Génie climatique : un moteur pour la transition énergétique ?

En France, le secteur du bâtiment est responsable de plus de 40% de la consommation d'énergie et 25% des émissions de gaz à effet de serre. La loi de 2015 sur la Transition Énergétique pour la Croissance Verte vise des objectifs environnementaux élevés à travers la rénovation énergétique du bâti. Car en plus de la réduction des GES à long terme, des avantages sanitaires et économiques sont à la clé.

Métier
March 18, 2024
Génie climatique : un moteur pour la transition énergétique ?

Les professionnels dans le domaine du génie climatique jouent un rôle dans cette réforme, en apportant leur savoir-faire pour renforcer l'efficacité énergétique des systèmes CVC. Systèmes performants, innovations et réglementation en vigueur : focus sur un secteur en pleine évolution.

Ingénieur en climatisation : un rôle clé dans la transition énergétique

L'ingénieur climaticien a pour mission principale d'apporter son expertise en génie climatique pour concilier confort thermique, efficacité énergétique et gestion des coûts.

Expert spécialiste des énergies renouvelables, il conçoit et met en œuvre des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation qui réduisent la consommation des bâtiments, en intégrant des solutions durables. Dans ce sens, il veille au strict respect des normes environnementales et réglementaires.

En plus de ces compétences, et de son attrait pour l'innovation, l'ingénieur climaticien se démarque par son aisance relationnelle, lui permettant de communiquer efficacement avec tous les acteurs du chantier, de l'artisan à l'architecte.

Efficacité énergétique : 2 exemples de systèmes CVC performants déjà à l'œuvre dans le bâtiment pour réduire l'émission de gaz à effet de serre

VMC Double Flux thermodynamique

  • Fonctionnement : la VMC double flux thermodynamique intègre une pompe à chaleur air-air, assurant ventilation, chauffage en hiver et climatisation en été. Son échangeur thermique dynamique optimise l'utilisation des calories
  • Plébiscité pour : sa capacité à diminuer les dépenses de chauffage de 30 à 60 %, et adaptée aux constructions bien isolées. Certains modèles peuvent également produire de l'eau chaude sanitaire

Systèmes hybrides (pompes à chaleur / chaudières)

  • Fonctionnement : ces systèmes combinent une chaudière gaz à condensation et une pompe à chaleur air eau, avec une régulation intelligente qui optimise l'utilisation du générateur le plus performant. Les batteries à eau glycolée assurent un stockage thermique efficace
  • Plébiscité pour leur flexibilité face aux variations climatiques et leur efficacité dans la gestion des coûts énergétiques. Leur adaptabilité les rend particulièrement efficaces dans les bâtiments avec des besoins de chauffage variables

Le génie climatique : à la fois acteur et suiveur d'un contexte réglementaire exigeant

Quelques actualités sur la réglementation en faveur de la transition énergétique en France

Exclusion des chaudières gaz des programmes d’aides financières :

  • À compter du 1er janvier 2024, les chaudières gaz ne seront plus éligibles aux primes CEE (Certificats d'Économies d'Énergie), et une exclusion de la TVA à 5,5 % ainsi que leur inéligibilité à l'éco-PTZ sont également en préparation​.

Calorifugeage et Régulation de Température :

  • Le décret n° 2023-444 du 7 juin 2023 rend obligatoire l'équipement de tous les systèmes de chauffage et de refroidissement des bâtiments de systèmes de régulation de la température, ainsi que le calorifugeage des réseaux dès 2027​.

MaPrimeRenov : quelles évolutions en 2024 ?

Le gouvernement a annoncé que le confort estival sera désormais pris en compte dans le cadre des rénovations énergétiques, avec notamment des aides pour l'installation de pompes à chaleur​.

Focus sur le règlement F-Gas et l'évolution des fluides frigorigènes

La réglementation F-Gas, ou Règlement Européen n°517/2014, est entrée en vigueur le 1er Janvier 2015. Son objectif principal est de réduire les émissions de gaz à effet de serre fluoré  (ou émissions de GES). Pour cela, ce texte prévoit de limiter progressivement les quantités en "équivalent CO₂" émises, avec des objectifs ambitieux : - 20% en 2020, - 40% en 2030 et - 80% en 2050. 

Dans le cadre de la révision du règlement, un calendrier de réduction des hydrofluorocarbures (HFC) plus agressif a été proposé, visant une réduction d'environ la moitié du quota, tous les trois ans, jusqu'à leur quasi-éradication. 

Cette révision introduit de nouvelles interdictions et accélère le calendrier de réduction progressive des HFC par rapport au règlement de 2014, qui visait à atteindre environ la moitié du quota actuel d'HFC d'ici 2030.

Des solutions alternatives aux fluides frigorigènes traditionnels sont donc mises en avant. Voici quelques solutions concrètes qui s'inscrivent dans cette démarche.

Fluides frigorigènes naturels

  • R-744 : réfrigérant naturel à base de CO₂, ce fluide non inflammable (mais à manipuler avec précaution du fait de son maintien sous très haute pression) possède un GWP très faible, égal à 1. Il est de fait une solution très écologique pour les applications de réfrigération.
  • R-290 (Propane) : ce fluide inflammable est utilisé pour des applications spécifiques, notamment dans le petit froid commercial. Il est également utilisé en circuit primaire refroidissant de l'eau glycolée. Le R-290, connu sous le nom de "Propane", présente un GWP (Potentiel de Réchauffement Global) de 3.

Mélanges HFC/HFO

Ces mélanges ont été créés pour remplacer les HFC traditionnels grâce à des GWP plus faibles. Voici quelques exemples :

  • R-452A : ce fluide non inflammable (A1) présente un GWP de 2140. Il est considéré comme une solution universelle pour la réfrigération commerciale à moyen terme pour remplacer le R-404A, y compris pour la congélation
  • R-513A : un fluide non inflammable (A1) avec un GWP de 631, proposé comme alternative au R-134a à moyen terme, pour les applications de réfrigération commerciale à moyenne température mais aussi de climatisation
  • R-454C et R-455A : ces fluides légèrement inflammables (A2L) ont un GWP inférieur à 150 et sont considérés comme des solutions de long terme pour remplacer le R404A pour les applications de réfrigération commerciale à moyenne et basse température mais aussi de climatisation
Illustration F-Gas 3, nouvelle réglementation et évolution 2024

Formation et qualification des opérateurs en génie climatique

Innover en toute sécurité

Tout personnel manipulant des fluides fluorés HFC et mélanges HFC/HFO doit détenir une attestation d’aptitude. L’employeur doit quant à lui disposer d’une attestation de capacité. Il s’agit d’exigences fondamentales pour respecter la réglementation F-Gas.

Par exemple, la formation sur la sécurité du propane R290 se concentre sur la manipulation sécuritaire des fluides hydrocarbures dans les installations frigorifiques et sur les précautions spécifiques liées à l'utilisation de fluides inflammables tels que le propane R290, le butane R600 et l'isobutane R600A. En plus de couvrir l'évaluation des risques, cette formation insiste sur l'importance de l'utilisation d'outils spéciaux anti-étincelles, tels que des manifolds spéciaux pour hydrocarbures, pour garantir une manipulation sûre et conforme aux normes en vigueur, notamment la norme EN378.

Pour les fluides naturels, qui ne sont pas concernés par la réglementation F-Gas, tel que le CO₂-R744, les formations sur la sécurité du CO₂-R744 en France se concentrent sur les pratiques industrielles de réfrigération au CO₂, couvrant la sécurité, la réglementation, et la maintenance des systèmes. Elles abordent l'ensemble des techniques telles que la pression, la sublimation et la détection du CO₂, essentiels pour les opérateurs industriels.

Monter en compétence sur ces nouveaux enjeux

Impossible de parler de formation sans évoquer les qualifications RGE disponibles pour les entreprises du génie climatique, la plus connue étant probablement QualiPac. 

En étant qualifié QualiPac, vous :

  • Démontrez une expertise reconnue en installation et mise en service de pompes à chaleur
  • Ouvrez la porte à des subventions pour vos clients, comme MaPrimeRénov
  • Leur proposer des solutions écoénergétiques avancées
  • Maintenez vos compétences en phase avec les dernières évolutions technologiques

La qualification QualiPac est attribuée par l'organisme Qualit'ENR et est valide pendant quatre ans, avec des contrôles annuels.

Logo qualification QualiPac RGE
Logo qualification QualiPac RGE

Innovation et génie climatique : une gestion de l'énergie locale et plus efficiente

Conception, automatisation et gestion intelligente des bâtiments

Les systèmes de gestion de bâtiment intégrés (BMS) et l'automatisation utilisant l'Internet des Objets (IoT) permettent un contrôle précis de l'environnement intérieur et des systèmes CVC. 

Ils peuvent ajuster le chauffage, la climatisation et la ventilation en temps réel en fonction des conditions météorologiques, de la présence humaine et d'autres paramètres, optimisant ainsi l'efficacité énergétique sans sacrifier le confort.

Par exemple, la technologie LoRaWAN, grâce à ses capacités de longue portée et ses faibles besoins en énergie, s'avère particulièrement efficace pour centraliser les données énergétiques des bâtiments et prévoir leur ajustement automatisé, notamment dans le contrôle des températures et de l'humidité.

Combinés, intelligence artificielle et IoT s'avèrent être un levier puissant pour anticiper les actions de maintenance, en exploitant les données des appareils en temps réel : c'est la maintenance prédictive.

Illustration de la gestion d'énergie avec l'Internet des Objects (IoT) et l'Intelligence Artificielle (IA)

Les réseaux de chaleur de 5ème génération (5G District Heating and Cooling)

Ces réseaux basse température en plein essor visent une harmonisation totale avec les énergies renouvelables locales et la récupération de chaleur fatale, comme celle émise par les data centers, la climatisation des supermarchés et même les eaux usées.

Ils sont ultra-flexibles et interconnectés, capables de fournir simultanément du chaud et du froid, ce qui leur confère une grande polyvalence pour répondre à divers besoins et types de bâtiments (logements, industrie, laboratoires R&D, bureaux, etc.).

Intégré comme démonstrateur européen du projet D2Grids, le pôle technologique de Paris-Saclay a développé un réseau de chaleur alimenté par la nappe souterraine de l'Albien depuis juin 2019. Ce réseau irrigue une grande surface du campus urbain et est développé autour de la plus grande boucle de distribution tempérée de France. ​Il est conçu pour intégrer progressivement d'autres sources d'énergie locales, notamment la récupération de la chaleur fatale du supercalculateur Jean Zay du CNRS.

On l'a vu, le génie climatique est au premier plan des objectifs climatiques. Intégré au secteur du Bâtiment, il participe à la décarbonation des deux tiers de sa consommation d’énergie pour atteindre la neutralité carbone.

Et pour respecter cette trajectoire ambitieuse, le cadre réglementaire continue de se durcir. La filière CVC, au même titre que les autres, doit donc travailler à l'optimisation des systèmes en place, tout en favorisant la formation et en développant l'innovation. Réduction drastique des émissions polluantes, récupération de chaleur, utilisation d'énergie locale, conception de solutions hybrides ou encore ajustement automatisé de la consommation : voici quelques pistes qui feront du génie climatique un accélérateur de la décarbonation.

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