Quelles pompes à chaleur individuelles en logements collectifs neufs ?

Dans notre série sur les pompes à chaleur en construction neuve dans l’optique de la prochaine RE2020, après avoir abordé les pompes à chaleur air/eau en remplacement des chaudières en chauffage collectif, nous avons examiné l’intérêt de la GMI (Géothermie de Minime Importance) et les pompes à chaleur eau glycolée/eau que l’on peut associer à cette technologie. Ce quatrième article porte sur les solutions de pompes à chaleur individuelles air/eau en immeubles collectifs de logements neufs.

Trois solutions différentes sont concevables : les multiplits à détente directe, avec une unité intérieure pour la production d’ECS, les pac air/eau monobloc ou bibloc avec installation du groupe à l’extérieur, les pac air/eau gainables conçues pour une installation à l’intérieur.

Dans les deux premières solutions, toute la difficulté réside dans l’installation des unités extérieures. Rappelons qu’il s’agit d’assurer le chauffage, la production d’ECS et, éventuellement, le rafraîchissement actif dans chaque logement.

Les solutions multisplit à détente directe

En ce qui concerne les solutions à détente directe, Hitachi – lié à Johnson Controls pour la distribution de ses solutions en Europe -, propose sa solution Triple C qui assure chauffage, climatisation et ECS thermodynamique en détente directe. Cette solution vient de se voir attribuer un Titre V système pour la RT2012.

Hitachi effectue de nombreuses prescriptions en logements collectifs neufs avec une unité intérieure de type gainable, associée à des plenums pour la diffusion de chaleur et de rafraîchissement par air, ainsi qu’à un ballon thermodynamique pour la production d’ECS. Ce ballon est le plus souvent installé dans l’espace cuisine. Les groupes extérieurs sont souvent installés en toiture-terrasse ou en toiture du bâtiment.

La dernière version du système Triple C utilise le R32 comme fluide. Il est classé A2L ou « légèrement inflammable » et son GWP = 675 en fait un fluide de transition, plus qu’une solution pérenne. L’installation du système est soumise au respect de la norme NF EN 378:2017 qui limite la charge de fluide admissible dans le système en fonction du volume de la plus petite pièce du logement équipée d’une unité intérieure à détente directe. ©jci-Hitachi

Cette contrainte, jointe à la longueur de canalisation nécessaire pour installer l’unité extérieure sur le toit du bâtiment qui augmente donc le volume de fluide dans le système, peut s’avérer très restrictive. De plus, il faut vérifier, dans le cas de la détente directe, le dénivelé maximum admissible entre l’unité extérieure, installée sur le toit, et l’unité intérieure la plus éloignée qu’elle alimente, autre limitation possible.

Les pompes à chaleur monobloc individuelles

D’autres constructeurs comme De Dietrich ou le groupe Vaillant Saunier-Duval poussent l’idée de pompes à chaleur eau/air individuelles, installées à raison d’une part logement.

Saunier-Duval, par exemple, propose des solutions PAC air/eau individuelles adaptées aux logements collectifs, en split comme en monobloc. L’industriel indique être réellement convaincu du potentiel de cette approche pour le logement collectif neuf, dans la prochaine RE2020 ou à travers des labellisations spécifiques (HQE, etc.) de projets à haute performance énergétique et environnementale favorables à la pompe à chaleur air/eau.

Selon Saunier-Duval, la gestion individualisée dispose de réels atouts face à la gestion centralisée : individualisation des charges de maintenance, criticité réduite en cas de panne, autonomie de gestion vis-à-vis des autres co-propriétaires, etc. Les spécifications techniques des pompes à chaleur Saunier-Duval, notamment l’unité extérieure ultrasilencieuse, les longueurs importantes de liaisons frigorifiques ou encore des fluides à très faible GWP comme le R290 (GWP = 4), les rendent particulièrement bien adaptées au collectif neuf.

Les pompes à chaleur GeniaAir de Saunier-Duval sont disponibles dans 5 puissances de 5, 8, 11 et 15 kW. Les deux premières suffisent largement pour des appartements neufs. Pour un régime A7/W35, la pression acoustique de de la GeniaAir 5 est de 50 dB(A) à 1 m et de 36 dB(A) à 5 m. Pour le modèle GeniaAir 8, ces valeurs montent respectivement à 52 et 38 dB(A). ©Saunier-Duval

Tous les modèles de GeniaAir atteignent une température de départ d’eau de 55°C par -10°C extérieurs. La GeniaAir 5 maintient sa puissance jusqu’à -7°C.  Pour la production d’ECS, il faut compléter l’unité extérieure GeniaAir par une colonne intérieure GeniaSet qui contient un ballon de 190 l pour la production d’ECS et toute la panoplie hydraulique nécessaire pour l’alimentation du chauffage.

Les modèles monobloc extérieures GeniaAir utilisent le R290. Les pompes à chaleur bibloc avec liaison en fluide frigorifique GeniaAir Split utilisent encore le R410A. Elles atteignent des rendements particulièrement élevés : 130% de rendement annuel au sens de la Directive ecoDesign pour du chauffage à 55°C dans le cas de la GeniaAir Split 3 d’une puissance nominale de 3,1 kW, par exemple, 135% pour le modèle GeniaAir Split 5 et 133% pour la GeniaAir Split 7.

Les pompes à chaleur gainables monobloc pour une installation intérieure

D’autres industriels poussent plutôt les machines monobloc gainables 2-, 3-, 4- ou même 5-en-un qui assurent chauffage et production d’ECS pour les 2-en-1, ajoutent le rafraîchissement pour les 3-en-1, complètent avec la ventilation simple flux pour les 4-en-1, tandis que les  1-en-1 optent pour la ventilation double-flux avec récupération de chaleur.

Le français Amzair propose des machines monobloc 2-en-1. Il leur faut une grille de sortie et de prise d’air donnant directement sur l’extérieur.

Nibe, pour sa part, propose plutôt une pompe à chaleur air extrait/eau, la NIBE F730 pour laquelle l’entreprise a obtenu un Titre V système pour la RT2012. Nibe étendra ce titre V à la RE2020, lorsque ce sera possible. Et l’entreprise, plutôt en avance sur ses concurrents sur ce point, dispose déjà du PEP (Profil Environnemental Produit) pour calculer l’empreinte environnementale de cette solution dans le label E+C- et dans la future RE2020.

La pompe à chaleur NIBE F730 assure la ventilation simple flux autoréglable du logement, prélevant au passage la chaleur de l’air extrait pour son fonctionnement, avec des débits d’air de 80 (minimum) à 400 m3/heure. Elle fournit une puissance de 1,1 à 6 kW, avec une puissance nominale de 3,2 kW, dans un encombrement au sol de 600 x 600 mm et affiche un rendement annuel moyen de 176 % au sens de la Directive ecoDesign. ©Nibe

Équipée d’un ventilateur basse consommation et d’un pilotage par Inverter, la pompe à chaleur NIBE F730 embarque aussi un ballon eau chaude inox de 180 l, un appoint électrique, une pompe de circulation basse consommation, une vanne 3 voies directionnelles et le régulateur couleur NIBE. Pour l’instant, ce modèle utilise 740 g de R407C.

Les solutions monobloc tout air

Les spécialistes des constructions passives ont mis au point des machines 4- ou 5-en1 depuis longtemps. Elles avaient presque complètement disparu du marché français. Le retour serait logique à la faveur de la RE2020. Ce sont des solutions de chauffage et de rafrachissement tout air. ©PP

Nilan, notamment, propose la compact P, une machine 5-en-1 avec un débit de ventilation jusqu’à 300 m3/heure. La Compact P récupère l’énergie de l’air extrait à l’aide d’un échangeur à contre-courant très performant. En aval de cet échangeur, l’énergie résiduelle est récupérée par la pompe à chaleur pour la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage de l’air soufflé.

La pompe à chaleur étant dotée d’un circuit de refroidissement réversible, l’appareil est en mesure de rafraîchir l’air soufflé en été d’environ de 10 °C. Ce n’est pas une climatisation, mais simplement un rafraîchissement.

La Compact P de Nilan mesure 900 x 610 x 2065 mm. Elle est à la fois labellisée par le Passivhaus Institut et titulaire d’un Titre V depuis la RT2005, reconduit pour la RT2012. Parmi les constructeurs français, Aldès propose une solution un peu différente : la T.One AquaAir. C’est un système bibloc tout air. La T.One AquaAir est disponible en 3 modèles de 4, 5 et 6 kW et peut assurer le chauffage par air jusqu’à -20°C extérieurs, ainsi que le rafraîchissement en option.

L’unité intérieure de la T.One AquaAir, installée dans un placard technique contient un groupe de ventilation, un ballon de 175 l qui peut produire jusqu’à 480 l d’ECS par jour et un régulateur qui pilote température et débit de ventilation pièce par pièce, conformément aux exigences de la RT2012. ©Aldes

Le système comporte aussi un plénum de diffusion d’air qui, outre le transfert de l’air vers les pièces à ventiler, chauffer et rafraîchir, contribue à considérablement réduire la pression acoustique en réduisant la vitesse de l’écoulement d’air. Dans chaque pièce, des bouches de diffusion motorisées pilotent le débit d’air et la température en fonction des informations fournies par une sonde de température dans la pièce.

Toutes les solutions présentées ci-dessus sont naturellement connectables. Dans le cas de la T.One AquaAir d’Aldès, il faut ajouter une modem AldesConnectTM Box pour rendre l’appareil accessible à l’application AldesConnect TM. ©Aldes

Le prochain article sur les solutions pour déployer des pompes à chaleur dans les immeubles collectifs de logement neufs portera sur l’adaptation des pompes à chaleur sur boucle d’eau à cet emploi très particulier.