Chauffe-eau instantané au Québec: est-ce plus sain et plus rentable?

Depuis une dizaine d'années on entend beaucoup parler des économies à faire en utilisant un chauffe-eau instantané plutôt qu'un chauffe-eau à réservoir. On se fait aussi rappeler à quel point les chauffe-eau à réservoirs sont de véritables bombes bactériologiques remplies des fameuses bactéries légionellose causant la maladie du légionnaire. Les québécois sont tellement retardés technologiquement nous dit-on car les européens (ces êtres supérieurement intelligents) utilisent les chauffe-eau instantanés au gaz depuis des décennies et...ils sont heureux et en santé.

Est-ce rentable au Québec?Le chauffe-eau instantané résidentiel est rentable en Europe car là-bas le gaz naturel est plus coûteux. Au Québec, les chauffe-eau sont surtout électriques et leur réservoir est aujourd'hui très bien isolé. Les petites pertes de chaleur provenant du chauffe-eau à réservoir ne sont pas des pertes importantes car 7 mois sur 12 elles chauffent la maison. On a évalué que les pertes du réservoir durant les 5 mois restants représentent environ 8$ par année alors qu'un chauffe-eau au gaz instantanné représente un investissement supplémentaire de 1 000$. Au Québec, les chauffe-eau instantanés au gaz sont surtout utilisés dans les restaurants où autres endroits qui ont parfois des demandes en eau chaude importantes et irrégulières.

Des chauffe-eau électriques instantanés?
Il faut aussi comprendre que les chauffe-eau électriques instantanés ne sont pas assez puissants pour fournir une eau suffisamment chaude car en hiver, au Québec, l'eau potable entre dans la maison à 1'C. On utilise surtout les chauffe-eau électriques instantanés comme surchauffeur dans des commerces ou industries pour réchauffer de l'eau déjà chaude.

Une eau plus saine?
Le deuxième argument pour l'utilisation des chauffe-eau instantanés est plus sérieux. Il est vrai que l'eau chaude stagnante dans un réservoir favorise le développement de la bactérie de la légionellose ou maladie du Légionnaire. Pour réduire les risques, on demande que l'eau du réservoir soit maintenue à 140'F.
La bactérie peut être absorbée par inhalation principalement pendant la douche où l'air est chargé d'humidité.
Cependant, les statistiques à ce sujet sont rassurantes. Au Québec, la RBQ ne signale que 15 à 20 cas de légionnellose par année et très peu sont mortels. Il est probablement plus dangereux de s'intoxiquer en mangeant un hamberger à la maison ou du poulet au restaurant....

Pour plus d'informations sur l'efficacité énergétique des chauffe-eau voir: Chauffe-eau, isolation, énergie dans guideperrier.com

Énergie solaire / Combiner panneaux solaires et géothermie horizontale

L'avenir du chauffage résidentiel sera probablement relié à une combinaison des deux sources énergétiques solaire et géothermique. Voici un exemple simple de cette approche pour climats froids: le système Duonergia.
Il s'agit d'un système misant sur le stockage à court terme de l'énergie solaire dans le sol avec récupération rapide de l'énergie par un système géothermique horizontal à détente directe (DX).
Le système à comme avantage d'être simple à réaliser. Ne requérant aucun creusage, il s'adapte à tous les terrains.

Un capteur solaire thermique à basse température

Le capteur solaire du Duonergia peut fonctionner à basse température et demeurer très efficace. En ce sens, il ne requiert pas nécessairement un système de haute technologie pour le captage de l'énergie solaire. Des tuyaux noirs de plastique placés derrière un panneau de polycarbonate à double parois peuvent suffire. Étant exposés au soleil ils réchauffent au contact un mélange eau-antigel qu'on fait circuler dans le sol sous un isolant. Ceci permet d'élever la température du sol de 8'C à 20'C même en hiver.
Un système plus élaboré avec capteurs à haute température peut aussi être utilisé servant d'abord à chauffer l'eau chaude domestique et ensuite le système de géothermie horizontale.
Récupérer l'énergie

La chaleur accumulée dans le sol peut ensuite être soutirée par un gaz réfrigérant circulant dans des conduits de cuivre selon la technique de géothermie à détente directe (DX). L'énergie soutirée est alors stokée dans un plancher de béton ou dissipée dans l'air de l'habitation.Dans ce concept, la terre agit comme stockage de faible durée (12 à 24 heures) car la terre doit être refroidie pour mieux absorber l'énergie solaire du lendemain.

Pas idéal pour la climatisation

Il est aussi à noter que ce type de système géothermique est de faible capacité. On doit utiliser une thermopompe d'un maximum de 2 tonnes car la superficie n'est pas suffisante pour un fort échange thermique.. Une géothermie standard à antigel ne peu fonctionner car elle nécessite beaucoup plus de longueur de tuyau. De plus, la dispersion de chaleur n'est pas efficace donc on ne peut climatiser adéquatement avec ce système.

Voir article complet: Chauffage solaire

Géothermie DX à expansion directe (détente directe) / La plus efficace

La géothermie à détente directe (DX) est reconnue par le ministère Ressources naturelles Canada et par Hydro-Québec pour l'obtention de subventions à la géothermie depuis l'automne 2009.
Ce système a fait ses débuts au Québec vers 1995 et il s'est vite imposé comme le système le plus intéressant pour la rénovation de petits immeubles résidentiels ou commerciaux ayant une charge de chauffage/climatisation  de 5 tonnes et moins.

Les avantages du DX: efficacité et simplicité
Dans ce système, le fréon circule dans de petits conduits de cuivre situés dans le sol. Les avantages sont nombreux:
- il n'y a pas de pompe et de circuit eau-antigel
- les puits sont limités à 100 pieds (30 m) de profondeur
- le forage se fait sans endommager les terrains, nécessitant une petite machinerie et un seul endroit de forage
- le système au fréon est entièrement fermé (comme un frigo) et ne nécessite pas d'entretien
- son efficacité est d'environ 5% supérieure car il n'y a pas d'échangeur de chaleur à entretenir ni de pertes reliées au fonctionnement de la pompe à eau-antigel

Pour plus d'informations: Géothermie DX

Géothermie / Coûts et profondeur des forages

Le nombre de forages. Le coût de la géothermie est fortement relié au nombre de forages et à la longueur des puits verticaux. L’ingénieur Jacques Lagacé, insiste sur la nécessité de bien évaluer les besoins énergétiques et de ne pas surdimensionner les puits de forage. Il ne se fie plus aux logiciels courants pour évaluer la capacité thermique. Pour chaque projet d'envergure il fait tester la capacité du sol par une firme spécialisée.

L’hydrogéologue Philippe Pasquier, de la firme Golder, fait se type de forage d’essai évaluant la réponse thermique du sol sur une durée de cinq jours.  Il confirme que les facteurs de sécurité des logiciels augmentent souvent inutilement la longueur des puits de 20 à 30% sans apporter de bénéfice.
Cette information est importante pour les projets de grande envergure mais pour les petits projets commerciaux ou résidentiels le coût des tests équivaudrait ou dépasserait le coût des forages supplémentaires. On doit donc se fier à des longueurs standard de 150 à 175 pieds par tonne pour le roc, et davantage (200 à 250 pieds par tonne) pour les sols sablonneux ou argileux.

Le pourcentage de géothermie
Pour les projets commerciaux, institutionnels ou d'envergure, les ingénieurs J. Lagacé de la firme Bouthillette Parizeau, C. Tardif de la firme CIMA, L.-F. Gagnon de la firme BBA et Vasile Minea d'Hydro-Québec prônent de limiter la capacité nominale de la géothermie à 70% des charges de chauffage maximales des immeubles. Cette pratique vise d’abord à optimiser les coûts initiaux des systèmes géothermiques notamment en réduisant la longueur totale des forages verticaux. En effet, cette capacité couvre environ 85% des besoins annuels des immeubles alors que le 30% supplémentaire ne fonctionnerait que très rarement durant les semaines les plus froides pour couvrir le 15% annuel manquant. L'investissement supplémentaire serait donc beaucoup moins rentable.

En construction résidentiel, l'approche est différente. C'est principalement la charge de climatisation qui détermine la puissance de l'appareil si la climatisation est requise. Avec une capacité trop faible, il y a aussi le danger de surutiliser un puits de le refroidir, baissant ainsi sa capacité de chauffage.

Voir article : Géothermie / Coûts / Profondeur des puits

Chauffage géothermie / Les usages les plus intéressants

Chauffer les écoles
Selon le réputé chercheur Vasile Minea du Laboratoire des technologies de l’énergie (LTE) d’Hydro-Québec, les écoles sont les immeubles les plus susceptibles de bénéficier de la géothermie. La géothermie décentralisée, utilisant plusieurs dizaines de petits appareils, permet de chauffer classe par classe selon les besoins. Un système très simple implanté en 2003, dans le projet de l’École du Tournant en banlieue de Montréal, a démontré une période simple de recouvrement de l’investissement évaluée à 7,4 ans uniquement par les économies d’énergies.

La géothermie pour climatiser
M. Minea identifie aussi parmi les usages les plus intéressants tous les projets qui nécessitent de la climatisation estivale en plus des besoins en chauffage: les centres commerciaux et édifices à bureaux, les résidences de personnes âgées, les motels, les musées, etc.

Pour les animaux et les plantes
L’ingénieur Louis-François Gagnon, de la firme BBA, a utilisé avec succès la géothermie pour chauffer le plancher radiant de pavillons du Zoo de Granby. Le chauffage radiant à basse température est idéal pour la santé des animaux. Dans les porcheries, par exemple, ont a noté une augmentation de croissance de 15% soutient aussi M. Minea.
D'autres études menées en partenariat avec Hydro-Québec par des chercheurs du Centre d'information et de développement expérimental en serriculture de St-Hyacinthe (CIDES) ont démontré que des plants poussant au-dessus d'un chauffage radiant se développaient beaucoup plus rapidement et ceci sous trois conditions différentes de luminosité. Ceci faciliterait la culture dans les régions nordiques qui bénéficient de moins d'heures d'ensoleillement.

Les cas moins intéressants pour la géothermie
De manière générale, les grands immeubles font partie des usages déconseillés pour la géothermie. Dans ces immeubles, la chaleur générée par l’éclairage artificiel, par les ordinateurs et par les usagers est souvent suffisante pour chauffer l’immeuble. Dans ce cas, l’efficacité de l’enveloppe et la récupération énergétique sont des stratégies plus rentables que la géothermie.

Autres informations: Géothermie et chauffage radiant

Géothermie au gaz naturel / Pompe a chaleur

Le gaz naturel peut aussi tirer avantage de la géothermie. En 2006, dans le cadre du projet Benny Farm de rénovation de 24 logements, la firme CIMA et son ingénieur Conrad Tardif, ont réalisé le premier projet de géothermie au Québec fonctionnant au gaz naturel.

Avantage. Cette technologie italienne a l’avantage de pouvoir chauffer l’eau à 140^oF, comparativement à seulement 130 ^oF pour la géothermie électrique.

Inconvénient. Au Québec, cette technologie ne semble pas avantageuse, car les économies d’énergies sont nettement moindre (20 à 35%) mais dans les pays où l’électricité est plus coûteuse cette technologie demeure très intéressante.

Autres informations : Géothermie, chauffage, climatisation

Choix de géothermie: système ouvert ou fermé?

Au Québec, on privilégie les puits fermés fonctionnant avec un mélange d’eau et d’antigel de qualité alimentaire. Les puits ouverts fonctionnant à l’eau inquiètent davantage depuis l’expérience de la biosphère, dont les puits sont contaminés par la bactérie du fer depuis 1998. Lors de sa conception, des analyses du sol avaient pourtant démontré un risque extrêmement faible de contamination par une telle bactérie. Aujourd’hui, compte tenu des coûts importants reliés à la réhabilitation des puits et à l’entretien, M. Yves Bélanger, gestionnaire des installations de la Biosphère, déconseille l’usage des puits ouverts s’il y a le moindre risque de contamination à la bactérie du fer.

Une innovation performante En 2007, pour le projet de l’Hôtel de ville de St-Sauveur, l’entreprise de génie-conseil Concept-R, a innové en transformant 36 pieux structuraux d’acier d’une longueur de 100 pieds en système géothermique en boucle fermée eau-antigel. Le concepteur, M. Ronald Gagnon, a fait installer deux boucles fermées de tuyaux de polyéthylène de ¾ de pouces dans chaque pieu avant de couler le béton. Comme les forages étaient déjà faits pour des raisons structurales, la géothermie fut ici très économique. En effet, le forage représente 40% des coûts de la géothermie pour les grands projets et jusqu’à 70% dans les petits projets.

Pour en savoir plus: Géothermie / Choix de système géothermique