La technique des pompes à chaleur sur boucle d?eau convient particulièrement bien aux bâtiments tertiaires très performants. Et les fabricants français n'ont pas dit leur dernier mot.
Les Pompes à chaleur sur boucles d’eau sont des Pac monobloc à condensation par eau. Ce sont donc des Pac eau/air. Elles prennent (en mode chauffage) ou rejettent (en mode froid) les calories dans une boucle d’eau - constituée de tubes de 80 mm de diamètre au maximum pour les très grandes installations - sur laquelle sont raccordées plusieurs Pac.
Certaines installations comptent moins d’une dizaine de Pac sur boucle d’eau, d’autres en rassemblent plus d’un millier sur la même boucle. L’un des intérêts principaux de ces appareils est leur totale indépendance de fonctionnement.
Une Pac sur boucle d’eau peut fonctionner en mode chauffage, tandis que sa voisine sur la boucle est en mode rafraîchissement. Dans le cas d’un immeuble de bureaux, par exemple, il n’est pas nécessaire de mettre en route toute une installation centralisée pour chauffer ou rafraîchir quelques bureaux seulement. Autre intérêt, si une Pac sur boucle d’eau est en panne, cela ne concerne qu’un seul local dans un bâtiment et non l’ensemble de l’installation.
La boucle d'eau est maintenue entre 20 et 40°C, ou encore mieux entre 12 et 48°C selon France Energie. Pour équilibrer la boucle, l'apport de chaleur peut faire appel à la récupération de chaleur fatale sur les eaux grise, sur l'air extrait, etc. Tandis que la dissipation de chaleur pour refroidir la boucle est utilement consacrée à la production d'ECS. doc. France Energie
Equilibrer la boucle d’eau
Cette indépendance de fonctionnement facilite l’équipement des bâtiments présentant des besoins contrastés : façade nord en demande de chauffage, tandis que la façade sud doit être rafraîchie dès le mois de mars, ou bien présence d’un local ou de plusieurs locaux abritant des serveurs et en perpétuelle demande de froid, tandis que les bureaux doivent être chauffés.
Il faut maintenir la température de la boucle entre 20 et 40°C, plutôt 20°C en mode froid, plutôt 40°C en mode chauffage. Si la diversité d’emploi des Pac sur la boucle ne suffit pas, il faut soit évacuer de la chaleur, soit lui en apporter, mais de manière très épisodique et par les conditions extérieures les plus chaudes ou les plus froides dans l’année.
Pour évacuer de la chaleur, il faut d’abord rechercher ses usages possibles : chauffage ou préchauffage d’ECS, etc. A défaut, la boucle est raccordée à un dry-cooler ou à des capteurs enterrés avec circulation d’eau glycolée.
Les pac sur boucle d'eau prennent toutes sortes de formes : en allège apparente, en allège non-carrossée, en plafonnier, etc. doc. France Energie
Seulement deux fabricants en France
Pour apporter de la chaleur, une chaudière fait l’affaire. D’autres sources de chaleur sont parfaitement concevables du point de vue technique : capteurs solaires thermiques, raccordement à du chauffage urbain, récupération sur le condenseur d’une chambre froide, etc.
Comme l’apport de chaleur n’est qu’épisodique, toutes ces technologies, en l’état actuel des prix de l’énergie, sont difficiles à amortir. Il existe des Pac sur boucle d’eau de 1,2 à 50 kW. Il reste deux fabricants en France : France Energie, qui appartient au groupe Muller et qui ne fabrique pratiquement que ce type d’appareils, et CIAT.
Wesper, longtemps un spécialiste de ce genre d’équipements, a disparu avec le naufrage d’Airwell d’abord, puis de l’espagnol Hitecsa.
Les pac sur boucle d'eau les plus puissantes, de 20 à 50 kW, sont souvent des appareils conçus pour des surfaces commerciales indépendantes dans une galerie commerçante associée à un hypermarché, dans un centre commercial, etc. doc. France Energie.
De 1,2 à 50 kW
L’offre de Ciat se compose de deux gammes et de 10 modèles au total qui utilisent tous le R407C en guise de fluide. La gamme RXH en froid seul et la gamme IXH réversible, dans des puissances froid de 7 à 41 kW et des puissances chaud de 8 à 48 kW.
Cette offre Ciat est plutôt destinée aux magasins des centres et galeries commerciales. France Energie dispose de 13 gammes de Pac sur boucle d’eau dans différents facteurs de forme : cassette 600 x 600, gainable droit, gainable équerre, gainable hôtellerie, pose en allège carrossée ou non, avec reprise d’air en façade ou en dessous, etc.
Il existe même une Pac à condensation sur eau de ville, gainable et froid seul pour les cas extrêmes où la pose d’une boucle d’eau n’est pas concevable. Au total, France Energie propose plus de 60 modèles sur boucle d’eau réversibles le plus souvent ou froid seul pour un petit nombre d’entre eux, dans des puissances allant 1,2 à 30 kW.
Toutes les équipements de France Energie communiquent sur KNX ou sur LonWorks. Un module BACNet sera disponible en 2017.
France Energie propose des solution non-carrossées, destinées à être dissimulées derrière un habillage. Doc. France Energie
Certification Eurovent
Les pompes à chaleur sont certifiées au niveau européen par Eurovent dans le cadre de son programme European HP . Dans le langage d’Eurovent, il s’agit plus précisément de la sous-catégorie HP / ELEC / R / WL / RA qui désigne les Pac sur boucle d’eau.
Pour l’instant, seul France Energie a fait certifier des produits. En abondance d’ailleurs puisque le fabricant dispose de 13 gammes certifiées. La certification Eurovent, d’une part, atteste que les valeurs indiquées par le fabricant sont vraies. Ce qui semble normal, mais l’enthousiasme de certains industriels pour leurs produits les pousse parfois à exagérer leurs performances.
D’autre part, la certification Eurovent permet, dans un calcul RT2012, de saisir les valeurs certifiées et non les valeurs par défaut, nettement pénalisantes, figurant dans la méthode de calcul. Il semble bien que seul France Energie se soucie de performances en construction neuve.
France Energie bénéficie de tout le savoir-faire du Groupe Muller et développe avec son aide de nouvelles solutions de pilotage à partir de thermostats d'ambiance intelligents, connectés et pourvus de détecteurs de présence. Doc. France Energie
Une faible quantité de fluide
La totalité des Pac sur boucle d’eau disponibles en France utilisent le R407C en guise de fluide frigorigène. C’est un mélange de R134a (52%), de R125 (25%) et de R32 (23%). Le GWP (Global Warming Power ou contribution à l’effet de serre) du R407C est élevé et atteint 1610, un peu moins que celui du R410A (1890).
Comme le R410A, le R407C n’est donc pas menacé à très court terme par la réglementation européenne F-Gaz, mais suffisamment tout de même pour que les industriels qui l’utilisent soient en ardente recherche d’un remplaçant dont le GWP serait inférieur à 700.
France Energie a d’ailleurs remporté un appel d’offre de l’Ademe sur le thème du fluide du futur. L’avantage des Pac sur boucle d’eau est cependant qu’elles contiennent un faible volume de fluide : 580 g dans la cassette 600x600 K7RO 21 HEE de France Energie, par exemple.
De plus, ce fluide est enfermé hermétiquement dans chaque pompe à chaleur au lieu d’être transporté dans des canalisations comme l’imposent les monosplits, multisplits et autres DRV. Le risque de fuite – que le règlement F-Gaz combat férocement – est extrêmement réduit.
D’autres évolutions à venir
France Energie travaille dans plusieurs directions pour accroître l’intérêt de cette technologie. Par exemple, tout le monde ou presque, connaît les ventilo-convecteurs 4-en-1, capables d’assurer chauffage, rafraîchissement, apport d’air hygiénique et récupération de chaleur ou de fraîcheur sur l’air extrait.
France Energie imagine une Pac sur boucle d’eau, complétée par un mini-groupe double flux avec prise et rejet d’air sur l’extérieur. De cette manière, l’appareil pourrait non-seulement assurer une parfaite indépendance du chauffage et du rafraîchissement, mais aussi de la ventilation.
Comme France Energie appartient au groupe Muller, l’entreprise a accès à toutes les technologies du groupe. Imaginez une Pac sur boucle d’eau pourvue du thermostat connecté intelligent qui équipe les convecteurs des marques du groupe. Elle serait capable de détecter la présence dans le bureau, d’apprendre les habitudes des occupants et de se programmer toute seule.
Avec une mise à jour de son électronique et une sonde CO2, elle saura gérer la qualité de l’air intérieur de manière autonome. Les premiers exemples de cette nouvelle génération de matériels sont installés par Bouygues Construction dans le nouveau siège de la SCOR, 18800 m² avenue Kléber à Paris.
Source : batirama.com / Pascal Poggi