Pompes à chaleur en logements collectifs neufs : quelles solutions sont disponibles ?
La prochaine RE2020 favorise nettement les pompes à chaleur en construction neuve. En logements collectifs neufs, il existe au moins quatre solutions techniques différentes pour installer des Pac.
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En maison individuelle neuve, la pompe à chaleur air/eau est déjà un classique depuis plusieurs années. Son installation est parfaitement maîtrisée par les entreprises. Les CMIstes ont l’habitude de la chiffrer et de la vendre. En immeubles de logements collectifs neufs, en revanche, les pompes sont encore rares.
Cet article identifie quatre solutions, d’autres peuvent encore apparaître d’ici l’automne :
- les deux premières solutions consistent à remplacer les chaudières collectives en chaufferie par des pompes à chaleur, soit air/eau, soit eau glycolée/eau, raccordées à des sondes géothermiques de faible profondeur.
- La troisième solution installe une pompe à chaleur individuelle eau/eau par logement. Cela pose immédiatement la question de l’emplacement des unités extérieures et de l’évacuation de leurs condensats. Mais plusieurs bâtiments ont été équipés de cette manière. Une variante de cette troisième solution fait appel à des pompes à chaleur air/eau individuelles gainables.
- La quatrième et dernière solution, pour l’instant, est développée séparément par Daikin, Vaillant et France Energie. Elle consiste à installer une pompe à chaleur sur boucle d’eau dans chaque logement, puis à les raccorder à une boucle d’eau qui relie toutes ces pac entre-elles à travers le bâtiment. Dans le logement, les pac sur boucle d’eau produisent ECS et chauffage, voire rafraîchissement si les émetteurs s’y prêtent. La température de la boucle collective est équilibrée par une pac air/eau ou tout autre générateur de chaleur.
Chauffage, ECS et, éventuellement, rafraîchissement
Dans ce premier article, nous nous concentrons sur les pac air/eau en immeubles collectifs neufs. Il s’agit d’assurer le chauffage, la production d’ECS et, éventuellement, le rafraîchissement des logements, de manière collective en remplaçant les chaudières par des pompes à chaleur. L’architecture hydraulique de la distribution du chauffage collectif dans le bâtiment ne change pas, sauf si le Maître d’Ouvrage souhaite ajouter la fonction rafraîchissement.
En construction neuve, a fortiori dans la prochaine RE2020, les puissances requises pour le chauffage sont réduites, tout comme les niveaux de température, puisque les émetteurs peuvent être dimensionnés de manière à fonctionner en basse température. En revanche, la production d’ECS, si l’on souhaite l’assurer sans appoint électrique direct, demande une température de départ élevée de l’ordre de 70°C.
Le rafraîchissement, pour sa part, ne pose pas de problème technique majeur. Si le besoin de rafraîchissement est faible, il est parfaitement possible d’envisager un groupe VMI (Ventilation mécanique par insufflation, qui insuffle l’air dans le logement au lieu de l’en extraire) individuel dans chaque logement, avec prise d’air directement à l’extérieur et échangeur air/eau « glacée » dans le groupe. Cet échangeur étant alimenté par les pompes à chaleur collectives en eau chaude en hiver et en eau glacée en été.
Ventilairsec, un industriel français, propose un groupe de VMI baptisé Purevent, équipable de la batterie air/eau Hydro’R. Dans ce cas, le groupe Purevent embarque aussi une solution de relevage de condensats. Le caisson Purevent atteint un débit d’air maximal de 350 m3/heure. Tandis que le débit d’eau maximal dans la batterie ne dépasse pas 1 1 m3/heure. ©Ventilairsec
Selon Ventilairsec, avec une température d’air extérieure de 35°C, une température d’eau glacée de 7°C, un débit d’air de 90 m3/heure et un débit d’eau de 0,3 m3/heure, la température de soufflage en sortie du groupe Purevent est de 17,5°C. Si le débit d’air est porté à 180 m3/heure, la température de soufflage monte à 21,2°C.
En augmentant la température d’eau glacée à l’entrée des groupes Purevent à 18°C, ce qui au passage accroît le rendement des pac qui produisent l’eau glacée, toujours avec un débit d’eau de 0,3 m3/heure dans la batterie Hydro’R., la température d’air soufflé est portée à 23,5°C pour un débit d’air de 90 m3/heure.
Il est également tout à fait possible d’utiliser des batteries air/eau dans des groupes de ventilation double flux individuels ou collectifs. Tempérer l’air neuf insufflé par la ventilation est un bon moyen d’apporter plus de confort et de satisfaire aux exigences de confort d’été de la RE2020, sans aller jusqu’à la climatisation.
Mais, il est aussi tout à fait concevable de distribuer du rafraîchissement dans les logements collectifs en les équipant de ventiliconvecteurs, de plancher ou, surtout, de plafonds chauffant-rafraîchissant. Les industriels italiens, comme Sabiana, sont spécialistes des ventiloconvecteurs de petite puissance avec des esthétiques plus domestiques que tertiaires.
L’offre de pompes à chaleur air/eau
Côté générateurs, l’offre de pompes à chaleur air/eau haute température – à cause de la production d’ECS – dans des puissances susceptibles de convenir pour des immeubles de logements collectifs neufs est, pour l’instant, plus restreinte qu’on l’imagine. Mais, les constructeurs proposent des modèles cascadables.
La pac air/eau que l’on rencontre le plus fréquemment en collectif neuf est le modèle HRC 70 du français Auer, membre du groupe Muller. La HRC est une pac à puissance modulable, disponible dans des puissances nominales de 11 à 35 kW qui atteignent une efficacité A++.
Ces pac sont cascadables jusqu’à 140 kW. Auer propose un pilote de cascade et la panoplmie hydraulique pour raccorder de 1 à 4 pac HRC70, ainsi que des ballons à serpentin jusqu’à 12 000 l de capacité pour produire l’ECS collective.
Les pac Auer HRC 70 ne sont pas réversibles, mais offrent une température de départ d’eau jusqu’à 70°C et, surtout, utilise le R290 en guise de fluide frigorigène. Le R290 ou propane est un fluide naturel, particulièrement efficace du point de vue thermodynamique qui ne contient pas de HFC et n’est donc pas soumis au règlement européen F-Gaz. Son GWP (Global Warming Power) est de 3 seulement. C’est donc un fluide pérenne dans le temps. ©Auer
De son côté, Weishaupt propose les pac air/eau WWP L A. de 6 à 60 kW de puissance unitaire. Pour le sujet du jour, les modèles les plus intéressants sont les WWP L 25 A-2 (24,50 kW, COP de 4,30 à A7/W35), L 40 A-2 (32,70 kW, COP de 4,10), L 60 AD-2 (55,80 kW, COP de 4) et la L 60 ADR (54,40 kW, COP de 3,72). Ce dernier modèle est réversible, tandis que les précédents assurent chauffage et production d’ECS.
Malheureusement, parmi les pac WWP LA. de Weishaupt, le modèle les plus puissant utilise le R407C, un fluide dont le GWP est particulièrement élevé (1800) et qui n’a plus d’avenir à court terme. Les modèles L 25 A-2 et L 40 A-2 utilisent le R449A, dont le GWP de 1397 n’assure pas non-plus sa disponibilité à l’avenir. ©Weishaupt
La seule autre réponse obtenue à cette enquête sur les pompes à chaleur haute température, pour l’instant, est celle du groupe BDR-Thermea qui met en avant sa pompe à chaleur à gaz à absorption PGA 38H, fabriquée par l’italien Robur. Ce modèle, relativement peu modifié, existe depuis près de 50 ans. Cette pac affiche une puissance unitaire de 38,30 kW à A7/W50 et de 31,2 kW à A7/W65. Elle assure seulement le chauffage et la production d’ECS à 65°C avec un préparateur supplémentaire. Cette pac est cascadable de 2 à 5 appareils pour atteindre 191,5 kW.
La pac PGA 38H de De Dietrich utilise un mélange d’ammoniac et d’eau comme fluide frigorigène : elle échappe à la réglementation F-Gaz. Par rapport à une chaudière à condensation classique, son rendement est de 30 à 50% supérieur, avec un rendement sur PCI de 165% à charge partielle. Tout cela devrait lui permettre de passer les exigences carbone sur l’énergie posées par la RE2020, au moins jusqu’en 2024. ©De Deitrich
L'enquête continue. Plusieurs fabricants n’ont pas encore répondu. Le prochain article portera sur les pac eau glycolée/eau installées en chaufferie.
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