France Energie boucle la boucle d’eau avec ses nouvelles pompes à chaleur

Depuis 1987, plus de 200 000 pompes à chaleur sur boucle d’eau ont été livrées par France Energie, une filiale du groupe Muller, et installées en France. La  Pac sur boucle d’eau a fait l'objet de nombreux articles notamment concernant, ses principes et atouts, pour la construction de grands immeubles de bureaux équipés de cette technologie ou lors de rénovations lourdes où elles ont montré tout leur intérêt.

France Energie a participé à un programme de recherches financé par l’Ademe et portant sur les fluides du futur. Ce travail lui a permis de tester plus d’une douzaine de fluides, de vérifier que le R290 présente bien les excellentes qualités thermodynamiques que la littérature scientifique lui attribue et de choisir le R513A, pour l’instant. ©PP

Deux avancées pour les Pac sur boucle d’eau

Deux grandes avancées sont apparues récemment pour les pompes à chaleur sur boucle d’eau. Premièrement, l’arrêté du 7 Mars 2018 leur accorde un « Titre V », c’est-à-dire une définition officielle de la manière dont elles peuvent être intégrées dans le moteur de calcul de la RT2012.

Ensuite, grâce au Règlement Européen F-Gaz, de lourdes incertitudes pèsent sur les technologies de climatisation utilisables en ERP et sur les fluides qu’elles pourront embarquer. Mais les modifications proposées pour le fameux article CH35 – toujours en cours de révision, malgré une échéance indiquée au 19 Mars 2019 - de l’Arrêté du 25 juin 1980 « portant approbation des dispositions générales du règlement de sécurité contre les risques d'incendie et de panique dans les établissements recevant du public (ERP) » placent la pompe à chaleur sur boucle d’eau dans une position extraordinairement favorable.

Il l’exonère en effet de de toute contrainte liée à l’emploi de fluides inflammable, dès lors que son circuit frigorifique est scellé et qu’elle bénéficie d’un marquage CE au sens du règlement F-Gaz. L’avenir de cette technologie est donc assuré en tertiaire et en ERP. Elles pourraient être chargées en propane – R290, un fluide dont le tout petit GWP de 3 assure la présence à long terme - de manière tout à fait règlementaire.

La nouvelle Pac sur boucle d’eau fonctionne au R513A et ajoute la fonction ventilation avec récupération de chaleur et free-cooling. ©PP

Du R513A dans les Pac sur boucle d’eau

En attendant, France Energie a annoncé que ses nouvelles Pac d’abord, puis progressivement, toutes ses gammes existantes, utiliseraient le R513A. Fourni par le chimiste Chemours, ce fluide est un mélange de 56% de HFO1234yf et de 44% de R134a, avec un GWP de 573, selon les données du Veme rapport du GIEC (GIEC AR5) publié en 2014.

L’important est cependant, outre son faible GWP, que le R513A est classé A1 : ni toxique, ni inflammable. Naturellement, son ODP (Ozone Destruction Potential ou effet sur la destruction de la couche d’ozone) est nul. Il fonctionne dans des conditions de pression comparables à celles du R134a : à 63°C, 18,64 bar en phase liquide et 18,63 en phase gazeuse. Sa température d’ébullition à 1,013 bar est de -29°C et sa température critique atteint 96,5°C. Les nouvelles pac de France Energie UtCi 4-en1-FE destinées à l’équipement des bureaux atteignent avec ce fluide un COP de 5,16 et un EER de 5,19.

L’unité de ventilation supplémentaire peut être ajoutée à une pac UtCi 4-en1-FE pour porter le débit de ventilation de 96 à 230 m3/heure. ©PP

Plusieurs nouvelles Pac

Le 28 Mars, France Energie a ouvert son usine de Laval et montré tout un ensemble de nouvelles pompes à chaleur sur boucle d’eau. L’UtCi 4-en1-FE (Unité thermodynamique de Confort individuel) assure le chauffage, le rafraîchissement, la ventilation double-flux avec récupération de chaleur sur l’air extrait et le free-cooling avec bypass de son échangeur.

Ces Pac sont directement raccordées en façade par une prise et un rejet d’air. Une seule UtCi 4-en1-FE assure un débit de ventilation de 96 m3/heure. Ce qui suffit pour un bureau de 3 personnes. Pour la ventilation d’une salle de réunion, elle est complétée par une seconde unité simplement de ventilation qui porte le débit à 230 m3/heure. Les caissons de ventilation de l’UtCi 4-en1-FE et de ces unités de ventilation complémentaires sont équipées de filtres M6+F8.

Pour les emplacements dont l’air extérieur est particulièrement pollué, un filtre au charbon actif est disponible en option. Utiliser les UtCi 4-en1-FE supprime les CTA et élimine les gaines de diffusion d’air sous-plafond. C’est un atout en rénovation où les plafonds sont plus bas que dans les bâtiments neufs actuels. Mais en construction neuve, cela permet aussi de caser un niveau de plus dans un bâtiment d’une hauteur standard de 28 m. Là, tout le monde effectue de tête la multiplication m² gagnés x . … € et cette solution devient soudain particulièrement attractive.

Les régulateurs Smart Eco de France Energie sont développés par son partenaire Arcom. Les Pac sur boucle d’eau sont connectées en Izot, donc nativement en LonWorks et BACnet/IP. Elles sont pilotées individuellement, rassemblées sous un caisson d’étage qui commande aussi l’éclairage si nécessaire, ou bien rapportées à une GTB. ©PP

Equilibrer la boucle

La boucle d’eau qui alimente ces Pac doit être maintenue entre 12 et 48°C. Pour y parvenir, les concepteurs ont classiquement recours à un aéroréfrigérant - un dry-cooler – et/ou à un groupe froid pour la refroidir, à une chaudière ou à une pompe à chaleur pour la réchauffer. Un raccordement à un réseau de froid urbain et à un réseau de chauffage urbain est aussi possible.

Pour faciliter la mise en œuvre des Pac sur boucle d’eau, France Energie a conçu un groupe air/eau hybride réversible. Il embarque deux appareils dans un même caisson et mutualise les ventilateurs. Il contient d’abord un dry-cooler (un condenseur) monté verticalement et alimenté directement par la boucle d’eau.

Ensuite, il contient un groupe réversible, fonctionnant au R513A, tant qu’à faire, et dimensionné pour les besoins spécifiques d’une boucle d’eau alimentant des Pac. Baptisé GEN3, il offre une puissance de 60 kW en chauffage et fonctionne avec une loi d’eau fluctuant de 4K autour de 30°C. Il sait fonctionner dans une amplitude maximale de température d’eau de 16 à 48°C.

GEN3 combine les fonctions de dry-cooler (l’échangeur de gauche) et celles d’un groupe froid réversible. C’est une solution deux-en-un hybride pour l’équilibrage de la boucle. ©PP

Et le logement collectif ?

Sans s’appesantir outre mesure, France Energie présentait aussi une Pac sur boucle d’eau triple service – chauffage, rafraîchissement et production d’ECS – destinée à l’équipement individuel des logements collectifs. Baptisé OBO, cet appareil au sol affiche l’encombrement d’une petite machine à laver. Il offre des puissances de 3,5 à 18 kW, un COP de 5,2 et un EER de 4,1, produit de l’ECS en alimentant un préparateur séparé. Il embarque un compresseur piloté par inverter et son propre compteur d’énergie, connectable, naturellement.

OBO est raccordé à une boucle d’eau verticale qui dessert les logements, maintenue dans un intervalle de température de 10 à 30°C, voire à une boucle alimentée par des capteurs géothermiques. Il est complété par un plancher chauffant-rafraîchissant ou par des ventiloconvecteurs dessinés avec l’aide de Campa, une autre marque du groupe Muller, est spécialement conçus pour l’équipement de logements.

Minces, accrochés au mur comme un radiateur, ils combinent convection et rayonnement dans des puissances de 05 à 1,5 kW qui conviennent parfaitement aux logements neufs. Ils embarquent également des filtres efficaces pour la purification de l’air intérieur et leurs façades avant sont personnalisables à travers un large choix d’apparences dessinées par Campa.

Voici la proposition de France Energie pour les logements, notamment collectifs : une Pac sur boucle d’eau posée au sol et des ventiloconvecteurs conçus pour le logement. La Pac est réversible, peut aussi alimenter un plancher chauffant-rafraîchissant et produit de l’ECS. ©PP

Des solutions adaptées aux îlots urbains

France Energie défend, à bon droit, l’idée selon laquelle les pompes à chaleur sur boucle d’eau sont parfaitement adaptées aux îlots urbains mélangeant bureaux et logements dans le cadre de quartiers à énergie positive, irrigués par de courts réseaux urbains. Le plus souvent en demande de rafraîchissement, les immeubles de bureaux pourront alimenter les logements collectifs pour combler leurs besoins de chauffage et d’ECS.

Même lorsque l’îlot fonctionne principalement en mode rafraîchissement, il faut tout de même produire l’ECS des logements. Ce qui contribue à l’équilibre de la boucle de quartier. France Energie songe à développer d’autres générateurs encore, tout en sachant que l’entreprise ne maîtrise pas nécessairement toutes les technologies nécessaires.

Elle a donc investi un million d’Euros pour créer dans son usine de Laval, p@rc, un laboratoire de recherche accueillant des doctorants, des chercheurs et d’autres entreprises. Grâce au groupe Muller, France Energie investit environ 20% de son chiffre d’affaires dans la recherche et le développement.