Installation d’une thermopompe double zone Fujitsu AIRSTAGE Aquila XLTH sur toit plat à Rosemère

Une installation sur toiture conçue pour protéger la membrane, stabiliser l’équipement et faciliter le fonctionnement hivernal

À Rosemère, notre équipe AirGreen a réalisé l’installation d’une thermopompe double zone Fujitsu AIRSTAGE Aquila XLTH afin de desservir deux zones distinctes de la propriété à partir d’une seule unité extérieure. Le chantier présentait une particularité importante : le groupe extérieur devait être installé sur un toit plat recouvert de gravier, et non au sol près du bâtiment.

Une installation sur toiture exige une méthode différente d’une pose conventionnelle sur dalle ou sur support mural. Le poids de la machine doit être réparti correctement, la couverture doit être protégée, les conduites doivent demeurer accessibles et l’eau produite pendant les cycles de dégivrage doit pouvoir s’évacuer sans former un bloc de glace sous l’appareil.

La photographie du projet montre une unité extérieure Fujitsu AIRSTAGE portant l’identification R32, installée sur un support métallique surélevé. Des éléments antivibratoires sont visibles entre les pieds de la machine et le cadre. Le support repose lui-même sur deux longues bases disposées parallèlement sur la toiture. Cette structure permet de maintenir l’équipement stable sans concentrer toute sa charge sur quelques petits points.

Dans ce type de projet, la qualité de l’installation ne dépend pas seulement du fonctionnement frigorifique. Elle dépend aussi de la façon dont la thermopompe s’intègre au bâtiment pendant toutes les saisons.

Pourquoi installer une thermopompe sur un toit plat?

L’installation sur toiture peut être la solution la plus logique lorsque l’espace autour de la propriété est limité ou déjà occupé.

À Rosemère comme ailleurs dans le Grand Montréal, plusieurs contraintes peuvent empêcher une installation traditionnelle au sol :

• une cour arrière aménagée;
• un passage latéral trop étroit;
• une terrasse située contre le bâtiment;
• des fenêtres de sous-sol proches du sol;
• un espace de stationnement;
• une distance insuffisante avec la propriété voisine;
• des considérations acoustiques;
• un parcours de conduites plus avantageux par la toiture.

Le toit plat permet souvent de placer le groupe extérieur à l’écart des zones de circulation et de préserver l’aménagement extérieur. Cette solution doit toutefois être évaluée avec attention, car l’équipement sera davantage exposé au vent, à la neige, au gel et aux interventions d’entretien en hauteur.

Nous devons donc examiner l’ensemble du projet avant de sélectionner l’emplacement définitif :

• la structure du toit;
• le type de couverture;
• les pentes et drains;
• la hauteur des parapets;
• l’accès au toit;
• les distances par rapport aux autres équipements;
• le tracé des conduites;
• l’espace nécessaire pour les réparations futures.

Une base élargie pour répartir la charge sur la toiture

L’un des éléments les plus importants visibles sur la photo est la base installée sous le support métallique.

Une unité extérieure ne devrait pas être déposée directement sur le gravier ou sur la membrane. Son poids serait alors concentré sous quelques points d’appui, ce qui pourrait comprimer les couches du toit ou créer une usure localisée.

Dans ce projet, deux longues bases blanches sont disposées sous les rails de bois et la structure métallique. Cette configuration augmente la surface de contact et contribue à mieux répartir la charge.

La répartition du poids aide à prévenir :

• l’enfoncement localisé du support;
• la déformation de la couverture;
• le déplacement de la machine;
• l’abrasion de la membrane;
• la création de points où l’eau pourrait s’accumuler;
• une instabilité causée par le gravier.

Les pièces de bois servent ici d’interface entre les longues bases et le support métallique. Elles doivent être positionnées avec précision afin que la structure reste droite, stable et correctement nivelée.

Pourquoi surélever l’unité extérieure?

La thermopompe Fujitsu est installée sur un support qui la maintient nettement au-dessus du niveau du toit. Cette hauteur répond à plusieurs besoins techniques.

En hiver, une thermopompe produit de l’eau pendant ses cycles de dégivrage. Lorsque la température est basse, cette eau peut geler sous l’unité. Si la machine se trouve trop près de la toiture, la glace peut s’accumuler autour de sa base et éventuellement nuire à son fonctionnement.

La surélévation permet :

• de laisser un espace libre sous la machine;
• de favoriser l’écoulement de l’eau;
• de réduire le risque de contact avec la glace;
• de maintenir l’appareil au-dessus des accumulations de neige;
• d’améliorer l’accès aux raccordements;
• de faciliter l’inspection du dessous du cabinet.

Sur un toit plat, la neige ne s’accumule pas toujours uniformément. Le vent peut créer des bancs plus élevés près des parapets et des obstacles. Le choix de l’emplacement doit donc tenir compte non seulement de la hauteur moyenne de neige, mais aussi des zones où elle risque de s’amonceler.

Des supports antivibratoires entre la machine et le cadre

Sur la photographie, de petites pièces bleues sont visibles sous les pieds de l’unité extérieure. Elles servent à créer une séparation entre la thermopompe et le support métallique.

Une unité extérieure comporte un compresseur et un ventilateur. Même lorsque son fonctionnement est normal, elle produit de légères vibrations. Sur un toit, ces vibrations peuvent se transmettre à la structure du bâtiment si l’installation est trop rigide.

Les éléments antivibratoires contribuent à :

• limiter la transmission des vibrations;
• réduire certains bruits structurels;
• protéger les points d’appui;
• améliorer la stabilité;
• diminuer le contact direct métal sur métal.

Le résultat acoustique dépend également du nivellement du support, de la rigidité de la base et du parcours des conduites. Une conduite tendue contre une structure peut transmettre un bourdonnement même lorsque la thermopompe elle-même fonctionne correctement.

Une thermopompe double zone pour deux secteurs distincts

Le système installé à Rosemère est une thermopompe double zone. Une seule unité extérieure alimente donc deux unités intérieures situées dans des espaces différents de la propriété.

Cette configuration offre un meilleur contrôle que l’utilisation d’une seule unité murale destinée à couvrir plusieurs pièces éloignées.

Elle convient notamment à :

• deux étages;
• une aire ouverte et une chambre;
• une section avant et une section arrière;
• un espace principal et un sous-sol;
• deux zones ayant des niveaux d’ensoleillement différents.

Chaque unité intérieure peut être commandée indépendamment. Les occupants peuvent régler des températures et des vitesses de ventilation différentes selon les besoins de chaque zone.

La documentation Fujitsu indique que les systèmes multizones AIRSTAGE de série H permettent le contrôle individuel de chaque unité intérieure. Elle précise toutefois que le système assure le chauffage ou le refroidissement, mais pas les deux simultanément dans des zones différentes.

Comment fonctionne le contrôle indépendant?

Le mot « indépendant » peut parfois porter à confusion.

Les deux unités intérieures peuvent fonctionner à des consignes différentes, mais elles partagent la même unité extérieure et le même mode général.

Il est donc possible de :

• chauffer une zone à 20 °C et l’autre à 22 °C;
• climatiser une pièce à 22 °C et l’autre à 24 °C;
• faire fonctionner une seule unité;
• utiliser des vitesses de ventilation différentes;
• arrêter temporairement une zone peu occupée.

Il n’est toutefois pas possible de chauffer une pièce pendant que l’autre demande simultanément de la climatisation.

Cette limite n’est pas un défaut particulier au chantier. Elle découle du fonctionnement normal d’un système multizone partagé.

Fujitsu AIRSTAGE Aquila : plusieurs configurations possibles

La documentation Fujitsu consacrée aux systèmes Aquila de série H présente des unités extérieures de 18 000, 24 000, 36 000 et 45 000 BTU/h. Selon le groupe sélectionné, une seule unité extérieure peut desservir de deux à cinq unités intérieures.

Les systèmes peuvent être jumelés à plusieurs formats d’unités intérieures :

• modèles muraux;
• unités Slim Duct;
• cassettes compactes;
• unités Mid Static Duct.

Cette souplesse permet d’adapter le système aux caractéristiques architecturales du bâtiment.

Dans un projet double zone, les deux unités intérieures ne sont pas obligatoirement de même capacité. Une aire de vie plus grande peut recevoir une unité plus importante, tandis qu’une chambre ou un bureau peut être desservi par une capacité inférieure.

Les combinaisons autorisées pour un système double zone

Le tableau de la page 2 de la documentation Fujitsu présente plusieurs combinaisons possibles pour les groupes extérieurs double zone AOUH18KWAS2 et AOUH18KWAH2.

Les combinaisons nominales indiquées comprennent notamment :

• 7 000 + 7 000 BTU/h;
• 7 000 + 9 000 BTU/h;
• 7 000 + 12 000 BTU/h;
• 7 000 + 15 000 BTU/h;
• 9 000 + 9 000 BTU/h;
• 9 000 + 12 000 BTU/h;
• 9 000 + 15 000 BTU/h;
• 12 000 + 12 000 BTU/h.

Ces tableaux servent à vérifier la compatibilité technique des unités. Ils ne suffisent cependant pas pour choisir la capacité appropriée d’une résidence.

Fujitsu précise que ses tableaux ne sont pas destinés à la sélection finale de la capacité et recommande l’utilisation de son logiciel Design Simulator pour les systèmes AIRSTAGE de série H.

Pourquoi le calcul de charge reste indispensable

Le dimensionnement d’une thermopompe double zone ne peut pas reposer uniquement sur une estimation rapide en pieds carrés.

Chaque zone doit être évaluée selon ses caractéristiques réelles :

• superficie;
• hauteur des plafonds;
• isolation;
• étanchéité;
• nombre et dimensions des fenêtres;
• orientation solaire;
• présence d’un étage ou d’un toit au-dessus;
• nombre d’occupants;
• appareils générant de la chaleur;
• circulation de l’air entre les pièces.

Une zone située directement sous le toit peut subir davantage de chaleur en été qu’une pièce au rez-de-chaussée. Une pièce comportant de grandes fenêtres peut également avoir des besoins très différents d’une autre pièce de taille semblable.

Une unité trop grande peut atteindre rapidement la consigne sans assurer une déshumidification optimale. Une unité trop petite peut fonctionner continuellement pendant les périodes les plus exigeantes.

Une capacité connectée pouvant dépasser 100 %

La documentation Fujitsu indique qu’une unité extérieure multizone peut accepter une capacité de connexion allant jusqu’à 130 %, selon le modèle et la combinaison sélectionnée.

Cette donnée signifie que la somme des capacités nominales des unités intérieures peut parfois dépasser la capacité nominale du groupe extérieur.

Elle ne signifie pas que l’unité extérieure produira automatiquement 130 % de sa capacité. Fujitsu précise que le dépassement de 100 % dans une combinaison n’augmente pas la capacité totale de production du système.

Lorsque les deux zones demandent leur pleine puissance au même moment, la capacité disponible est répartie entre elles.

Cette flexibilité peut être utile lorsque les zones ont des horaires ou des charges différentes, mais elle doit être validée avec soin.

Le réfrigérant R32 visible sur l’unité extérieure

L’identification R32 apparaît clairement sur la façade de la machine installée.

Le fluide frigorigène fait partie intégrante de la conception du système. Son utilisation exige une installation conforme aux méthodes prescrites, particulièrement pour :

• la préparation des conduites;
• les évasements;
• les raccordements;
• les essais d’étanchéité;
• la mise sous vide;
• la mise en service;
• l’utilisation d’outils appropriés.

L’étiquette de danger visible près de la plaque signalétique rappelle également que le réfrigérant doit être manipulé par des techniciens qualifiés.

Les conduites visibles sur le côté droit de la machine sont protégées par une gaine isolante noire. Sur un toit, cette protection est importante, car les lignes sont exposées au soleil, au gel, à la pluie et aux mouvements causés par le vent.

Le parcours des conduites sur la toiture

Les liaisons frigorifiques doivent être soutenues de manière à ne pas frotter directement sur la couverture du toit.

Une conduite laissée libre sur le gravier pourrait :

• bouger sous l’effet du vent;
• subir une abrasion;
• retenir l’eau;
• être écrasée pendant une intervention;
• être endommagée par la glace;
• transmettre des vibrations.

Le tracé doit également éviter les zones utilisées par les couvreurs et les techniciens. Il doit rester suffisamment accessible pour permettre une inspection ou une réparation sans devoir déplacer complètement l’unité.

Dans un système double zone, plusieurs conduites partagent le parcours vers le bâtiment. La planification préalable est donc essentielle pour éviter un regroupement désordonné.

Une installation qui doit résister au vent

Une unité placée sur une toiture est généralement plus exposée au vent qu’un appareil installé près du sol.

La stabilité dépend de plusieurs éléments :

• la largeur de la base;
• la rigidité du cadre;
• le poids de l’appareil;
• la hauteur du support;
• la position sur le toit;
• l’exposition du bâtiment;
• la direction dominante du vent.

L’unité visible sur la photo repose sur une structure élargie. Sa position doit être choisie de façon à éviter les zones trop proches du bord ou d’un parapet qui pourrait provoquer de fortes turbulences.

Une installation stable protège non seulement la machine, mais aussi les conduites et les raccordements.

Préserver le dégagement autour du ventilateur

Le grand ventilateur frontal doit rejeter l’air sans obstruction immédiate.

Une mauvaise implantation peut entraîner une recirculation de l’air rejeté vers l’échangeur. Cette recirculation nuit à la capacité de chauffage ou de climatisation et augmente les efforts demandés au système.

Nous devons donc maintenir :

• un espace suffisant devant le ventilateur;
• un dégagement adéquat derrière l’échangeur;
• une distance appropriée par rapport aux parapets;
• une séparation avec les sorties de ventilation;
• un accès aux panneaux de service;
• un espace de travail sécuritaire.

La photo montre une unité installée dans une zone relativement dégagée. Aucun obstacle important n’est placé directement devant le ventilateur.

L’importance de l’accès pour l’entretien futur

Une installation CVAC sur toit plat doit être conçue pour les interventions futures.

Un technicien pourrait devoir :

• nettoyer le serpentin;
• vérifier les raccords;
• mesurer les températures;
• diagnostiquer une panne;
• remplacer une composante;
• inspecter la base;
• dégager une accumulation de glace;
• vérifier l’état des conduites.

Le support surélevé améliore l’accès sous la machine et autour des raccordements. L’espace latéral permet aussi d’ouvrir le panneau de service.

Un équipement difficile d’accès augmente la durée et la complexité de chaque intervention. Il est donc préférable de prévoir cet aspect dès l’installation.

Les erreurs à éviter sur un toit plat

Une installation de thermopompe sur toiture comporte plusieurs risques lorsque la préparation est insuffisante.

1. Déposer la machine directement sur le toit
   Le poids et les vibrations peuvent endommager la couverture.
2. Utiliser une base trop étroite
   La charge doit être répartie sur une surface suffisante.
3. Installer l’unité trop près de la toiture
   La neige et la glace peuvent obstruer le dessous de la machine.
4. Bloquer le drainage du toit
   La base ne doit jamais retenir l’eau ni couvrir un drain.
5. Négliger le dégivrage
   L’eau doit pouvoir s’évacuer librement sous l’unité.
6. Laisser les conduites frotter sur le gravier
   Elles doivent être soutenues et protégées.
7. Placer la machine trop près d’un parapet
   Le débit d’air et l’entretien peuvent être compromis.
8. Oublier les vibrations
   Une séparation antivibratoire aide à réduire leur transmission au bâtiment.
9. Choisir la capacité uniquement selon la superficie
   Les deux zones doivent être analysées séparément.
10. Confondre capacité connectée et capacité produite
    Une combinaison supérieure à 100 % ne transforme pas l’unité extérieure en appareil plus grand.

Les étapes essentielles de mise en service

Une fois l’équipement installé, nous procédons à plusieurs vérifications.

Inspection de la base

La structure doit être stable, nivelée et correctement répartie sur la toiture.

Contrôle de la couverture

Aucun élément coupant ou point d’appui agressif ne doit endommager la surface.

Vérification des conduites

Les lignes doivent être isolées, protégées et libres de toute tension excessive.

Essai d’étanchéité

Les raccordements sont contrôlés afin de confirmer l’intégrité du circuit.

Mise sous vide

L’air et l’humidité doivent être retirés avant la mise en service.

Vérification électrique

Les connexions, protections et communications entre les composantes sont testées.

Essai des deux zones

Chaque unité intérieure est testée séparément, puis les deux sont mises en fonctionnement selon les conditions disponibles.

Contrôle du bruit

Nous observons le fonctionnement du compresseur, du ventilateur, du support et des conduites.

Vérification du drainage

Le dessous de l’unité doit rester suffisamment dégagé pour gérer l’eau produite pendant le fonctionnement hivernal.

Une installation CVAC sur toit plat adaptée aux exigences de Rosemère

Ce projet de thermopompe double zone Fujitsu AIRSTAGE Aquila XLTH à Rosemère illustre le niveau de préparation nécessaire lorsqu’un groupe extérieur doit être installé sur une toiture.

La machine est surélevée sur un support métallique, la charge est répartie sur de longues bases, des éléments antivibratoires séparent l’unité de la structure et les conduites demeurent accessibles sur le côté. Ces choix contribuent à protéger le toit, à stabiliser l’équipement et à préparer l’installation pour les conditions hivernales de la Rive-Nord.

Chez AirGreen, nous réalisons des installations de thermopompes murales, de systèmes double zone et de systèmes multizones à Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive Nord et sur la Rive Sud. Nous évaluons la machine, mais aussi le bâtiment qui doit la recevoir.

Une installation durable doit préserver la toiture, maintenir un débit d’air adéquat, faciliter l’entretien et gérer correctement la neige, la glace et l’eau de dégivrage. Dans ce projet à Rosemère, la solution Fujitsu Aquila XLTH permet maintenant de contrôler deux zones distinctes à partir d’une seule unité extérieure installée sur une base stable et soigneusement préparée.