fluorescents 

dans le cadre de la directive européenne 2000/55/CE. Avec la suppression progressive des ballasts 

ferromagnétiques et, dans un deuxième temps celle des ballasts électroniques les moins 

performants, on vise une diminution notable de la consommation d'un système complet (lampe + 

ballast). Le secteur tertiaire est plus particulièrement concerné par ce type de dispositifs. 

La réglementation vise également à une amélioration des conditions d'éclairage naturel. Dans ce 

domaine, les performances des bâtiments sont directement liées aux choix qui ont été faits pour les 

matériaux verriers. L'amélioration des performances thermiques de ces matériaux entraîne une 

diminution de la transmission lumineuse. Plus la surface vitrée augmente, plus l'on a recours à des 

matériaux à faible facteur solaire et plus la transmission lumineuse baisse. Dans de très nombreux 

cas, la situation en éclairage naturel est paradoxalement bien moins bonne que celle que l'on avait 

pour des bâtiments "normalement" vitrés. La vue sur l'extérieur est certes améliorée mais l'utilisation 

de l'éclairage artificiel se trouve renforcée. 

Pour compenser ce phénomène, les fabricants de matériaux verriers et de dispositifs d'éclairage 

naturel et de protection solaire proposent différents types de solutions : matériaux verriers pour 

lesquels le rapport entre transmission lumineuse et facteur solaire est amélioré, dispositifs de 

protection solaire permettant une redirection de la lumière du jour "loin" des ouvertures, apports de 

lumière du jour dans des zones pas ou peu éclairées au moyen de conduits de lumières. 

C345 


1.2 Antériorités dans le domaine de l'amélioration de l'efficacité des lampes 

Le critère associé à la notion de basse consommation des lampes est l'efficacité lumineuse en 

lumens par watt (lm/W) qui exprime le rapport entre la quantité de lumière visible émise et la 

puissance électrique consommée. Les lampes à incandescence actuelles ont une efficacité 

médiocre : environ 12 à 15 lm/W pour les lampes à incandescence traditionnelles et de 20 à 25 

lm/W pour les lampes halogènes. 

Les autres technologies de lampes disponibles sur le marché ont une meilleure efficacité et font 

l'objet de développements innovants présentés dans la section suivante de ce document [2]. 

1.2.1 Lampes fluorescentes linéaires (tubes fluorescents) 

Cette technologie domine le marché en raison de son utilisation extensive dans les secteurs tertiaire 

et industriel. Les tubes T12 de diamètre 38 mm, associés à des ballasts magnétiques, sont parmi 

les plus anciens modèles toujours en utilisation. Ils présentent des problèmes bien connus de 

papillotement et le flux lumineux n'est pas ajustable. Les tubes T8, plus récents, ont un diamètre 25 

mm et sont maintenant les plus vendus. Ils utilisent des ballasts électroniques plus performants. Les 

progrès dans les poudres fluorescentes ont permis de réduire encore le diamètre des tubes. Par 

exemple, les tubes T5 ont un diamètre de 13 mm. Ces tubes de faible diamètre sont néanmoins mal 

acceptés du fait de leur luminance élevée et des nuisances visuelles associées. 

Ces lampes fluorescentes ont une très bonne efficacité lumineuse, comprise entre 50 et 100 lm/W, 

et possèdent un indice rendu des couleurs élevé. 

Les différents formats de tubes fluorescents 

1.2.2 Lampes basse consommation « fluocompactes » 

Les lampes « fluocompactes » appartiennent à la famille des lampes à décharge « basse 

pression », dont font partie les tubes fluorescents. Apparues dans les années 80, elles ont été les 

premières alternatives performantes au remplacement de l'incandescence. Ces lampes utilisent un 

tube de faible diamètre, replié sur lui-même, et un ballast électronique intégré. Elles sont équipées 

de culots semblables à ceux des lampes à incandescence, ce qui les rend interchangeables avec 

ces dernières. 

C346 


Les avantages de ces lampes sont bien connus. L’efficacité lumineuse est comprise entre 40 et 80 

lm/W et leur durée de vie est comprise entre 6000 et 12 000 heures, contre 3000 heures pour les 

lampes à incandescence. Même si cette efficacité lumineuse est légèrement inférieure à celle des 

tubes fluorescents classiques, le gain se traduit par une consommation 4 à 5 fois plus faible que 

celle de l'incandescence. 

Malgré ces avantages, il subsiste un certain nombre d’inconvénients comme par exemple le temps 

de mise en régime, qui peut parfois atteindre plusieurs minutes, l'encombrement et le poids. De 

plus, les lampes fluocompactes encastrées ont tendance à éblouir les usagers, à l’instar des tubes 

fluorescents T5. 

Pour ces raisons, ces lampes n'ont pas eu le succès espéré. Si sur tous ces aspects, de nombreux 

progrès ont été effectués, le nombre de lampes fluorescentes compactes commercialisées 

annuellement est encore environ 15 fois plus faible que celui des lampes à incandescence. 

Lampe fluocompacte Philips démontée : tube, ballast électronique et culot 

1.2.3 Lampes fluorescentes compactes à cathode froide 

Il s’agit de lampes fluorescentes dont les électrodes ne possèdent pas de filament. Les tubes de ces 

lampes peuvent être miniaturisés (diamètre 3mm) et repliés. Le rendement lumineux est inférieur à 

celui d’une lampe fluocompacte traditionnelle mais la durée de vie annoncée est de 10 000 heures. 

Ces sources ont un temps de mise en régime plus court et sont plus adaptées à des extinctions et 

des allumages fréquents. On trouve dans le commerce des « spots » de ce type d’une puissance de 

5 W destinés à remplacer les spots halogènes (lampes à incandescence) de type GU10 d’une 

puissance de 25 W ou 50 W. 

C347 


Lampe fluorescente compacte à cathode froide et culot GU10 (AW lighting) 

1.2.4 Lampes fluorescentes à induction 

Ces lampes, développées initialement par Philips (lampes QL) et Matsushita (Everlight) au début 

des années 1990, n’utilisent pas d’électrodes pour générer la décharge dans le tube fluorescent. 

C’est une bobine située à l'extérieur du tube qui apporte l’énergie par induction magnétique. La 

durée de vie de ces lampes est notablement améliorée puisqu’elle atteint les 100 000 heures, avec 

un rendement de 65 lm/W. Ces lampes ont une puissance élevée et un encombrement important en 

raison des dimensions de l'appareillage électrique. Elles sont traditionnellement réservées à 

l’éclairage public car le prix des produits est élevé et, malgré leur durée de vie, l’amortissement est 

très long. 

Une nouvelle génération de lampes à induction de puissances plus faibles (de 10 à 40 W) est 

également apparue. Avec un appareillage électrique intégré à la lampe, elles présentent un 

encombrement limité (mais supérieur à celui des lampes fluorescentes compactes) permettant une 

utilisation en remplacement des lampes à culot E27 ou B22. Ces lampes ont une efficacité 

lumineuse pouvant atteindre 75 lm/W pour une durée de vie de plus de 60 000 heures. 

Lampe à induction GENURA (GE Lighting) 

1.2.5 Lampes à décharge « haute pression » ou HID (high intensity discharge) 

Ces lampes fonctionnent avec des décharges très courtes et très intenses (arcs) entretenues dans 

des milieux gazeux sous des fortes pressions. Elles sont utilisées pour les applications 

professionnelles, pour lesquelles des moyennes et fortes puissances sont requises. Leur efficacité 

lumineuse est comprise entre 50 et 120 lm/W. La durée de vie de ces lampes dépasse les 12 000 

heures. Les plus utilisées sont : 

• lampes sodium haute pression : elles se distinguent par leur coloration ambre et donnent, 

par conséquent, un mauvais rendu des couleurs. Elles sont surtout utilisées en éclairage 

urbain et routier ; 

• lampes à halogénures métalliques et enveloppe céramique (C-MHL : ceramic metal halide 

lamp). La lumière produite est blanche avec un rendu des couleurs pouvant atteindre 95%. 

Elles sont utilisées pour l'éclairage des stades et de lieux publics. 

C348 


Lampe C-MHL Osram 

1.2.5 Diodes électroluminescentes (light emitting diodes ou LED) 

Les LED sont à la base des sources de lumières colorées, utilisant des structures solides semiconductrices 

de petite dimension (inférieure au mm). A l’origine, leur faible puissance ne leur 

permettait d’être utilisées que pour des applications d’indication lumineuse. Or, depuis l’invention 

des LED bleues à la fin des années 1980, les LED sont maintenant capables de produire 

indirectement de la lumière blanche, soit par l’utilisation de particules luminescentes émettant une 

longueur d’onde complémentaire, soit par l’association de trois LED différentes [2, 3]. 

L’évolution des LED blanches pour l’éclairage est très soutenue depuis 10 ans. On trouve 

maintenant des composants de fortes puissances (140 lm pour la Philips Lumiled Luxeon K2). Ces 

progrès rapides ont abouti à des sources de lumière blanche compactes et robustes dont la durée 

de vie est très grande (de l'ordre de 50 000 heures) et dont l’efficacité lumineuse tend vers celle des 

lampes fluorescentes (50-60 lm/W actuellement). D’autres aspects techniques freinent actuellement 

l’utilisation des LED en éclairage général : reproductibilité et dérive de la couleur, caractère ponctuel 

et directivité de la lumière, évacuation de la chaleur produite, maintien des performances nominales 

en fonction de la température, indice de rendu des couleurs médiocre. 

Pour toutes ces raisons, les luminaires à base de LED disponibles à ce jour sont principalement 

destinés à l'éclairage décoratif ou à la mise en lumière mais pas à ce qui relève de l'éclairage 

fonctionnel demandant un minimum de performances. 

Luminaire à LED (société LEC) 

C349 


1.3. Antériorité dans le domaine des dispositifs d’éclairage naturel 

De manière très générale, il est difficile d’obtenir un éclairage naturel satisfaisant au-delà de 4 à 6 

mètres des fenêtres [4]. Pour fournir un éclairage naturel dans ces zones pas ou peu éclairées, il 

faut avoir recours à des dispositifs optiques spécifiques permettant d’acheminer de la lumière du 

jour au travers des structures opaques du bâtiment. Parmi les nombreux dispositifs issus de la 

recherche dans ce domaine depuis les années 1980 (étagères à lumière, conduits anédoliques, 

héliostats, etc.), les conduits de lumière naturelle sont sans doute ceux qui connaissent aujourd'hui 

la meilleure diffusion sur le marché de la construction. Ces dispositifs, appelés aussi tubes de 

lumière naturelle, sont constitués des éléments suivants : 

• un collecteur destiné à capter la lumière du ciel ; 

• une structure tubulaire dont les parois internes sont réfléchissantes, dont la fonction est de 

guider la lumière collectée par réflexions internes ; 

• un élément terminal éclairant (diffuseur). 

Pour donner un ordre d’idée sur l’efficacité de ces dispositifs, on peut comparer très 

approximativement l’apport d’un tube de lumière (comportant un élément en angle) par ciel couvert 

en France à l’apport lumineux d’une lampe à incandescence de 60 W. 

En France, ces dispositifs ont fait l’objet d’avis techniques par le CSTB et sont disponibles à la 

vente. 

Schéma de principe des conduits de lumière naturelle de la société Solatube 

C350 


1.4 Antériorité dans le domaine des dispositifs de contrôle et régulation 

Les principaux fabricants de luminaires proposent depuis de nombreuses années des systèmes de 

contrôle et de régulation de l'éclairage intérieur prenant en compte les apports en lumière du jour et 

la présence effective. Ces systèmes utilisent des capteurs de lumière et des détecteurs de 

mouvements. Dans les bâtiments industriels et tertiaires, les dispositifs centralisés de gestion du 

bâtiment associent la régulation de l’éclairage à celle du chauffage. 

Depuis peu, dans le cadre du concept d'éclairage et santé, sont apparus des dispositifs permettant 

à l'occupant de paramétrer son ambiance lumineuse en jouant à la fois sur le niveau d'éclairement 

et sur la couleur de la lumière [5]. 

1.5 Dynamique d’acteurs 

1.5.1 Fabricants de lampes 

L’industrie des lampes est un des secteurs industriels qui connaît une des plus fortes progressions 

depuis vingt ans. Le chiffre d’affaire total pour ce secteur est d’environ 14 milliards d’euros par an. 

Cette industrie se partage entre trois acteurs internationaux de très grande taille [2] : 

- Philips Lighting : CA de 5 milliards d’euros 

- Osram, filiale de Siemens : CA de 4 milliards d’euros 

- General Electric Lighting : CA de 3 milliards d’euros 

Ces trois sociétés représentent plus de 85 % du chiffre d’affaire global de l’éclairage. D’autres 

entreprises de taille plus modeste sont actives mais ne représentent qu’au total 2 milliards d’euros 

de chiffre d’affaire. On peut notamment citer le japonais Matsushita et Sylvania International 

Lighting, qui vient d’être rachetée par le groupe indien Havell’s. Notons par ailleurs qu’il existe de 

nombreux fabricants chinois sur le marché des lampes basse consommation. Bien qu’actuellement 

pénalisés par la politique européenne de taxation antidumping qui les frappe, on peut néanmoins 

s’attendre à une arrivée en force de ces nouveaux acteurs dans les prochaines années. 

Dans le domaine spécifique des LED, beaucoup de développements sont effectués par des 

entreprises des semiconducteurs (Cree, Nichia, Toyoda Gosei,...). Cependant, les trois grands 

industriels des lampes ont chacun investi dans le rachat d'entreprises spécialisées pour créer des 

divisions technologiques spécifiques : Philips Lumiled, GE Lumination, Osram Opto 

Semiconductors. 

1.5.2 Fabricants de luminaires 

Les grands fabricants de lampes (Philips Lighting, Osram et GE Lighting) ont chacun développé une 

activité importante dans la production de luminaires d’éclairage extérieur, notamment pour 

l’éclairage urbain et l’éclairage routier. Ainsi, Philips Lighting possède à Miribel, en banlieue 

lyonnaise, son centre de recherche européen OLAC dédié aux applications d’éclairage intérieur et 

extérieur, fonctionnel et architectural. 

A côté de ces grands acteurs, on trouve également un certain nombre de fabricants de luminaires, 

de plus petite taille. En Europe, on peut citer le groupe Zumtobel (8 000 personnes) et sa marque 

Thorn, leader européen des luminaires et des équipements électriques associés. En France, des 

sociétés plus petites, comme Sarlam, ont une activité importante sur le marché des luminaires. 

C351 


1.5.3 Eclairagistes 

La conception, l’installation et la maintenance de l’éclairage reposent sur de nombreuses sociétés et 

bureaux d’études. Ces structures sont sollicitées par des donneurs d’ordre privés ou des 

collectivités territoriales via les mécanismes d’appels d’offres. Dans le domaine de l’éclairage public, 

on peut citer la société Forclum du groupe Eiffage, leader français sur ce secteur. Les projets 

d’éclairages architecturaux sont quant à eux traités par des « concepteurs lumière » proches des 

architectes. 

1.5.4 Groupements professionnels 

En France, le syndicat de l’éclairage fédère des fabricants français et des filiales françaises de 

fabricants étrangers de lampes, de luminaires et d’appareillage de gestion et contrôle d’éclairage. 

Le GIL (groupement des industriels du luminaire) rassemble des fabricants de luminaires de petite 

et moyenne tailles. 

Au niveau européen, le CELMA fédère les associations nationales de fabricants de luminaires et de 

composants électrotechniques et la ELCF rassemble les fabricants de lampes. 

Les éclairagistes et concepteur lumière sont regroupés en France au sein de l’ACE (association des 

concepteurs lumière et éclairagistes). 

1.5.5. Fabricants de conduits de lumière naturelle 

Les tubes de lumière naturelle ont été brevetés et industrialisés à la fin des années 1980 par la 

société australienne Solatube. Depuis, le concept a été repris par d’autres sociétés : Solarspot en 

Italie ou Glidevale au Royaume-Uni. La société Velux, spécialiste des fenêtres de toit, les propose 

également dans son catalogue. 

1.5.6 Comités technico-normatifs 

Au niveau international, la CIE (commission internationale de l’éclairage) est chargée de 

l’élaboration des normes d’éclairage. Certaines d’entre elles sont transposées en normes 

internationales (ISO), européennes (CEN) ou françaises (AFNOR). La section française de la CIE 

est le CNFR (comité national français de l’éclairage). 

Au niveau français, l’AFE (association française de l’éclairage) est une autorité reconnue pour la 

formation, la rédaction de guides techniques et l’élaboration de préconisations spécifiques à 

certaines activités. 

1.5.7 Initiatives et référentiels de qualité environnementale 

Différentes initiatives visant à réduire l’impact écologique du cadre urbain ont été mises en place par 

les pays industrialisés. A titre d’exemple, on peut citer le système d’évaluation LEED américain. En 

France, le référentiel HQE comprend une cible éclairage visant à définir un apport minimal de 

C352 


lumière naturelle dans les locaux. Ces initiatives sont des moteurs de l’innovation dans le domaine 

de l’éclairage naturel et artificiel. Des labels grand public comme « Energy star » en Europe 

orientent facilement le consommateur vers des produits de meilleure efficacité énergétique. 

1.5.8 Acteurs politiques et institutionnels 

L’engagement de certains pays sur des objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre 

et de maîtrise des dépenses énergétiques a un impact important sur les choix de l’éclairage de 

demain. Il s’agit ici d’orientations à l’échelle nationale et internationale, au niveau par exemple de 

l’Union Européenne. Les agences de l’énergie sont particulièrement actives dans ce domaine. Ainsi, 

l’agence internationale de l’énergie (AIE) a défini un scénario d’amélioration de l’efficacité des 

lampes basé sur la minimisation du coût de l’éclairage, évalué sur toute la durée de vie (LLCC ou 

Least Life Cycle Cost) [1]. 

2. Contenu de l’innovation 

D'un point de vue technologique, la diminution de la consommation électrique de l'éclairage artificiel 

repose principalement sur trois axes : 

• Evolution de la technologie des lampes ; 

• Meilleure utilisation des apports en lumière naturelle ; 

• Réduction de la durée d'utilisation de l'éclairage artificiel par l'amélioration des techniques de 

régulation. 

De plus, la mise en œuvre de nouveaux principes d'éclairage offre des possibilités intéressantes 

pour la réduction du coût de l'éclairage artificiel : 

• Combinaison d'un éclairage de fond diffus, associé à des éclairages « personnalisés » plus 

directifs et localisés ; 

• Eclairage distribué par fibres optiques. 

2.1 Evolution de la technologie des lampes 

2.1.1 Evolution des lampes à incandescence 

Il est intéressant de noter que les fabricants annoncent le développement de nouvelles générations 

de lampes à incandescence avec des rendements lumineux améliorés, proches de ceux des 

sources fluorescentes. Deux pistes sont poursuivies [6] : 

- utilisation d’un revêtement mince déposé sur les parois de la lampe et destiné à réfléchir une 

partie du rayonnement infrarouge émis par le filament ; 

- utilisation d’un filament possédant une microstructure de cristal photonique dont la bande 

d’émission est calée sur le spectre visible. Une telle structure est capable de piéger le 

rayonnement thermique infrarouge, dont les longueurs d’onde sont plus grandes. 

A titre d’exemple, GE Lighting a annoncé la disponibilité en 2010 des lampes HEI (high efficiency 

incandescence) dont les prototypes ont un rendement deux fois plus élevé (30 lm/W) que celui des 

lampes incandescence classiques. GE Lighting prévoit encore de doubler ce rendement. 

C353 


2.1.2 Evolution des lampes fluocompactes 

Ces lampes, utilisables en remplacement des lampes à incandescence classiques, font l’objet de 

constantes améliorations. Les rendements lumineux pourraient dépasser les 60 lm/W en 2010 grâce 

à l’utilisation de nouveaux mélanges gazeux et de nouveaux revêtements fluorescents. Les 

fabricants visent aussi à obtenir une mise en régime presque instantanée par le biais de ballasts 

électroniques plus performants. 

Une initiative intéressante du fabricant chinois Shanghai Hongyuan est la mise au point d’une lampe 

compacte à induction, dont le coût est beaucoup plus bas que celui des lampes à induction 

actuelles. Le ballast électronique intégré permet une gradation de la lumière émise. Le rendement 

annoncé d’une lampe de ce type ayant une puissance électrique de 200 W est de 100 lm/W. La 

durée de vie annoncée est de 60 000 h [7]. 

2.1.3 Evolution des lampes à décharge haute pression 

Les progrès récents dans la conception d'enceintes céramiques transparentes et réfractaires 

permettent aux lampes à halogénures métalliques (C-MHL) d'évoluer vers des formats plus 

compacts. C’est ainsi que ces lampes « professionnelles » pourraient bientôt s'attaquer au marché 

de l'éclairage d'intérieur et de décoration, en remplacement des lampes à incandescence. La 

physique impose néanmoins des limites sérieuses à la réduction du format des enceintes 

(augmentation des gradients thermiques) et de la taille des électrodes (problèmes de résistance 

électrique et de chute de tension). Dans l’état actuel de la technologie, la puissance de 70 W 

apparait comme un seuil en deçà duquel l’efficacité lumineuse ne peut plus atteindre 60 lm/W et se 

dégrade considérablement [8]. 

2.1.4 Evolution des LED 

L'efficacité lumineuse des LED évolue très vite. Philips Lighting prévoit que les innovations dans les 

techniques d'élaboration des structures de nitrure de gallium (GaN) et dans les méthodes 

d'encapsulation, permettront rapidement de dépasser le seuil de 100 lm/W [9]. 

La constante amélioration des caractéristiques des LED proposées par les fabricants devrait, dans 

quelques années, permettre une large diffusion de ces sources lumineuses aussi bien dans l'habitat 

que dans les bâtiments du tertiaire ou dans les locaux commerciaux. 

Pour que cette percée se réalise, il est nécessaire de concevoir des luminaires spécifiques qui 

prennent en compte les aspects ponctuels et directifs de la lumière émise par les LED. Par ailleurs, 

l'association d'un nombre important de LED dans un même luminaire impose l'utilisation d'une 

alimentation électrique spéciale permettant de contrôler individuellement les variations lumineuses 

de chaque élément. 

2.1.5 Vers des lampes minces et étendues : potentiel des lampes à OLED 

Le concept de lampe mince et de grande surface est séduisant. En effet, l'utilisation d'une lampe 

« étendue » réduit les niveaux de luminance nécessaire à l'obtention d'un éclairement donné. On 

évite ainsi les phénomènes d'éblouissement tandis que la lumière produite peut être distribuée de 

C354 


manière plus uniforme. Au-delà de la notion de confort visuel, ce concept permet une intégration 

architecturale novatrice, aussi bien en intérieur qu'en extérieur. On pense par exemple à des 

plafonds ou des murs éclairants. 

Les premières tentatives de conception de ce type de lampe étaient basées sur l'utilisation de films 

électroluminescents. Cependant, les inconvénients liés à l'alimentation à haute tension et la 

diminution de l'efficacité lumineuse au cours de la vie du produit n'ont pas permis d'aboutir à des 

lampes utilisables en éclairage général, à l'exception de veilleuses nocturnes ou de rétroéclairages 

d'afficheurs. 

Les OLED (diode électroluminescentes organiques) représentent la technologie la plus prometteuse 

pour la réalisation de lampes minces et étendues. Il s'agit de LED réalisées à partir de polymères 

organiques semiconducteurs, sous la forme de films de faible épaisseur. Au total, celle-ci ne 

dépasse pas 1 mm. On obtient des éléments éclairants souples, légers, partiellement conformables, 

et qui émettent une lumière diffuse. Cette technologie a été brevetée initialement par Kodak en 1998 

[10, 2]. A l'heure actuelle, les OLED sont utilisées à grande échelle pour des afficheurs de produits 

électroniques et des écrans de téléviseurs. 

Les grands industriels de l'éclairage réalisent actuellement de gros investissements pour développer 

les filières OLED auxquelles ils croient beaucoup pour la réalisation de lampes minces. Ainsi, Philips 

a formé un partenariat stratégique avec Novaled, une société spécialisée dans les OLED. Osram a 

quant à lui racheté plusieurs sociétés asiatiques en pointe dans cette technologie. 

Des avancées technologiques importantes sont actuellement réalisées dans le but d'augmenter 

l'efficacité lumineuse et la durée de vie des prototypes actuels. Novaled a annoncé en 2006 une 

OLED dont la durée de vie est de 20 000 heures et dont l'efficacité atteint les 32 lm/W, valeur 

modeste mais record pour cette technologie. Signe de la vitalité du développement des OLED, le 

japonais Konica Minolta a conçu en 2007 un prototype d'OLED blanche dont l'efficacité dépasse les 

60 lm/W. 

Plusieurs projets européens ont été montés pour développer les OLED sur le marché de l'éclairage. 

On peut citer le projet OLLA (projet intégré du 6ème PCRD, thème IST) qui rassemble un 

consortium de 24 partenaires industriels et universitaires. Ce projet est financé à hauteur de 12 

millions d’euros par l’Union Européenne. 

Protototype de lampe OLED (Osram) 

2.2 Meilleure utilisation des apports en lumière naturelle 

La réduction de la durée d'utilisation de l'éclairage artificiel passe par l'optimisation des apports en 

lumière du jour [11]. Un éclairage naturel adapté doit permettre de limiter le recours à l'éclairage 

C355 


artificiel quand le potentiel lumineux est faible (ciel couvert ou soleil ne tombant pas sur les 

ouvertures) mais également quand celui-ci est important (la mise en place d'une protection solaire 

ne devrait pas conduire à l'allumage des lampes). 

L'utilisation de stores toile pour contrôler les apports en lumière du jour constitue une solution très 

largement répandue mais qui n'est pas sans poser des problèmes du point de vue du confort visuel. 

Il faut en effet chercher à optimiser l'occultation de la lumière solaire directe et la luminance de toile 

afin qu'elle ne génère pas de situation d'éblouissement. 

Les possibilités de contrôle des apports en lumière du jour sont nombreuses : soit directement par le 

vitrage, soit en faisant appel à un dispositif complémentaire fixe ou mobile. Les différents types de 

vitrage "actifs" (électrochrome, thermochrome ou photochrome) ont souvent des performances 

"moyennes" en termes de transmission lumineuse : soit celle-ci est faible, soit elle s'accompagne 

d'une coloration de la lumière transmise. Pour cette raison, mais aussi pour leur coût élevé, ces 

dispositifs sont peu utilisés et le contrôle des apports lumineux se fait essentiellement par 

l'intermédiaire de dispositifs de protection solaire fixes ou mobiles, intérieures ou extérieures ou bien 

encore, directement intégrées dans le vitrage. 

Dans une grande partie des situations, un éclairage naturel plus "performant" consiste à optimiser 

les performances des dispositifs de protection solaire. Cette optimisation concerne aussi bien les 

caractéristiques géométriques que les caractéristiques photométriques (réflexion et/ou transmission 

et couleur) des matériaux utilisés ainsi que, pour les protections mobiles, des choix qui sont faits 

quant à la mise en place (partie de l'ouverture protégée, inclinaison des lames, etc.). Pour les 

dispositifs à base de lames fixes, la recherche de l'inclinaison optimale des lames pour l'ensemble 

des conditions lumineuses susceptibles d'être rencontrées doit permettre d'éviter que ces dispositifs 

ne soient trop pénalisants par condition de ciel couvert ou de soleil n'atteignant pas la façade. 

2.3 Amélioration des dispositifs de régulation 

L'optimisation de l'éclairage intérieur passe en partie par la mise en place de systèmes de gestion 

de l'éclairage artificiel et/ou de l'éclairage naturel. Pour les systèmes de protections solaires à lames 

mobiles, un système de gestion performant doit permettre de limiter les apports solaires directs, tout 

en laissant entrer suffisamment de lumière pour ne pas à avoir recours (ou le moins souvent 

possible) à l'éclairage artificiel de complément. 

En complément de cette gestion des apports en lumière du jour, un système de gestion de 

l'installation d'éclairage artificiel permet d'optimiser le fonctionnement de celle-ci en apportant de la 

lumière artificielle là et seulement là où cela est nécessaire (fractionnement de l'installation en 

différentes zones, ou mieux encore luminaire par luminaire). Si, de plus, l'installation permet 

d'apporter uniquement ce qui est nécessaire (gradation des lampes), la consommation de l'éclairage 

artificiel de complément se trouve vraiment optimisée : la comparaison d'un fonctionnement 

théorique parfait entre une installation ne supportant que le fonctionnement « on/off » et une 

installation supportant la gradation montre que, dans ce dernier cas, la consommation peut être 

divisée par un facteur pouvant atteindre deux. 

2.4 Développement de nouveaux principes d'éclairage 

2.4.1 Combinaison d'un éclairage de fond diffus, associé à des éclairages « personnalisés » 

plus directifs et localisés 

C356 


Pour les lieux de travail, ceux du tertiaire tout particulièrement, on peut envisager dans certains cas 

d'avoir une autre conception de l'éclairage artificiel : au lieu de mettre en place une installation 

fournissant le niveau d'éclairement recommandé sur l'ensemble du local avec une très bonne 

uniformité, on peut opter pour une installation d'éclairage général, fournissant un niveau 

d'éclairement moyen moindre, couplée avec des éclairages localisés des postes de travail. Ce 

principe ne peut pas être généralisé et quand il peut être appliqué, il doit continuer à respecter les 

différents aspects du confort visuel (niveaux d'éclairements, équilibre des luminances...) 

Bien qu'il ne soit pas lié aux aspects technologiques de l'installation d'éclairage, mais à la 

conception de l'éclairage intérieur, ce dernier point méritait d'être cité car là où il est possible de le 

mettre en œuvre, il peut conduire à des économies substantielles. Bien évidemment, ces économies 

seront encore supérieures si on l'associe à l'utilisation de lampes basse consommation. 

2.4.2 Eclairage par fibres optiques 

L'éclairage par fibre optique [8] consiste à utiliser une source de lumière déportée couplée à un 

réseau de fibres optiques qui vont distribuer la lumière à plusieurs endroits d'un bâtiment. 

L'avantage de ce principe est de pouvoir utiliser une source de lumière de forte puissance et 

d’efficacité lumineuse élevée (lampe C-MHL par exemple), située dans un lieu où l'alimentation 

électrique et le dégagement de chaleur ne posent pas de problème de sécurité. Des applications 

intéressantes sont surtout envisagées dans les espaces commerciaux et, plus généralement, les 

espaces accueillant du public. La lumière produite n’est pas associée à un quelconque dégagement 

de chaleur et elle peut être distribuée dans des espaces très froids comme des compartiments 

réfrigérés ou des chambres froides (à ces températures, les lampes à décharge fonctionnent mal). 

De plus, les fibres optiques permettent de créer des effets de lumière qui allient l'éclairage 

fonctionnel, la mise en valeur et la décoration, domaines dans lesquels les « spots » halogènes 

(incandescence) sont très utilisés. 

Aux Etats-Unis, un projet de 17 millions de dollars, financé à hauteur de 10 millions de dollars par le 

gouvernement américain (DARPA), est porté par la société Energy Focus, liée à GE Lighting, dans 

le but de développer cette technologie. 

Système d’éclairage par fibres optiques (société Energy Focus) 

C357 


3. Mise en œuvre 

3.1 Lampes basse consommation 

Si le critère d'efficacité lumineuse est suffisant pour parler d'économie d'énergie, il ne faut pas faire 

l'impasse sur les autres critères de performances d'une lampe : température de couleur, indice de 

rendu des couleurs (IRC), durée de vie, etc. En fonction du lieu concerné et de l'activité qui y est 

pratiquée, ces autres critères vont avoir une plus ou moins grande importance. C'est notamment le 

cas de l'indice de rendu des couleurs qui, pour certaines tâches, constitue le premier critère de 

qualité de la source de lumière à utiliser. La recherche de lampes à haute efficacité doit toujours 

s'accompagner du souci de préserver le confort visuel des personnes. 

L'utilisation de lampes basse consommation constitue la solution permettant d'avoir l'impact le plus 

important sur la consommation totale liée à l'éclairage [12]. Cet impact doit être nuancé en fonction 

du type de bâtiments concernés. Le remplacement des lampes à incandescence dans l'habitat 

constitue le gisement d'économies le plus important. Dans le tertiaire, les tubes fluorescents, qui 

constituent la quasi-totalité des installations, ont un niveau de performance relativement élevé et les 

économies réalisables en remplaçant ces lampes et/ou leurs appareillages électriques sont plus 

limitées. Les locaux commerciaux, qui font très largement appel à l'éclairage artificiel pour mettre en 

valeur les produits, sont très concernés par l'utilisation de lampes performantes. 

3.2 Mise en œuvre de dispositifs d'éclairage à LED 

La mise en œuvre pratique de lampes basées sur les LED nécessite l'intégration de dispositifs 

électroniques dans les luminaires [2]. Les fonctions de ces appareillages sont les suivantes : 

• conversion du courant alternatif du réseau électrique en courant continu stabilisé et de faible 

tension ; 

• alimentation individuelle de chaque LED du luminaire ; 

• régulation du courant d'alimentation de manière à faire varier le flux lumineux sans varier 

sensiblement le spectre d'émission. Des méthodes de modulation de type PWM (pulse width 

modulation) doivent être utilisées. 

Notons l'initiative pour l'instant très marginale de la société Seoul Semiconductors qui a mis sur le 

marché une LED d'éclairage directement alimentée sur secteur (Acriche AC LED). Dans cet esprit, 

la mise en œuvre de luminaires à LED pourrait certainement être facilitée par la co-intégration de 

fonctions électroniques de conversion/régulation dans le composant lui-même. 

Par ailleurs, les luminaires à LED doivent avoir une conception thermique plus complexe que les 

autres luminaires de manière à évacuer efficacement la chaleur produite localement par chaque 

LED [13]. 

3.3 Mise en œuvre de dispositifs à OLED 

Les lampes à OLED représentent une rupture dans les principes fondamentaux de l'éclairage [10]. A 

l'inverse des LED, qui sont pénalisées par le caractère ponctuel de l'émission lumineuse, les OLED 

sont des émetteurs de grande surface, plans et minces, et qui pourraient certainement être mis en 

forme avec une courbure cylindrique. 

Les premières applications des OLED seront probablement des lampes planes de dimensions 

moyennes, et qui seront encapsulées dans des matériaux verriers. On constate d'ailleurs un intérêt 

C358 


grandissant pour les OLED de la part des industriels des verres comme Saint-Gobain qui 

entrevoient un marché important dans ce secteur. 

La mise en œuvre de dispositifs à OLED nécessitera également des systèmes électroniques 

sophistiqués pour l'alimentation et le contrôle. 

3.4 L'exemple de la Belgique 

En quelques années, la part des lampes à incandescence dans l'éclairage de l'habitat s'est réduite 

au profit de différents types de lampes basse consommation. A titre d'exemple, une enquête menée 

en région flamande a montré une diminution des lampes à incandescence de l'ordre de 10 à 15 % 

entre 2002 et 2005. Dans cet exemple, comme d'un point de vue plus général, les lampes utilisées 

en substitution ne sont pas exemptes de critiques auxquelles les fabricants répondent en proposant 

des améliorations : 

• lampes fluorescentes compactes : apparition de lampes de couleur « chaude » ; 

• tube fluorescent TL circulaire : nouvelles lampes à haut rendement lumineux et à bon indice 

de rendu des couleurs ; 

• LED : très peu répandues pour l'éclairage de bureau et l'habitat en raison d'un faible flux 

lumineux et de problèmes de chaleur pour les plus fortes puissances. Amélioration continue 

de l'efficacité lumineuse. 

3.5 Gestion de l'éclairage intérieur en Belgique 

Pour les immeubles de bureaux, les systèmes de gestion des luminaires permettent au maître 

d'ouvrage d'assurer une flexibilité de l'installation (adaptation au cloisonnement) et une optimisation 

de la maintenance (contrôle de l'état des luminaires). Ces systèmes, qui reposent sur l'utilisation de 

protocoles d'échange d'informations (protocole DALI le plus souvent) impliquent un surcoût de 

l'ordre de 15 à 25 euros par luminaire, ce qui constitue un frein à leur percée. 

Le contrôle des apports en lumière du jour par des stores toiles fait l'objet de nombreuses 

recherches, principalement au niveau du matériau textile lui-même. Le Centre Scientifique et 

Technique de l'Industrie Belge effectue un important travail d'innovation technologique dans les 

domaines suivants : fibres fonctionnelles, bicomposantes, nano-composantes, matériaux hybrides, 

polymères à mémoire de forme, bio-polymères, matériaux écologiques… 

Parmi les différentes solutions disponibles pour contrôler les apports en lumière du jour, deux 

dispositifs à base de lamelles horizontales extérieures sont présentées. 

3.5.1 Lamelles vitrées avec film imprimé 

Ce dispositif est prévu pour être intégré dans une façade de type double façade ventilée. La peau 

intérieure se compose alors d’éléments en double vitrage classique assurant la liaison entre les 

différents plateaux horizontaux (structure du bâtiment). La peau extérieure est, quant à elle, 

composée d’un ensemble de cadres suspendus sur lesquels sont fixées les lamelles vitrées. 

Ces lamelles en verre feuilleté sont pourvues d’un film imprimé (Butacite + CESAR Color). Ce film 

présente du côté extérieur une face blanche de manière à mieux réfléchir la lumière. Du côté 

intérieur, les lamelles présentent une face noire de manière à permettre la vue vers l’extérieur. En 

C359 


effet, le contraste des luminances étant positif (la luminance de l’arrière-fond – le ciel– est 

supérieure à la luminance de l’avant-plan –les points noirs du film–), la vue est possible de l’intérieur 

vers l’extérieur mais elle est impossible dans l’autre sens, de l’extérieur vers l’intérieur (la luminance 

de l’avant plan –points blancs du film– est supérieure à la luminance de l’arrière-fond –l’intérieur du 

bâtiment–). 

L’inclinaison des lamelles est assurée par un système de gestion centralisé qui contrôle la position 

des lamelles en fonction de l’ensoleillement et des conditions atmosphériques via une station 

météorologique située sur le toit de l’immeuble. Les lamelles sont organisées en cadre de 6 lamelles 

au minimum et sont commandées par blocs de 3 cadres. 

Pour tirer profit de façon optimale de l'inclinaison des lamelles il est nécessaire de disposer d'un 

système de gestion qui intègre au mieux l'absence ou la présence du soleil et, dans ce dernier cas, 

sa position par rapport aux lamelles. Que le ciel soit couvert ou non, les apports de lumière du jour 

en fond de salle, ou à quelques mètres des ouvertures, peuvent varier du simple au double en 

fonction de l'inclinaison. 

Si du point de vue du niveau d'éclairement (et de son incidence sur l'utilisation de l'éclairage 

électrique), le dispositif donne satisfaction, il ne permet pas d'éliminer les situations à fortes 

luminances d'ouverture, ce qui impose d'avoir recours à une protection solaire intérieure plus 

traditionnelle. D'autre part, comme pour tout type de système de gestion, se pose le problème de 

son acceptation par les utilisateurs. 

3.5.2 Lamelles métalliques orientables 

Le système ICARUS®, fabriqué par la société Renson, est constitué de lames métalliques pouvant 

être posées horizontalement ou verticalement. Les objectifs sont les suivants : 

• éviter la surchauffe en été via la fonction de protection solaire extérieure ; 

• filtrer la lumière directe de manière à éviter l’exposition aux rayons directs et l’éblouissement 

tout en autorisant une vue vers l’extérieur ; 

• assurer une barrière visuelle vis-à-vis de l’extérieur (vue impossible de l’extérieur vers 

l’intérieur) ; 

• ajouter une plus value esthétique et un aspect moderne au bâtiment. 

C'est la version à lames orientables de ce dispositif qui permet de satisfaire au mieux tous ces 

objectifs. Des recherches en cours chez le fabricant visent à améliorer les performances en jouant 

sur la forme des lamelles et sur leur gestion. 

Comme pour les lamelles vitrées, c'est surtout le système de gestion qui permet d'avoir de bonnes 

performances dans les différentes situations lumineuses. Dans beaucoup de ces situations on peut 

parler d'éclairage naturel plus "homogène", mais qui s'accompagne forcément d'une forte diminution 

des niveaux d'éclairement près des ouvertures. 

Si on n'observe aucune pénétration du soleil direct, la distribution des luminances intérieures est elle 

aussi perçue comme satisfaisante. 

C360 


Protections solaires à lamelles mobiles (bâtiments de la société Renson) 

4. Évaluation des résultats dans les pays concernés 

L’exemple du Japon est remarquable en matière d’éclairage. En effet, tandis que la proportion de 

lampes à incandescence dans le résidentiel est de 45 % en Europe et de 65% aux Etats-Unis, les 

japonais n’utilisent pratiquement plus ce type de lampes (proportion de moins de 5 %). Dans ce 

pays, où l’acceptation des nouvelles technologies est plus rapide, l’efficacité moyenne des systèmes 

d’éclairage est de 64 lm/W, la valeur la plus élevée au monde. Les choix politiques japonais, initiés 

dans les années 1970, ont réussi à assurer la croissance économique du pays tout en maîtrisant sa 

demande énergétique. Les clés de ce succès sont : 

• un fort investissement dans l’innovation technologique soutenu par un effort public important 

sur la R&D dans le domaine de l’énergie ; 

• la promotion des nouvelles technologies comme les LED dans le cadre de programme 

nationaux « Top Runner Program » destinés à établir des standards d’économie d’énergie 

dans le secteur résidentiel et le transport. 

Le tableau suivant, issu de [1], permet de comparer les performances énergétiques de l’éclairage 

pour différents pays. En Europe, le Danemark utilise l’éclairage dont les performances énergétiques 

sont les meilleures, et ce malgré une surface moyenne d’habitation maximale. 

C361 


Performances nationales des systèmes d’éclairage, d’après [1] 

Certains pays ont récemment instauré des mesures « actives » pour la promotion de l’utilisation de 

lampes basse consommation. L’Australie, suivant l’exemple de plusieurs états américains comme la 

Californie, a ainsi voté une loi interdisant progressivement la vente des lampes à incandescence à 

partir de 2009, visant par conséquent leur disparition complète à l’horizon 2012. En Europe, des 

propositions similaires sont à l’étude. En mars 2007, les 27 pays membres de l’Union Européenne 

ont annoncé leur intention d’améliorer l’efficacité énergétique globale de 20 % et envisagent 

d’interdire eux aussi les lampes à incandescence en 2010. 

Aux Etats-Unis, le ministère de l’énergie (DoE) propose d’imposer une amélioration programmée [6] 

de l’efficacité lumineuse des lampes (60 lm/W en 2012, 90 lm/W en 2016, 120 lm/W en 2020), plutôt 

que d’interdire certaines technologies comme l’incandescence, qui pourrait évoluer vers de 

meilleures efficacités. 

5. Réflexions critiques 

5.1 LED 

Forces : 

• Eléments non polluants, sans mercure ni plomb (conformité à la directive RoHS) 

• Durée de vie importante 

• Solidité 

• Composants adaptés au montage automatique robotisé 

• Contrôle possible de la couleur de la lumière émise 

C362 


Faiblesses : 

• Coût global élevé car les luminaires doivent utiliser beaucoup de LED 

• Rendu médiocre des couleurs 

• Dispersion des caractéristiques électriques et optiques 

• Vieillissement erratique 

• Nécessité d'avoir des optiques très précises 

• Gestion complexe de l'évacuation de la chaleur 

Opportunités : 

• Efficacité lumineuse en progrès constant 

• Amélioration programmée des procédés de fabrication (méthode MOCVD pour les structures 

GaN) 

• Développement de la production locale d'électricité photovoltaïque qui fournirait du courant 

continu, mieux adapté aux LED. 

• Progrès dans la co-intégration de fonctions électroniques de contrôle dans les composants 

Menaces : 

• Progrès des OLED pour l'éclairage général qui confineraient les LED blanches aux 

applications ponctuelles (signalisation, indication, balisage, accentuation architecturale) 

• Pollution générée par les industries des semiconducteurs 

5.2 OLED 

Forces : 

• Eclairage étendu sans éblouissement 

• Luminaires minces, légers et souples 

• Gradation possible 

• Faible coût des matériaux de base (polymères) 

• Composants non polluants 

Faiblesses : 

• Matériaux polymères liés à l’industrie pétrochimique (utilisation d’énergie fossile et 

dégagement de CO 2 ) 

• Les OLED ne sont pas adaptées aux fortes puissances 

• Durée de vie et efficacité lumineuse à améliorer 

• Plusieurs technologies actuellement en compétition (small molecules OLED, structures p-i-n, 

etc.) 

• Les polymères sont sensibles à l’humidité. Les OLED doivent être encapsulées, ce qui 

représente un coût élevé lié aux grandes surfaces émissives. 

C363 



• Développement de nouveaux matériaux organiques dopés pour un meilleur rendement de 

conversion lumineuse 

• Maîtrise de la pureté des polymères 

Menaces : 

• Acceptation par les utilisateurs de nouveaux principes d’éclairage (éclairage réparti) 

• Incompatibilité avec les systèmes d’éclairage actuels 

5.3 Fibres optiques 

Forces : 

• Utilisation d’une source lumineuse puissante et efficace, déportée 

• Aspect sécurité (pas d’échauffement, pas d’infrarouge ni d’ultraviolet) 

• Contrôle de la distribution de la lumière 

• Fonctionnement des fibres optiques à basse température 

Faiblesses : 

• Le couplage entre la source et les fibres nécessite des composants optiques spécifiques, 

précis et chers. 

• Flexibilité des fibres optiques 

• Procédé d’extrusion de fibres plastiques de section importante (~10 mm) et de faibles pertes 

à mettre au point 

• Coût total de la solution d’éclairage 


• Demande croissante pour de nouveaux concepts d’éclairage des espaces commerciaux et 

de restauration 

Menaces : 

• Concurrence des LEDs qui peuvent être assemblées linéairement de manière dense. 

5.4 Dispositifs de régulation de la lumière naturelle à lamelles mobiles 

Forces : 

• Concept architectural innovant 

• Amélioration considérable du confort visuel et du confort thermique 

Faiblesses : 

C364 


• Conception complexe 

• Mise en œuvre coûteuse 

• Acceptation par l’utilisateur de la gestion automatique de ces systèmes 


• Montée en puissance de la notion de confort et de bien-être dans les bâtiments tertiaires 

Menaces : 

• Evolution de la « mode » architecturale : désintérêt des architectes 

• Impact négatif de ces systèmes sur l’aspect extérieur des bâtiments 

5.5 Conduits de lumière naturelle 

Forces : 

• Solution d’éclairage sans frais de fonctionnement 

• Possibilité d’intégrer une lampe pour le fonctionnement de nuit 

• Design attractif 

Faiblesses : 

• Coûts de l’installation par un professionnel (installation délicate dans l’existant) 

• Apports lumineux modestes 

• Guidage acoustique et impact sonore 

• Solution techniquement peu adaptée aux grandes longueurs de tube et aux courbures 

(pertes optiques importantes) 


• Augmentation du prix de l’électricité 

• Développement de ces dispositifs sur le marché du neuf (domestique, tertiaire, industriel, 

bâtiment publics, etc.) 

Menaces : 

• Mauvaise rentabilité sur un marché de la construction qui favorise les solutions à coûts 

modérés 

• Pérennité des industriels de ce secteur 

6. Conditions de la transposition en France 

A l’image des industriels des lampes, le marché de l’éclairage est international. Les initiatives 

individuelles de chaque pays en matière d’éclairage doivent être concertées puisque les grands 

développements se font à l’échelle mondiale. 

C365 


En France, l’ADEME doit continuer à promouvoir, dans la lignée de l’action de l’AIE, un éclairage 

efficace et économe en stimulant l’innovation, la diffusion de nouvelles technologies et la 

compétitivité des entreprises. 

Nous pouvons faire maintenant une synthèse de différentes initiatives qui peuvent favoriser le 

développement en France d’un éclairage efficace et économe dans le bâtiment. 

6.1 Développer de nouveaux standards pour la qualité de l’éclairage 

L’accompagnement de l’innovation dans le domaine des nouvelles solutions d’éclairage doit passer 

par la certification de la qualité de l’éclairage. En effet, les recommandations et les indicateurs 

utilisés en éclairage ont été définis il y a plusieurs dizaines d’années, avant l’apparition des lampes 

à semi-conducteurs (LED et OLED). Un certain nombre de travaux sont nécessaires pour redéfinir 

des « métriques » d’éclairage plus adaptées. Par exemple, l’indice de rendu des couleurs (IRC) et 

l’indice d’éblouissement (UGR) ne sont pas très bien corrélés à la perception visuelle de scènes 

éclairées par des LED blanches [14]. 

Dans le domaine du bâtiment, les organismes de certification doivent jouer un rôle moteur dans 

l’évaluation technologique des solutions d’éclairage. A l’heure actuelle, les luminaires sont certifiés 

en conformité électrique, mais ne sont pas évalués sur les aspects de confort visuel, et d’adaptation 

à la tâche. Le manque de certification sur cet aspect pénalise de manière très forte les nouvelles 

technologies d’éclairage. En effet, de nombreux produits « innovants » de mauvaise qualité sont 

disponibles à la vente et ont un impact négatif sur toute la filière. On peut citer par exemple de 

nombreuses lampes asiatiques « low-cost » (fluocompactes et LED) dont les performances sont 

médiocres et très erratiques. 

Au-delà des économies d’énergie, de nombreux travaux ont démontré l’influence de l’éclairage sur 

la santé, le confort et le bien-être. Il est nécessaire de promouvoir la demande de solutions 

d’éclairage « saines ». 

6.2 Sensibiliser les acteurs professionnels impliqués dans le choix des solutions d’éclairage 

Le développement de solutions d’éclairage efficaces et économes passe par la formation de des 

professionnels aux problématiques de l’éclairage, et notamment aux notions de : 

• coût global sur la durée de vie du bâtiment 

• effets sur la santé 

Les corps de métiers visés n’ont pas tous les mêmes intérêts selon qu’ils sont impliqués dans la 

construction ou l’exploitation des bâtiments, ou selon qu’ils sont utilisateurs ou investisseurs. On 

peut citer les architectes, les maîtres d’ouvrage, les électriciens et les éclairagistes. De plus, les 

comités hygiènes et sécurité (CHSCT) vont jouer un rôle de plus en plus important pour évaluer la 

qualité de l’éclairage des lieux de travail. 

6.3 Promouvoir l’innovation industrielle dans le domaine des nouvelles technologies de 

l’éclairage 

C366 


Les programmes de R&D collaboratifs (recherche universitaire & industrie) doivent pouvoir être 

financés au niveau français ou européen pour aboutir à des démonstrateurs fonctionnels de 

solutions d’éclairage. 

De même, des partenariats public-privé doivent être encouragés pour résoudre les problèmes 

fondamentaux, franchir les barrières technologiques actuelles et aboutir à des solutions viables. 

Les domaines techniques à privilégier sont les suivants : 

• développement des lampes 

‣ augmentation de la durée de vie 

‣ augmentation de l’efficacité lumineuse 

‣ développement de sources à intensité variable 

‣ amélioration des semiconducteurs pour les LED et OLED (conception des structures 

et process de fabrication) 

‣ amélioration de l’encapsulation et du packaging des LED et OLED 

‣ réduction du contenu en mercure des lampes fluorescentes 

‣ amélioration des poudres luminescentes (phosphores) 

‣ exploration des nouveaux concepts d’éclairage (éclairage à source étendue ou 

distribuée) 

• développement des ballasts et des systèmes de contrôles 

‣ développement de ballasts électroniques à basse consommation 

‣ développement de méthodes de régulation intelligente (capteurs, algorithmes 

d’apprentissage) 

‣ développement de protocoles de communication pour la communication entre les 

interfaces de commande, les capteurs et les luminaires 

‣ développement de solutions compatibles avec le chauffage, la ventilation et l’air 

conditionné (HVAC) 

• développement de luminaires adaptés aux lampes à semi-conducteurs (LED et OLED) 

‣ amélioration des composants optiques (lentilles et réflecteurs) 

‣ gestion efficace de la dissipation thermique 

‣ développement de systèmes électroniques de pilotage 

‣ développement de luminaires à distribution lumineuse variable 

• développement de dispositifs d’éclairage naturel innovants 

6.4. Informer le public sur les nouvelles technologies de l’éclairage 

C367 


Le grand public est souvent réticent à adopter les nouvelles technologies de l’éclairage. Le prix 

d’achat élevé des lampes basse consommation est un frein important à la diffusion de cette 

technologie. Une fois encore, il faut informer le public sur le coût global de l’éclairage, en incluant la 

durée de vie et la consommation électrique. 

6.5 Favoriser les usages des nouvelles technologies de l’éclairage par le grand public 

Les développements industriels se centrent sur les performances techniques des produits. Mais la 

notion de performance doit être considérée au regard des différents paramètres d’usage. Les 

avancées technologiques qui ne rencontrent pas l’accord du public, qui ne permettent pas une 

appropriation par les usagers risquent de ne pas se développer. 

Un certain nombre de couples peuvent être identifiés autour des notions de critères techniques de 

performance / usages. Ils ne doivent pas entrer en contradiction. 

- Eclairage naturel / artificiel. La recherche de la performance technique ne doit pas se faire au 

détriment de l’éclairage naturel. Les besoins et désirs des usagers ne sont pas les mêmes 

lorsqu’ils sont chez eux et lorsqu’ils sont au travail. Dans les bâtiments tertiaires, l’éclairage 

artificiel est privilégié alors que les habitants dans leur logement recherchent davantage la 

lumière du jour. 

- Eclairage naturel / éclairage artificiel / protections solaires. Peut-on raisonner de manière 

globale en prenant en compte non pas un poste lumineux ni même une pièce d’habitation 

mais un logement dans son ensemble ? 

- Performances techniques / santé. La protection visuelle est un préalable incontournable. 

- Performances techniques / confort visuel. Il va sans dire qu’un bon éclairage ne doit pas 

éblouir ni créer de contrastes trop importants. 

- Performances techniques / confort d’ambiance. Dans certaines conditions et pour certaines 

situations, le confort d’ambiance procuré par l’éclairage est la qualité première que les 

usagers recherchent. 

- Performances techniques / économies d’énergie. Les économies d’énergie ne sont pas 

synonymes d’économies financières. Le cas des lampes basse consommation en est 

l’exemple : elles permettent de réaliser des économies d’énergie mais elles coûtent plus cher 

que des lampes classiques. 

- Performances techniques / coût, économies financières. Comme pour d’autres produits 

innovants, la diffusion des lampes basse consommation risque de se heurter à 

l’investissement financier que doivent faire les usagers. Le coût peut constituer un frein. Outre 

une information sur le coût global de l’éclairage (achat plus cher mais durée de vie des lampes 

plus longue et consommation électrique moindre), une information mettant l’accent sur les 

principes de développement durable peut aider à la diffusion des produits économes en 

énergie. 

- Performances techniques, surchauffe / sécurité, protection. La sécurité des personnes est une 

condition sur laquelle on ne peut pas faire l’impasse. Les améliorations sur les luminaires 

équipés d’allogènes, qui dégageaient une chaleur excessive, doivent être poursuivies. 

- Performances techniques / esthétique, aspect décoratif. Le développement d’équipements 

d’éclairage économe réalisés par des ingénieurs doit être accompagné par des professionnels 

C368 


du design. Des produits jugés peu esthétiques par les usagers ne se vendront pas même s’ils 

ont de très bonnes qualités techniques. 

- La gestion centralisée. L’éclairage n’est plus considéré comme le résultat de produits et 

d’équipements mais en termes de systèmes. D’une part, la gestion centralisée doit être d’une 

utilisation simple et laisser le libre choix des fonctions. D’autre part, elle doit permettre la 

combinaison de zones d’ambiances qui vont s’activer les unes les autres. 

- La recherche sur l’ergonomie et l’usage des équipements est à poursuivre. Pour certains 

OLED (dans le cas de source lumineuse très étendue au dessus de la tête), on ne dispose 

pas d’éléments suffisants pour apprécier la perception qu’en auraient les usagers et l’inconfort 

potentiel. 

- La recherche sur les lampes basse consommation avance. Pour faciliter la diffusion de ces 

équipements, en réduire le coût, la durée de vie des lampes a été limitée, ce qui en restreint 

beaucoup l’intérêt sur le plan des économies d’énergie. Le bilan serait à faire. Les travaux sur 

la forme, le poids et l’encombrement doivent être continués car ce sont des éléments qui ont 

constitué des freins à l’achat des ménages. 

- Les adaptations des luminaires aux lampes basse consommation sont également à 

approfondir pour qu’ils constituent des équipements bien acceptés par les usagers. 

6.6 Incitations financières pour la promotion de l’éclairage efficace et économe lors de la 

construction et de la rénovation 

A l’image des dispositions prises par l’Etat pour encourager l’investissement dans les sources 

d’énergies propres (crédits d’impôts), un dispositif pourrait être mis en place pour inciter 

financièrement à la réalisation de bâtiments éclairés de manière optimale. 

C369 


Références bibliographiques : 

[1] Light’s Labour’s Lost – Policies for Energy-efficient Lighting, Rapport de l’Agence Internationale 

de l’Energie, 2007 

[2] Sources de lumière et éclairage : de la technologie aux économies d’énergie, Georges Zissis, in 

Nouvelles Technologies de l’énergie 4 : gestion de l’énergie et efficacité énergétique, Jean- 

Claude Sabonnadière, éd. Hermès Lavoisier, 2007 

[3] LEDs shine brighter but cost concerns remain, Susan Curtis, Optics and Laser Europe, 

July/August 2007-09-25 

[4] Conduit de lumière naturelle SOLARSPOT, Avis Technique 6/06-1672, 2006 

[5] New Lighting Technologies BNDL 101, UK Market Transformation Programme, 14 August 2007 

[6] Vision 2020 : The Lighting Technology Roadmap, US Department of Energy, Office of Building 

Technology, 2003 

[7] Energy Saving & Environment Protecting Effect of LVD Induction Electrodeless Fluorescent 

Lamps , Yuming Chen, Qi Long, Dahua Chen, Chunlan Zuo, 6th international conference on 

energy efficient lighting, Shangai, 2005 

[8] Fiber illumination : technology leapforgs efficiency barriers, Hassaun A. Jones-Bey, Laser Focus 

World, July 2007-09-25 

[9] Solid-State Lighting : A Systems Engineering Approach, Ian Ashdown, Optics & Photonics 

News, January 2007 

[10] Organic Technology for Solid State Lighting, Paul E. Burrows, American Physical Society 

Conference, 2007 

[11] Lighting systems in Smart Energy Efficient Buildings. A state-of-the-art. Sintef Report STF22 A 

04 504, Barbara Matusiak, 2004 

[12] Advanced Lighting Guidelines, David E. Weigand, New Building Institute Inc. report, 2003 

[13] Beyond the Vacuum Tube, Lighting Solutions for the 21st Century, Jerry Simmons, Michael 

Coltrin, Jeffrey Tsao, optics & Photonics News, June 2007 

[14] Déclaration de la CIE sur les économies d’énergie, www.cie.co.at, 20 août 2007 

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composants et equipements innovants - Prebat

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