Pompes à chaleur en collectif neuf : les offres pour la géothermie de minime importance

La RE2020 avantage les pompes à chaleur en construction neuve et condamne les solutions gaz à brève échéance. Batirama a entamé la publication d’une série d’articles sur les technologies de pompes à chaleur adaptées aux immeubles de logements collectifs neufs. Le premier brossait rapidement les quatre solutions techniques disponibles et décrivait l’offre de pompes à chaleur air/eau susceptibles de remplacer des chaudières collectives.

Le second, explorant toujours les solutions collectives, explique l’intérêt de la géothermie de faible profondeur, dite aussi « géothermie de minime importance » ou GMI. Ce troisième article se consacre aux pompes à chaleur utilisables en GMI dans des immeubles collectifs de logements neufs.

Les pompes à chaleur eau glycolées/eau de moyenne puissance

Disons-le tout de suite, autant l’offre de Pac air/eau de moyenne puissance pour le collectif neuf est pour l’instant un peu chiche, autant les pompes à chaleur eau glycolée/eau utilisables dans une installation de GMI sont nombreuses et diverses. Nous sommes tout de suite confrontés à deux grands choix techniques possibles : les pompes à chaleur de moyenne et de forte puissance, les pompes à chaleur cascadables.

Les Pac de moyenne et de forte puissance reproduisent exactement l’architecture traditionnelle d’une chaufferie et d’un système de chauffage collectif, remplaçant simplement les deux ou trois chaudières de la chaufferie par deux ou trois Pac eau glycolée/eau. Tout le reste, dont l’architecture de la distribution collective de chauffage et d’ECS demeure similaire.

Le principal acteur de cette solution est Viessmann. L’offre de pompes à chaleur Viessmann en Allemagne est très large. En France, elle demeure nettement plus étroite. En construction neuve, pour équiper les chaufferies raccordées à des sondes d’eau glycolée enterrées, Viessmann propose sa gamme de pompes à chaleur Vitocal 300-G Pro : 7 machines de 93 à 222 kW de puissance unitaire, cascadables jusqu’à 5 machines pour atteindre une puissance de 1110 kW installée en chaufferie.

Les Pac Vitocal 300-G Pro sont conçues et fabriquées par KWT, une filiale suisse de Viessmann, spécialisée dans les pac de moyenne et grande puissance. Ce sont des pompes à chaleur à deux allures, équipées de compresseurs scroll et utilisant le RE410A en guise de réfrigérant. Le GWP (Global Warming Power) du R410A atteint 2100. Ce qui le condamne à court terme. Viessmann a présenté de nouvelles gammes, plus puissantes lors du salon ISH 2019, utilisant le HFO R1234ze. ©Viessmann

Toujours au R410A ?

Les Pac Vitocal 300-G Pro affichent un COP de 4,7 et une température de départ d’eau de 60°C au maximum (avec de l’eau glycolée à 5°C). Ce sont des Pac réversibles, qui peuvent donc assurer le rafraîchissement en été. De 93 à 117,7 kW chaud, les 4 premiers modèles affectent des dimensions identiques : 1343 mm (longueur), 911 mm (largeur) et 1650 mm (hauteur). Les 3 modèles suivants de 145, 180 et 240 kW de puissance conservent les mêmes hauteur et largeur, mais passent à 1932 mm de longueur.

La gamme Vitocal 350-G Pro de Viessmann, de 27 à 197 kW, devrait arriver en France l’an prochain. Chaque Pac Vitocal 350-G Pro embarque deux ou trois compresseurs hermétiques. Elle parvient à une température de départ d’eau de 70°C pour une température d’eau glycolée de -2°C et, au maximum, atteint 73°C de température de départ d’eau.

Waterkotte est également connu pour ses Pac eau glycolée/eau. Ses gammes sont étendues : DS 5110.4T de 26 à 77 kW (R134a), DS 5110.5T de 47 à 112 kW (R410A, DS 5050.5T de 25 à 56 kW (R410A), … Mais les fluides utilisés, le R410A (GWP = 2100) et le R134a (GWP = 1430), présentent des GWP beaucoup trop élevés pour avoir un avenir en construction neuve en France.

Moins connu en France, l’espagnol ecoForest, installé dans la province de Pontevedra, propose trois modèles de Pac eau glycolées/eau ecoGEO Haute Puissance de 12-40 kW, 15-70 kW et 25-100 kW. Ce sont des pompes à chaleur à inverter, réversibles, cascadables jusqu’à 6 unités pour atteindre 600 kW. Elles sont conçues pour fonctionner directement avec une installation photovoltaïque grâce au régulateur ecoSmart e-manager. Les trois modèles de Pac ecoGEO HP utilisent le R410A.

Les pompes à chaleur géothermiques en cascade

L’autre parti technique possible est la pompe à chaleur eau glycolée eau conçue pour une installation en cascade. Ces machines sont principalement développées par des fabricants du nord de l’Europe : Dimplex, Stiebel Eltron ou Weishaupt. Dimplex n’a pas encore répondu à nos demandes de renseignements, mais rien n’est perdu.

Weishaupt, pour sa part, propose au moins une dizaine de gammes de Pac eau glycolée/eau, parfois réversibles, presque toutes cascadables jusqu’à plusieurs centaines de kW. Mais toutes fonctionnent encore pour l’instant au R410A ou R134a. De nouveaux modèles avec des fluides au GWP plus faible devraient arriver l’an prochain. ©Weishaupt

En Allemagne, le groupe Weishaupt possède une filiale consacrée au forages géothermiques de faible profondeur. Ce que nous appelons la GMI ou Géothermie de Minime Importance. ©Weishaupt

Le fabricant le plus avancé en ce domaine est certainement Stiebel Eltron. L’industriel allemand a proposé dès le salon ISH 2019, la gamme de Pac eau glycolée/eau WPE-I H, de 20 kW à 1,4 MW en cascade comportant jusqu’à 16 générateurs de 87 kW de puissance unitaire. La gamme comporte 5 modèles de 20, 33, 44, 59 ou 87 kW, tous pilotés par inverter et cascadables. Il est parfaitement possible de rassembler des Pac de puissance unitaire différente dans une même cascade.

Stiebel Eltron a pris en compte l’évolution des règles européennes et l’aspiration globale à la décarbonation. Les Pac WPE-I H font appel au HFO R454C. Le R454C est un mélange de 21,5% de R32 et de 78,5% de R1234yf, dont le GWP plafonne à 146. Ce qui fait de lui un fluide dont l’avenir est assuré à long terme en Europe, puisque le Règlement Européen F-Gaz vise un GWP moyen du stock de fluides mis sur le marché de 400 en 2030. ©Stiebel Eltron

Oertli et De Dietrich possèdent encore des Pac géothermiques cascadables à leur catalogue, mais n’en ont pas fait mention dans leur réponse à notre enquête.

Toutes les pompes à chaleur mentionnées dans cet article, sans exception, sont connectables de diverses manières – par des protocoles de communication connus en GTB, comme Modbus, Modbus/TCP, BACnet, BACnet/IP, ou bien directement grâce à des solutions sans fil de longue portée comme LorWan, Sigfox ou même le petit nouveau Nb-IoT.

Encore d’autres technologies de pompes à chaleur en collectif neuf

Il reste encore plusieurs articles à venir sur les solutions de pompes à chaleur adaptées à la construction neuve de logements collectifs. Le prochain article portera sur les Pac air/eau individuelles double ou triple service, utilisées à raison d’une machine par logement. Plusieurs technologies sont concevables dans ce registre. Viendra ensuite un article sur les toutes nouvelles solutions de pompes à chaleur sur boucle d’eau en collectif, avec des machines proposées notamment par Daikin ou par France Energie.

De plus, plusieurs fabricants développent des Pac spécifiquement pour la production d’ECS en collectif.

Enfin, plusieurs remarques, reçues après publication du premier article, nous ont donné l’idée d'enquêter sur les architectures hydrauliques que l’on peut utiliser avec une génération de chaleur collective par pompes à chaleur. Les satellites d’appartement ont beaucoup évolué, par exemple.