Rénovation thermique d'une serre ornementale en Grand Est

La rénovation thermique serre ornementale présentée ici couvre une exploitation de 2 000 m² en Grand Est (zone H1). La mission a combiné le remplacement de la chaudière fioul par une PAC air-eau et l'installation d'un double écran thermique.

Ce projet, réalisé sous la fiche AGRI-TH-108 en version A35.2, illustre la stratégie bi-énergie sur une zone froide et la possibilité de cumuler deux fiches CEE (AGRI-TH-108 et AGRI-EQ-102) sur un même mandat. Les données d'identification de l'exploitation ont été anonymisées par accord avec l'exploitant.

Contexte et situation de départ

L'exploitation cultive des plantes ornementales en pot (chrysanthèmes, cyclamens, poinsettias) sur une surface de 2 000 m². La saison de production principale est l'automne, avec des campagnes courtes mais à température élevée (18-20 °C de consigne).

Caractéristiques de la serre ornementale

La serre est une structure verre simple vitrage sur tablettes, orientée est-ouest. Elle comprend deux nefs de 1 000 m² chacune séparées par un mur coupe-vent. Le chauffage d'origine est une chaudière fioul de 450 kW datant de 2002, alimentant un réseau de tuyaux horizontaux sous tablettes.

Aucun écran thermique n'était installé. La seule mesure d'isolation nocturne était la fermeture des aérations de toiture. Le coefficient U moyen de l'enveloppe (verre simple, joints vieillissants) était estimé à 6,2 W/m²K lors du diagnostic.

La surface totale d'enveloppe est de 3 100 m² (couverture + pignons + parois latérales). La hauteur à la gouttière est de 3,5 m, avec une pente de toiture à 22°.

Problèmes constatés avant intervention

La consommation annuelle de fioul était de 85 000 litres, soit environ 870 MWh par an. Le coût de chauffage représentait 30 % du chiffre d'affaires de l'exploitation, proportion en hausse depuis la flambée des prix du fioul en 2022-2023.

La chaudière fioul présentait des signes d'usure : rendement PCS mesuré à 78 % lors d'un bilan de diagnostic (contre 90-92 % pour un équipement en bon état). Le technicien chaudière signalait que l'échangeur nécessiterait un remplacement dans les deux ans.

L'exploitant souhaitait réduire sa dépendance au fioul et sécuriser ses coûts d'énergie sur le long terme. L'installation d'une PAC couplée à une chaudière gaz d'appoint a été identifiée comme la voie principale lors du premier entretien.

Diagnostic énergétique et bilan thermique

L'audit énergétique de serre a débuté par un relevé complet des parois et une campagne de mesures terrain. Le résultat principal est le calcul des déperditions de la serre à la température de design locale.

Campagne de mesures et relevé des parois

Le relevé terrain a duré 2 jours et comprenait la mesure de toutes les surfaces de paroi, le relevé des vitrages, l'identification des ponts thermiques et la vérification de l'état des joints. Les données de consommation fioul des 3 dernières années ont aussi été collectées.

La campagne de mesures a couvert une période de 3 jours en novembre, lors d'une période froide représentative. Six sondes de température intérieure et extérieure ont été déployées pour mesurer le profil thermique réel de la serre.

Les mesures ont confirmé le coefficient U moyen de 6,2 W/m²K et ont révélé des ponts thermiques significatifs au niveau des appuis de verre. Ces ponts thermiques ont été intégrés comme majoration de 8 % sur le coefficient U global dans les calculs. L'ADEME recommande cette approche pour les serres verre en vieillissement.

Calcul des déperditions et puissance de pointe

La formule P = U × A × ΔT a été appliquée avec U = 6,2 × 1,08 = 6,7 W/m²K. Pour la zone H1 Grand Est, la température de design est −13 °C. Avec une consigne intérieure de 18 °C, ΔT = 31 °C.

Déperditions par transmission : 6,7 × 3 100 × 31 = 643 kW. Ajout des infiltrations et renouvellement (12 %) : 643 × 1,12 = 720 kW. La chaudière fioul de 450 kW était donc sous-dimensionnée pour couvrir les pointes extrêmes, ce qui expliquait les difficultés à maintenir la consigne lors des vagues de froid.

Le calcul a montré que l'installation d'un double écran avec coefficient d'isolation combiné de 0,48 réduirait les déperditions nocturnes à 720 × (1 − 0,48) = 374 kW. La puissance de pointe nocturne avec écran représente 52 % de la puissance sans écran — une réduction déterminante pour le dimensionnement de la PAC.

Solution préconisée : PAC + double écran

Le dimensionnement a conclu à une stratégie bi-énergie : une PAC air-eau couvrant 75 % de la pointe nocturne avec écran, complétée par une chaudière gaz condensation pour les appoints. Le double écran a été dimensionné selon la fiche CEE AGRI-EQ-102. Le détail de la méthode est présenté dans le guide dimensionnement PAC serre.

Remplacement de la chaudière par une PAC air-eau (AGRI-TH-108)

La puissance PAC cible à −13 °C est 75 % × 374 kW = 280 kW. Avec un COP de 2,0 à −13 °C, la puissance nominale constructeur à +7 °C doit être d'environ 330-360 kW. Une PAC de 350 kW nominal a été retenue.

La chaudière fioul a été remplacée par la PAC air-eau + une chaudière condensation gaz de 200 kW. La chaudière gaz prend le relais lors des températures inférieures à −8 °C et lors des maintenances de la PAC. Le réseau de distribution existant (tuyaux sous tablettes) a été maintenu, avec adaptation de la loi de chauffe pour les températures PAC (départ max 50 °C vs 75 °C avec fioul).

Un ballon tampon de 8 000 litres (23 L/kW) a été installé pour garantir les cycles minimum de la PAC. Le guide PAC air-eau serre détaille les critères de dimensionnement du ballon tampon et du schéma hydraulique bi-énergie.

Installation d'un double écran thermique (AGRI-EQ-102)

Le double écran retenu est une combinaison écran aluminisé (couche 1, coefficient isolation 0,40) et écran tissu dense (couche 2, coefficient isolation 0,20). Le coefficient d'isolation combiné atteint 0,48 selon la méthode de calcul de la fiche AGRI-EQ-102.

Les deux écrans sont motorisés et pilotés par l'automate climatique existant. Le déploiement nocturne est automatique à partir de 30 minutes avant le coucher du soleil. En cas de vent fort, l'écran extérieur est rentré par sécurité pour protéger le mécanisme.

La mise en œuvre du double écran thermique serre a nécessité une adaptation du câblage de la charpente pour le passage des câbles de motorisation. Le câblage a été réalisé lors d'une période hors culture pour minimiser les perturbations.

Résultats mesurés et validation

Les résultats ont été mesurés lors de la première saison complète après installation. La campagne de mesures a reproduit le protocole du diagnostic pour permettre la comparaison directe.

Économies d'énergie et performances mesurées

La consommation de fioul est tombée à zéro — la chaudière fioul a été déposée. La chaudière gaz d'appoint a consommé 18 000 m³ de gaz naturel (180 MWh). La PAC a consommé 95 MWh électriques pour produire 285 MWh thermiques (SCOP mesuré = 3,0).

Bilan énergétique avant : 870 MWh fioul, rendement chaudière 78 %, chaleur utile réelle = 678 MWh. Bilan énergétique après : 285 MWh PAC + 180 MWh gaz = 465 MWh de chaleur, couvrant les mêmes besoins. L'économie est de 213 MWh de chaleur utile (31 % de réduction des besoins), due aux écrans thermiques.

En coût d'énergie, le passage fioul → PAC + gaz a réduit la facture annuelle de 38 %. La volatilité du coût de l'énergie reste présente sur le gaz, mais l'essentiel du chauffage (75 % des heures) est couvert par la PAC à coût électrique stable.

La mesure du SCOP annuel (3,0) est supérieure au SCOP prévu en dimensionnement (2,8). L'écart est lié à une saison climatique légèrement plus douce que l'année de référence utilisée pour le calcul. Ce résultat confirme la validité du dimensionnement et de ses hypothèses.

Dossier CEE AGRI-TH-108 et AGRI-EQ-102

Deux demandes préalables distinctes ont été déposées avant la signature des devis : une pour AGRI-TH-108 (PAC) et une pour AGRI-EQ-102 (double écran). Cette démarche est indispensable — tout dépôt de demande après le début des travaux entraîne le rejet du dossier.

Le dossier AGRI-TH-108 comprenait le rapport de dimensionnement PAC, les fiches techniques de la PAC (puissance à 7/35, COP), l'attestation sur l'honneur et la facture finale. Le dossier AGRI-EQ-102 comprenait le rapport de dimensionnement écran, les fiches techniques des deux écrans et la facture. Les textes réglementaires de ces fiches sont consultables sur Légifrance.

Les deux dossiers ont été validés. La somme des primes CEE des deux opérations a couvert environ 18 % du coût total de l'investissement. Ce niveau de subvention réduit significativement la durée de retour sur investissement, passant de 9 à 6 ans avec les primes.

Enseignements et transposabilité

Ce projet confirme que la stratégie PAC + double écran est adaptée aux serres ornementales en zone froide. La combinaison permet de couvrir la majorité des heures de chauffe avec la PAC (bon COP) tout en garantissant la sécurité de chauffage par la chaudière gaz lors des vagues de froid.

Le cumul des fiches CEE AGRI-TH-108 et AGRI-EQ-102 est un levier financier important. Sur ce projet, les deux primes cumulées ont représenté un montant substantiel. Les projets qui n'activent qu'une seule fiche laissent des primes sur la table.

Le point de vigilance principal est la coordination des demandes préalables. Les deux opérations doivent être déclarées avant tout début de travaux, même si les installations sont réalisées à des dates différentes. Un bureau d'études qui gère les deux dossiers en parallèle évite les erreurs de timing.

Ce projet est transposable à toute serre ornementale de plus de 1 000 m² en zone H1 ou H2, chauffée au fioul ou à la chaudière gaz vieillissante, et sans écran thermique. Les réalisations ingénierie serre publiées présentent d'autres configurations pour comparaison.

L'adaptation du réseau de distribution existant (loi de chauffe basse température) est le poste technique le plus complexe. Sur ce projet, l'extension du réseau de tuyaux sous tablettes n'a pas été nécessaire car la serre était déjà équipée d'une densité tubulaire élevée. Sur d'autres serres avec réseau plus léger, une extension est à prévoir et doit être intégrée dans le chiffrage initial.

Ce que change la révision d'AGRI-TH-108

Le schéma bi-énergie de ce projet ne serait plus éligible tel quel. La fiche AGRI-TH-108 est en cours de révision : le projet d'arrêté impose l'électrification totale du chauffage, avec des PAC air/eau d'au moins 300 kW. Un projet équivalent devrait dimensionner la PAC pour couvrir seule la pointe à −13 °C, avec un ballon de stockage d'au moins une heure. La chaudière gaz ne resterait qu'en secours consigné (500 h par an et 12 % de l'énergie au plus).

Le seuil de 300 kW par PAC limite aussi la transposition. Dans les conditions de ce projet (374 kW pour 2 000 m² à −13 °C), il correspond à environ 1 600 m² de serre. Voir la fiche AGRI-TH-108 révisée et l'étude préalable de dimensionnement.

Questions fréquentes sur la rénovation thermique serre

Peut-on cumuler les fiches CEE AGRI-TH-108 et AGRI-EQ-102 sur un même projet ?

Oui. Les deux fiches sont cumulables. AGRI-TH-108 valorise la PAC, AGRI-EQ-102 valorise le double écran. Les demandes préalables sont déposées séparément, avant tout début de travaux sur chaque opération.

Quel COP obtient-on avec une PAC air-eau en zone H1 en hiver ?

À −13 °C (design zone H1), le COP réel se situe entre 1,8 et 2,2. Le SCOP annuel est plus favorable (2,8 à 3,2) car la majorité des heures de chauffe se déroule au-dessus de −5 °C. La stratégie bi-énergie est recommandée pour éviter de surdimensionner la PAC sur les quelques heures de grand froid.

Combien économise-t-on avec un double écran sur une serre ornementale ?

Un double écran à coefficient 0,48 réduit les déperditions nocturnes de 48 %. Sur ce projet, l'économie est de 213 MWh de chaleur par an. Combiné au passage PAC, la facture d'énergie totale a baissé de 38 % la première saison mesurée.

Quel est le retour sur investissement pour ce type de projet ?

Sur ce projet, le retour sur investissement est de 6 ans avec les primes CEE cumulées (AGRI-TH-108 + AGRI-EQ-102), contre 9 ans sans les primes. L'investissement initial est plus élevé qu'une rénovation aéraulique, mais les économies annuelles sont proportionnellement plus importantes.

Réaliser une étude similaire

Si votre exploitation présente une configuration comparable — serre ornementale en zone froide, chaudière fioul ou gaz vieillissante, absence d'écrans thermiques — Praxis Énergie Serres peut réaliser un diagnostic thermique complet.

La mission débute par un audit énergétique de serre qui calcule les déperditions réelles, dimensionne la PAC et l'écran thermique, et chiffre les primes CEE disponibles. Le mandat couvre la préparation des deux dossiers CEE en parallèle.

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