Une installation en toiture conçue pour protéger le bâtiment et garantir un fonctionnement stable en toute saison
Installer une thermopompe double zone sur un toit plat exige une méthode beaucoup plus rigoureuse qu’une pose conventionnelle au sol. À Sainte-Anne-de-Bellevue, nous avons réalisé l’installation d’un système Fujitsu AIRSTAGE Aquila XLTH destiné à chauffer et climatiser deux zones distinctes du bâtiment à partir d’une seule unité extérieure.
La photographie du chantier révèle immédiatement la principale particularité du projet : l’unité extérieure a été installée sur une toiture à membrane, au milieu de plusieurs sorties de ventilation et à proximité du parapet. L’espace était ouvert, mais chaque décision devait tenir compte de la structure du toit, de l’écoulement de l’eau, de l’entretien futur et de l’exposition accrue au vent et à la neige.
Nous avons donc conçu une base surélevée composée d’une structure métallique, de longues pièces de répartition en bois et de surfaces de protection placées sur la toiture. Des supports antivibratiles ont aussi été installés directement sous la thermopompe. Cette configuration permet de répartir la charge, de limiter les vibrations et de garder l’appareil au-dessus du niveau immédiat de la membrane.
La photo montre également un niveau posé sur le dessus de l’unité. Ce détail correspond à une étape essentielle du chantier : avant de raccorder définitivement une thermopompe installée sur un toit, nous vérifions son alignement et sa stabilité dans plusieurs directions. Une unité mal nivelée peut vibrer davantage, évacuer moins efficacement l’eau de dégivrage et exercer une charge inégale sur sa base.
Pourquoi le toit constituait le meilleur emplacement
Dans certains bâtiments de Sainte-Anne-de-Bellevue, il est difficile d’installer une unité extérieure au sol sans nuire aux accès, aux fenêtres, aux espaces communs ou à l’apparence des façades. Le toit peut alors devenir l’emplacement le plus logique, surtout lorsque les deux unités intérieures se trouvent dans les niveaux supérieurs.
Cette solution permet notamment de :
- libérer les passages autour du bâtiment;
- réduire la présence de l’équipement sur les façades;
- raccourcir certains parcours frigorifiques;
- regrouper les composantes techniques dans une zone déjà réservée aux équipements mécaniques;
- protéger l’unité contre les chocs, le vandalisme et les travaux d’entretien au sol;
- desservir deux zones avec une seule unité extérieure.
Le choix d’un emplacement sur le toit ne doit toutefois pas être considéré comme une simple façon de cacher l’appareil. Une toiture est un environnement plus exposé. Le vent, le gel, le rayonnement solaire, l’accumulation de neige et les variations de température y sont souvent plus importants qu’au niveau du sol.
Nous devons également conserver une distance appropriée par rapport aux sorties d’air, aux évents de plomberie et aux autres équipements visibles sur la toiture. Le ventilateur de la thermopompe doit pouvoir expulser l’air sans obstruction et sans créer de recirculation vers l’échangeur.
Une base qui répartit la charge sans compromettre la membrane
La toiture visible sur la photo est recouverte d’une membrane avec granulat. Il était essentiel d’éviter que les pieds étroits d’un support métallique exercent une pression concentrée sur cette surface.
Nous avons donc utilisé de longues bases de répartition. Celles-ci augmentent la surface de contact et réduisent la charge exercée sur un seul point. Elles sont posées sur des surfaces de protection afin de limiter les frottements et les risques d’endommagement de la membrane.
Cette méthode répond à plusieurs objectifs :
- maintenir l’unité extérieure stable;
- répartir le poids de l’appareil et de la structure;
- protéger la toiture contre les arêtes métalliques;
- conserver une hauteur suffisante sous la thermopompe;
- limiter les mouvements causés par les vibrations;
- rendre l’ensemble accessible pour l’entretien CVAC.
Une erreur fréquente consiste à déposer directement un support métallique sur le toit sans protection ni répartition suffisante. Avec le temps, la vibration et le poids peuvent marquer la membrane ou créer un point d’usure. Une fuite de toiture peut alors apparaître bien après l’installation, parfois loin de l’endroit où l’eau devient visible à l’intérieur.
Pourquoi nous évitons de percer la toiture lorsque ce n’est pas nécessaire
Toute pénétration dans une toiture représente un risque potentiel. Lorsqu’une fixation mécanique à la structure n’est pas requise, une base correctement dimensionnée peut permettre de soutenir l’équipement sans multiplier les percements.
Cela ne signifie pas que toutes les installations de toit peuvent être réalisées de cette façon. Le poids de l’équipement, la hauteur du support, l’exposition au vent, les exigences structurales et les recommandations du bâtiment doivent être évalués.
Dans ce projet, la configuration retenue permettait de créer une assise stable tout en protégeant la surface existante. Nous avons aussi veillé à ne pas obstruer l’écoulement naturel de l’eau sur le toit.
Une hauteur adaptée à la neige et aux cycles de dégivrage
La structure métallique surélève clairement l’unité Fujitsu. Cette hauteur n’est pas choisie uniquement pour faciliter le travail du technicien. Elle joue un rôle essentiel pendant l’hiver.
Lorsqu’une thermopompe fonctionne en chauffage, son échangeur extérieur peut accumuler du givre. L’appareil déclenche périodiquement un cycle de dégivrage qui fait fondre cette accumulation. L’eau doit alors pouvoir s’écouler sous l’unité.
Sur un toit plat, une thermopompe placée trop bas peut rencontrer plusieurs problèmes :
- l’eau de dégivrage gèle sous le châssis;
- un bloc de glace atteint progressivement la base de l’appareil;
- la neige réduit le débit d’air à travers l’échangeur;
- les ouvertures inférieures deviennent partiellement obstruées;
- l’entretien hivernal devient difficile;
- les cycles de dégivrage deviennent plus fréquents.
La base surélevée permet à l’eau de s’écouler plus librement et crée un dégagement supplémentaire lorsque la neige s’accumule sur la toiture. Il demeure cependant nécessaire d’inspecter la zone après les tempêtes importantes et de maintenir les entrées et sorties d’air dégagées.
La maîtrise des vibrations sur une toiture
Les blocs antivibratiles visibles sous les quatre coins de l’unité extérieure constituent un élément majeur de l’installation. Sur une toiture, les vibrations peuvent se transmettre à la structure du bâtiment et devenir audibles dans les pièces situées directement en dessous.
Même lorsque la thermopompe elle-même fonctionne silencieusement, une base mal conçue peut amplifier certaines fréquences. La toiture, les solives et les plafonds peuvent alors agir comme une caisse de résonance.
Nous cherchons donc à interrompre la transmission des vibrations à plusieurs niveaux :
- entre la thermopompe et le support métallique;
- entre le support et les longues bases de répartition;
- entre les bases et la surface protégée du toit;
- dans le cheminement des conduites frigorifiques;
- aux points où les tuyaux pénètrent dans le bâtiment.
Les conduites ne doivent pas être tirées trop fermement. Elles ont besoin d’une certaine souplesse afin de ne pas transmettre directement les vibrations du compresseur vers la structure.
Une thermopompe Fujitsu double zone adaptée aux besoins de deux espaces
Le principe du système Aquila XLTH multizone
Le système installé permet de raccorder deux unités intérieures à une seule unité extérieure. Chaque zone possède sa propre commande et peut fonctionner selon une température de consigne différente.
Dans la pratique, cela signifie qu’une pièce exposée au soleil peut demander davantage de climatisation qu’un local situé du côté ombragé. En hiver, une zone comportant plus de murs extérieurs peut nécessiter davantage de chauffage que l’autre.
La documentation de Fujitsu pour les systèmes multizones AIRSTAGE série H présente des unités extérieures de 18 000, 24 000, 36 000 et 45 000 BTU/h pouvant alimenter jusqu’à deux, trois, quatre ou cinq unités intérieures, selon le modèle et les combinaisons autorisées. Pour la configuration double zone, le tableau de la page 2 présente notamment plusieurs combinaisons d’unités intérieures, telles que 7 000 + 7 000 BTU/h, 9 000 + 12 000 BTU/h ou 12 000 + 12 000 BTU/h.
La capacité exacte de l’installation photographiée ne peut pas être confirmée à partir de l’image seule. Nous évitons donc d’attribuer un nombre précis de BTU sans consulter la plaque signalétique, la soumission ou le dossier technique du chantier.
Des unités intérieures contrôlées séparément
Chaque unité intérieure peut être commandée de façon indépendante. Les occupants peuvent modifier :
- la température;
- la vitesse de ventilation;
- l’orientation du débit d’air;
- l’horaire;
- la mise en marche ou l’arrêt de la zone.
Le système demeure cependant soumis à une règle importante : les deux zones doivent fonctionner dans le même mode général. Elles peuvent toutes les deux chauffer ou toutes les deux climatiser, mais une zone ne peut pas produire du froid pendant que l’autre demande du chauffage.
La documentation Fujitsu précise ce fonctionnement et indique qu’une unité extérieure multizone peut alimenter plusieurs unités intérieures simultanément, avec un contrôle individuel de chaque zone. Elle mentionne aussi une capacité de connexion pouvant atteindre 130 %, sans que cela augmente la capacité de production totale de l’unité extérieure.
Le dimensionnement d’un système double zone
La sélection d’une thermopompe multizone ne consiste pas à additionner arbitrairement la capacité affichée sur les deux unités intérieures.
Nous évaluons notamment :
- la superficie de chaque zone;
- l’exposition solaire;
- la hauteur des plafonds;
- la qualité de l’isolation;
- les dimensions des fenêtres;
- les infiltrations d’air;
- la longueur des conduites;
- les différences de hauteur;
- la capacité de chauffage à basse température;
- le niveau d’utilisation simultanée des deux zones.
Un système mal dimensionné peut fournir un confort décevant même s’il s’agit d’un appareil de bonne qualité. Une unité extérieure trop grande risque de fonctionner avec des cycles courts. Une capacité insuffisante peut entraîner un fonctionnement continu pendant les périodes de froid.
Les tableaux de combinaison du fabricant servent à confirmer que les unités intérieures peuvent être raccordées ensemble, mais Fujitsu précise qu’ils ne doivent pas être utilisés seuls pour sélectionner la capacité du système. Le fabricant recommande son logiciel Design Simulator pour valider la configuration.
Un système conçu pour les conditions froides
La gamme Fujitsu Aquila comprend des versions destinées aux climats froids. La documentation fournie indique que les unités CTEB peuvent fonctionner en chauffage jusqu’à -26 °C et en climatisation jusqu’à une température extérieure de 50 °C.
Cette donnée doit être interprétée correctement. La température minimale de fonctionnement indique que l’appareil peut continuer à chauffer dans ces conditions, mais la capacité disponible varie selon la température extérieure.
Pour déterminer si la thermopompe peut couvrir seule les besoins du bâtiment, nous devons comparer :
- les pertes de chaleur du bâtiment;
- la capacité réelle de l’appareil à basse température;
- le niveau de confort recherché;
- la présence ou non d’un chauffage d’appoint;
- la stratégie d’utilisation prévue.
Dans plusieurs projets, la thermopompe devient la principale source de chauffage, tandis que des plinthes électriques ou un autre système prennent le relais pendant certaines périodes. Dans d’autres cas, l’installation est conçue pour couvrir une très grande partie de la saison de chauffage.
Le réfrigérant R32 visible sur l’appareil
Le marquage R32 est clairement visible sur la façade de l’unité extérieure. Ce réfrigérant est utilisé dans de nombreux systèmes récents. Il possède un potentiel de réchauffement global inférieur à celui du R410A, mais il exige une procédure d’installation et un outillage adaptés.
Lors de la mise en service, nous effectuons notamment :
- un contrôle des raccords évasés;
- un test de pression;
- une vérification d’étanchéité;
- un tirage au vide mesuré;
- une validation des longueurs de conduites;
- une vérification de la charge selon les spécifications;
- un essai complet en chauffage et en climatisation.
Un simple tirage au vide effectué pendant une durée approximative ne suffit pas. Nous devons confirmer que l’air et l’humidité ont été retirés du circuit avant d’ouvrir les valves de service.
Le cheminement des conduites sur le toit
La photo montre plusieurs conduites isolées qui suivent la surface de la toiture avant de rejoindre l’unité extérieure. Sur un toit, leur protection est essentielle.
Les conduites sont exposées :
- au soleil;
- au gel;
- à la pluie;
- aux mouvements causés par le vent;
- aux travaux futurs sur la toiture;
- aux déplacements des techniciens;
- aux oiseaux et aux petits animaux.
Nous fixons le parcours de façon à éviter qu’il ne se déplace, tout en conservant une certaine souplesse. L’isolation doit rester continue et les raccords doivent être protégés contre l’humidité.
Le tracé ne doit pas non plus créer d’obstacle inutile pour les couvreurs ou pour l’accès aux équipements mécaniques. Une installation ordonnée réduit le risque qu’une conduite soit écrasée ou endommagée lors d’un futur entretien.
Les défis propres à une installation de thermopompe sur toit plat
Le transport de l’équipement
Acheminer une unité extérieure jusqu’au toit demande une planification préalable. Le poids, les dimensions de l’appareil, les accès au bâtiment et la sécurité des techniciens doivent être évalués.
Selon le chantier, nous pouvons utiliser :
- un monte-charge;
- une grue;
- un appareil de levage;
- un escalier intérieur suffisamment large;
- une trappe de toit;
- un équipement de manutention spécialisé.
L’unité doit être déplacée sans endommager son châssis, son échangeur ou ses composants internes.
La sécurité du chantier
La présence d’un parapet ne remplace pas toujours les mesures de protection contre les chutes. L’emplacement des techniciens, des outils et des matériaux doit être organisé afin d’éviter les déplacements inutiles près du bord du toit.
La photo montre que le chantier est encore en cours : emballage, outils et matériel de fixation sont regroupés près de l’unité. Avant notre départ, nous retirons les déchets, les vis, les morceaux d’isolant et les emballages susceptibles d’obstruer un drain de toit.
La coordination avec la toiture
Une thermopompe ne doit jamais empêcher l’inspection ou la réparation de la membrane. Nous laissons donc un espace permettant de vérifier la surface sous et autour de la base.
Lorsqu’une toiture doit être remplacée quelques années plus tard, un support bien conçu facilite également le travail du couvreur. Une installation trop basse ou trop encombrante peut obliger le propriétaire à faire débrancher temporairement le système.
Les erreurs à éviter sur ce type de projet
Poser l’unité directement sur la membrane
Cette méthode augmente les risques d’usure, d’accumulation de glace et de vibration.
Utiliser une base trop étroite
Une charge mal répartie peut déformer la membrane ou le support sous-jacent.
Bloquer le drainage du toit
Les bases, les conduites et les câbles ne doivent pas empêcher l’eau de rejoindre les drains.
Négliger l’exposition au vent
Une unité installée sur un toit est généralement plus exposée qu’une unité au sol. Sa stabilité doit être validée en tenant compte de cette réalité.
Placer l’appareil près d’un évent problématique
L’air évacué par certains évents ne doit pas être aspiré par la thermopompe. La distance et l’orientation doivent être vérifiées.
Oublier le dégagement pour le service
Le technicien doit pouvoir retirer les panneaux, accéder aux valves et nettoyer l’échangeur sans déplacer l’appareil.
La mise en service effectuée par AirGreen
Une fois la structure et l’unité extérieure installées, nous procédons à une vérification complète :
- contrôle du niveau;
- vérification de la stabilité de la base;
- inspection des protections sous les supports;
- contrôle des dégagements;
- validation du parcours frigorifique;
- test d’étanchéité;
- tirage au vide;
- vérification électrique;
- identification correcte des deux zones;
- essai de chaque unité intérieure;
- contrôle du chauffage et de la climatisation;
- vérification des drains;
- inspection finale de la toiture;
- nettoyage du chantier.
Nous expliquons ensuite au client le fonctionnement du système, les limites du mode multizone et les opérations d’entretien courantes.
Une réalisation adaptée à Sainte-Anne-de-Bellevue
Cette installation à Sainte-Anne-de-Bellevue démontre qu’une thermopompe double zone peut être intégrée efficacement à un toit plat lorsque chaque détail est prévu dès le départ.
La réussite du projet reposait sur plusieurs éléments :
- une base surélevée;
- une répartition adéquate du poids;
- une protection de la membrane;
- des supports antivibratiles;
- un appareil parfaitement nivelé;
- un dégagement suffisant;
- un parcours de conduites propre;
- un accès pratique pour l’entretien;
- une configuration multizone adaptée aux besoins du bâtiment.
Le système Fujitsu AIRSTAGE Aquila XLTH permet maintenant de chauffer et de climatiser deux espaces avec une seule unité extérieure, tout en libérant les façades et les zones de passage au sol.
Chez AirGreen, nous réalisons des installations de thermopompes multizones à Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive Nord et sur la Rive Sud. Qu’il s’agisse d’une installation au sol, sur supports muraux ou sur une toiture, nous adaptons la méthode au bâtiment, au climat québécois et aux exigences techniques du fabricant.