La chaleur récupérée lors de la condensation du fluide frigorigène doit être transmise à l’ambiance. Différentes solutions sont possibles, que l’on va regrouper par type de vecteur : des boucles d’eau, des circuits d’air, ou le cas particulier où c’est l’évaporateur lui-même qui se trouve dans le local, en contact direct avec l’ambiance : les systèmes à condensation  directe : split ou multi-split et drv.

La question du régime de température

La température de distribution de la chaleur (température dite de la “source chaude”) est aussi importante que la température de la “source froide”, puisque la consommation est proportionnelle à l’écart entre ces 2 températures. Un régime de température trop élevé du côté de la source chaude réduit le coefficient de performance. Il faut donc en règle générale sélectionner un système de chauffage à basse température, qu’il soit à air ou à eau.

 

Distribution par circuit d’air

Une des applications les plus courantes de la PAC est l’alimentation en chaud et en froid des groupes de préparation d’air par des installations réversibles Air/Air. Ces installations sont très avantageuses puisqu’un seul appareil réversible assure deux fonctions pour un investissement initial raisonnable. La performance de la pompe à chaleur est élevée puisque les températures demandées sont faibles : Les systèmes de distribution à air ont l’avantage de toujours être dans une fourchette de température idéale pour les PAC (15 – 30°C). L’inconvénient est l’emprise spatiale importante des gaines de distribution. Les systèmes de distribution par air ne permettent pas non plus l’accumulation de chaleur dans des ballons ou la préparation d’ECS.

Concrètement, une pompe à chaleur est couplée à un caisson de traitement d’air classique, un des échangeurs de la PAC étant dans le caisson, l’autre étant à l’extérieur. L’air est pulsé dans un échangeur de chaleur fluide/air et chauffé par le fluide frigorigène comprimé jusqu’à 30 ou 40 °C. Il est ensuite  envoyé vers les pièces du bâtiment. L’avantage de cette source chaude est de répondre rapidement à la température demandée de par la faible inertie de l’air. De plus, le chauffage direct de l’ambiance évite l’usage d’un intermédiaire caloporteur et d’un échangeur de chaleur supplémentaire comme un radiateur. Cet intermédiaire en moins ne permet néanmoins pas d’améliorer le rendement de l’installation puisque les échangeurs de chaleur “fluide caloporteur/air” sont moins performant que ceux “fluide caloporteur/eau”.

 

Exemple de modèle disponible sur le marché :

Modèle 1

Puissance frigorifique nominale

 kW 13,5

Puissance calorifique nominale

 kW 14,55

Débit d’air maximal

 m³/h 2 400

Pression acoustique

 dB(A) 65

Réfrigérant

 R 22

Hauteur
Largeur
Longueur

 mm
mm
mm		 485
1 022
1 261

Poids net

 Kg 88

Prix

 € 5 085

Des puissances plus importantes sont bien sûr possibles et suffisantes pour remplacer les installations traditionnelles.

En été, la pompe à chaleur fonctionne comme unité de climatisation classique, la batterie placée dans le caisson constituant l’évaporateur et la batterie extérieure le condenseur. On peut atteindre un COP saisonnier de réfrigération de l’ordre de 3. Attention, le fonctionnement en détente directe entraîne des températures très basses dans l’échangeur et donc une déshumidification de l’air parfois exagérée par rapport aux besoins. En hiver, le cycle est inversé et la batterie interne devient condenseur tandis que l’échangeur externe joue le rôle d’évaporateur. Le COP varie alors selon la température externe, le dégivrage et le besoin d’appoint électrique. En intégrant ces divers auxiliaires, on atteint un COP saisonnier de l’ordre 2,5.

Une gestion délicate lors du dégivrage

Une difficulté reste : le chauffage de l’air est sans inertie (par opposition à un chauffage du sol ou d’un ballon d’eau). Donc, lors des périodes de dégivrage de l’évaporateur, de l’air froid risque d’être pulsé sur les occupants. L’arrêt de la pulsion de l’air étant difficile, une solution peut consister à travailler avec des pompes à chaleur modulaires. Quand un module dégivre, il s’arrête et un autre module produit.

Récupérer sur l’air extrait ?

Pour améliorer l’installation, il est possible de faire passer l’air extrait par l’échangeur extérieur lorsqu’il joue le rôle d’évaporateur. La récupération de chaleur à l’échangeur sera améliorée du fait de la grande différence de température entre l’air vicié et la basse température d’évaporation du fluide frigorigène en hiver. Cet apport de chaleur à l’évaporateur permettra de remonter la température d’évaporation et de diminuer le dégivrage, donc d’améliorer le COP.

La sélection de la puissance de la pompe à chaleur dépend du bilan thermique été et du bilan thermique hiver. Dans les secteurs commercial et tertiaire, les besoins frigorifiques en été sont souvent supérieurs aux besoins calorifiques en hiver. La pompe à chaleur sera alors surdimensionnée pour le régime de chauffe et le chauffage d’appoint ne sera alors que rarement nécessaire.

Distribution par boucle d’eau

Dans ce cas, le fluide frigorigène comprimé donne sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur.

Puisque les performances de la pompe à chaleur (et du géocooling éventuel)  sont fortement dépendantes du régime de température des unités terminales, on doit donc choisir des unités terminales permettant de l’eau de distribution la moins chaude possible en saison de chauffe (température max de l’ordre 50 .. 55 °C), et la plus chaude possible en été (température min de l’ordre de 15 .. 17 °C). L’application évidente, et souvent mise en avant dans le logement, est le plancher chauffant à eau. Mais son intégration dans des immeubles de bureau n’est pas toujours évidente. On envisagera plus souvent:

  • Plafonds refroidissants ou ilots rayonnants
    • avantages : peu d’inertie thermique et donc rendement de régulation élevé, contrôle facile de la température ambiante, réversible chaud/froid;
    • inconvénients : puissance plus limitée (plafonds).

Exemple d’îlot rayonnant. (Source : Interalu).

  • Dalles actives
    • avantages : stockage de nuit et donc limitation de la puissance à installer;
    • inconvénients : inertie thermique importante et donc contrôle difficile de la température et rendement de régulation dégradé. Peu de flexibilité spatiale et difficulté d’utilisation en chauffage (nécessité d’un second système). Absence de faux plafond (gestion des techniques et de l’acoustique).
  • Convecteurs ou ventilo-convecteurs à eau surdimensionnés
  • Radiateurs basse températures. Ces radiateurs contiennent de l’eau dont la température est de 40-50 °C. Cette température est nettement inférieure à celle des radiateurs conventionnels (70 – 90 °C), mais est néanmoins suffisante pour chauffer un local, car les radiateurs basse température sont de grandes dimensions. Ils peuvent être construits en fonte, en fonte d’aluminium ou en acier. Bien évidemment, cette solution n’est pas compatible avec l’installation d’une pompe à chaleur réversible (rafraîchissement et climatisation en été).

Pour des systèmes de distribution anciens (radiateurs conventionnels qu’on rencontrerait en rénovation) qui exigent des PAC avec des températures de départ plus élevées. Il faut également évaluer de cas en cas si le recours à la pompe à chaleur bivalente est utile et raisonnable. Normalement, un chauffage par pompe à chaleur sera possible pendant la plus grande partie de la période de chauffe. Pour les jours nécessitant une température de départ de plus de 50°C, un deuxième générateur de chaleur fonctionnant avec un autre agent énergétique sera nécessaire (fonctionnement bivalent).

Chauffage et refroidissement des locaux par ventilo-convecteurs réversibles 2 tubes/2 fils

Schéma de principe ventilo-convecteurs réversibles 2 tubes/2 fils.

Examinons d’un peu plus près cette solution relativement courante. Une pompe à chaleur Air/Eau réversible, souvent placée en toiture, alimente en chaud ou en froid le circuit hydraulique du bâtiment, jouant le rôle de chauffage central et de groupe de froid. Le circuit de distribution est constitué de 2 canalisations calorifugées véhiculant l’eau glacée et l’eau chaude. Des ventilo-convecteurs réversibles 2 tubes/ 2 fils émettent l’action calorifique vers l’air des locaux, en apportant si nécessaire un appoint de chaleur électrique direct lorsque les conditions de fonctionnement des locaux sont trop différentes. L’air neuf est apporté et traité par un réseau indépendant.

La régulation de la PAC et le “change over” (basculement du mode chaud au mode froid) sont basés sur la température extérieure. Il est indispensable de prévoir une plage neutre importante entre les températures de basculement pour éviter des alternances trop fréquentes. En effet, le basculement génère une destruction d’énergie importante : l’ensemble de l’eau contenue dans le circuit hydraulique passe d’eau glacée (8 °C) à eau de chauffage (35 °C) ou l’inverse. Idéalement, il y a deux basculements par jour en mi-saison : de chaud en froid dans la journée, et de froid en chaud la nuit.

Avantages ?

  • Économie d’investissement puisque d’une part il s’agit d’un réseau 2 tubes et pas 4, et d’autre part une seule machine fournit l’eau chaude et l’eau glacée au départ d’une seule source d’énergie, ce qui simplifie l’installation.
  • Souplesse du système. La PAC peut être remplacée par une chaudière classique et une machine frigorifique sans apporter de modifications importantes au réseau de distribution. L’inverse est tout aussi vrai et cette solution est donc à envisager lors de la rénovation des systèmes de traitement d’air par ventilo-convecteurs.
  • Les ventilo-convecteurs 2 tubes/ 2 fils permettent une régulation adaptée à chaque local. Il s’agit donc d’une souplesse supplémentaire par rapport aux appoints centralisés.

Désavantages ?

  • L’utilisation des résistances électriques d’appoint des ventilo-convecteurs se fait au tarif de jour est donc onéreuse. Une bonne régulation de la température de l’eau dès la sortie de la PAC est très importante pour réduire ces coûts. Pour des raisons de confort, il est d’ailleurs plus fréquent, en Belgique, d’installer des réseaux 4 tubes. Mais dans ce cas, le fonctionnement ne peut se faire avec une seule machine réversible.
  • L’installation ne fournit pas d’air neuf. Il faut donc l’accompagner par une centrale de traitement d’air et un réseau de distribution pour l’alimentation en air hygiénique. La centrale de traitement d’air peut disposer d’un récupérateur d’énergie sur l’air extrait et être alimentée en chaleur par la PAC.

Généralement, les systèmes réversibles amènent à un surdimensionnement de la puissance de chauffage pour pouvoir assurer la charge frigorifique. Or, il est intéressant d’économiser l’énergie électrique durant les périodes de chauffe (tarifs pleins). Une économie possible consiste à détourner le circuit de retour des ventilo-convecteurs vers un échangeur à plaque afin de préchauffer l’eau chaude sanitaire. Ce détour limite le surdimensionnement et permet une économie de près de 50 % sur la production d’ECS (campagne de mesure réalisée en France dans l’hôtellerie).

Les systèmes à condensation directe

L’installation d’un système split consiste généralement en une simple pompe à chaleur Air/Air,

  • dont l’évaporateur est placé à l’extérieur,
  • et dont le condenseur est placé soit dans un local technique où il est relié à un réseau de distribution (air ou eau), soit, ce qui nous intéresse ici, directement dans le local à chauffer. Lorsque placé dans le local, il peut être combiné à un ventilateur, dans la logique du ventilo-convecteur.

 

On va distinguer :

  1. Système mono-split : ce système, d’une grande souplesse d’installation, permet de chauffer une seule pièce du bâtiment. Une ou deux unités intérieures (dans la même pièce) sont reliées à une unité extérieure unique qui traite l’air. L’évaporateur se trouve ainsi à l’extérieur et le condenseur à l’intérieur du bâtiment, ce qui permet à l’évaporateur d’être bien alimenté en air extérieur. Un simple réseau bitube est suffisant pour le transport du fluide frigorigène, on évite les intermédiaires puisque la PAC chauffe directement l’air du local, il ne faut pas d’accumulateur ni de régulation complexe d’un réseau hydraulique, … en contrepartie, ce système présente un plus grand risque de fuite de fluide frigorigène.
  2. Système multi-split : plusieurs pièces peuvent être chauffées, à l’aide d’un ou deux ventilo-convecteurs dans chacune d’entre elles. Il y a donc plusieurs condenseurs, mais toujours un unique (groupe de) évaporateur extérieur. Différentes “boucles” sont donc “juxtaposées” avec comme seule interconnexion la ou les unités extérieures.

    Un condenseur commun et plusieurs unités intérieures = multi-split.

  3. Le système DRV ou VRV, que nous décrivons en détail dans une autre page. Il se base sur la multiplication des unités terminales pouvant fonctionner soit comme évaporateur, soit comme condenseur, et favorisant ainsi des transferts d’énergie entre locaux aux besoins thermiques complémentaires. Cette solution, dite “à récupération d’énergie”, est particulièrement intéressante si l’on prévoit des apports internes élevés durant l’hiver : salle informatique, locaux intérieurs, … La chaleur extraite pourra être restituée vers les locaux demandeurs en façade. Elle peut être intéressante également en mi-saison (façades d’orientation différentes).

 

Climatisation à débit de réfrigérant variable

Attention : tous les systèmes DRV ne disposent pas de cette possibilité de transfert de chaleur entre locaux. Il faut que chaque unité intérieure puisse travailler aussi bien en froid (= évaporateur) qu’en chaud (= condenseur) et que le système organise le transfert de l’un vers l’autre. Cette version de DRV est d’ailleurs 40 % plus chère que la version qui ne peut faire que du chaud ou que du froid, alternativement.

Exemple de système multi-split :

Un fournisseur propose une gamme standard d’installations multi-split complètes dont l’unité extérieure a une puissance frigorifique maximale allant de 1 à 11,5 kW et une puissance calorifique maximale de 0,9 à 17,2 kW, pour des débits d’air d’environ 2 100 m³/h.

La longueur maximale de tuyauterie autorisée va de 35 à 70 mètres au total selon l’unité extérieure choisie dans la gamme. Le branchement de plus de 4 unités intérieures par unité extérieure n’est pas possible.

Les unités intérieures peuvent être murales, en consoles, gainables ou en cassette 2 ou 4 voies. Leur puissance frigorifique varie entre 1 et 4,5 kW et leur puissance calorifique entre 1,1 et 6,4 kW.

Chaque unité intérieure accepte une longueur de tuyauterie de 25 m.

Le prix des groupes de condensation (unité extérieure) est entre 2 285 et 4 150 €, celui des unités intérieures de 585 à 2 235 € pièce.

Une variante amusante? Le sol comme source chaude

Dans ce cas, le fluide frigorigène circule dans un réseau de tuyaux en cuivre dans le sol. C’est également une solution “à condensation directe”. Il n’y a pas d’échangeur intermédiaire et les tubes constituent eux-mêmes le condenseur de la PAC.

La quantité de fluide frigorigène utilisée est importante, ce qui impose le respect de règles dans la vérification, la récupération des fuites, etc. La mise en place des tubes doit être réalisée par des personnes qualifiées pour éviter tout risque de fuite et afin de garantir l’efficacité de l’installation.

Chauffage et refroidissement des locaux par pompes à chaleur sur boucle d’eau

Description du principe

Schéma principe pompes à chaleur sur boucle d'eau.

Une solution un peu inclassable pour finir : la connexion de plusieurs pompes à chaleur sur une boucle d’eau commune. Les PAC ou climatiseurs réversibles (Eau/Air) assurent le chauffage ou le refroidissement des locaux suivant les besoins thermiques de ceux-ci :

  • En été, elles fonctionnent en machine frigorifique dont le condenseur est refroidi par la boucle d’eau. Celle-ci se refroidit elle-même via par exemple une tour de refroidissement posée en toiture.
  • En hiver, elles fonctionnent en pompe à chaleur dont la boucle d’eau constitue la source “froide”. Celle-ci est elle-même réchauffée par une chaudière placée en série sur la boucle.
  • En mi-saison, ce système prend tout son sens : si simultanément des locaux sont refroidis et d’autres réchauffés, la boucle qui les relie permet le transfert d’énergie entre eux, avec une performance URE remarquable.

La boucle d’eau assure ainsi le transport d’énergie entre l’ensemble des locaux et le transfert de chaleur des zones aperditives du bâtiment (zones internes, salles de réunion, locaux informatiques, locaux sur façade ensoleillée) vers les zones déperditives (locaux périphériques, locaux sur façades à l’ombre).

Elle permet donc d’effectuer en permanence le calcul simultané des besoins thermiques globaux du bâtiment et, en contrôlant sa température, de puiser ou de rejeter, sur l’extérieur, l’énergie nécessaire à l’équilibre thermique de l’immeuble.

Consommation

Comme tout système avec échangeur direct (l’air du local passe directement dans l’évaporateur), la très basse température de l’échangeur génère un supplément de consommation non négligeable lié à la déshumidification de l’air ambiant (à ce titre, le ventilo-convecteur dont l’échangeur est dimensionné sur base d’un régime 12 °C – 17 °C est nettement plus performant).

L’évacuation des condensats est d’ailleurs un point délicat. Si elle ne peut être gravitaire, elle est confiée à une pompe de relevage intégrée dans l’appareil. Généralement, les pompes prévues par le constructeur sont moins bruyantes que celles ajoutées sur place par l’installateur. Autant donc le prévoir dès la sélection de la machine.

Régulation

Au niveau des pompes à chaleur, une zone neutre de 2 à 3 °C doit être prévue dans la consigne entre chauffage et refroidissement.

Un commutateur manuel peut permettre à l’utilisateur de sélectionner la vitesse de rotation du ventilateur (et donc le niveau de bruit qu’il accepte de subir !)

Mais c’est au niveau de la boucle que la régulation doit être la mieux étudiée pour optimaliser la performance énergétique. Plusieurs scénarii sont possibles. Par exemple, on peut laisser flotter la température entre 18 et 32 °C (autrement dit, la chaudière s’enclenche sous les 18 °C et la tour s’enclenche au-dessus des 32 °C). La récupération de chaleur entre locaux demande d’ailleurs un large différentiel, mais il ne faut pas pour autant pénaliser le COP des machines ! En plein hiver et en plein été, il faudra étudier quelle est la température qui optimalise au mieux l’ensemble.

Ainsi, si on diminue l’écart entre ces 2 seuils d’enclenchement, le COP des pompes à chaleur sera amélioré, mais la consommation énergétique au niveau central sera accrue.

Exemple.

Dans la galerie commerciale, il est possible que les locaux doivent être réchauffés le matin (relance après la nuit) et refroidis l’après-midi suite à l’éclairage et à l’occupation. Idéalement, c’est alors l’inertie de la boucle qui devrait jouer, inertie renforcée par un ballon de stockage placé en série sur la boucle.

Durant l’après-midi, les machines frigorifiques chargent la boucle et son stockage. Le lendemain, en fin de nuit (pour profiter du tarif de nuit plus avantageux), les locaux sont remis en température avant l’arrivée des occupants… et le stockage est déchargé, sans consommation de la tour.

À noter : pour réduire l’encombrement du ballon de stockage, on peut envisager de le remplir avec des nodules eutectiques dont la température de solidification se situe dans la zone neutre de fonctionnement de la boucle.

Si un de nos lecteurs dispose d’une installation de ce type dans son bâtiment, nous serions heureux de participer à la mise au point de la régulation de ce système et de pouvoir en transcrire ici les résultats, en vue d’une prochaine version d’Énergie+ ! Notre adresse électronique est la suivante : energieplus@uclouvain.be.

Domaine d’application

D’une manière générale, ce système est adapté aux bâtiments dont on prévoit que les charges thermiques seront en opposition (façades d’orientation différentes). On pense tout particulièrement aux bâtiments ayant des salles aveugles avec fort taux d’éclairage, forte occupation, … et à la fois des locaux en façade Nord avec fortes déperditions (fort taux de vitrage).

Il permet une régulation individualisée. Il permet une sensibilisation de l’utilisateur final puisque la consommation propre des PAC installées dans ses locaux peut lui être facturée.

Mais il ne contrôle pas l’hygrométrie de l’air du local. La nuisance acoustique est parfois importante. Et l’utilisation d’énergie électrique aux heures pleines reste coûteuse.

De plus, aujourd’hui il entre en concurrence avec le système à “Débit de Réfrigérant Variable”, (qui lui même dans une de ses variantes peut aussi comporter une boucle d’eau reliant les différentes unités extérieures).

Ce système est fréquemment utilisé dans les centres commerciaux. Chaque local est livré nu de tout équipement, sinon de la présence de la boucle et de raccordements en attente. Le commerçant investit dans une ou plusieurs machines réversibles et “pompe” le chaud ou le froid qu’il souhaite sur la boucle. On peut facilement mesurer la part individuelle de la consommation de chaque appareil dans le bilan total.

Étude de cas

Dans une galerie commerciale de Liège, un très gros circulateur à vitesse variable avait été mis sur la boucle d’eau. Sa régulation se faisait classiquement en fonction de la pression d’eau du réseau. Or les échangeurs des pompes à chaleur sont toujours alimentés à débit constant pour éviter le gel des évaporateurs. Donc l’eau tournait à grande vitesse et le Delta T° sur la boucle était seulement de 2 K, départ-retour.

Il a été imaginé de moduler la vitesse de rotation du circulateur en fonction du maintien d’un Delta T° de 6 K. Ainsi, si la demande augmente, le delta de T° augmente et la vitesse est adaptée. La température est maîtrisée et le gel est impossible.

Une chute drastique de la consommation électrique en a résulté.

Avantages du système

  • Régulation de température individualisée.
  • Conception simple, relativement facile à mettre en œuvre.
  • Système intéressant du point de vue énergétique en intersaison ou plus exactement lorsque les charges dans les différents locaux sont opposées et que la boucle est proche de l’équilibre thermique.
  • Les PAC sont relativement fiables à condition de respecter les débits d’air et d’eau.
  • Extension facile de l’installation.
  • Facilité d’installation, de démontage et de réemploi des PAC suivant l’occupation des locaux ou des réparations.
  • Sensibilisation de l’utilisateur final aux économies, car il supporte directement les frais électriques liés au fonctionnement des PAC installées dans ses locaux.
  • Réduction de la puissance de la production thermique centralisée.

Désavantages

  • Pas de contrôle de l’hygrométrie de l’air du local.
  • Problème de niveau sonore : puissance acoustique non négligeable, donc nécessité de traitement spécifique.
  • Besoin de raccordement des condensats vers l’égout.
  • Les économies sont relativement modestes. Les PAC consomment essentiellement de l’énergie électrique au qui ne peut être différée en heure creuse.
  • Le risque de panne ou d’intervention sur la boucle d’eau, sur les dispositifs centralisés, rend le système inquiétant pour les utilisateurs de climatisation critique (locaux informatiques, salles de fabrication…). Cette crainte conduit à séparer ces installations de l’installation principale ou à en dédoubler les équipements en cas de problèmes.

Choix des PAC réversibles

Ces PAC/climatiseurs sont constitués de deux parties :

  • Une partie traitement de l’air du local composée principalement d’un filtre, d’un échangeur Air/fréon et d’un ventilateur de soufflage.
  • Une partie circuit frigorifique constituée d’un compresseur, d’une vanne 4 voies d’inversion de cycle, d’un échangeur Eau/fréon raccordé à la boucle d’eau, d’un détendeur capillaire.

Suivant les cycles de fonctionnement, les échangeurs Eau/fréon et Air/fréon sont tour à tour le condenseur ou l’évaporateur du circuit frigorifique; ce basculement est rendu possible par la vanne 4 voies d’inversion de cycle canalisant les gaz chauds sous pression, en sortie du compresseur, vers l’un ou l’autre des échangeurs dans lesquels le fluide frigorigène sera alors condensé en abandonnant ses calories à l’eau ou l’air.

Ces PAC se présentent essentiellement sous trois formes :

  • Le modèle console en allège, installé contre les murs extérieurs, de préférence sous la fenêtre : il peut être carrossé ou bien intégré dans un habillage de façade ; il doit être installé dans le local à traiter et l’habillage de l’appareil doit faire l’objet d’un renforcement acoustique.
  • Le modèle plafonnier horizontal, installé généralement en faux plafond : il est conseillé d’installer la PAC à l’extérieur du local à traiter (circulation de bureau par exemple) et d’assurer le raccordement au diffuseur de soufflage par l’intermédiaire de gaines isolées thermiquement et phoniquement.
  • Le modèle vertical type armoire, installé dans un placard technique : un réseau de gaines de soufflage et éventuellement de reprise, assure la liaison entre la PAC et le local à traiter.

L’installation doit permettre de maintenir un accès aisé à l’appareil pour les opérations d’entretien. Les opérations de maintenance courantes consistent en nettoyage ou remplacement des filtres (opérations pouvant être effectuées par du personnel non qualifié).

Les opérations d’entretien, de réparation ou de remplacement de composant électrique (principalement le moteur du ventilateur de soufflage) sont possibles depuis les panneaux d’accès démontables.

En cas d’intervention sur le circuit frigorifique, il est recommandé de procéder à un échange standard de l’appareil et d’assurer la réparation en atelier.

La sélection doit être faite en fonction des besoins thermiques des locaux et de leur application. Il est souvent préférable de sélectionner un appareil d’une puissance légèrement inférieure aux besoins déterminés pour les conditions les plus défavorables; cela permet une meilleure adaptation de la puissance à la charge thermique moyenne à combattre et allonge les durées des cycles de fonctionnement de l’unité en évitant des inversions de cycle trop fréquentes.

Enfin, un réseau d’évacuation des condensats est à raccorder sur chaque appareil.
On sera attentif à la bonne isolation phonique du compresseur puisqu’il est ici situé dans le local !

Il existe des versions en apparent et des versions destinées à être insérées dans un habillage (en allège ou en faux plafond). S’il peut être placé dans un local technique attenant et relié au local par une gaine, l’installation sera nettement moins bruyante. La maintenance en sera également facilitée.

On veillera tout particulièrement à éviter la transmission des vibrations de l’appareil au bâtiment par l’usage de silentblocs ou de semelles antivibratiles. L’usage de raccordements flexibles est également favorable sur le plan acoustique et facilitera le démontage de l’appareil (prévoir des vannes d’isolement étanches).

Choix de la boucle d’eau

La boucle d’eau doit être un circuit d’eau fermé, préféré à un circuit d’eau ouvert en raison des problèmes d’embouage, d’entartrage et de corrosion. Ce circuit d’eau à température tempérée (15 °C à 35 °C environ) reçoit les composantes suivantes :

  • Les pompes de circulation prévues, l’une en fonctionnement normal, l’autre en secours, afin d’éviter tout risque de panne totale.
  • Une filtration de l’eau à réaliser au niveau des pompes de circulation et près des climatiseurs.
  • Un échangeur d’évacuation des calories, généralement du type échangeur à plaques, équipé d’un by-pass permettant les opérations de nettoyage, raccordé à un réseau d’eau de refroidissement.
  • Un réchauffeur d’eau équipé d’un by-pass.
  • Un réseau de distribution en tubes d’acier noir non calorifugé (sauf à l’extérieur); néanmoins la T°C modérée de l’eau permet l’utilisation de tuyauteries en PVC.
  • Des vannes d’isolement et d’équilibrage du réseau et, notamment, pour chaque raccordement à un climatiseur; ce raccordement sera réalisé en tuyauterie flexible facilitant l’installation, évitant les transmissions de vibrations et simplifiant les opérations de maintenance.
  • Des accessoires tels que vases d’expansion, vannes de vidange et systèmes de purge d’air (manuel et automatique), ainsi qu’un système d’appoint d’eau.

Choix de l’échangeur “froid”

L’échangeur froid doit permettre l’évacuation des calories excédentaires de la boucle d’eau. Différents systèmes sont utilisés :

  • Raccordés à la boucle d’eau par l’intermédiaire d’un échangeur à plaques, on trouve fréquemment des tours de refroidissement à circuit ouvert ou un réseau d’eau de pompage dans la nappe phréatique, dans la mer, une rivière, un lac,…
  • Raccordés directement à la boucle d’eau, on utilise des tours de refroidissement à circuit fermé ou des appareils appelés “dry-cooler”.

Le choix entre ces différents appareils s’établit en fonction de leur existence (eau de mer, nappe phréatique…), des critères dimensionnels (tours de refroidissement ouvertes ou fermées) et des contraintes acoustiques.

Il faut noter que l’utilisation de “dry-cooler” nécessite de relever la température de la boucle d’eau en été à 40 °C environ, ce qui oblige à l’emploi de PAC adaptées.

Choix de l’échangeur “chaud”

Il doit permettre d’apporter les calories nécessaires au maintien en température de la boucle d’eau. Les sources de chaleur pouvant être utilisées sont variées :

  • chaufferie alimentée au gaz ou au fuel
  • sous-station de chauffage urbain
  • PAC Air/Eau sur l’air extérieur

L’utilisation d’un échangeur de transfert d’énergie n’est pas forcément nécessaire lors de l’utilisation de chaufferies ou de sous-stations de chauffage urbain.

L’utilisation d’une nappe phréatique nécessite de descendre le niveau de T°C de la boucle d’eau, en hiver, à 12 °C environ, ce qui oblige à l’emploi de PAC adaptées et de calorifuger tout ou partie du réseau de distribution.

On trouvera dans le Tome 4 de la collection Climatisation et conditionnement d’air de J. Bouteloup différents schémas de montage des installations.