Une installation extérieure en hauteur pour protéger la thermopompe et optimiser l’espace autour du bâtiment
Sur ce chantier réalisé à Saint-Philippe, sur la Rive-Sud de Montréal, l’une des décisions les plus importantes concernait l’emplacement de l’unité extérieure de la thermopompe 3 têtes GREE FreeMatch R32. La photographie du projet montre clairement le résultat : le groupe extérieur a été installé en hauteur sur deux supports muraux métalliques robustes, plutôt que simplement déposé au niveau du sol.
Ce choix répond à plusieurs contraintes concrètes que nous rencontrons régulièrement dans les installations de thermopompes multizones au Québec. Il permet notamment de libérer l’espace au sol, de maintenir l’appareil au-dessus des accumulations courantes de neige et de faciliter l’écoulement de l’eau produite lors des cycles de dégivrage.
L’environnement immédiat rendait la planification particulièrement intéressante. L’unité se trouve contre un mur extérieur fini, dans un espace relativement étroit, avec des branches et de la végétation à proximité. Des conduites existantes longent également le bâtiment. Il fallait donc installer le système sans compromettre la circulation de l’air, sans gêner les infrastructures déjà présentes et tout en conservant un accès suffisamment dégagé pour les futurs travaux d’entretien CVAC.
Une unité extérieure sur supports muraux : un détail qui change beaucoup en hiver
Installer un groupe extérieur directement sur une petite dalle peut convenir à certains projets. Dans d’autres situations, particulièrement avec une thermopompe conçue pour fonctionner durant l’hiver québécois, une installation surélevée devient beaucoup plus intéressante.
À Saint-Philippe, nous avons fixé le groupe GREE sur deux supports métalliques triangulés ancrés au bâtiment. Ce type de structure doit être suffisamment rigide pour supporter le poids de l’appareil tout en limitant les mouvements et les vibrations.
L’avantage le plus évident est la hauteur obtenue.
Pendant une tempête, la neige peut rapidement s’accumuler devant l’échangeur extérieur. Si l’unité se retrouve partiellement enterrée, son débit d’air diminue. Elle peut alors avoir davantage de difficulté à transférer la chaleur et ses cycles de dégivrage peuvent être perturbés.
En surélevant l’appareil, nous réduisons ce risque tout en laissant un espace sous le châssis pour l’évacuation de l’eau.
Le dégivrage produit réellement de l’eau
Lorsqu’une thermopompe chauffe une maison par temps froid, l’échangeur extérieur devient suffisamment froid pour que l’humidité présente dans l’air puisse y former du givre. Le système doit périodiquement inverser son fonctionnement afin de faire fondre cette accumulation.
GREE indique d’ailleurs un dégivrage intelligent parmi les caractéristiques du FreeMatch R32. Le fabricant mentionne également la technologie à onduleur G10, l’autodiagnostic, l’adaptation automatique de la tension et le fonctionnement silencieux.
Après un cycle de dégivrage, plusieurs litres d’eau peuvent se retrouver sous l’appareil selon les conditions météo. En plein hiver, cette eau peut ensuite geler.
Le dégagement sous l’unité devient donc essentiel. Une installation trop basse peut entraîner la création progressive d’un bloc de glace sous le châssis. À long terme, cette accumulation peut atteindre le fond de l’appareil et nuire à son drainage.
Des supports muraux qui doivent être installés avec précision
La photographie permet également d’observer que les deux supports sont espacés pour reprendre correctement la charge de l’unité extérieure.
Une fixation murale ne consiste pas simplement à insérer quelques vis dans le revêtement. Nous devons identifier une structure suffisamment solide derrière la finition extérieure et utiliser des ancrages appropriés au bâtiment.
Plusieurs éléments doivent être vérifiés :
- la résistance du support;
- la nature du mur;
- le poids de l’unité extérieure;
- le niveau de l’appareil;
- la profondeur des ancrages;
- les risques de transmission de vibrations;
- les dégagements recommandés;
- l’accès au panneau de service.
Le groupe extérieur doit rester stable lorsque son ventilateur et son compresseur fonctionnent à différentes vitesses. Une structure qui fléchit ou vibre peut produire des bruits perceptibles à l’intérieur du bâtiment.
Nous portons donc une attention particulière aux points de contact entre la thermopompe, les supports et le mur.
Un espace extérieur étroit qui oblige à penser au débit d’air
L’unité visible se trouve dans une zone relativement encadrée par le bâtiment et la végétation. Dans ce type de configuration, le ventilateur doit pouvoir aspirer et rejeter un volume d’air important sans recirculation excessive.
L’air qui quitte l’avant de l’appareil ne doit pas immédiatement revenir vers l’échangeur.
Une mauvaise implantation peut créer une boucle dans laquelle l’unité réaspire une partie de l’air qu’elle vient de rejeter. Cette situation peut réduire le rendement et augmenter le temps de fonctionnement.
Avant de choisir l’emplacement, nous considérons notamment :
- la distance jusqu’aux murs voisins;
- les clôtures;
- les escaliers;
- les balcons;
- les branches;
- les arbustes;
- les fenêtres;
- les zones de passage;
- les autres équipements mécaniques.
Dans le projet de Saint-Philippe, la façade du groupe extérieur demeure bien dégagée malgré l’environnement relativement compact.
La végétation doit rester sous surveillance
Les branches visibles devant et autour de l’appareil ne représentent pas seulement une considération esthétique. La végétation évolue avec les saisons.
Une branche qui laisse suffisamment d’espace au moment de l’installation peut se rapprocher de la grille pendant l’été ou sous le poids de la neige.
Nous recommandons donc de maintenir la zone devant et autour du groupe extérieur dégagée. Il faut éviter que des feuilles, des brindilles ou des plantes grimpantes puissent entrer en contact avec le ventilateur ou obstruer l’échangeur.
Cela facilite également le nettoyage annuel.
Un système conçu pour alimenter trois zones intérieures
Cette installation ne se limite pas au groupe extérieur visible sur la photographie. Il s’agit d’une GREE FreeMatch R32 à trois têtes, ce qui signifie qu’une seule unité extérieure dessert trois unités intérieures installées dans différentes zones du bâtiment.
Cette architecture permet de traiter séparément plusieurs espaces tout en évitant trois compresseurs indépendants à l’extérieur.
Pour les propriétaires, les avantages sont concrets :
- moins d’équipements autour de la maison;
- trois zones de température;
- une meilleure adaptation aux pièces fermées;
- davantage de flexibilité selon l’occupation;
- une installation extérieure plus compacte;
- une seule plateforme mécanique principale à entretenir.
Le FreeMatch est précisément conçu comme un système multizone. La documentation GREE indique qu’il peut être jumelé à plusieurs types d’unités intérieures et offre jusqu’à sept options intérieures différentes selon la configuration recherchée.
Cela permet d’adapter les émetteurs aux contraintes architecturales de chaque pièce plutôt que d’imposer exactement la même solution partout.
Quelle unité extérieure peut réellement alimenter trois têtes?
La plaque signalétique précise du groupe visible sur la photographie n’est pas suffisamment lisible pour identifier avec certitude sa capacité. Nous évitons donc d’attribuer arbitrairement un nombre de BTU à ce chantier.
La gamme FreeMatch R32 comprend toutefois plusieurs modèles capables d’alimenter trois unités intérieures.
Selon la documentation :
- le GWHD(24)ND6MO de 24 000 BTU/h accepte de 2 à 3 unités intérieures;
- le GWHD(30)ND6MO de 28 400 BTU/h en climatisation accepte de 2 à 4 unités;
- le GWHD(36)ND6MO de 36 000 BTU/h accepte de 2 à 4 unités;
- le GWHD(42)ND6MO de 42 000 BTU/h accepte de 2 à 5 unités.
Le plus petit modèle de 18 000 BTU/h est limité à deux unités intérieures.
En chauffage, les capacités nominales correspondantes atteignent respectivement 24 000, 30 000, 36 000 et 44 300 BTU/h pour les versions pouvant recevoir trois têtes.
Le choix entre ces modèles dépend des charges thermiques des trois espaces, et non du simple fait qu'il y ait trois unités murales.
Pourquoi nous ne dimensionnons pas une thermopompe en comptant seulement les pieds carrés
Deux maisons de même superficie peuvent présenter des besoins très différents.
À Saint-Philippe comme dans nos installations à Longueuil, Montréal, Laval, sur la Rive Nord et ailleurs sur la Rive Sud, nous devons considérer plusieurs facteurs avant de choisir la capacité :
- qualité de l’isolation;
- âge du bâtiment;
- surface vitrée;
- orientation des fenêtres;
- hauteur des plafonds;
- configuration des étages;
- exposition au vent;
- infiltration d’air;
- usage de chaque pièce;
- température intérieure souhaitée;
- présence d’autres systèmes de chauffage.
Un salon ouvert recevant beaucoup de soleil n’a pas la même charge qu’une petite chambre située au nord.
Dans une configuration trois têtes, nous devons également vérifier l’équilibre entre les capacités intérieures et la capacité de l’unité extérieure.
Une performance saisonnière qui convient bien à un système multizone
La documentation du GREE FreeMatch R32 indique des rendements pouvant atteindre 21 SEER2, 12,5 EER2 et 10 HSPF2. Elle annonce également une plage de fonctionnement en climatisation de -30 °C à 48 °C et en chauffage de -30 °C à 24 °C.
Le SEER2 sert à représenter l’efficacité saisonnière en climatisation. Le HSPF2 concerne plutôt le rendement saisonnier en chauffage.
Ces données sont particulièrement pertinentes dans le Grand Montréal, où une même thermopompe doit souvent gérer des journées estivales chaudes et des périodes hivernales très froides.
Le fonctionnement jusqu’à -30 °C ne signifie toutefois pas que la capacité reste identique à celle annoncée à température plus douce. Les pertes thermiques du bâtiment augmentent à mesure que la température extérieure descend.
Nous analysons donc toujours la thermopompe en relation avec le bâtiment complet et, lorsque requis, le chauffage d’appoint disponible.
Ce que l’on ne voit pas sur la photo : conduites, électricité, mise sous vide et mise en service
Trois têtes signifient trois circuits à organiser proprement
Un système multizone est plus complexe qu’une thermopompe simple zone.
Chaque unité intérieure doit communiquer avec l’unité extérieure et disposer de ses raccordements frigorifiques appropriés. Les conduites doivent être identifiées afin d’éviter les erreurs entre les différents ports du groupe extérieur.
La documentation GREE indique pour cette gamme des raccordements de 1/4 po pour la conduite de liquide et de 3/8 po pour la conduite de gaz.
Les longueurs maximales varient également selon le modèle extérieur. La limite totale indiquée est :
- 40 m pour le modèle 18 000 BTU/h;
- 60 m pour le 24 000 BTU/h;
- 80 m pour les modèles 30 000 et 36 000 BTU/h;
- 100 m pour le modèle 42 000 BTU/h.
La différence de hauteur permise varie de 15 à 25 mètres selon le modèle.
Ces valeurs sont importantes dans les projets comportant plusieurs étages ou des têtes situées à grande distance du groupe extérieur.
La charge de réfrigérant doit correspondre aux longueurs réellement installées
La fiche indique également une longueur préchargée différente selon chaque capacité extérieure et prévoit un ajout de réfrigérant lorsque la longueur admissible préchargée est dépassée.
Cette étape ne doit pas être estimée.
Nous calculons la longueur réelle du réseau et appliquons les spécifications du fabricant. Trop peu de réfrigérant ou une charge incorrecte peuvent affecter le rendement, les températures de fonctionnement et la fiabilité du compresseur.
Une épreuve d’étanchéité avant la mise sous vide
Après la réalisation des raccordements frigorifiques, nous devons vérifier leur étanchéité.
Une installation à trois têtes comporte davantage de raccords qu’une installation monosplit. Cela rend la méthode de travail encore plus importante.
Nous procédons avec attention aux étapes suivantes :
- préparation des conduites;
- réalisation des évasements;
- serrage approprié;
- contrôle de l’étanchéité;
- mise sous vide;
- vérification de la stabilité du vide;
- libération du réfrigérant;
- mise en service.
La mise sous vide retire l’air et l’humidité du réseau frigorifique. Cette étape contribue directement à la fiabilité à long terme de la thermopompe.
L’installation électrique visible sous le groupe extérieur
Sur la photographie, un élément électrique est installé directement sous l’unité extérieure. La coordination de l’alimentation fait partie intégrante de la conception d’une installation CVAC.
Les unités FreeMatch R32 de cette gamme fonctionnent à 208/230 V. Leur intensité minimale de circuit et leur protection maximale varient selon la capacité.
Par exemple, la fiche technique indique :
- MCA de 19,5 A et MOCP de 25 A pour le modèle 24 000 BTU/h;
- MCA de 23 A et MOCP de 35 A pour le modèle 30 000 BTU/h;
- MCA de 30 A et MOCP de 45 A pour les modèles 36 000 et 42 000 BTU/h.
Ces chiffres ne signifient pas que l’on choisit automatiquement le plus gros disjoncteur disponible. Le circuit doit être calculé selon la plaque signalétique de l’équipement réellement installé, le câblage et les exigences électriques applicables.
Le bruit extérieur dépend beaucoup de l'installation
Le fabricant indique une pression sonore à haute vitesse allant de 58 à 63 dB(A) pour les modèles capables d’alimenter trois têtes.
Cette donnée représente seulement une partie de l’expérience sonore réelle.
Une installation contre une structure légère, sur des supports inadéquats ou dans une petite alcôve peut transmettre davantage de vibrations.
Dans ce projet de Saint-Philippe, la rigidité des supports et la fixation du groupe extérieur étaient donc particulièrement importantes.
Nous vérifions aussi que les conduites ne soient pas en tension et qu’elles ne puissent pas transmettre les vibrations du compresseur directement à la structure.
Trois têtes ne veulent pas dire trois modes opposés
Chaque unité intérieure peut être réglée indépendamment pour la température et la ventilation, mais les trois zones partagent le même groupe extérieur.
Il faut donc utiliser des modes compatibles.
En hiver, les unités peuvent toutes fonctionner en chauffage avec des températures différentes. En été, elles peuvent toutes climatiser selon les besoins respectifs des pièces.
Il faut toutefois éviter de demander simultanément du chauffage dans une zone et de la climatisation dans une autre.
Expliquer cette particularité lors de la remise du système évite beaucoup de confusion et permet aux occupants d’utiliser correctement leur thermopompe multizone GREE.
Les erreurs que nous voulons éviter sur une installation extérieure comme celle-ci
Installer le groupe trop près du sol
La neige et la glace peuvent réduire les dégagements et nuire au drainage du dégivrage.
Fixer l’unité sur une structure insuffisamment rigide
Les vibrations peuvent alors être transférées au mur ou devenir audibles à l’intérieur.
Laisser la végétation envahir le devant du ventilateur
Les branches, feuilles et plantes peuvent réduire le passage de l’air et compliquer l’entretien.
Négliger les accès de service
Un technicien doit pouvoir atteindre les panneaux, les raccords et les composants sans devoir démonter une partie du bâtiment.
Installer les conduites sans calculer les longueurs
Dans un système trois têtes, il faut considérer la longueur de chaque branche et le total du réseau.
Confondre les connexions entre les zones
Les câbles de communication doivent correspondre aux bons circuits frigorifiques.
Oublier l'eau de dégivrage
Un groupe extérieur en chauffage produit régulièrement de l’eau en hiver. Son emplacement doit permettre à cette eau de s’écouler sans créer un problème sous l’appareil.
Garantie, numéros AHRI et rabais disponibles
La fiche technique fournit des numéros AHRI distincts pour les configurations non gainées, gainées et mixtes. Elle identifie aussi les appareils comme ENERGY STAR dans le tableau technique.
Le fabricant indique par ailleurs une garantie standard de 10 ans et mentionne une prolongation supplémentaire de deux ans avec Wolseley lorsque le produit est enregistré et qu’une preuve d’installation est fournie. La documentation précise aussi que les appareils peuvent être admissibles à des rabais locaux.
Pour toute aide financière, il faut cependant vérifier la combinaison exacte installée. Le numéro AHRI du système complet, la date d’installation et les conditions du programme déterminent l’admissibilité réelle.
Nous recommandons aux propriétaires de conserver :
- la facture finale;
- les modèles des unités intérieures;
- le modèle extérieur;
- les numéros de série;
- la référence AHRI applicable;
- les photographies des plaques signalétiques;
- la preuve d’enregistrement de la garantie.
Le résultat : une installation multizone pensée aussi pour les contraintes extérieures
Ce projet à Saint-Philippe illustre bien une partie souvent sous-estimée d’une installation de thermopompe : le positionnement du groupe extérieur.
Sur la photographie, l’appareil paraît simplement fixé au mur. En réalité, cet emplacement résulte d’une série de décisions portant sur la neige, le dégivrage, le débit d’air, la végétation, la structure, les vibrations, les raccordements et l'accès futur.
La GREE FreeMatch R32 à trois têtes permet ensuite de distribuer le chauffage et la climatisation dans plusieurs zones du bâtiment avec une seule unité extérieure.
Chez AirGreen, nous réalisons ce type d’installation CVAC à Saint-Philippe et partout dans le Grand Montréal, notamment à Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive Nord et sur la Rive Sud. Notre travail ne se limite pas au raccordement de la machine : nous cherchons un emplacement qui reste fonctionnel en juillet comme en février, qui permette un entretien adéquat et qui respecte les contraintes concrètes du bâtiment.