Une thermopompe multizone installée sur une terrasse étroite où chaque centimètre comptait
Cette installation d’une thermopompe 3 têtes GREE FreeMatch R32 à Saint-Joseph-de-Sorel illustre parfaitement un type de projet où le choix de l’emplacement extérieur demande presque autant de réflexion que le dimensionnement des unités intérieures. Sur la photo du chantier, le groupe extérieur GREE est installé à l’extrémité d’une terrasse en bois relativement étroite, entre le garde-corps et le mur de brique de la résidence. Une fenêtre, un luminaire extérieur, une descente pluviale et le passage des nouvelles conduites réduisaient encore davantage les possibilités.
Dans ce contexte, il aurait été facile d’installer l’appareil à l’endroit le plus accessible sans réfléchir à son utilisation future. Nous avons plutôt cherché à conserver trois éléments essentiels : un dégagement suffisant pour la circulation de l’air, un accès raisonnable pour l’entretien et le maintien d’un passage utilisable sur la terrasse.
Le groupe extérieur repose sur une structure métallique indépendante qui le maintient au-dessus du plancher de bois. Cette surélévation est particulièrement intéressante au Québec, car elle éloigne la base de la thermopompe de l’eau, des feuilles, de la neige et de la glace qui peuvent s’accumuler sur une terrasse.
La photo semble avoir été prise avant la finition complète du chantier. Plusieurs conduites sont encore regroupées temporairement en boucles près du mur, une échelle et du matériel sont visibles au sol, et certaines sections de finition ne sont pas encore installées. C’est justement une étape importante d’une installation CVAC : avant de refermer et de protéger définitivement les conduites, nous devons vérifier les longueurs, les raccordements, l’étanchéité, les communications et le fonctionnement des trois zones.
Le défi particulier d’une installation sur une terrasse en bois
Une thermopompe multizone n’est pas un petit appareil. Son poids, ses vibrations, son débit d’air et l’eau produite pendant le dégivrage doivent tous être considérés.
Dans ce projet de Saint-Joseph-de-Sorel, le groupe extérieur ne pouvait pas simplement être déposé directement sur les planches du patio.
Nous avons donc utilisé une base métallique surélevée. Cette disposition permet notamment :
- de répartir plus proprement le poids de l’appareil;
- de limiter le contact direct entre le châssis et le bois;
- de laisser circuler l’air sous la thermopompe;
- de faciliter l’écoulement de l’eau lors des dégivrages;
- de réduire le risque d’accumulation de feuilles sous le cabinet;
- de conserver une meilleure accessibilité à la partie inférieure;
- de maintenir l’appareil plus haut par rapport aux accumulations de neige.
Le poids exact dépend du modèle extérieur sélectionné. Dans la gamme FreeMatch R32, les unités capables de recevoir trois têtes vont notamment de 112,5 lb pour le modèle 24 000 BTU à environ 174 lb pour les plus grands groupes de 36 000 et 42 000 BTU.
Ces données montrent pourquoi la structure sous l’appareil doit être choisie en fonction du modèle réel et non simplement parce qu’un support « semble assez solide ».
Le bois transmet les vibrations différemment d’une fondation de béton
Installer une thermopompe sur ou près d’une terrasse demande aussi une attention particulière aux vibrations.
Un plancher de bois peut amplifier certaines fréquences beaucoup plus facilement qu’une dalle de béton. Une vibration qui serait presque imperceptible sur une fondation massive peut devenir audible à l’intérieur si elle est transmise à la structure du patio puis au bâtiment.
Nous devons donc tenir compte :
- des points d’appui;
- du serrage des fixations;
- des éléments antivibratoires;
- de la rigidité du support;
- du contact éventuel entre les conduites et la maçonnerie;
- des sections de tuyauterie qui pourraient vibrer contre le garde-corps ou le mur.
La documentation du FreeMatch R32 indique un niveau de pression sonore extérieure allant de 54 à 63 dB(A) à haute vitesse, selon la capacité du condenseur.
Cette valeur correspond au fonctionnement de l’appareil lui-même. Une installation mal isolée mécaniquement pourrait générer des bruits supplémentaires qui ne proviennent pas directement du compresseur ou du ventilateur.
Pourquoi l’emplacement au bout de la terrasse était logique
La photo montre que le groupe GREE a été positionné près de l’extrémité du balcon, avec son ventilateur orienté vers l’espace ouvert.
Ce choix est important. Le grand ventilateur frontal doit pouvoir rejeter l’air sans rencontrer immédiatement un mur ou un obstacle.
Dans un passage aussi étroit, placer la thermopompe dans l’autre orientation aurait pu réduire l’espace disponible devant le ventilateur ou perturber la circulation sur la terrasse.
Nous avons également tenu compte :
- du garde-corps situé sur la gauche;
- du mur de brique sur la droite;
- de la fenêtre située immédiatement derrière la zone technique;
- de la descente pluviale;
- du luminaire extérieur;
- de l’espace nécessaire pour acheminer trois ensembles de conduites.
Le résultat permet de concentrer l’équipement mécanique dans la partie arrière de la terrasse plutôt que de l’installer au milieu du passage.
Trois têtes intérieures avec un seul condenseur extérieur
Le principal intérêt d’une GREE FreeMatch R32 3 têtes est précisément visible dans ce type de projet : une seule unité extérieure peut alimenter plusieurs zones de la maison.
Avec trois systèmes simple zone, il aurait fallu trouver trois emplacements extérieurs différents ou regrouper trois condenseurs sur une terrasse déjà étroite. Le multizone évite cette multiplication d’équipements.
Selon le groupe FreeMatch sélectionné, le fabricant autorise :
- 2 à 3 unités intérieures sur le GWHD(24)ND6MO;
- 2 à 4 unités sur le GWHD(30)ND6MO;
- 2 à 4 unités sur le GWHD(36)ND6MO;
- 2 à 5 unités sur le GWHD(42)ND6MO.
Le modèle de 18 000 BTU ne peut recevoir que deux unités intérieures et ne correspond donc pas à un projet trois têtes.
La photo ne permet pas de lire clairement le numéro complet du groupe extérieur installé ici. Nous ne lui attribuons donc pas une capacité précise sans la plaque signalétique ou la combinaison inscrite au dossier du chantier.
Comment dimensionner correctement les trois zones
Une installation trois têtes ne devrait jamais être dimensionnée uniquement en fonction de la superficie totale de la maison.
Chaque pièce ou secteur possède une charge thermique différente.
Nous examinons notamment :
- la superficie de chaque zone;
- la hauteur des plafonds;
- le nombre de murs extérieurs;
- la quantité de fenêtres;
- leur orientation;
- la qualité de l’isolation;
- les infiltrations d’air;
- l’étage;
- l’exposition solaire;
- le nombre d’occupants;
- l’utilisation de la pièce.
Une petite chambre située du côté nord peut demander beaucoup moins de capacité qu’un salon avec plusieurs fenêtres orientées au sud.
C’est pourquoi trois têtes de capacité identique ne sont pas automatiquement la meilleure solution.
Un exemple concret de mauvaise approche
Supposons qu’une maison nécessite trois zones :
- une grande aire ouverte;
- une chambre;
- un sous-sol.
Installer arbitrairement trois têtes de 12 000 BTU parce que « 12 000 BTU est une capacité courante » peut créer un système déséquilibré.
La grande pièce pourrait être insuffisamment desservie tandis que la petite chambre serait surdimensionnée.
Avec une thermopompe multizone, le bon choix consiste à calculer les besoins de chaque zone, puis à vérifier que la combinaison complète est compatible avec le groupe extérieur sélectionné.
Les capacités disponibles dans la gamme GREE FreeMatch R32
La page 2 de la documentation GREE présente plusieurs groupes extérieurs.
Pour les configurations pouvant accueillir trois têtes, les capacités nominales en climatisation sont :
- 24 000 BTU/h pour le GWHD(24)ND6MO;
- 28 400 BTU/h pour le GWHD(30)ND6MO;
- 36 000 BTU/h pour le GWHD(36)ND6MO;
- 42 000 BTU/h pour le GWHD(42)ND6MO.
En chauffage nominal, ces mêmes modèles sont donnés respectivement à 24 000, 30 000, 36 000 et 44 300 BTU/h.
Il est également important de regarder les plages de modulation plutôt que seulement la capacité nominale. Un système à compresseur variable peut réduire ou augmenter sa production selon la demande.
Cette modulation contribue à maintenir une température plus stable lorsque la demande réelle est inférieure à la pleine capacité du système.
Un rendement allant jusqu’à 21 SEER2
La documentation technique fournie avec le FreeMatch R32 annonce des valeurs pouvant atteindre :
- 21 SEER2;
- 12,5 EER2;
- 10 HSPF2.
Pour un propriétaire qui compare plusieurs thermopompes multizones au Québec, ces données offrent une indication utile de l’efficacité énergétique de la gamme.
Le SEER2 concerne principalement l’efficacité saisonnière en climatisation, tandis que le HSPF2 permet de comparer le rendement saisonnier en chauffage.
Le rendement réel d’une installation dépend toutefois aussi de la qualité du travail effectué sur place.
Même une machine avec de bonnes caractéristiques techniques peut perdre une partie de ses avantages si :
- elle est surdimensionnée;
- les filtres demeurent sales;
- les conduites sont mal isolées;
- la charge de réfrigérant n’est pas appropriée;
- le groupe extérieur manque d’air;
- le tirage au vide a été mal effectué;
- les températures de consigne sont utilisées de façon incohérente.
Une thermopompe prévue pour fonctionner jusqu’à -30 °C
Pour le chauffage, la documentation indique une plage de température extérieure allant jusqu’à -30 °C, tandis que la plage de climatisation est annoncée de -30 °C à 48 °C.
Cette capacité de fonctionnement à basse température est particulièrement pertinente pour une installation de thermopompe à Saint-Joseph-de-Sorel, où les températures hivernales peuvent devenir très basses.
Il faut cependant distinguer deux notions :
fonctionnement à -30 °C ne signifie pas nécessairement capacité nominale complète à -30 °C.
La production de chaleur d’une thermopompe évolue avec la température extérieure. Lorsque le froid devient intense, le besoin en chauffage de la maison augmente simultanément.
Un bon dimensionnement doit donc tenir compte de la performance de la machine dans le froid ainsi que de l’existence ou non d’une source de chauffage d’appoint.
Le dégivrage est particulièrement important sur une terrasse
La documentation du FreeMatch mentionne un dégivrage intelligent.
Lorsque la thermopompe fonctionne en chauffage par temps froid, du givre peut se former sur l’échangeur extérieur. L’appareil doit périodiquement inverser son cycle afin de faire fondre cette accumulation.
Cette opération produit de l’eau.
Sur une terrasse de bois comme celle visible sur la photo, nous devons anticiper ce phénomène. L’eau doit pouvoir tomber et s’évacuer sans rester emprisonnée directement sous la machine.
En hiver, le propriétaire doit également surveiller la glace qui pourrait progressivement se former autour des pieds du support.
Il est recommandé de :
- conserver la zone sous l’unité dégagée;
- enlever les accumulations importantes de neige;
- ne pas laisser la neige dépasser sous le cabinet;
- vérifier que la glace ne rejoint pas les ouvertures inférieures;
- garder toute la face du ventilateur libre;
- éviter de couvrir la thermopompe lorsqu’elle fonctionne.
Les boucles de conduites visibles sur la photo : une étape avant la finition
L’un des éléments les plus frappants de la photo est le groupe de conduites enroulées contre le mur de brique.
Ces boucles indiquent que l’image a été prise alors que l’installation n’était pas encore complètement terminée ou que les parcours étaient encore en cours de préparation.
Pour trois têtes intérieures, nous devons gérer plusieurs ensembles de conduites frigorifiques ainsi que les câbles de communication.
Une installation multizone exige que chaque branche soit correctement identifiée.
Nous devons éviter toute confusion entre :
- l’unité intérieure A et ses tuyaux;
- l’unité B et ses tuyaux;
- l’unité C et ses tuyaux;
- les câbles correspondants.
Une inversion de branche peut entraîner un problème de communication lors du démarrage.
Pourquoi nous ne coupons pas les conduites trop tôt
Lorsqu’un parcours passe autour d’une fenêtre, d’un coin de mur ou d’un étage, il est préférable de confirmer la longueur réelle avant de couper définitivement le cuivre.
Une conduite trop courte obligerait à ajouter un raccord supplémentaire, ce que nous cherchons généralement à éviter lorsque le parcours peut être réalisé autrement.
La finition finale consiste ensuite à organiser et à protéger les conduites afin d’obtenir un parcours plus net et plus résistant aux intempéries.
Les limites de longueur doivent être vérifiées sur un système trois têtes
Le FreeMatch R32 offre une flexibilité importante en matière de tuyauterie.
Selon la capacité du groupe extérieur, la longueur totale maximale annoncée va de 40 à 100 mètres, tandis que la différence de hauteur maximale est de 15 à 25 mètres.
Pour les modèles compatibles avec trois têtes, les limites totales peuvent atteindre :
- 60 m pour le groupe 24 000 BTU;
- 80 m pour les groupes 30 000 et 36 000 BTU;
- 100 m pour le modèle 42 000 BTU.
Ces valeurs ne signifient pas qu’il est souhaitable d’utiliser toute la longueur disponible. Nous privilégions un parcours logique et direct lorsque la configuration du bâtiment le permet.
Il faut également vérifier la charge additionnelle en réfrigérant lorsque la longueur dépasse la quantité couverte par la précharge d’usine.
La documentation indique une charge additionnelle de 20 g/m selon les conditions précisées par le fabricant.
Le R32 demande une installation frigorifique méticuleuse
La GREE FreeMatch utilise du réfrigérant R32.
La fiche du produit mentionne également un capteur de détection de fuite A2L inclus.
Le R32 nécessite des pratiques et de l’outillage compatibles avec les réfrigérants A2L.
Dans un système trois têtes, nous devons accorder encore plus d’attention à la qualité des connexions puisqu’il y a davantage de raccords qu’avec une thermopompe simple zone.
La mise en service comprend notamment :
- la préparation des conduites;
- la vérification des évasements;
- le serrage selon les spécifications;
- l’épreuve d’étanchéité;
- le tirage au vide;
- la vérification de la tenue du vide;
- l’ouverture des valves;
- le contrôle de la charge;
- le démarrage des unités;
- la vérification du fonctionnement de chaque zone.
Nous ne considérons jamais qu’une installation est terminée simplement parce que le compresseur démarre.
Le drainage des trois unités intérieures
Chaque tête produit de l’eau de condensation en mode climatisation.
Trois unités intérieures signifient donc trois drains qui doivent fonctionner correctement.
Lorsque la configuration le permet, un drainage gravitaire est généralement préférable. Il doit conserver une pente continue afin que l’eau puisse s’écouler naturellement.
Un mauvais drainage peut entraîner :
- des bruits d’écoulement;
- des odeurs;
- de l’eau dans le bac de condensat;
- un débordement;
- des dommages au mur ou au plafond.
Lors de la mise en service, chaque drain doit être testé séparément.
L’alimentation électrique dépend de la capacité extérieure
Tous les groupes extérieurs de cette gamme fonctionnent sous 208/230 V.
Le courant minimal du circuit et la protection maximale varient toutefois selon le modèle.
Pour l’ensemble de la gamme, la documentation indique :
- MCA de 14,5 à 30 A;
- protection maximale de 20 à 45 A.
Il serait donc incorrect de dire qu’une thermopompe trois têtes exige automatiquement un disjoncteur d’une capacité donnée.
Le choix électrique doit toujours se faire à partir de la plaque signalétique du condenseur réellement installé.
De la terrasse aux trois pièces intérieures : une installation pensée comme un seul système
La particularité de ce chantier à Saint-Joseph-de-Sorel ne se trouve pas uniquement dans la thermopompe elle-même. Elle se trouve dans la façon dont le système a dû être intégré à une terrasse existante, entre un garde-corps et un mur de brique, avec plusieurs obstacles autour du trajet des conduites.
Le groupe extérieur surélevé occupe une zone relativement compacte au bout du patio. Cette disposition permet de créer trois zones de chauffage et de climatisation sans devoir installer plusieurs condenseurs sur la propriété.
Comment utiliser efficacement trois têtes
Le propriétaire dispose d’un contrôle distinct pour chaque unité intérieure, mais cela ne transforme pas le système en trois thermopompes entièrement indépendantes.
Les trois têtes partagent le même groupe extérieur.
Elles peuvent avoir :
- des températures de consigne différentes;
- des vitesses de ventilation différentes;
- des horaires d’utilisation différents.
En revanche, leurs modes doivent être compatibles.
Il n’est pas possible de demander du chauffage dans une pièce et de la climatisation simultanément dans une autre pièce reliée au même condenseur.
Cette explication fait partie de la remise du système au client, car de nombreuses demandes de service sur les multizones proviennent simplement de réglages contradictoires entre les télécommandes.
Les fonctions intégrées au FreeMatch R32
La fiche technique du fabricant présente plusieurs fonctions intéressantes :
- autodiagnostic;
- alimentation des unités intérieures par le groupe extérieur;
- dégivrage intelligent;
- adaptation automatique de la tension;
- technologie d’onduleur G10;
- fonctionnement silencieux;
- conception compacte;
- jusqu’à sept options d’unités intérieures;
- capteur A2L intégré.
Cette variété permet d’adapter les unités intérieures à la configuration du bâtiment plutôt que d’utiliser nécessairement le même type d’appareil dans chaque zone.
ENERGY STAR et références AHRI
La page 2 de la fiche technique répertorie des références AHRI distinctes pour les combinaisons non gainables, gainables et mixtes.
Pour les systèmes non gainables, les références indiquées sont 214931586 à 214931590, selon le condenseur extérieur. Le tableau indique aussi les modèles de la gamme comme ENERGY STAR.
Pour une demande de subvention ou de rabais, le numéro AHRI exact est essentiel.
Le simple fait d’installer une GREE FreeMatch R32 ne permet pas d’annoncer automatiquement un montant d’aide financière. L’admissibilité dépend de la combinaison installée et des conditions du programme applicables au moment des travaux.
Les rabais doivent être confirmés avant de promettre un montant
La documentation fournie indique que la gamme est admissible à des rabais locaux, sans préciser un montant unique applicable à toutes les configurations.
Nous devons donc vérifier :
- le groupe extérieur exact;
- les trois unités intérieures;
- la combinaison AHRI;
- le type de propriété;
- la date d’achat;
- la date d’installation;
- les règles du programme concerné.
Cette vérification protège le propriétaire contre une situation où une thermopompe est choisie uniquement à partir d’une subvention présumée qui ne s’applique finalement pas à la combinaison installée.
Une garantie qui mérite d’être enregistrée rapidement
La documentation du fabricant indique une garantie standard de 10 ans, avec deux années additionnelles offertes par Wolseley lorsque le produit est enregistré et/ou lorsqu’une preuve d’installation est fournie, sous réserve des modalités applicables.
Après une installation trois têtes, il est important de conserver les informations de tous les équipements :
- modèle du groupe extérieur;
- numéro de série extérieur;
- modèle des trois têtes;
- numéros de série des unités intérieures;
- facture finale;
- date d’installation;
- numéro AHRI;
- preuve d’enregistrement.
Les erreurs à éviter dans un projet semblable
Poser directement le condenseur sur la terrasse
Le bois peut transmettre les vibrations et demeure exposé à l’humidité. Une structure appropriée facilite aussi l’écoulement sous l’appareil.
Bloquer le passage avec la thermopompe
Sur une terrasse étroite, le positionnement doit préserver une circulation raisonnable et un accès pour le service.
Diriger le ventilateur vers un obstacle proche
Le groupe extérieur doit pouvoir rejeter son air sans recirculation excessive.
Négliger l’eau de dégivrage
Une thermopompe qui chauffe en hiver produit régulièrement de l’eau sous son unité extérieure.
Laisser les conduites sans protection finale
Les boucles et câbles visibles sur une photo de chantier ne représentent pas nécessairement la finition définitive. Le réseau doit être organisé et protégé avant la remise finale.
Choisir la capacité uniquement en additionnant les BTU des têtes
Un système multizone doit être dimensionné selon les charges thermiques et les combinaisons permises par le fabricant.
Confondre fonctionnement à -30 °C et pleine puissance à -30 °C
La plage de fonctionnement ne décrit pas à elle seule la capacité disponible lors des températures extrêmes.
Négliger l’accessibilité future
Un technicien devra peut-être intervenir un jour sur les valves, les cartes électroniques ou le compresseur. L’installation doit rester accessible.
Notre méthode AirGreen pour les installations multizones complexes
Chez AirGreen, nous abordons une installation de thermopompe trois têtes comme un projet complet plutôt que comme l’ajout d’un simple appareil extérieur.
Nous analysons successivement :
- les besoins des trois zones;
- les capacités des unités intérieures;
- la combinaison autorisée;
- l’emplacement du groupe extérieur;
- la structure de support;
- la circulation de l’air;
- le parcours des conduites;
- les drains;
- l’alimentation électrique;
- la charge de réfrigérant;
- les vibrations;
- les accès de service;
- le fonctionnement des trois têtes;
- les documents de garantie et d’admissibilité.
Nous appliquons cette approche dans nos projets de CVAC à Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive Nord, la Rive Sud ainsi que dans les municipalités environnantes où les configurations architecturales exigent des solutions adaptées.
Cette installation de GREE FreeMatch R32 à Saint-Joseph-de-Sorel montre qu’une terrasse étroite n’empêche pas nécessairement l’installation d’une thermopompe multizone. Il faut cependant traiter l’emplacement, les supports, le dégivrage, le passage des conduites et l’entretien futur comme des éléments du même projet.
Le résultat recherché est simple : trois zones intérieures mieux contrôlées, une seule nouvelle unité extérieure et une installation capable de fonctionner été comme hiver sans sacrifier inutilement l’espace extérieur disponible.