Une installation multizone où le support de toiture, la neige et les trois parcours frigorifiques comptent autant que la thermopompe
Cette installation d’une thermopompe 3 têtes GREE Free Match R32 à Saint-Jude présente une configuration que nous rencontrons régulièrement lorsque l’unité extérieure ne peut pas simplement être placée au niveau du sol : l’appareil a été installé sur un toit plat, sur une structure métallique surélevée, elle-même positionnée de manière à protéger la membrane et à maintenir la thermopompe suffisamment haute pour les conditions hivernales du Québec.
La photographie du chantier montre très bien cette approche. L’unité extérieure GREE est installée sur un cadre métallique rigide. Sous cette structure, de longues pièces de bois répartissent les charges, tandis que des protections sont placées entre les éléments porteurs et la membrane. Les conduites provenant des différentes zones sont regroupées puis acheminées horizontalement sur la toiture.
Ce type de réalisation semble simple lorsqu’on regarde uniquement le résultat final. En pratique, une thermopompe multizone sur toiture oblige notre équipe à résoudre plusieurs problèmes simultanément : comment distribuer correctement le poids, comment éviter d’endommager la toiture, quelle hauteur conserver sous l’appareil, comment gérer les vibrations, où faire passer trois ensembles de conduites et comment maintenir un accès suffisant pour un futur entretien CVAC.
À Saint-Jude comme ailleurs au Québec, nous devons également penser à ce que l’installation deviendra en janvier et février, pas seulement à son apparence lors d’une journée sèche d’installation.
Une unité extérieure volontairement installée loin de la membrane
L’élément le plus frappant sur la photo est la hauteur du support.
Nous ne souhaitions pas que le bas de l’unité GREE se retrouve pratiquement au niveau de la toiture. Une thermopompe utilisée en chauffage produit de l’eau pendant ses cycles de dégivrage. Cette eau quitte la base de l’appareil et doit pouvoir s’écouler.
Lorsque l’unité est installée trop bas, plusieurs problèmes peuvent apparaître :
- l’eau de dégivrage peut geler directement sous le châssis;
- la glace peut progressivement remonter vers la base de la thermopompe;
- les accumulations de neige peuvent réduire les dégagements;
- l’inspection sous l’appareil devient difficile;
- les débris présents sur la toiture peuvent s’accumuler contre l’équipement.
Le support métallique visible sur ce projet crée au contraire un espace important sous le groupe extérieur. Cette hauteur facilite l’écoulement de l’eau et donne davantage de marge face aux accumulations hivernales.
Pourquoi nous ne cherchons pas simplement à installer l’unité le plus haut possible
Un appareil surélevé doit rester stable.
Plus le centre de gravité monte, plus nous devons être attentifs à la rigidité du support, au poids de la machine et à son exposition au vent. Une toiture ouverte peut recevoir des rafales beaucoup plus directement qu’une cour protégée.
Nous recherchons donc un équilibre : assez haut pour protéger la thermopompe, mais sur une structure suffisamment stable pour la supporter durablement.
Une répartition de charge pensée pour le toit
L’image montre que le support ne repose pas sur quatre petits points directement sur la membrane. De longues pièces de bois servent à répartir les charges sur une surface beaucoup plus grande.
C’est une distinction importante.
Un groupe extérieur multizone peut être relativement lourd. Selon le tableau technique de la page 2 de la documentation Free Match R32, les modèles susceptibles de recevoir trois unités intérieures pèsent approximativement 112,5 lb à 174,2 lb, selon leur capacité.
Ce poids n’inclut pas seulement une masse immobile. En fonctionnement, nous devons aussi tenir compte :
- des vibrations du compresseur;
- de la rotation du ventilateur;
- des efforts exercés par le vent;
- du poids temporaire d’un technicien travaillant autour de l’appareil;
- des mouvements liés aux changements de température.
La protection de la membrane fait donc partie intégrante de l’installation CVAC.
Les isolateurs sous la thermopompe ne sont pas décoratifs
Sur la photographie, nous pouvons distinguer de petits isolateurs entre les pieds de l’unité et les rails métalliques.
Leur rôle est de diminuer la transmission des vibrations entre le châssis et la structure de support.
Sur une toiture, ce détail peut avoir une importance particulière. Une vibration relativement faible peut se transmettre à une structure et devenir audible à l’intérieur, surtout lorsque l’appareil fonctionne à certaines fréquences.
Nous utilisons les dispositifs antivibrations comme un élément d’une stratégie plus complète qui comprend également :
- une base rigide;
- un support correctement nivelé;
- des appuis stables;
- une tuyauterie fixée sans tension excessive;
- un emplacement offrant suffisamment d’espace autour de la machine.
Un coussinet ne peut pas compenser une structure instable. Il complète une installation correctement conçue.
Trois têtes, un seul groupe extérieur : pourquoi ce choix est intéressant
Le système GREE Free Match R32 permet de raccorder plusieurs unités intérieures à un même groupe extérieur.
Dans ce projet, il s’agit d’une configuration 3 têtes, ce qui permet de créer trois zones de confort dans le bâtiment sans installer trois condenseurs séparés sur la toiture.
L’avantage est particulièrement intéressant dans un projet où l’unité extérieure doit être montée sur le toit. Trois systèmes complètement indépendants auraient impliqué davantage :
- d’espace occupé;
- de supports;
- de circuits électriques;
- de parcours de conduites;
- d’équipements à entretenir sur la toiture.
Avec le système multizone, une seule machine extérieure centralise le fonctionnement des trois zones.
Quels groupes GREE Free Match R32 permettent trois unités intérieures?
Le numéro exact visible sur la photographie n’est pas suffisamment lisible pour que nous attribuions une capacité précise à cette installation.
Nous ne voulons pas inventer un chiffre.
Le tableau technique GREE présente toutefois plusieurs groupes extérieurs compatibles avec trois unités intérieures :
- GWHD(24)ND6MO : de 2 à 3 unités intérieures, 24 000 BTU/h nominaux en climatisation et 24 000 BTU/h en chauffage;
- GWHD(30)ND6MO : de 2 à 4 unités, 28 400 BTU/h en climatisation et 30 000 BTU/h en chauffage;
- GWHD(36)ND6MO : de 2 à 4 unités, 36 000 BTU/h en climatisation et en chauffage;
- GWHD(42)ND6MO : de 2 à 5 unités, 42 000 BTU/h en climatisation et 44 300 BTU/h nominaux en chauffage.
Une installation 3 têtes ne correspond donc pas automatiquement à une thermopompe de 30 000 ou 36 000 BTU/h.
Pourquoi nous ne dimensionnons jamais le système uniquement selon le nombre de têtes
Trois unités intérieures peuvent desservir trois petites chambres ou, au contraire, une grande aire ouverte et deux pièces présentant d’importantes charges thermiques.
La différence est considérable.
Pour une sélection appropriée, nous examinons notamment :
- la superficie des espaces;
- la hauteur des plafonds;
- l’isolation;
- le nombre de murs extérieurs;
- la fenestration;
- l’exposition au soleil;
- l’utilisation des pièces;
- la probabilité que les trois zones demandent beaucoup de capacité simultanément.
La somme des capacités inscrites sur les têtes intérieures ne doit pas non plus être interprétée comme la puissance que le groupe extérieur peut fournir constamment à chacune d’elles. La thermopompe extérieure répartit sa capacité entre les zones actives.
Un rendement pouvant atteindre 21 SEER2
La documentation du GREE Free Match R32 indique une efficacité pouvant atteindre 21 SEER2, 12,5 EER2 et 10 HSPF2. Elle annonce aussi une plage de climatisation de -30 °C à 48 °C.
Pour le chauffage, la plage de fonctionnement publiée est de -30 °C à 24 °C.
Ces données sont particulièrement pertinentes pour une thermopompe installée à Saint-Jude, où le système doit traverser une saison hivernale québécoise complète.
Il faut toutefois distinguer deux notions : être capable de fonctionner à une température donnée et fournir sa capacité nominale complète à cette même température ne sont pas nécessairement la même chose.
C’est pour cette raison que notre analyse ne s’arrête jamais à la mention « chauffage jusqu’à -30 °C ».
La modulation G10 prend tout son sens avec trois zones
La documentation GREE mentionne une technologie d’onduleur G10, le dégivrage intelligent, l’autodiagnostic, l’adaptation automatique de la tension et un fonctionnement silencieux. Jusqu’à sept types d’unités intérieures sont également proposés pour cette plateforme.
Cette capacité de modulation est particulièrement utile pour une thermopompe trois têtes.
Les trois pièces ne réclament pratiquement jamais exactement la même quantité de chauffage ou de climatisation au même moment.
Une pièce ensoleillée peut atteindre rapidement sa température tandis qu’une autre demeure en demande. Le compresseur inverter peut ajuster son fonctionnement afin de mieux suivre cette charge variable.
Trois thermostats de zone ne veulent pas dire trois modes opposés
Chaque tête intérieure dispose de son propre réglage de température. C’est l’un des grands avantages d’un système multizone.
Les occupants peuvent, par exemple, régler une chambre à une température différente de la pièce principale.
Il faut toutefois garder à l’esprit que les unités partagent le même groupe extérieur. Dans cette architecture multizone, les trois zones fonctionnent normalement dans le même mode général.
Nous conseillons donc d’éviter des demandes contradictoires où une tête est réglée pour chauffer pendant qu’une autre demande simultanément de refroidir.
Ce que cette installation de Saint-Jude nous apprend sur les détails qui font durer une thermopompe multizone
Le trajet des conduites est particulièrement important sur un toit
Sur la gauche et à l’arrière de l’unité extérieure, la photographie permet de voir le regroupement des liaisons qui partent de la thermopompe et poursuivent leur parcours sur la toiture.
Avec trois têtes, nous devons organiser plusieurs circuits sans créer un amas de tuyauterie vulnérable.
Les conduites doivent être :
- protégées contre les rayons UV;
- maintenues sans tension excessive;
- isolées correctement;
- soutenues sur leur parcours;
- organisées afin qu’un technicien puisse identifier chaque zone;
- protégées des endroits où des personnes pourraient marcher.
Une conduite frigorifique n’est pas simplement « cachée » après l’installation. Son accessibilité reste importante pendant toute la vie du système.
Des longueurs importantes sont possibles, mais elles doivent être calculées
La documentation de la page 2 fournit les limites de tuyauterie pour chaque groupe extérieur.
Pour les modèles permettant trois unités intérieures, la longueur totale maximale varie selon la capacité, allant de 197 pi (60 m) à 328 pi (100 m). Le dénivelé maximal passe de 49 pi (15 m) à 82 pi (25 m) selon le groupe sélectionné.
Cette flexibilité est utile lorsque l’unité extérieure se trouve sur le toit et que les trois têtes sont réparties à différents endroits dans le bâtiment.
Elle ne signifie pas que nous cherchons volontairement les parcours les plus longs.
Notre objectif reste de réduire les détours afin de simplifier :
- la mise en service;
- la protection de l’isolation;
- les futures interventions;
- l’identification des trois circuits.
1/4 po et 3/8 po : les dimensions de raccordement publiées pour la gamme
La même fiche indique un diamètre extérieur de 1/4 po pour la conduite de liquide et de 3/8 po pour la conduite de gaz dans le tableau de cette gamme.
Avant toute installation, nous validons toujours les exigences propres à la combinaison exacte et aux unités intérieures installées.
Sur un chantier multizone, une erreur de tuyauterie peut être particulièrement coûteuse à corriger une fois que les trois parcours sont terminés.
La précharge de réfrigérant change selon le groupe extérieur
Autre détail intéressant du tableau technique : les longueurs de tuyauterie couvertes par la charge initiale ne sont pas identiques d’un groupe extérieur à l’autre.
La documentation indique des longueurs de précharge allant de 33 pi à 164 pi selon le modèle, ainsi qu’une charge additionnelle publiée pour les longueurs nécessitant un ajustement.
Dans une installation trois têtes, nous devons donc connaître la longueur réelle des branches.
Une estimation approximative devient rapidement problématique lorsque trois parcours différents s’additionnent.
La mise sous vide et l’essai d’étanchéité restent des étapes critiques
Une fois les conduites installées, notre travail ne consiste pas à ouvrir immédiatement les valves et à démarrer l’appareil.
Nous devons d’abord nous assurer que les circuits sont étanches et qu’ils ne contiennent pas d’humidité ou d’air indésirable.
La procédure comprend notamment :
- la vérification des raccordements;
- l’essai d’étanchéité;
- la mise sous vide;
- la validation des longueurs de chaque circuit;
- l’ajustement de la charge si requis;
- la vérification des communications;
- l’essai des trois zones.
Sur un système à trois têtes, chaque branche compte. Une fuite sur une seule liaison peut affecter le fonctionnement du groupe extérieur complet.
Le R32 demande des pratiques adaptées
Le Free Match R32 utilise le réfrigérant R32. La documentation de GREE mentionne également un capteur de détection de fuite A2L inclus.
Cela implique de travailler avec les méthodes, outils et procédures appropriés à cette plateforme.
Le choix d’une thermopompe moderne ne doit donc jamais être séparé de la qualité de son installation. Les performances d’usine ne peuvent être reproduites correctement sur le terrain que si les circuits frigorifiques, l’électricité et la mise en service sont réalisés selon les exigences applicables.
L’électricité varie fortement entre les différentes capacités
Tous les groupes extérieurs du tableau fonctionnent à 208/230 V, mais les besoins électriques ne sont pas identiques.
Pour les modèles qui peuvent alimenter trois têtes, le tableau indique une MCA comprise entre 19,5 et 30 A et une protection maximale contre les surintensités allant de 25 à 45 A selon le modèle.
Ce point mérite d’être souligné : le nombre de têtes ne détermine jamais à lui seul le calibre du circuit électrique.
Nous vérifions le groupe extérieur réellement installé et les données de sa plaque avant de finaliser l’alimentation.
Pourquoi l’accès sur le toit doit rester libre après notre départ
Une thermopompe ne doit pas être installée comme si personne ne devait jamais y toucher de nouveau.
Un technicien devra éventuellement pouvoir :
- retirer les panneaux;
- atteindre les valves;
- vérifier le câblage;
- nettoyer l’échangeur;
- mesurer certaines conditions de fonctionnement;
- inspecter l’état des conduites;
- intervenir sur le ventilateur ou le compresseur.
Sur la photographie de Saint-Jude, le groupe extérieur demeure entouré d’un espace ouvert. C’est exactement ce que nous recherchons lorsqu’une toiture nous offre cette possibilité.
Ce qu’il ne faut pas installer autour de la thermopompe après les travaux
Avec le temps, un toit peut recevoir de nouveaux éléments : mobilier, matériaux, équipements de télécommunication, panneaux, conduits ou autres installations techniques.
Nous recommandons de préserver les dégagements de la thermopompe et de ne pas utiliser sa base comme espace de rangement.
Il faut particulièrement éviter :
- d’appuyer des objets contre la grille;
- de placer un écran solide juste devant le ventilateur;
- de recouvrir les conduites avec des matériaux lourds;
- de bloquer l’espace sous l’unité;
- de déplacer les protections sous les supports sans évaluation.
L’entretien extérieur est différent lorsqu’on ne voit pas l’appareil tous les jours
Une thermopompe installée dans une cour est souvent observée quotidiennement par les occupants. Une unité sur le toit peut passer plusieurs mois sans être regardée.
C’est pourquoi une inspection périodique prend davantage d’importance.
Nous vérifions notamment :
- la propreté de l’échangeur;
- l’état des fixations;
- la stabilité du support;
- les isolateurs antivibrations;
- l’isolation des conduites;
- l’accumulation éventuelle de glace;
- la présence de débris autour du groupe;
- l’intégrité générale de la zone de toiture.
À l’intérieur, les trois têtes nécessitent également leur propre nettoyage des filtres.
Niveau sonore : le support fait partie de l’équation
Le tableau technique de la page 2 indique, selon le groupe extérieur, des niveaux de pression sonore à haute vitesse compris entre 58 et 63 dB(A) pour les modèles pouvant recevoir trois têtes.
Une valeur de laboratoire ne permet toutefois pas de prédire à elle seule ce qui sera entendu dans le bâtiment.
La transmission des vibrations dépend aussi :
- de la structure du toit;
- du support;
- de la position de l’unité;
- des isolateurs;
- de la proximité des pièces occupées.
C’est l’une des raisons pour lesquelles la conception de la base visible sur cette installation a autant d’importance que le choix de la machine elle-même.
AHRI, ENERGY STAR et rabais : toujours vérifier la combinaison complète
Le tableau de la page 2 ne donne pas un seul numéro AHRI pour toute la gamme. Il présente des références distinctes selon la capacité et selon que la combinaison est non gainée, gainée ou mixte.
La documentation indique aussi que ces appareils sont admissibles à des rabais locaux.
Nous ne pouvons toutefois pas déduire de cette brochure seule un montant précis pour le projet de Saint-Jude.
Toute demande d’aide financière doit être fondée sur :
- le modèle extérieur exact;
- les trois unités intérieures réellement installées;
- le numéro AHRI de cette combinaison;
- le programme en vigueur;
- les critères propres au bâtiment et au demandeur.
Cela évite les mauvaises surprises après l’installation.
Une garantie qui doit être enregistrée et documentée
La fiche GREE indique une garantie standard de 10 ans, ainsi qu’une prolongation additionnelle de deux ans avec Wolseley lorsque le produit est enregistré et/ou qu’une preuve d’installation est fournie.
Nous recommandons toujours de conserver avec le dossier de la thermopompe :
- la facture;
- le modèle extérieur;
- les modèles des trois têtes;
- les numéros de série;
- le numéro AHRI;
- les preuves d’enregistrement;
- les documents applicables à la garantie.
La couverture des pièces doit par ailleurs être distinguée des conditions de garantie de main-d’œuvre.
Les erreurs que cette installation sur toiture permet d’éviter
Déposer la thermopompe trop près de la membrane
Cela laisse peu de place à la neige, à la glace et au drainage.
Concentrer tout le poids sur quatre petits points
Sur une toiture, la répartition de charge et la protection de la membrane doivent être étudiées.
Oublier les vibrations
Une thermopompe peut être silencieuse dans l’air mais transmettre des vibrations par une base mal conçue.
Laisser les conduites exposées dans une zone de circulation
Les trois liaisons doivent être organisées et protégées.
Choisir une capacité seulement parce qu’il y a trois têtes
Le calcul de charge reste indispensable.
Confondre fonctionnement à -30 °C et pleine capacité à -30 °C
La plage de fonctionnement ne représente pas à elle seule la capacité disponible pendant une pointe de froid.
Promettre une subvention sans vérifier le numéro AHRI
La combinaison exacte des équipements est déterminante.
Une installation AirGreen où le support fait partie du système CVAC
Ce chantier de Saint-Jude montre bien qu’une installation professionnelle ne se résume pas à la marque inscrite sur le panneau frontal.
Le GREE Free Match R32 fournit la technologie multizone, le compresseur inverter et la possibilité d’alimenter plusieurs unités intérieures. Mais la performance réelle dépend également de tout ce qui l’entoure : le dimensionnement, les conduites, la charge frigorifique, l’électricité, le drainage, l’accès et, ici, une base de toiture conçue pour recevoir correctement l’appareil.
La photographie raconte précisément cette partie du travail. La thermopompe est placée en hauteur sur un cadre métallique. Sa charge est répartie sur de longues bases. Des protections séparent l’installation de la surface du toit. Les circuits sont regroupés, et le ventilateur conserve un grand espace libre devant lui.
Chez AirGreen, nous appliquons la même logique à nos installations de thermopompes, climatiseurs muraux et systèmes CVAC à Saint-Jude, ainsi qu’à Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive Nord et sur la Rive Sud.
Le résultat recherché n’est pas simplement une thermopompe qui fonctionne le jour de la mise en service. Nous voulons une installation qui demeure stable, accessible, entretenable et adaptée aux réalités du Québec après plusieurs saisons de chauffage et de climatisation.