Installation d’une thermopompe double zone Fujitsu Aquila XLTH à Ville-Marie, Montréal

Une installation sur toiture conçue pour les contraintes réelles d’un bâtiment urbain

Installer une thermopompe double zone Fujitsu Aquila XLTH à Ville-Marie demande une planification différente de celle d’un projet résidentiel réalisé au niveau du sol. Dans ce secteur dense de Montréal, les unités extérieures doivent souvent être positionnées sur une toiture plate, entourées de parapets, de conduits mécaniques, de structures voisines et d’équipements déjà en place.

Pour cette réalisation, notre équipe AirGreen a installé une unité extérieure Fujitsu AIRSTAGE sur une base métallique surélevée. La photographie montre une installation nette et dégagée, avec un appareil solidement fixé au-dessus de la membrane de toiture. Le marquage R32 est visible sur le panneau frontal, tout comme l’identification de sécurité A2L, associée à cette nouvelle génération de réfrigérant.

Cette unité extérieure alimente deux zones intérieures distinctes. Le propriétaire bénéficie ainsi d’un système capable de chauffer et de climatiser deux secteurs du bâtiment à partir d’un seul groupe extérieur, sans multiplier les équipements sur la toiture.

L’installation devait répondre à plusieurs objectifs simultanément :

• préserver un débit d’air suffisant autour de l’unité;
• maintenir l’appareil au-dessus de la neige et de l’eau de dégivrage;
• répartir correctement son poids sur la toiture;
• conserver un accès aux panneaux de service;
• limiter la transmission de vibrations vers le bâtiment;
• organiser proprement les conduites frigorifiques et le câblage;
• offrir une solution adaptée aux hivers de Montréal.

Le résultat ne repose donc pas seulement sur le choix d’une thermopompe reconnue. Il dépend surtout de la qualité du support, des dégagements, du dimensionnement et de l’exécution de chaque raccordement.

Pourquoi une thermopompe double zone convenait à ce projet de Ville-Marie

Une thermopompe double zone comprend une unité extérieure raccordée à deux unités intérieures. Chaque zone possède sa propre commande, ce qui permet d’ajuster la température selon l’usage et les besoins du secteur desservi.

Dans un bâtiment de Ville-Marie, cette configuration peut être utilisée pour climatiser et chauffer :

• deux logements ou espaces distincts, selon la conception du système;
• une aire principale et une chambre;
• un bureau et un espace de réception;
• deux étages;
• une partie avant et une partie arrière du bâtiment;
• une extension difficile à desservir par le système existant.

L’un des principaux avantages est la réduction du nombre d’unités extérieures. Dans un environnement urbain où l’espace sur le toit est limité, chaque pied carré compte. Installer un seul groupe extérieur pour deux zones libère de l’espace et simplifie l’organisation générale des équipements mécaniques.

Chaque unité intérieure peut être réglée indépendamment. Les occupants peuvent demander des températures différentes, sélectionner leur vitesse de ventilation et adapter le fonctionnement à l’utilisation de la pièce.

Il faut toutefois comprendre que les deux zones partagent le même mode principal. Elles peuvent chauffer ou climatiser avec des réglages distincts, mais une unité intérieure ne peut pas produire du chauffage pendant que l’autre produit simultanément de la climatisation.

Cette caractéristique doit être considérée pendant la conception, surtout lorsque les deux zones possèdent des expositions solaires très différentes.

Une unité Fujitsu AIRSTAGE installée sur une base surélevée

La photographie montre clairement que l’unité extérieure n’a pas été déposée directement sur la membrane. Elle repose sur une structure métallique installée au-dessus de traverses qui distribuent la charge.

Cette surélévation joue plusieurs rôles importants.

Protéger l’appareil contre les accumulations de neige

Les toitures plates de Montréal peuvent accumuler une quantité importante de neige, particulièrement près des parapets et des obstacles qui modifient le déplacement du vent.

Une thermopompe installée trop bas risque de voir la neige bloquer son serpentin ou sa grille de ventilation. Une obstruction réduit la circulation d’air et peut nuire à la capacité de chauffage.

La neige soufflée peut aussi s’accumuler sous l’unité, puis se transformer en glace lors des variations de température. En installant la machine sur une base suffisamment élevée, nous créons un dégagement qui aide l’unité à continuer de respirer pendant l’hiver.

La hauteur requise dépend toujours du bâtiment. Il faut considérer :

• les accumulations habituelles;
• la direction dominante du vent;
• la hauteur des parapets;
• la présence d’équipements voisins;
• les zones où la neige est déposée pendant le déneigement;
• l’espace nécessaire sous l’appareil pour l’écoulement.

Faciliter l’évacuation de l’eau de dégivrage

Lorsqu’une thermopompe fonctionne en chauffage, de la glace peut se former sur le serpentin extérieur. Le système déclenche périodiquement un cycle de dégivrage afin de faire fondre cette accumulation.

L’eau produite doit pouvoir s’écouler librement. Si l’unité est trop près de la toiture, cette eau peut geler sous le châssis et former un bloc de glace.

Une accumulation importante peut finir par toucher le dessous de l’appareil, bloquer les ouvertures de drainage ou créer une surface glissante autour de l’installation.

La base surélevée visible sur la photographie permet de maintenir un espace entre la machine et la membrane. Cette disposition facilite l’évacuation et laisse davantage de place pour inspecter la zone sous l’unité.

Répartir le poids sur la toiture

Le poids d’une unité extérieure et de son support ne doit pas être concentré sur quelques petits points de contact. Une mauvaise répartition peut endommager la membrane ou créer des contraintes inutiles sur la structure.

Les longues bases visibles sous le support contribuent à répartir la charge sur une plus grande surface. Elles évitent également que les pieds métalliques reposent directement sur le revêtement.

Dans un projet de CVAC sur toiture, nous devons considérer non seulement le poids statique de l’appareil, mais aussi les vibrations, les mouvements causés par le vent et les interventions futures des techniciens.

Le débit d’air autour du grand ventilateur frontal

La thermopompe Fujitsu présentée possède un grand ventilateur frontal. Son rôle est de déplacer l’air à travers le serpentin extérieur pour permettre l’échange de chaleur.

En mode chauffage, l’unité retire de l’énergie à l’air extérieur. En mode climatisation, elle rejette vers l’extérieur la chaleur extraite du bâtiment. Dans les deux cas, un débit d’air libre est essentiel.

La façade de l’unité a donc été orientée vers une zone dégagée. Aucun mur immédiat ne bloque directement la sortie du ventilateur.

Un manque de dégagement peut provoquer une recirculation. L’air rejeté revient alors vers le serpentin au lieu de se disperser. Cette situation peut entraîner :

• une baisse de capacité;
• une consommation électrique plus élevée;
• des cycles de dégivrage plus fréquents;
• une température de fonctionnement anormale;
• un fonctionnement prolongé;
• une usure accélérée de certaines composantes.

Sur une toiture de Ville-Marie, cette question est particulièrement importante puisque les parapets, les bâtiments voisins et les autres équipements peuvent modifier considérablement la circulation naturelle de l’air.

Un accès conservé au compartiment de service

Le panneau de service est situé sur le côté droit de l’unité. Il donne accès aux raccordements, aux composantes électriques et aux points nécessaires aux diagnostics.

L’appareil doit donc être positionné de façon à permettre à un technicien de travailler sans déplacer l’ensemble du système.

Une installation trop rapprochée d’un parapet ou d’un conduit mécanique complique :

• les vérifications électriques;
• le serrage des connexions;
• l’inspection des valves;
• les essais de fonctionnement;
• le diagnostic des codes d’erreur;
• la réparation ou le remplacement de certaines pièces.

Préserver cet accès dès l’installation réduit le temps nécessaire aux interventions futures et aide à maintenir l’appareil dans de bonnes conditions pendant toute sa durée de service.

Le réfrigérant R32 et la classification A2L

La photographie permet de voir le marquage R32 ainsi que le pictogramme de sécurité A2L. Le R32 est un réfrigérant utilisé dans plusieurs appareils de nouvelle génération.

Sa classification A2L indique une faible inflammabilité. Cela ne signifie pas qu’une installation est dangereuse lorsqu’elle est correctement réalisée, mais cette caractéristique exige des procédures adaptées.

Le travail doit notamment tenir compte :

• des outils compatibles;
• des méthodes d’évacuation et de mise sous vide;
• des essais d’étanchéité;
• de la quantité de réfrigérant;
• du type et du diamètre des conduites;
• des exigences du fabricant;
• de la ventilation et des volumes des espaces desservis;
• de la protection des raccordements pendant les travaux.

Une thermopompe R32 ne doit pas être traitée exactement comme un ancien système utilisant un autre réfrigérant. La compétence des techniciens et le respect des méthodes de travail deviennent donc essentiels.

Les capacités disponibles dans la gamme Fujitsu Aquila

La documentation Fujitsu présente des unités extérieures multizones de 18 000, 24 000, 36 000 et 45 000 BTU/h. Selon le modèle, elles peuvent alimenter de deux à cinq unités intérieures.

Pour une configuration double zone, le modèle de 18 000 BTU/h est présenté avec plusieurs combinaisons autorisées, 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.

Les groupes extérieurs de plus grande capacité permettent également d’utiliser seulement deux unités intérieures dans certaines combinaisons, selon les besoins du bâtiment.

Le document de Fujitsu précise que ces tableaux servent à vérifier les combinaisons autorisées, mais qu’ils ne remplacent pas la sélection de capacité. Le fabricant recommande l’utilisation de son logiciel Design Simulator pour sélectionner les équipements AIRSTAGE de série H.

La capacité exacte de l’installation photographiée n’est pas suffisamment lisible sur la plaque signalétique pour être affirmée avec certitude. Le dimensionnement doit donc être associé aux numéros de modèle réels, au calcul de charge et aux conditions du bâtiment.

Pourquoi l’addition des BTU ne suffit pas

Dans un système multizone, les capacités nominales des unités intérieures peuvent parfois dépasser la capacité nominale du groupe extérieur.

Fujitsu indique qu’une unité extérieure multizone peut accepter une capacité de connexion allant jusqu’à 130 %, selon les configurations autorisées. Cela ne signifie toutefois pas que le compresseur produira simultanément la somme complète des capacités inscrites sur toutes les unités intérieures.

Lorsque les deux zones demandent une forte puissance au même moment, la capacité disponible est répartie.

Le dimensionnement doit donc tenir compte :

• de la charge thermique de chaque zone;
• de la probabilité que les deux zones fonctionnent à pleine demande simultanément;
• de l’exposition au soleil;
• du nombre et du type de fenêtres;
• de l’isolation;
• de la hauteur des plafonds;
• des infiltrations d’air;
• de l’usage des espaces;
• des températures extérieures de calcul;
• de la modulation minimale et maximale du système.

Un propriétaire ne doit pas simplement choisir la combinaison présentant le plus grand total de BTU. Une sélection trop grande peut réduire le confort en été et entraîner des cycles moins favorables à la déshumidification.

Une thermopompe double zone préparée pour le climat de Montréal

Le chauffage par temps froid jusqu’à -26 °C

La documentation de la série Fujitsu Aquila indique que les versions de climat froid CTEB peuvent fonctionner en chauffage jusqu’à -26 °C.

Cette valeur est particulièrement pertinente pour une installation à Ville-Marie. Même si les températures les plus basses ne se maintiennent pas pendant toute la saison, le système doit demeurer fonctionnel lors des pointes de froid.

Le fonctionnement à basse température ne signifie toutefois pas que la capacité reste identique à celle mesurée dans des conditions plus douces. Comme pour toute thermopompe, la capacité disponible et l’efficacité varient selon la température extérieure.

Une bonne conception doit donc analyser :

• la capacité de chauffage à basse température;
• les pertes thermiques du bâtiment;
• la présence d’un chauffage d’appoint;
• la stratégie de contrôle;
• le niveau de confort attendu;
• la consommation énergétique anticipée.

Selon le bâtiment, la thermopompe peut agir comme source principale pendant une grande partie de l’hiver, avec un système complémentaire disponible lorsque les conditions l’exigent.

Le compresseur à vitesse variable

La gamme Fujitsu AIRSTAGE utilise un compresseur entraîné par onduleur. Cette technologie permet d’ajuster la vitesse du compresseur en fonction de la demande.

Plutôt que de fonctionner uniquement à pleine puissance puis de s’arrêter, l’unité peut moduler sa production. Cette modulation aide à maintenir une température plus stable et à réduire les démarrages répétés.

Dans un système double zone, elle permet aussi d’adapter la production lorsque :

• une seule zone fonctionne;
• les deux zones demandent peu de capacité;
• une zone approche de sa consigne;
• les deux unités fonctionnent simultanément;
• la température extérieure change rapidement.

La modulation ne remplace pas un bon dimensionnement, mais elle améliore la capacité du système à suivre les besoins variables du bâtiment.

La résistance à la corrosion sur une toiture urbaine

La documentation Fujitsu mentionne un échangeur de chaleur muni d’ailettes de refroidissement bleues destinées à améliorer la résistance à la corrosion et la longévité du serpentin.

Sur une toiture de Ville-Marie, l’unité peut être exposée :

• à la pluie;
• à la neige;
• aux cycles de gel et de dégel;
• aux poussières urbaines;
• aux feuilles;
• aux polluants atmosphériques;
• aux débris transportés par le vent.

Cette protection ne dispense pas d’entretien. Le serpentin doit rester propre et dégagé afin de maintenir l’échange thermique.

Il faut éviter d’utiliser des produits agressifs ou une pression d’eau excessive qui pourraient plier les ailettes ou endommager les traitements de surface.

La stabilité et les vibrations sur la toiture

Une unité extérieure contient un compresseur et un ventilateur, deux composantes susceptibles de produire de légères vibrations.

Sur une toiture, ces vibrations peuvent se transmettre au bâtiment si le support est insuffisamment rigide ou mal positionné. Dans certains cas, un équipement discret à l’extérieur peut générer un bourdonnement perceptible dans les pièces situées directement dessous.

La qualité du support dépend de plusieurs facteurs :

• la rigidité de la structure métallique;
• l’alignement des pieds;
• la surface d’appui;
• les matériaux utilisés sous le support;
• le serrage des fixations;
• la proximité des éléments structuraux;
• la fréquence de fonctionnement du compresseur.

L’objectif n’est pas seulement d’empêcher l’appareil de bouger. Il faut également éviter d’amplifier les vibrations à travers la structure du toit.

Le parcours des conduites frigorifiques

Une thermopompe double zone nécessite deux circuits de raccordement vers les unités intérieures, selon la configuration du groupe extérieur.

Chaque branche comprend généralement :

• une conduite de liquide;
• une conduite de gaz;
• une isolation;
• un câble de communication et d’alimentation;
• un drain pour l’unité intérieure.

Sur une toiture, les conduites doivent être protégées contre :

• les rayons ultraviolets;
• l’eau stagnante;
• les contacts abrasifs;
• les passages fréquents;
• la neige;
• les dommages mécaniques;
• les courbes trop serrées.

La longueur totale des conduites, la longueur de chaque branche et le dénivelé entre les unités doivent respecter les limites du fabricant.

Lorsque la tuyauterie dépasse la charge de réfrigérant prévue en usine, un ajout précis peut être requis selon les instructions techniques du modèle.

Le tirage au vide et le contrôle d’étanchéité

La qualité des raccordements frigorifiques joue un rôle majeur dans la fiabilité du système.

Avant la mise en service, le circuit doit être vérifié afin de confirmer son étanchéité. Un tirage au vide adéquat permet ensuite d’éliminer l’air et l’humidité présents dans les conduites.

L’humidité résiduelle peut entraîner :

• la formation d’acides;
• la contamination de l’huile;
• des restrictions;
• une baisse de performance;
• des dommages au compresseur;
• des problèmes difficiles à diagnostiquer plusieurs mois plus tard.

Cette étape est invisible sur la photographie finale, mais elle fait partie des éléments les plus importants d’une installation CVAC professionnelle.

Les erreurs à éviter lors d’une installation semblable

Poser l’unité directement sur la membrane

Cette pratique limite le drainage, augmente le risque d’accumulation de glace et peut endommager la toiture.

Sous-estimer la neige soufflée

Une zone qui paraît dégagée en automne peut devenir un point d’accumulation pendant une tempête.

Orienter le ventilateur vers un parapet trop proche

L’air rejeté peut revenir vers le serpentin et réduire les performances.

Bloquer l’accès au panneau de service

Une installation compacte ne doit pas rendre les réparations futures presque impossibles.

Choisir les BTU uniquement selon la superficie

Deux bâtiments de même superficie peuvent avoir des charges thermiques très différentes.

Additionner les capacités intérieures sans considérer la capacité extérieure

La capacité connectée n’est pas toujours égale à la puissance simultanément disponible.

Négliger l’isolation des conduites

Une isolation ouverte ou saturée d’eau réduit l’efficacité et favorise la condensation.

Omettre la planification de l’eau de dégivrage

L’écoulement doit être anticipé afin d’éviter la formation d’un bloc de glace sous l’unité.

L’entretien recommandé pour cette installation sur toit

Une thermopompe installée sur une toiture doit être inspectée périodiquement, même si elle fonctionne normalement.

L’entretien devrait comprendre :

• la vérification du serpentin extérieur;
• le retrait des feuilles et débris;
• l’inspection du support;
• le contrôle des fixations;
• la vérification des conduites;
• l’examen de l’isolation;
• l’observation des traces d’huile;
• la vérification du drainage;
• l’inspection des connexions électriques;
• le nettoyage des filtres des unités intérieures.

Pendant l’hiver, il faut également surveiller les accumulations de neige autour de l’appareil. Le déneigement doit être effectué avec soin afin de ne pas plier les ailettes ni endommager les conduites.

Il ne faut pas utiliser d’outil métallique agressif contre le serpentin ou le châssis.

Une réalisation AirGreen adaptée à Ville-Marie

Cette installation de thermopompe double zone Fujitsu Aquila XLTH à Ville-Marie illustre l’importance d’adapter chaque projet à son environnement.

Le défi ne consistait pas seulement à livrer un appareil capable de chauffer et de climatiser deux zones. Il fallait aussi intégrer correctement l’unité extérieure sur une toiture plate, préserver son débit d’air, gérer l’eau de dégivrage, répartir son poids et garantir un accès pratique pour l’entretien.

La base surélevée visible sur la photographie répond aux réalités du climat montréalais. L’unité demeure éloignée de la membrane, son ventilateur frontal bénéficie d’un espace dégagé et ses panneaux restent accessibles.

Chez AirGreen, nous réalisons des installations de thermopompes double zone, de systèmes multizones et de solutions CVAC à Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive Nord et la Rive Sud.

Nous analysons les besoins de chaque zone, la structure du bâtiment, la capacité électrique, les parcours de conduites et l’emplacement extérieur avant de recommander une configuration.

Une thermopompe de qualité ne peut fournir les résultats attendus que si chaque étape de l’installation est exécutée correctement. Le support, les dégagements, le dimensionnement, le tirage au vide et la mise en service sont aussi importants que la marque inscrite sur le boîtier.

C’est cette attention portée aux détails qui permet d’obtenir un système double zone fiable, accessible et réellement adapté aux conditions de Ville-Marie.