Comparaison des performances de deux types de technologies pour obtenir un bâtiment à énergie positive : le système PAC/ORC réversible et une pompe à chaleur couplée avec des panneaux photovoltaïques.

Afin d’atteindre les objectifs 20-20-20 en 2020 ainsi que les objectifs européens à plus long
terme, il est impératif de réduire drastiquement les émissions dues au secteur du bâtiment, qui compte
pour plus de 27% de la consommation finale d’énergie en Europe. Dans ce cadre, le développement
des bâtiments à énergie positive est une voie prometteuse. Ce travail compare les performances
annuelles de deux systèmes concurrents. D’une part, une solution classique, consistant en une maison
passive couplée à une pompe à chaleur eau-eau et à des panneaux photovoltaïques (HP+PV). D’autre
part, une maison passive avec un toit solaire thermique combinée à une unité pompe à chaleur / cycle
organique de Rankine réversible (système PAC/ORC réversible). Cette unité modulable, étudiée et
brevetée depuis 3 ans, permet trois modes de fonctionnement : le mode PAC pour les besoins en
chaleurs en hiver, le mode ORC pour la génération d’électricité et un mode de chauffage direct,
utilisant l’énergie thermique générée par le toit solaire pour les besoins en chaleur du bâtiment. Les
deux systèmes sont dimensionnés pour une puissance de production électrique maximale de 6 kW. Les
simulations dynamiques sont effectuées à l’aide du logiciel Dymola couplé à la librairie Modelica. Les
modèles utilisés sont présentés dans la version complète de ce travail. La figure 1 compare la
production électrique nette annuelle ainsi que les bénéfices de fonctionnement pour les deux systèmes
étudiés et pour différents climats. Il s’avère que la solution HP+PV présente de meilleures
performances tant au niveau production électrique nette qu’au niveau bénéfices de fonctionnement.
Par contre, la consommation électrique de la pompe à chaleur est réduite grâce au mode chauffage
direct dans le cas du système PAC/ORC réversible.