Pompes à chaleur : quel fluide choisir pour limiter l'effet de serre ?

Le Règlement Européen F-Gaz publié en Avril 2014 vise à protéger l’environnement en réduisant les émissions de gaz à effet de serre fluorés.

Il prévoit notamment une réduction croissante de la mise sur le marché des fluides à fortes émissions de gaz à effet de serre et utilise pour cela des quotas décroissants exprimés en « tonnes équivalent CO2 » jusqu’en 2030. Le Règlement F-Gaz édicte par ailleurs des restrictions d’utilisation progressives en se fondant sur le GWP - Global Warming Power ou Potentiel de Réchauffement Planétaire -, c’est-à-dire la contribution à l’effet de serre de chaque fluide.

Le Règlement F-Gaz sera sans doute sévérisé

Le but, pour l’instant, est de parvenir à un GWP moyen des fluides contenus dans le parc de machines thermodynamiques installé en Europe de 400 en 2030. GWP moyen signifie que le nouvelles machines – pompes à chaleur, chauffe-eau thermodynamiques, climatiseurs et groupes de production d’eau glacée – devront avoir des GWP nettement plus bas, puisque, par définition, le parc existant sera chargé en fluides avec des GWP plus importants.

Le 15 septembre 2020, la Commission Européenne a lancé une consultation publique sur la révision du règlement de 2014. En effet, le Règlement F-Gaz, tel qu’il existe, n’est pas assez sévère pour être en phase avec les nouvelles ambitions climat de l’UE définies dans le cadre du Green Deal et de la proposition de loi européenne sur le climat qui vise la neutralité carbone en 2050.

Bref, le but de la consultation n’est clairement pas d’affaiblir le règlement de 2014, mais bien de le rendre plus sévère.

Uniclima  a récemment publié un guide qui rappelle les diverses échéances prévues par le Règlement F-Gaz. Le guide a connu deux versions successives. La première, ci-dessus, soulignait que pour les Pompes à chaleur  (bi-blocs) et les climatiseurs, dont la charge de fluide est inférieure à 3 kg, en gros les appareils domestiques, les fluides dont le GWP ≥ 750 seront interdits dans les machines neuves à partir de 2025. Ce qui vise directement le R410A dont le GWP atteint 2028. La seconde version, en dessous, en revanche, limite cette interdiction aux climatiseurs ,climatiseurs réversibles et toujours aux appareils Bi-blocs, ce qui semble désigner cette catégorie spécifique de pompes à chaleur. Selon Uniclima, la seconde version est la bonne. ©Uniclima

Le R32 l’emporte pour l’instant

Le R32, dont le GWP est de 675, est pour l’instant, la solution massivement retenue par tous les fabricants d’origine asiatiques – Daikin, Fujitsu, General, Gree, Haier, Hitachi, LG, Midea, Mitsubishi Electric, Mitsubishi Heavy, Panasonic, Samsung, Toshiba, … – et par les fabricants européens qui utilisent des composants d’origine asiatique : Atlantic, BDR Thermea, Bosch Thermotechnologie, … ©Panasonic

Le GWP du R32 garantit qu’il pourra être utilisé dans les appareils domestiques – pompes à chaleur eau/air monobloc, bibloc, climatiseurs air-air réversibles monosplit et multisplit, … - jusqu’en 2025 et au-delà. Après 2025, cependant, l’échéance de 2030 avec son GWP moyen de 400 pour le parc installé se rapproche dangereusement.

Il faut attendre de voir quel sera le contenu du Règlement F-Gaz révisé. Mais, il pourrait bien écarter le R32 de la charge des appareils neufs très vite après 2025. Une pompe à chaleur ou un multisplit fonctionnent 10 à 15 ans. Les machines chargées en R32 seront dépassées dans 5 ans et sans doute exclues du marché des appareils neufs dans 10 ans.

Mais le R290 constitue une alternative

Le choix du R32 n’est cependant pas universel pour les pompes à chaleur et les climatiseurs domestiques. Ce n’est pas non plus une fatalité, il existe des alternatives.

Certains groupes européens proposent à la fois des solutions R32 – le multisplit climaVAIR de Vaillant, par exemple –  parce que ce sont des produits de négoce et des solutions au R290, la pompe à chaleur air/eau de Vaillant, notamment. ©Vaillant

Vaillant devrait introduire en 2021 une pompe à chaleur triple service au R290 sur le marché allemand. Les Pac au R290 du groupe Vaillant sont fabriquées dans son usine Saunier Duval à Nantes. La nouvelle Pac Saunier Duval GeniaAir Max monobloc utilise le propane, avec des charges de 600 g pour 4,5 kW et de 1300 g pour 10,8 kW.

Le R290, du propane, est un fluide naturel et affiche un GWP de 3 seulement. Ce qui le met à l’abri de toute sévérisation du Règlement F-Gaz. En Allemagne, Viessmann utilise déjà le R290 dans ses pompes à chaleur de forte puissance, comme la Vitocal 300-A Pro, mais conserve le R410A pour ses modèles domestiques.

D’autres marques allemandes, comme Wolf, Dimplex, le norvégien Nibe utilisent également le R290. C’est un fluide classé A3, susceptible d’exploser en cas de mauvaise manipulation – application d’un chalumeau à une canalisation chargée en propane, par exemple – et les machines qui l’utilisent sont donc toutes des machines monobloc extérieures ou bibloc avec liaison en eau de manière à cantonner le R290 dans l’unité extérieure. ©Wolf

Le propane présente d’importants avantages. Il permet d’atteindre des températures de départ d’eau de 75°C par les jours les plus froids, sans l’appoint d’une résistance électrique. Il fonctionne à basse pression ce qui facilite la fabrication des machines et augure bien de leur fiabilité à long terme. Ses qualités thermodynamiques font de lui le fluide sans doute le plus performant en termes de rendement.

De son côté, l’allemand Stiebel Eltron, spécialiste des pompes à chaleur depuis 1986 à tout récemment annoncé l’arrivée sur le marché français de sa première pompe à chaleur air/eau au R454C pour le début de 2021. Classé A2L (faiblement inflammable), le R454C est un mélange de 21,5% de R32 et de 78,5% de HFO1234yf. ©Stiebel Eltron

Stiebel Eltron choisit le R454C

Ce fluide fonctionne à des pressions inférieures à 50 bar. Selon Stiebel Eltron, son prix varie en ce moment entre 40 et 45€/kg. Il permet lui-aussi d’atteindre des températures de départ d’eau de 75°C et fonctionne jusqu’à des températures extérieures de -25°C, sans appoint par résistance électrique. Son GWP de 148 lui garantit une pérennité au-delà de 2030.

Par rapport au R410A, il gagne en rendement et propulse les Pac Stiebel Eltreon de la classe d’efficacité énergétique A++ à A+++. Les nouvelles Pac Stiebel Eltron HPA – 0 de 4,97 et de 6,87 kW atteignent des COP de 5,42. Elles affichent respectivement un rendement annuel selon la Directive européenne ecoDesign de 151% avec une température de départ d’eau de 55°C (185%/W35) et de 153/W55 – 192/W35.

L’italien Enerblue utilise le R513A pour ses pompes à chaleur air/eau haute température de 32 à 248 kW.