Les pompes à chaleur air/eau et géothermiques en logement collectif

Nous poursuivons notre exploration des solutions de mise en œuvre de pompes à chaleur en immeubles de logements collectifs, neufs et rénovés. Conservons à l’esprit que nous voulons chauffer les logements, couvrir les besoins d’eau chaude sanitaire des occupants et, éventuellement, rafraîchir, en construction neuve et en rénovation de l’existant. Après les solutions de pompes à chaleur à détente directe, nous abordons dans cet article ce que l’on peut faire avec des pompes à chaleur air/eau ou avec des pompes à chaleur géothermiques. En ce qui concerne la géothermie, nous nous contenterons d’envisager ce que l’on appelle la géothermie de surface et plutôt les pac eau glycolées/eau que les pac eau/eau qui nécessitent deux forages, l’un pour pomper dans la nappe phréatique, l’autre pour rejeter l’eau dans la nappe phréatique.

Nous appuyons toujours sur la brochure publiée par l’Afpac "La Pompe à Chaleur, des solutions disponibles en habitat collectif".

Les pac air/eau individuelles : le problème de l’emplacement du module extérieur

Les pompes à chaleur air/eau individuelles, rappelons-nous, sont de deux sortes : monobloc avec une liaison en eau vers l’intérieur du logement ou bien bi-bloc avec une liaison en fluide vers le logement. Les pac bi-bloc en collectif imposent un calcul de charge maximale admissible en fonction du volume de la pièce dans laquelle se trouve l’unité intérieure et des caractéristiques du fluide utilisé. Le R32 est classé A2L, soit légèrement inflammable. Si l’unité intérieure d’une pac bi-bloc est dans la cuisine, par exemple, en collectif, la surface de cette pièce peut être inférieure à 10 m². Ce qui va fortement contraindre le volume de charge admissible et donc réduire la puissance de la pac. En rénovation, celle-ci peut alors ne pas disposer d’une puissance suffisante pour chauffer correctement le logement.

Notre conseil est donc simple, en ce qui concerne les pac individuelles en collectif : restons-en sagement aux pac monobloc dans lesquelles le fluide est confiné dans l’unité extérieure. Elles échappent au calcul de charge admissible conformément à la norme EN 378.

En revanche, l’installation des pac air/eau ne va pas sans difficulté en collectif. La longueur de la liaison en eau vers le logement est limitée, ainsi que la différence de hauteur entre la pac et le logement à chauffer, sauf si l’on augmente la puissance du circulateur entre la pac et le logement. Ce qui pèse sur la performance de l’installation. ©Daikin

Le réflexe immédiat est d’installer les pac air/eau sur le balcon du logement. Les règles d’urbanisme locales peuvent ne pas le permettre. En plus si la pac est utilisée également en rafraîchissement l’été, ce type d’installation contribue à réchauffer la ville alentour. ©Saunier Duval

Les pac individuelles air/eau gainables

Il existe une solution pour l’installation de pac air/eau individuelles en collectif : les pac gainables. Elles sont installées dans le logement, contre un mur extérieur, une grille assure la prise d’air et le rejet d’air pour la pac. Le français Amzair Industrie, notamment, est spécialiste de ce type de matériel.

Le modèle Amzair Optim’Duo utilise le R10A, occupe 60 x 60 cm au sol et est disponible en 3 puissances : 4,2, 6,15 et 9,54 kW avec une efficacité saisonnière Etas de 114 à 117,1% selon les modèles, pour une température de départ chauffage à 55°C. Elle est disponible avec un ballon intégré de 200 l (Etas ECS pour un cycle à 55°C de 90,9% à 106,4% selon le modèle) ou d’un ballon de 300 l (Etas de 102,2 à 104,3%). ©Amzair Industrie

Amzair industrie propose également la gamme haute température Renov HT disponible soit en version intérieure sans module externe, soit en version monobloc extérieure. Ces pac utilisent le R407C et atteignent une température de départ chauffage de 65°C, sans l’aide d’une résistance électrique. La Renov HT est disponible en 4 puissances, pour une température extérieure de -7°C et une température de départ chauffage de 55°C, cela donne 7, 10,8, 14,65 et 18,45 kW, avec un Etas chauffage de 125% pour un départ à 55°C, de 107 à 114% avec un départ chauffage à 65°C.

Amzair Industrie propose également la pac monobloc extérieure Aizéo fonctionnant au R290. Elle atteint une température de départ d’eau de 70°C sans appoint par résistance électrique. Mais comme elle utilise le R290, classé A3, Amzair n’a pas choisi pour l’instant de proposer une version gainable intérieure.

Les solutions de pac air/eau individuelle permettent de chauffer, produire l’ECS et de rafraîchir si le logement est équipé des émetteurs adéquats : ventiloconvecteurs, plancher chauffant-rafraîchissant, plafond chauffant-rafraîchissant.

Remplacer les chaudières par des pompes à chaleur en chaufferie

Enfin, en construction neuve et dans l’existant, il est tout à fait possible d’installer des pompes à chaleur alimentant une installation de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire collective.

En existant, faisons l’hypothèse que la chaufferie et les distributions de chauffage et d’eau chaude sanitaires collectives sont déjà en place. Reste à remplacer les chaudières par des pompes à chaleur. Deux solutions sont possibles : des pac géothermiques ou des pac air/eau de forte puissance.

En ce qui concerne les pac géothermiques, nous conseillons plutôt des pac eau glycolée/eau sur boucle fermée dans le cadre d’une GMI (Géothermie de Minime Importance). Nous avons déjà évoqué le principe et la règlementation de la GMI.

En ce qui concerne les générateurs, il s’agit de pompes à chaleur eau glycolée/eau, réversible ou non, ou de thermofrigopompes eau glycolée/eau qui produisent simultanément de la chaleur et du froid. Ce qui convient particulièrement bien à un bâtiment ayant simultanément des besoins de chaleur et de rafraîchissement : un immeuble collectif avec un supermarché en rez-de-chaussée, par exemple. Les thermofrigopompes comportent 6 tubes : deux tubes pour l’aller et retour vers l’échangeur eau glycolée enterré, deux tubes pour le départ/retour chauffage, deux tubes pour le départ/retour rafraîchissement. Si, à un moment donné, les besoins de chaleur et de froid sont identiques, la thermofrigopompe atteint un équilibre et fonctionne de manière autonome, sans appoint du circuit enterré. Les fabricants de pac eau glycolée/eau en Europe sont nombreux. En France Lemasson et Amzair en proposent.

Le catalogue Viessmann contient quatre gammes de pompes à chaleur eau glycolée/eau. Les pac Vitocal 200-G PRO sont disponibles pour des puissances de 75,4 ou 101 kW, mesurées à B0/W35 en mode chauffage, avec un COP de 4,7 et une empreinte au sol de 1753 x 800 x 1457 mm. B0/W35 signifie température du sol à 0°C et départ d’eau vers l’installation de chauffage à 35°C. En mode rafraîchissement, leurs puissances sont de 59,2 et 79,3 kW.

La gamme Vitocal 300-G Pro offre 5 modèles de 84,8 à 222 kW chaud (B0/W35) et de 67,6 à 177,4 kW froid. Les pac Vitocal 300-G Pro sont cascadables jusqu’à 1110 kW chauffage. La gamme Vitocal 350-G Pro compte 10 modèles dont les puissances varient de 27,2 à 197 kW. Leur température de départ d’eau maximale atteint 73°C et elles affichent un COP de 4,4 à B0/W35. ©Viessmann

La gamme Vitocal 350-G Pro connaît une seconde déclinaison avec un échangeur à plaques compact : 5 modèles de 223 à 564 kW chauffage (B0/W35), une température de départ d’eau maximale de 65°C, des COP variant de 4,49 à 4,71. Les deux gammes Vitocal 350-G Pro offrent des températures de départ d’eau suffisamment élevées pour pouvoir confortablement produire de l’ECS et même réaliser des traitement anti-légionnelles par surchauffe des ballons de stockage d’ECS.

Côté thermofrigopompes, Carrier, Lennox, Aermec, ClimaVeneta, devenue propriété de Mitsubishi Electric, Clivet, … sont les spécialistes reconnus. Les industriels du nord de l’Europe comme Swegon avec sa gamme Omicron REV de 100 à 944 kW ou Nibe, en proposent également. En France, Johnson Controls fabrique des thermofrigopompes de forte puissance à Nantes, ETT développe une gamme utilisant le propane comme fluide frigorigène, Clauger en propose pour des emplois en industrie. SDEEC propose des thermofrigopompes au R410A de 54 à 300 kW.

Nibe proposait une nouvelle gamme de pac géothermique eau glycolée /eau au R290 au salon ISH de Francfort. © PP

Les pac eau glycolée/eau et les thermofrigopompes assurent le rafraîchissement par géocooling en été : le compresseur de la pac est stoppé et l’échange s’effectue directement dans un échangeur à plaques entre le circuit enterré et l’installation du bâtiment. Seuls les circulateurs sur ces deux circuits restent en fonctionnement. Il faut naturellement que les émetteurs permettent le rafraîchissement.

Les pac air/eau en chaufferie

Le BE Pouget et Associés a conduit plusieurs rénovations de chaufferie où les chaudières ont été remplacées par des pac air/eau Intuis gainées. Ces pac utilisent du R290, mais comme elles sont installées dans un local technique – équipé des détecteurs de fuite de propane et des ventilations nécessaires -, les Bureaux de Contrôle n’ont jamais refusé ces installations. ©Intuis

D’ailleurs au cours de nos recherches pour cet article, nous avons eu du mal à trouver autre chose que des pac Intuis en rénovation de chaufferie. ©PP

Lors du dernier salon ISH à Francfort, d’autres offres étaient mises en avant. Panasonic, qui a acheté l’activité pompes à chaleur de Systemair commercialise depuis le mois de mai une pac air/eau de 35 kW au R290. La marque lancera une nouvelle gamme au R290 cet automne, avec quatre modèles de 50, 60, 70 et 80 kW. Quantité d’autres marques, de Viessmann à Nibe ont annoncé la prochaine arrivée de pac air/eau de plus de 30 kW au R290. Toutes seront cascadables et clairement destinées à remplacer les chaudières des chaufferies d’immeubles existantes.

Clivet, devenu membre du Groupe Midea, propose une gamme étendue de ventiloconvecteurs, capable d’assurer chauffage et rafraîchissement en collectif. © PP

Notre prochain et dernier article sur les pompes à chaleur en collectif portera sur la manière dont on peut remplacer les chaudières individuelles gaz par des pompes à chaleur. Il n’a pas de vraiment bonne réponse.