À Rougemont, trois zones intérieures réunies autour d’un seul groupe extérieur installé sur le toit
Cette installation d’une thermopompe 3 têtes GREE FreeMatch R32 à Rougemont se distingue immédiatement par l’emplacement du groupe extérieur. Plutôt que d’occuper un espace au sol près du bâtiment, l’unité a été installée sur une toiture plate, au milieu d’un environnement où se trouvent déjà plusieurs évents, sorties techniques et éléments de toiture.
La photographie du chantier permet de voir une partie du travail qui disparaît généralement une fois les finitions complétées : le côté technique du groupe GREE, les différents réseaux qui y arrivent, les conduites isolées associées aux zones intérieures, le câblage et la structure sur laquelle repose la machine.
Le groupe extérieur est installé sur un support métallique surélevé, lui-même positionné au-dessus d’une base de protection et de pièces de bois visibles sur la toiture. Cette configuration crée un espace sous l’appareil et évite de déposer directement la thermopompe sur la surface de toiture. Sur le côté de l’unité, plusieurs parcours frigorifiques convergent vers les raccordements du système multizone.
L’étiquette de sécurité visible sur le panneau latéral identifie également clairement le R32 et sa classification A2L, un détail important puisque le type de réfrigérant influence les méthodes de travail, les outils et les procédures de mise en service.
Pour nous, ce chantier résume bien la logique d’une thermopompe multizone : à l’intérieur, trois espaces distincts doivent recevoir un confort adapté; à l’extérieur, toute cette mécanique converge vers une seule unité qu’il faut positionner, raccorder et protéger correctement.
Pourquoi placer le groupe extérieur sur une toiture plate?
Le meilleur emplacement d’une thermopompe n’est pas nécessairement celui qui est le plus près du sol. Selon l’architecture du bâtiment, l’emplacement des trois têtes intérieures et les possibilités de passage des conduites, une installation sur toiture peut offrir une configuration beaucoup plus cohérente.
Dans ce projet à Rougemont, la toiture offre notamment la possibilité de concentrer les parcours techniques dans une zone située à l’écart des espaces de circulation au niveau du sol.
Cette implantation peut présenter plusieurs avantages :
- réduction de l’encombrement autour du bâtiment;
- parcours plus logique vers des unités situées aux étages;
- protection contre certains impacts accidentels au niveau du sol;
- maintien des cours, passages et aménagements extérieurs;
- possibilité de regrouper plusieurs éléments mécaniques dans une zone technique;
- accès direct aux connexions du groupe extérieur pour l’entretien.
Mais une toiture impose également ses propres contraintes. Il faut réfléchir à la membrane, au poids, au drainage, aux accumulations hivernales, à la circulation d’air et à l’accès du technicien.
C’est précisément pour cette raison qu’une installation de toiture doit être planifiée comme un ensemble et non comme un simple déplacement de la thermopompe vers un endroit plus haut.
Une machine surélevée pour laisser de l’espace sous le groupe extérieur
Sur la photographie de Rougemont, le groupe GREE ne repose pas directement sur la toiture. Il est installé sur une structure métallique qui maintient le cabinet à une certaine hauteur.
Cet espace sous la machine est particulièrement utile en mode chauffage.
Lorsqu’une thermopompe fonctionne par temps froid, du givre peut se former sur son échangeur extérieur. Le système effectue alors périodiquement un cycle de dégivrage. La glace fond et produit de l’eau qui doit pouvoir s’écouler sous l’unité.
En hiver, une machine trop proche d’une surface peut progressivement se retrouver entourée d’une accumulation de glace. Sur une toiture québécoise, il faut également tenir compte de la neige, des épisodes de gel-dégel et de la façon dont l’eau se déplace vers les drains de toiture.
La documentation du GREE FreeMatch R32 annonce une plage de chauffage allant jusqu’à −30 °C, avec une plage de climatisation de −30 °C à 48 °C.
Une installation conçue pour fonctionner durant l’hiver doit donc être pensée dès le départ pour ces conditions, et pas uniquement pour les journées de climatisation en juillet.
Protéger la toiture pendant et après les travaux
Une toiture plate demande davantage de précautions qu’une dalle de béton au sol.
Pendant l’installation, les conduites de cuivre, outils, fixations et pièces métalliques doivent être manipulés sans endommager la membrane. Une petite vis oubliée sous une base ou un objet pointu traîné sur le toit peut créer un problème qui n’a aucun lien direct avec le fonctionnement de la thermopompe, mais qui peut devenir coûteux pour le propriétaire.
Sur ce projet, nous portons une attention particulière à :
- la protection de la surface sous la structure;
- la stabilité du support;
- la répartition du poids;
- l’absence de pièces métalliques libres sur la toiture;
- la conservation des chemins d’écoulement d’eau;
- l’accès aux éléments techniques déjà présents sur le toit.
Une fois le chantier terminé, la toiture doit rester utilisable par les couvreurs, électriciens et techniciens CVAC qui pourraient devoir y intervenir ultérieurement.
Plusieurs réseaux visibles sur le côté de l’unité : la réalité d’un système trois têtes
La photo permet de bien comprendre pourquoi une thermopompe trois têtes demande davantage de planification qu’un système simple zone.
Plusieurs conduites isolées convergent vers le côté du groupe extérieur. Derrière leur apparence relativement compacte se trouvent les connexions nécessaires aux différentes unités intérieures.
Pour chacune des trois zones, nous devons planifier :
- le circuit frigorifique;
- le câblage de communication;
- l’alimentation prévue par la conception du système;
- le parcours de drainage de la tête intérieure;
- l’isolation des conduites;
- le passage à travers le bâtiment;
- l’identification correcte du circuit.
Ces parcours doivent être organisés avant leur arrivée sur le toit. Une installation trois têtes devient rapidement difficile à dépanner si les conduites ne sont pas clairement associées aux bonnes unités intérieures.
Pourquoi nous identifions les circuits avant la mise en service
Sur un système multizone, une erreur de correspondance peut créer une situation particulière : le câblage de la tête A peut être relié au bon port électrique alors que son circuit frigorifique arrive au port B.
Le système reçoit alors des informations qui ne correspondent pas à la zone réellement alimentée.
Pour éviter ce genre de problème, nous identifions les trois parcours avant le raccordement final, puis nous vérifions chaque tête individuellement lors de la mise en service.
Cette méthode permet de confirmer :
- que la tête 1 communique avec son circuit;
- que la tête 2 correspond à son raccordement;
- que la tête 3 est correctement associée;
- que chaque unité répond à sa propre commande;
- que plusieurs zones peuvent fonctionner ensemble sans anomalie.
Des longueurs de conduites qui doivent être calculées comme un ensemble
L’une des erreurs fréquentes sur une installation multizone consiste à ne regarder que la distance entre le groupe extérieur et la tête la plus éloignée.
Le fabricant impose aussi une longueur totale maximale.
Le tableau technique de la page 2 de la fiche GREE indique, selon le modèle extérieur, une longueur totale pouvant aller jusqu’à 100 m. Pour les groupes compatibles avec trois unités intérieures, les valeurs publiées sont notamment de 60 m pour le GWHD(24), 80 m pour les GWHD(30) et GWHD(36), puis 100 m pour le GWHD(42).
Sur un projet sur toiture, nous devons en plus considérer les différences de hauteur entre le groupe et les unités intérieures.
Le même tableau indique un dénivelé maximal de 15 m pour certains modèles et jusqu’à 25 m pour les groupes de plus grande capacité.
Cela rend le relevé des parcours particulièrement important lorsque les trois têtes sont réparties sur plusieurs niveaux.
Le réfrigérant R32 : une charge qui se mesure, elle ne s’improvise pas
La fiche GREE indique des longueurs de précharge qui varient selon le modèle extérieur ainsi qu’une charge additionnelle de 20 g/m lorsque la longueur du réseau dépasse la valeur couverte par la charge d’usine.
Sur une installation trois têtes, quelques mètres supplémentaires sur chacune des branches peuvent rapidement représenter une longueur totale significative.
Nous devons donc :
- mesurer chaque parcours;
- additionner les trois longueurs;
- connaître la longueur de précharge du groupe sélectionné;
- calculer la quantité de R32 à ajouter lorsque requis.
Ajouter du réfrigérant selon une simple impression ou uniquement selon une pression observée momentanément n’est pas la bonne approche.
Le système est conçu autour d’une quantité précise de réfrigérant correspondant à la configuration réelle du réseau.
Un R32 classé A2L qui exige une procédure adaptée
La mention A2L R32 apparaît directement sur l’étiquette de l’unité visible sur la photographie.
La documentation de la gamme mentionne aussi un capteur de détection de fuite A2L inclus parmi les fonctions du système. Elle indique également l’autodiagnostic, le dégivrage intelligent, la technologie G10 Inverter et l’adaptation automatique de la tension.
La présence d’un capteur ne remplace toutefois jamais une installation frigorifique correctement exécutée.
Avant de mettre le système en fonctionnement, nous procédons à des étapes essentielles :
- préparation des extrémités de cuivre;
- réalisation des raccords;
- contrôle du serrage;
- essai d’étanchéité;
- tirage au vide;
- vérification de la tenue du vide;
- calcul de la charge additionnelle;
- ouverture des valves;
- contrôle final des connexions.
Ces opérations sont beaucoup moins visibles que le groupe extérieur lui-même, mais elles influencent directement la fiabilité du système.
Performance, dimensionnement et conseils pratiques pour une GREE FreeMatch R32 à trois têtes
Toutes les GREE FreeMatch R32 n’ont pas la même capacité
La photographie montre clairement un groupe extérieur GREE, mais la plaque signalétique n’est pas assez lisible pour confirmer de façon fiable sa référence exacte.
Nous ne lui attribuons donc pas arbitrairement une capacité en BTU.
La fiche technique de la page 2 indique toutefois quels groupes de la gamme peuvent être utilisés dans une configuration trois zones :
- GWHD(24)ND6MO : de 2 à 3 unités intérieures;
- GWHD(30)ND6MO : de 2 à 4 unités;
- GWHD(36)ND6MO : de 2 à 4 unités;
- GWHD(42)ND6MO : de 2 à 5 unités.
Les capacités nominales de climatisation correspondantes sont respectivement de 24 000 BTU/h, 28 400 BTU/h, 36 000 BTU/h et 42 000 BTU/h. En chauffage, elles sont de 24 000, 30 000, 36 000 et 44 300 BTU/h.
Cela montre pourquoi il serait incorrect d’associer automatiquement « trois têtes » à un nombre de BTU précis.
Le groupe extérieur doit être dimensionné selon les trois zones réelles
Nous ne sélectionnons pas une thermopompe multizone uniquement en additionnant les capacités inscrites sur les unités intérieures.
Chaque pièce présente sa propre charge thermique.
Nous analysons notamment :
- la superficie;
- la fenestration;
- l’orientation du bâtiment;
- l’exposition solaire;
- l’isolation;
- les infiltrations d’air;
- le nombre de murs extérieurs;
- la hauteur du plafond;
- l’étage où se situe la zone;
- l’utilisation quotidienne de la pièce.
Une chambre peu exposée au soleil ne demande pas la même capacité qu’une grande aire ouverte avec plusieurs fenêtres.
À Rougemont, comme dans nos projets à Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive Nord et sur la Rive Sud, le bon dimensionnement consiste donc à équilibrer trois besoins intérieurs autour des capacités réelles d’un seul groupe extérieur.
La puissance est partagée lorsque plusieurs têtes travaillent ensemble
Dans un système FreeMatch, les trois unités intérieures ne possèdent pas chacune leur propre compresseur.
Elles utilisent toutes le groupe extérieur visible sur la photo.
Lorsque seulement une zone demande du chauffage ou de la climatisation, le système peut adapter sa production à cette demande. Lorsque les trois têtes sollicitent fortement la machine en même temps, la capacité disponible est répartie entre les zones actives.
Cette caractéristique est importante au moment du dimensionnement.
Une combinaison peut sembler très performante lorsqu’une seule tête fonctionne et montrer ses limites uniquement lorsque plusieurs espaces réclament simultanément beaucoup de chauffage par une nuit froide.
Jusqu’à 21 SEER2 : comprendre correctement les chiffres
La documentation de la gamme FreeMatch R32 annonce une efficacité pouvant atteindre :
- 21 SEER2;
- 12,5 EER2;
- 10 HSPF2.
Le tableau technique de la page 2 indique également un SEER2 de 21 et un HSPF2 de 10 pour les groupes répertoriés.
Ces valeurs sont intéressantes pour un système destiné à assurer à la fois la climatisation et le chauffage.
Elles doivent toutefois être replacées dans le contexte de la combinaison réellement installée.
Le rendement pratique dépend aussi de :
- la longueur des conduites;
- la charge de réfrigérant;
- la température extérieure;
- l’entretien des filtres;
- la propreté de l’échangeur extérieur;
- le nombre de têtes actives;
- les consignes choisies par les occupants.
Un bon appareil ne peut pas compenser une installation mal exécutée.
Technologie G10 Inverter : particulièrement utile lorsqu’il y a trois zones
La documentation GREE identifie la technologie G10 Inverter parmi les fonctions du FreeMatch R32.
Ce type de fonctionnement est bien adapté à une thermopompe multizone parce que la demande change continuellement.
Par exemple, trois zones peuvent être en chauffage tôt le matin. Une fois les chambres à température, une seule aire de vie peut continuer à demander de la chaleur.
Le compresseur peut alors adapter son fonctionnement à la charge au lieu de rester constamment à sa capacité maximale.
Cette modulation contribue à stabiliser les températures et à mieux suivre les besoins variables des différentes pièces.
Les trois têtes restent indépendantes pour la température, mais pas pour le mode général
Chaque unité intérieure peut recevoir sa propre température de consigne.
Cependant, un système multizone classique partage le même cycle frigorifique extérieur. Les trois unités fonctionnent donc généralement dans un même mode principal : chauffage ou climatisation.
Il n’est normalement pas possible de demander simultanément :
- du chauffage dans une chambre;
- de la climatisation dans une autre zone.
Cette situation survient surtout durant les saisons intermédiaires, lorsqu’une pièce très ensoleillée se réchauffe alors qu’une autre partie du bâtiment demeure fraîche.
Nous expliquons ce fonctionnement lors de la remise du système afin d’éviter qu’un utilisateur pense qu’une tête présente un problème alors qu’elle attend simplement une commande compatible avec le mode général.
Les exigences électriques changent selon le groupe extérieur
Tous les groupes FreeMatch présentés dans le tableau utilisent une alimentation 208/230 V, mais la protection électrique maximale varie selon leur capacité.
Parmi les modèles pouvant accepter trois têtes, la fiche indique :
- GWHD(24) : MCA 19,5 A / MOCP 25 A;
- GWHD(30) : MCA 23 A / MOCP 35 A;
- GWHD(36) : MCA 30 A / MOCP 45 A;
- GWHD(42) : MCA 30 A / MOCP 45 A.
Cela signifie que deux installations GREE à trois têtes peuvent nécessiter des circuits électriques différents.
Nous utilisons donc toujours la plaque signalétique du groupe réellement installé plutôt qu’une règle générale fondée uniquement sur le nombre d’unités intérieures.
L’accès aux raccords doit rester possible après la finition
La photographie de Rougemont montre le côté technique du groupe extérieur avec les connexions encore bien accessibles.
Cet accès ne doit pas disparaître après l’installation.
Un technicien devra éventuellement pouvoir :
- vérifier les pressions et températures;
- inspecter les connexions;
- contrôler l’étanchéité;
- accéder au panneau électrique;
- nettoyer l’échangeur;
- diagnostiquer une unité intérieure;
- effectuer un entretien CVAC.
Installer un groupe trop près d’un obstacle simplement pour gagner quelques centimètres peut rendre une intervention future beaucoup plus complexe.
Sur une toiture où plusieurs évents et équipements sont déjà présents, nous devons penser au technicien qui reviendra dans plusieurs années, et pas seulement à celui qui effectue l’installation aujourd’hui.
Les erreurs que nous voulons éviter sur une installation trois têtes en toiture
Sous-estimer les trois longueurs de conduites
Le réseau total doit être mesuré et comparé aux limites du fabricant.
Poser l’unité sans réfléchir à l’eau de dégivrage
Une thermopompe fonctionnant jusqu’à de très basses températures doit pouvoir évacuer l’eau produite pendant ses cycles hivernaux.
Ne pas protéger suffisamment la toiture
Les travaux CVAC ne doivent pas provoquer un problème de membrane ou de drainage.
Croiser les circuits des différentes têtes
Chaque circuit frigorifique et son câblage doivent rester correctement associés.
Fermer les conduites avant d’avoir terminé les essais
Nous gardons les zones critiques accessibles jusqu’à la validation de l’étanchéité et du fonctionnement.
Choisir le disjoncteur selon le nombre de têtes
La protection électrique dépend du groupe extérieur exact, pas simplement du fait qu’il s’agisse d’un système trois zones.
Ajouter du R32 sans calculer la longueur
La charge additionnelle se détermine selon le réseau réellement installé.
AHRI, ENERGY STAR et rabais : utiliser la bonne combinaison
Le tableau technique de la page 2 fournit des numéros AHRI distincts pour les combinaisons non gainables, gainables et mixtes. Il comporte également une indication ENERGY STAR pour les équipements répertoriés.
Pour un dossier de subvention ou de rabais, nous devons utiliser la référence correspondant à la combinaison réellement installée.
Le nom GREE FreeMatch R32 à lui seul ne suffit pas.
Les modèles des unités intérieures et du groupe extérieur doivent correspondre à la combinaison certifiée.
La documentation mentionne également une garantie standard de 10 ans ainsi qu’une possibilité de prolongation de deux années additionnelles avec Wolseley lorsque les conditions d’enregistrement et/ou de preuve d’installation sont respectées. Elle indique aussi une admissibilité possible à des rabais locaux.
Les conditions d’aide financière peuvent évoluer. Nous vérifions donc toujours les critères applicables au moment du projet plutôt que de promettre un montant uniquement à partir du nom du produit.
Une installation à Rougemont où l’essentiel se trouve aussi dans ce que l’on ne verra plus
La photographie de cette installation GREE FreeMatch R32 à Rougemont montre une étape particulièrement révélatrice du chantier.
Le groupe extérieur est en place sur son support, mais les différents parcours techniques restent visibles. On peut observer les conduites isolées, le côté service de la machine, le câblage ainsi que la façon dont les différents réseaux se dirigent vers le bâtiment.
Une fois la finition terminée, ces éléments attirent beaucoup moins l’attention.
Pourtant, ce sont précisément eux qui déterminent une grande partie de la qualité de l’installation :
- les bonnes unités associées au bon groupe;
- des longueurs conformes;
- des conduites correctement isolées;
- une quantité de R32 calculée;
- un réseau étanche;
- un tirage au vide effectué correctement;
- des circuits clairement identifiés;
- un groupe extérieur accessible;
- une toiture protégée;
- un fonctionnement validé sur les trois zones.
Chez AirGreen, c’est cette approche que nous appliquons à nos projets de thermopompe, de climatiseur mural et d’installation CVAC, que le groupe extérieur soit installé au sol, sur un balcon ou, comme ici, sur une toiture plate.
À Rougemont, la GREE FreeMatch R32 à trois têtes permet de centraliser trois zones intérieures autour d’un seul groupe extérieur. Pour le propriétaire, le résultat final est un système multizone plus discret autour du bâtiment. Pour nous, la réussite se mesure également à la qualité de toute l’installation technique qui se trouve entre ces trois unités intérieures et la machine installée sur le toit.