Chillventa 2018 à Nuremberg : nouveaux fluides et Directive eco-Design au menu

La semaine prochaine à Nuremberg, le salon Chillventa accueillera plus de 1000 exposants et plus de 32 000 visiteurs. Il permettra de faire le point sur les solutions que proposent les industriels pour respecter à la fois la Directive eco-Design – calendrier d’amélioration des rendements et de réduction du bruit jusqu’en 2030 – et le Règlement Européen F-Gaz qui exige du monde du froid, de la climatisation et du chauffage thermodynamiques, une très forte réduction des émissions de gaz à effet de serre d’ici 2030 également.

Le règlement F-gaz a redonné de l’intérêt aux solutions utilisant le CO2 comme fluide frigorigène. A Chillventa, des solutions CO2 de forte puissance pour la production d’ECS, devraient être largement mises en avant. ©MesseNurnberg

Eco-Design conduit à une augmentation de l’encombrement des générateurs

La principale conséquence de la Directive eco-Design est une augmentation du volume physique des machines. Car pour simultanément augmenter le rendement annuel et réduire le bruit de fonctionnement, les deux pistes principales mises en œuvre par les constructeurs consistent à accroître la taille des échangeurs sur l’air et à faire tourner les ventilateurs plus lentement, donc à augmenter leur diamètr pour obtenir le même débit d’air.

Cette augmentation générale du volume à puissance égale des CTA (Centrales de Traitement d’Air), des caissons de ventilation, des groupes froids et des pompes à chaleur à condensation par air, ainsi que des aéroréfrigérants, dry-coolers et tours de refroidissement pose des difficultés surtout en rénovation. Lorsqu’il faut remplacer un matériel en fin de vie, l’espace disponible en toiture ou en local technique ne permet pas nécessairement d’installer les nouveaux appareils.

Du coup, les constructeurs s’orientent vers le fractionnement des puissances et de nouveaux facteurs de forme qui permettent d’installer les équipements dans de nouveaux emplacements. Par exemple, il est désormais possible de remplacer une CTA unique installée sur le toit, par un groupe double-flux horizontal monté dans le faux plafond à chaque étage ou demi-étage. Ce qui, au passage, réduit les consommations d’énergie, puisque la ventilation peut être finement pilotée en fonction des besoins de zones plus réduites dans un bâtiment.

Les pompes à chaleur à moteur à gaz sont toujours – un peu – à Chillventa où trois ou quatre fabricants japonias et chinois se partagent le petit marché européen ©MesseNurnberg

Nouveaux fluides : de nouvelles solutions pas toujours très pratiques

Le Règlement F-Gaz de son côté est en train d’écarter du marché les fluides classiques à GWP (Global Warming Power) ou PRG (Potentiel de Réchauffement Global) élevés, comme le R404A (GWP = 3900), le R134a (GWP = 1430) ou le R410A (GWP = 2088), au profit de nouveaux fluides au GWP bien plus faible, comme les HFO – dont le HFO1234ze (GWP = 6) et le HFO1234zd (GWP = 7) -, le R32 (GWP = 675) et des fluides naturels comme le R290 (le propane, GWP = 3), le CO2 (GWP = 1) et le R717 (l’ammoniaque avec un GWP = 0).

Ces nouveaux fluides sont néanmoins soit toxiques (R717), soit légèrement inflammables (HFO et R32), soit franchement inflammables (R190). Il n’est pas toujours possibles de remplacer les anciens fluides par des nouveaux dans les matériels existants, ni d’installer les matériels chargés de ces nouveaux fluides exactement comme on installait les matériels précédents.

De plus, si le classement des fluides et la conception des appareils relèvent de normes internationales et européennes, les règles gouvernant la sécurité des installations sont encore fixées indépendamment par chaque pays. Tous les payz européens n’adoptent pas la même attitude envers l’installatiuon de fluide toxique, légèrement inflammables ou inflammables.

Tous les fabricants asiatiques offriront de nouveaux systèmes monosplit, multisplit et même peut-être DRV, chargés en R32. ©MesseNurnberg

Les pompes à chaleur se développent rapidement à travers l’Europe

A Chillventa, toute une partie du salon sera consacrée aux pompes à chaleur. Gâce à leurs performances annuelles remarquables, elles consomment, à service égal, moins d’énergie primaire que des chaudières gaz. De plus, elles sont souvent réversibles. Ce qui dans la perspective d’un réchauffement de la planète et de la multiplication d’épisodes de canicule en Europe offre de nouvelles solutions de confort d’été.

En ce qui concerne les pompes à chaleur air/eau, on observe clairement deux écoles différentes. Les industriels d’origine asiatique – les japonais, les chinois et les coréens – ont choisi le R32. Les européens du Nord (Nibe) et les allemands s’orientent plutôt vers le R290 qui offre un rendement thermodynamique meilleur encore.

Dans la mesure où les pac air/eau sont des appareils monoblocs installés à l’extérieur, tous les pays européens devraient autoriser leur mise en place. En France, nous ne savons pas encore si l’installation de pac et de groupes froids air/eau chargé en R290 ou en R32 sera autorisée sur le toit des IGH (Immeubles de Grandes Hauteurs).

En grande puissance, plusieurs industriels européens présenteront à Chillventa de nouveaux groupes froid seul ou réversibles utilisant du R717 à basse pression. C’est une nouvelle architecture de machines qui, à puissance égale, permet de réduire la charge de réfrigérant. GEA devrait présenter à Chillventa, sa nouvelle gamme de pompes à chaleur eau/eau RedGenium construite selon ce principe. Destinée au chauffage dans des puissances de 500 à 1000 kW, RedGenium embarque des compresseurs GEA Grasso V HP et peut fournir de l’eau jusqu’à 70°C.

Avec sa gamme de pompes à chaleur eau/eau RedGenium, destinée au chauffage, GEA parie sur l’ammoniaque basse pression : fluide toxique, mais naturel, donc non-soumis au Règlement F-Gaz. ©GEA

Des pompes à chaleur plus exotiques

Le Fraunhofer ISE organise dans le cadre de Chillventa 2018 et de son Forum Pompes à Chaleur (Hall A4 / 407), à la fois un séminaire et un espace d’exposition consacré à ses recherches en matière de pompes à chaleur. Il sera bien sûr question de l’emploi de nouveaux fluides, mais l’institut montrera aussi l’association pompe à chaleur et capteurs solaires mixtes, PV et thermiques à la fois.

La partie thermique des capteurs alimente le condenseur à eau de la pac, tandis que les capteurs photovoltaïques – avec ou sans stockage d’électricité – fournissent l’énergie pour faire tourner la pac. Le Fraunhofer ISE estime qu’il n’est pas déraisonnable de viser une autonomie annuelle de production de chauffage, d’eau chaude et de rafraîchissement en maison individuelle avec un tel système, associé à un stockage d’électricité.

Le Fraunhofer ISE continue également ses recherches en matière de pompes à chaleur à adsorption et devrait présenter un nouveau revêtement adsorbeur. Il s’est également penché sur l’architecture optimale des canaux dans des échangeurs air/fluides à microcanaux pour réduire encore les charges de réfrigérants à puissance égale. Il destine spécifiquement ces nouveaux échangeurs à microcanaux à des groupes chargés en propane.

ll y a deux ans, lors de Chillventa 2016, plusieurs constructeurs dont Dimplex présentaient des groupes hybrides, associant compression et absorption. Ils atteignaient des rendements annuels très importants. Nous verrons si cette tendance s’est confirmée ou, au contraire, si elle s’est évaporée.

Voici l’un des axes de recherche du Fraunhofer Institut ISE pour la maison individuelle. Une pac eau/eau est alimentée en chaleur et en électricité par capteurs solaires mixtes. Si l’on ajoute un stockage d’électricité, l’institut estime que l’on peut viser une autonomie annuelle en chauffage, production d’ECS et rafraîchissement en maison individuelle. ©Fraunhofer ISE