Les systèmes thermodynamiques ont tout à gagner de la récupération d’énergie et de l’hybridation.

Le COP (coefficient de performance) des pompes à chaleur avoisine généralement 3 à 4. Mais le prix de l’électricité augmente et les besoins annuels de confort, tel le rafraîchissement, progressent dans le même sens. Après quelques évolutions – compresseurs rotatifs à moteur basse consommation, variation de vitesse… –, comment aller plus loin ? En détente directe, une solution est peu répandue : la récupé­ration d’énergie. Exploitable avec les unités de type DRV (à débit de réfrigérant variable), son principe repose sur un réseau de fluide « 3 tubes » (vapeur haute pression, liquide, vapeur basse pression), des modules de répartition entre les terminaux et une gestion de la récupération de chaleur et de froid pour réduire d’autant les consommations. Selon Michel Rambaud, chef de produit des solutions VRV (volume réfrigérant variable) chez Daikin, le gain par rapport à un équipement réversible « 2 tubes » est de 10 à 20 %, essentiellement en demi-saison. La PAC hybride commence à être proposée. Elle associe une pompe à chaleur à moteur thermique au gaz naturel et un DRV classique. Le principe : d’une part, limiter l’investissement en alimentation électrique du bâtiment tout en répondant aux demandes de chaleur ou de froid par le recours au gaz ; d’autre part, exploiter ces deux types de pompes à chaleur dans leurs plages de performances optimales. Le DRV électrique fonctionne seul jusqu’à 40 % des besoins ; la pompe à chaleur gaz prend le relais pour en assurer 40 à 70 % ; au-delà de 70 %, les unités travaillent en tandem. Lancée par Panasonic, cette solution est étudiée par le laboratoire Engie Lab Crigen. Des tests ont été menés en 2020 au Cetiat de Villeurbanne. Une installation dans une pharmacie en Seine-et-Marne est suivie par Cegibat.

Bernard Reinteau

À la gare Montparnasse à Paris, l’espace de coworking Multiburo – 11 salles, 35 bureaux, un espace de 30 postes de travail – est traité par l’installation, par Spie Industrie & Tertiaire, de 5 VRV à condensation « 3 tubes » Daikin sur boucle d’eau. Le BET EMD Conseil l’a préconisé pour ses performances en termes de confort et de récupération d’énergie.
Photo : Daikin

« Choisir des compo­sants aux performances certifiées. »

« Les solutions pour maîtriser l’efficacité d’une installation thermodynamique tiennent pour une large part à la qualité des composants. La présence de compresseurs dotés de moteurs et d’une électronique de commande permet de gérer la variation de débit de fluide, et leur efficacité augmente les ratios de 20 à 25 %. Par ailleurs, la régulation pilote de façon optimale les besoins de chaleur et de froid. Les industriels et les exploitants connaissent l’intérêt de doter les systèmes – depuis les générateurs jusqu’aux locaux équipés de terminaux – de sondes de température et d’algorithmes de commande pour maîtriser les consignes. Enfin, les prescripteurs veilleront à proposer des pompes à chaleur aux normes de performance EN 14511 et NF PAC ; cette dernière est gérée par Eurovent Certita Certification, et les valeurs certifiées disponibles sur le site Edibatec sont exploitables avec les principaux logiciels de conception thermique. »

Henri Marraché

directeur général, France Énergie

Solution technique n° 1

La thermofrigopompe : chaud et froid simultanément

Sur les sites tertiaires et commerciaux où les besoins de chaleur et de froid sont concomitants, les thermofrigopompes commencent à s’imposer. Comment les distinguer des pompes à chaleur « classiques » ? Leur circuit thermodynamique répond, à tout moment de l’année et sans commutation saisonnière, à la demande d’eau chaude et glacée de manière simultanée et indépendante. Ainsi, en additionnant les productions de chaleur et de froid, cette technologie permet d’atteindre un TER (Total Efficiency Ratio ou rendement énergétique total) de 7 à 7,5. Quelques exemples récents l’ont popularisée. L’immeuble Be Issy (PCA Stream Architectes), livré en 2018 à Issy-les-Moulineaux, a été équipé par Bouygues Énergies & Services de deux unités de 240 kW froid et 300 kW chaud produites par le français SDEEC. Autre exemple emblématique : IntenCity à Grenoble où Schneider Electric a retenu deux équipements Carrier, de 700 kW froid et 800 kW chaud, pour chauffer et rafraîchir le bâtiment de 26 000 m2 peu déperditif (moins de 40 kWh/m2.an). Pour tirer avantage de ce choix et passer les pointes, les machines alimentent un stockage tampon de quatre ballons de 12 m3 chacun. Les entreprises italiennes Aermec et Climaveneta proposent des gammes dites « 4 tubes » de grandes puissances, de 100 kW à 1 MW. Swegon, propriétaire de l’italien BlueBox, promeut les unités Omicron Rev S4 de 100 à 900 kW, d’un TER de plus de 7,5. SDEEC développe la gamme CFS (chaud froid simultané), de 55 à 300 kW.

Dans le local technique d’IntenCity occupé par Schneider Electric à Grenoble, les deux thermofrigopompes Carrier de 700 kW froid et 800 kW chaud suffisent pour alimenter les 26 000 m2 du bâtiment.
Photo : Schneider Electric

Solution technique n° 2

La PAC sur boucle d’eau joue la carte de l’économie

La technologie était déjà appliquée en tertiaire ou dans l’hôtellerie il y a cinquante ans, mais elle a évolué. La climatisation avec de petites pompes à chaleur placées dans chaque local et alimentées par une boucle d’eau fait aujourd’hui figure de solution des plus efficaces. Son principe est simple. Un réseau « 2 tubes » en circuit fermé alimente en permanence en eau à basse température – de 20 à 30 °C – de petites pompes à chaleur réversibles terminales. La source d’énergie primaire peut être produite par toutes sortes de moyens : chauffage urbain, géothermie – par puisage ou sur sondes –, récupération d’énergie sur de l’air extrait ou des eaux grises… Le constructeur France Énergie (groupe Muller) développe cette solution depuis de nombreuses années et revendique environ trois millions de mètres carrés installés. Selon Henri Marraché, directeur général de France Énergie, « les SCOP* et SEER** des unités peuvent atteindre 5 à 7. L’économie du système tient essentiellement à la variation de charge thermique du bâtiment en fonction des conditions climatiques et de la récupération de la chaleur fatale ». Les gains énergétiques par rapport aux solutions classiques atteignent 20 %, voire plus. L’une des récentes réalisations de cet industriel est le futur siège de Canal+ à Issy-les-Moulineaux, d’une superficie de 42 000 m2.

* Seasonal Coefficient of Performance.

** Seasonal Efficiency Energy Ratio.

La climatisation sur boucle d’eau permet une récupération d’énergie dans le bâtiment. Outre ce gain, elle évite le recours à d’importantes quantités de fluides frigorigènes et peut bénéficier d’une production de chaleur ou de froid collective ou par énergies renouvelables.
Source : ABC Clim

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