Marché très dynamique, les grands systèmes de climatisation à détente directe, parient sur l’optimisation du rendement à charge partielle et sur le rendement annuel.

Les grands systèmes de climatisation à détente directe pour le tertiaire, dit DRV (Débit de Réfrigérant variable), VRF (Variable Refrigerant Flow), VRV (Variable Refrigerant Volume, marque déposée de Daikin), … constituent un segment très dynamique du marché de la climatisation en Europe.

Il s’agit de solutions techniques dans lesquelles plusieurs groupes extérieurs peuvent être associés en parallèle et où les unités intérieures fonctionnent indépendamment les unes des autres : certaines en chauffage, d’autre en rafraîchissement au même moment.

Les plus grands des multisplits peuvent alimenter autant d’unités intérieures que les plus petits des DRV. Mais, dans le cas d’un multisplit, ces unités intérieures fonctionnent toutes sur le même mode : chauffage ou rafraîchissement.

 

L’influence de la Directive EcoDesign

 

Les spécialistes de la climatisation à détente directe, tous asiatiques – japonais, chinois ou coréens - sans aucune exception, ont bien compris les exigences de la Directive Européenne EcoDesign et ils en appliquent au moins deux sur trois.

La directive leur demande trois améliorations simultanées - moins de bruit, meilleur rendement annuel, expression du rendement en énergie primaire et en % - avec un calendrier de plus en plus sévère étalé sur 10 à 15 ans.

 

Moins de bruit

 

La première exigence – diminution du bruit de fonctionnement - a été satisfaite par tous les fabricants grâce à un travail sur les ventilateurs des unités extérieures et sur les volutes des unités intérieures.

On voit même certains fabricants comme Daikin, faire appel pour certains modèles comme le module condenseur de son VRV IV i-series prévu pour une installation intérieure, à des ventilateurs développés par les grands spécialistes européens que sont Ziehl Abegg et ebm papst et pilotés non plus par inverter, mais grâce à un moteur brushless à courant continu. Une révolution culturelle.

 

Optimisation à charge partielle

 

La grande révolution de la Directive EcoDesign est cependant l’expression de la performance selon un profil de charge annuel - avec le choix de trois zones climatiques en Europe - qui fait la part belle au fonctionnement des machines à charge partielle.

Par conséquent, on ne parle plus de COP (COefficient de Performance) en mode chauffage, ni d’EER (Energy Efficiency Ratio) en mode froid, mais d’Escop (European Seasonal COP, COP saisonnier européen) et d’Eseer (European Seasonal EER).

Attention, l’Escop et l’ESEER de la Directive EcoDesign ne sont pas calculés de la même manière que le Scop et le SEER introduits il y a quelques années par l’association Eurovent pour exprimer la performance des machines en tenant compte de leur comportement à charge partielle.

 

Des échangeurs plus grands

 

L’optimisation du fonctionnement à charge partielle – imposé par le calcul de la performance annuelle -  a été obtenu de deux manières. Premièrement, les échangeurs air extérieur/fluide dans les unités extérieures des DRV et fluide/air ambiant dans les unités intérieures offrent plus de surface d’échange.

Les fabricants y sont parvenus grâce à une nouvelle conception de leurs échangeurs qui permet le plus souvent d’améliorer la surface d’échange sans accroître l’encombrement des machines, voire même en le réduisant. Par exemple, l’unité extérieure de la 7^e génération du DRV eco-i EX de Panasonic – 7 modèles de 22 à 56 kW froid, de 25 à 63 kW chauffage – offre désormais trois surfaces d’échange d’une seule pièce.

Là où la génération précédente découpait le condenseur à air en trois morceaux. Panasonic estime avoir gagné 5% de performance avec l’élargissement de cette surface d’échange, tout en diminuant l’encombrement des unités extérieures à puissance égale.

 

La vitesse variable est partout

 

Le second moyen pour améliorer le fonctionnement à charge partielle est la généralisation de la vitesse variable, aussi bien pour les unités extérieures – compresseurs et ventilateurs – que pour les volutes des unités intérieures.

Toshiba depuis près de dix ans déjà pilotait tous ses compresseurs par inverter, même dans les machines embarquant plusieurs compresseurs.

Daikin y est passé depuis la génération du VRV IV. Panasonic les a rejoints cette année à Chillventa. Les unités extérieures de son eco-i EX embarquent un (≤ 33 kW) ou deux (≥ 40 kW) compresseurs, tous pilotés par inverter.

 

Et le rendement en % et en énergie primaire ?

 

La Directive EcoDesign oblige désormais les constructeurs de climatiseurs, de pompes à chaleur, de chaudières, de groupes de ventilation, etc. à exprimer la performance de leurs machines en énergie primaire et selon un profil de charge annuel.

On ne le croirait pas, aucun des exposants de matériels de climatisation à Chillventa ne respecte cette disposition. Toutes leurs annonces et leurs documentations parlent en CV (même pas en kW), en COP, … Aucun rendement en % en vue.

Il faut aller vers leurs sites internet spécialisés – par exemple http://ecodesign.toshiba-airconditioning.eu/ pour Toshiba – pour trouver des renseignements techniques en kW, le SEER, le Scop, la classe énergétique et la fiche technique avec tous les renseignements demandés par la Directive.

 

Et le règlement F-Gaz ?

 

Ce qui manque clairement aussi à Chillventa, c’est une solution à long terme pour les réfrigérants utilisés par les DRV et autres VRF. Pour l’instant, tous les constructeurs en restent au R-410A.

Tous expérimentent ou commercialisent déjà au Japon des DRV au R-32, voire au CO2 dans le cas de Daikin. Le VRV CO2 de Daikin est même disponible en Europe si l’on insiste un peu. Mais les règlementations européennes sur la sécurité dans les bâtiments ne permettent pas le déploiement de réseaux de plusieurs centaines de mètres de canalisation contenant du R-32 légèrement inflammable ou du CO2 dont la pression de fonctionnement dépasse les 120 bar.

Ce salon Chillventa ne marque pas encore une transition. Les constructeurs respectent tous les exigences actuelles et futures de la Directive EcoDesign. Mais il manque encore une solution pour le remplacement du R-410A dont le GWP (Global Warming Power) atteint 2090.

 

La solution hybride de Mitsubishi Electric

 

Les nouveaux modèles de DRV exposés à Chillventa représentent des avancées graduelles, plutôt qu’une rupture technologique. Mitsubishi Electric continue de pousser son « HVRF », un VRF hybride fluide/eau : les unités extérieures de la gamme City Multi alimentent en R-410A des boîtes d’échange fluide/eau contenant force vannes de régulation à pilotage électronique et débit variable.

Baptisées HBC, ces boîtes alimentent en eau glacée ou eau chaude les unités intérieures du système. La circulation de réfrigérant est donc limité au trajet U_ext/boîtes d’échange.

Ce parcours plus court permet de surveiller plus facilement l’apparition d’éventuelles fuites. La version du HVRF présentée à Chillventa permet de chauffer et de rafraîchir simultanément.

 

Le nouveau DRV tout intérieur de Daikin

 

Pour sa part, Daikin mettait en avant son nouveau VRV IV-i conçu pour faciliter une installation entièrement en intérieur. La traditionnelle unité intérieure a été divisée en deux parties. Une partie fortement isolée contre le bruit contient le compresseur. Elle a sensiblement la même taille qu’une machine à laver domestique.

La seconde partie est un condenseur à air horizontal. La liaison entre les deux est par tubes de R-410A. La forme du condenseur lui permet d’être posé contre une paroi extérieure avec une grille permettant le passage des flux d’air. Le VRV IV-i est compatible avec toutes les unités intérieures de la gamme VRV IV.

 

Des VRV mini, mais plus grands chez Toshiba

 

Toshiba présentait à Chillventa sa nouvelle génération de mini-DRV, le Mini SMMSe, disponible en trois puissances 12,1, 14 et 15.5 kW froid et 12,5, 16 et 18 kW chauffage. Le Mini SMMSe peut alimenter jusqu’à 13 unités intérieures, contre 9 auparavant.

L’industriel estime que l’efficacité est améliorée de 30 à 80% selon les configurations. L’ESEER annuel dépasse 10. Le Mini SMMSe est disponible en triphasé et permet jusqu’à 180 m de longueur de canalisations au total, 100 m entre les unités intérieures les plus éloignées et jusqu’à 30 m d’écart vertical entre l’unité extérieure et l’unité intérieure la plus éloignée si l’U_ext est au-dessus des U_int, jusqu’à 20 dans la configuration inverse.

Le fabricant présentait également la version 3 tubes – permettant la récupération de chaleur - de son grand VRF SHRMe. Il offre des unités extérieures de 20,4 à 61,5 kW froid (64 kW chaud), que l’on peut associer jusqu’à atteindre une puissance globale de 168 kW froid et de 178 kW chaud, avec un réseau de 1000 m de canalisations au maximum.

 

Pascal Poggi