Une installation sur toit pensée pour climatiser et chauffer deux zones avec un seul système extérieur
Dans cet immeuble de Brossard, l’objectif était précis : offrir un contrôle indépendant du confort dans deux espaces intérieurs sans multiplier les unités extérieures sur la propriété. Nous avons donc réalisé l’installation d’une thermopompe multizone double zone HITACHI airHome Multi, une solution qui permet de raccorder deux unités intérieures à un seul appareil extérieur muni de la technologie Inverter.
La particularité la plus visible de ce projet est l’emplacement de l’unité extérieure. Plutôt que de l’installer au sol, contre une façade ou sur un balcon, nous l’avons positionnée sur un toit plat, au-dessus du bâtiment. Cette configuration libère l’espace autour de l’immeuble et garde l’équipement à l’écart des zones de circulation. Elle exige toutefois une préparation beaucoup plus rigoureuse qu’une installation murale conventionnelle.
Sur la photo du chantier, on distingue notamment :
- l’unité extérieure HITACHI installée sur un support surélevé;
- une structure reposant sur des traverses protectrices adaptées au toit;
- les conduites frigorifiques regroupées dans une gaine isolée;
- un cheminement mécanique organisé le long de la toiture;
- un sectionneur électrique installé à proximité de l’appareil;
- un dégagement suffisant devant le serpentin extérieur pour favoriser la circulation d’air.
Chaque détail joue un rôle dans la fiabilité de cette installation CVAC à Brossard. Sur un toit, il ne suffit pas de déposer l’équipement sur une plateforme. Nous devons tenir compte de la stabilité, du drainage, de l’exposition au vent, des vibrations, de l’accès pour l’entretien et de la protection de la membrane.
Pourquoi une thermopompe double zone convenait-elle à ce bâtiment?
Une thermopompe murale monozone dessert généralement une seule aire principale. Dans un bâtiment comprenant deux espaces ayant des besoins différents, cette solution peut devenir restrictive. Une pièce très ensoleillée peut nécessiter davantage de climatisation, tandis qu’une autre zone plus ombragée atteint rapidement sa température de consigne.
Le système HITACHI airHome Multi permet à chaque unité intérieure d’avoir :
- son propre point de consigne;
- sa propre vitesse de ventilation;
- ses réglages individuels;
- son horaire de fonctionnement;
- une mise en marche ou un arrêt indépendant.
Une unité intérieure peut donc fonctionner pendant que l’autre demeure éteinte. Il faut cependant comprendre une caractéristique essentielle de la plupart des systèmes multizones : les unités raccordées au même appareil extérieur doivent fonctionner dans un mode compatible. En été, elles peuvent être utilisées en climatisation, en déshumidification ou en ventilation. En hiver, elles fonctionnent en chauffage ou en ventilation. Une zone ne peut normalement pas demander du chauffage pendant que l’autre demande de la climatisation.
Cette explication fait partie de notre approche chez AirGreen. Avant de recommander une thermopompe multizone, nous vérifions non seulement la superficie des pièces, mais aussi la manière dont les occupants souhaitent utiliser chaque espace.
Une plateforme surélevée pour protéger l’appareil et la toiture
L’unité extérieure a été installée sur une plateforme métallique soutenue par des traverses posées sur le toit. Ce montage permet de répartir la charge et d’éviter un contact direct entre l’équipement et la membrane blanche.
La surélévation procure plusieurs avantages :
- L’eau peut circuler sous la structure sans rester emprisonnée autour de l’appareil.
- L’unité demeure plus accessible pour les inspections et les interventions futures.
- Les vibrations sont mieux maîtrisées grâce à un montage stable.
- La base de la thermopompe est éloignée de la surface du toit, ce qui facilite le drainage produit pendant les cycles de dégivrage.
- Les conduites peuvent être acheminées proprement vers l’appareil sans créer de tension excessive sur les raccords.
Lorsqu’une thermopompe fonctionne en chauffage, l’unité extérieure peut produire de l’eau pendant le dégivrage. Sur un toit plat, cette eau doit pouvoir s’évacuer sans endommager la membrane ni former une accumulation problématique autour de la base. C’est pourquoi la hauteur du support, la pente naturelle du toit et l’emplacement des drains doivent être évalués avant les travaux.
Un dégagement frontal essentiel pour les performances
Le grand serpentin visible sur la face de l’unité extérieure doit rester libre. L’air ambiant traverse ce serpentin afin que le système puisse absorber ou rejeter de la chaleur selon la saison.
Une mauvaise pratique consiste à placer l’appareil trop près d’un parapet, d’un mur, d’un autre équipement ou d’un obstacle architectural. Cela peut provoquer une recirculation de l’air rejeté, réduire l’efficacité, augmenter le bruit et forcer le compresseur à travailler davantage.
Dans cette installation à Brossard, l’unité a été orientée vers une zone ouverte du toit. Le dégagement devant le serpentin contribue à maintenir un échange thermique efficace, particulièrement lors des journées chaudes où la température de la toiture peut être nettement supérieure à celle de l’air ambiant.
Des conduites frigorifiques protégées sur toute leur trajectoire
Les conduites reliant l’unité extérieure aux deux unités intérieures sont visibles à la base de l’installation. Elles sont regroupées et enveloppées dans une isolation protectrice adaptée au parcours extérieur.
Dans un système double zone, chaque unité intérieure possède généralement son propre circuit de tuyauterie jusqu’à l’unité extérieure. Selon le modèle et la capacité des unités intérieures, les dimensions des raccordements peuvent varier. La gamme airHome Multi utilise notamment des raccordements de liquide de 1/4 po, accompagnés de conduites de gaz dont le diamètre dépend de la capacité de l’unité raccordée.
La documentation HITACHI indique que le modèle extérieur à deux connexions peut accepter jusqu’à 165 pieds de tuyauterie totale, avec un maximum de 82 pieds entre l’unité extérieure et une unité intérieure, sous réserve du respect de toutes les limites d’installation du manufacturier.
Ces valeurs ne signifient pas que les conduites doivent être aussi longues. En pratique, nous cherchons un trajet logique et efficace afin de :
- limiter les pertes de rendement;
- réduire le nombre de coudes;
- protéger l’isolant contre les rayons UV et les intempéries;
- éviter les points où l’eau pourrait s’accumuler;
- permettre un accès raisonnable pour l’entretien;
- préserver l’apparence du bâtiment.
Un sectionneur accessible pour une intervention sécuritaire
Sur le côté du support, nous voyons le boîtier électrique servant de point de coupure à proximité de l’unité extérieure. Cet élément permet d’isoler l’appareil lors d’un entretien, d’un diagnostic ou d’une réparation.
Pour une thermopompe sur toiture, l’emplacement du sectionneur mérite une attention particulière. Il doit être accessible sans obliger le technicien à se placer dans une position instable ou à passer devant le ventilateur de l’appareil. Le câblage doit également être protégé contre les mouvements, l’humidité et les dommages mécaniques.
Le système HITACHI airHome Multi fonctionne sous une alimentation nominale de 208 à 230 volts, monophasée, 60 Hz. La capacité du circuit dépend ensuite du modèle extérieur sélectionné. Pour la version à deux connexions, la brochure indique une ampacité minimale de circuit de 16 A et une protection maximale contre les surintensités de 25 A. Le dimensionnement final doit toujours être effectué à partir de la plaque signalétique de l’équipement réellement installé.
Ce que la technologie HITACHI airHome Multi apporte au quotidien
La gamme HITACHI airHome Multi couvre des unités extérieures de 18 000 à 42 000 BTU/h pouvant desservir de deux à cinq zones. Dans le cas d’une configuration double zone, un seul groupe extérieur prend en charge deux unités intérieures, ce qui réduit l’encombrement sur le toit et simplifie l’organisation générale de l’installation.
Une modulation Inverter plutôt qu’un fonctionnement tout ou rien
La technologie Inverter ajuste la vitesse du compresseur selon la demande réelle. Lorsque les pièces approchent de leur température cible, le système peut réduire sa puissance plutôt que de s’arrêter complètement et de redémarrer quelques minutes plus tard.
Cette modulation apporte plusieurs avantages concrets :
- une température intérieure plus stable;
- moins de variations brusques;
- un fonctionnement généralement plus silencieux;
- une consommation mieux adaptée aux besoins réels;
- une meilleure gestion des demandes partielles lorsque seulement une zone fonctionne.
Dans un bâtiment à deux zones, cette capacité de modulation est particulièrement utile. La demande thermique n’est pas toujours identique dans les deux espaces. Le système ajuste donc son fonctionnement en tenant compte des unités intérieures actives et de leur charge respective.
Des performances saisonnières adaptées à une utilisation annuelle
Selon la combinaison d’unités intérieures, la gamme peut atteindre un TRÉS2 allant jusqu’à 23,0 et un CPSC2 Région 5 allant jusqu’à 7,85. Pour le système extérieur à deux connexions, la capacité nominale indiquée est de 18 000 BTU/h en climatisation et de 22 000 BTU/h en chauffage.
Le manufacturier indique également un fonctionnement en chauffage jusqu’à -20 °C. À cette température, la capacité disponible diminue par rapport à la capacité nominale, ce qui est normal pour une thermopompe à air. La version double zone présente une capacité maximale publiée de 9 700 BTU/h à -20 °C.
Cette donnée doit être comprise correctement. Une thermopompe ne se choisit pas uniquement selon le nombre de BTU inscrit dans son nom commercial. Nous devons aussi examiner :
- les pertes de chaleur du bâtiment;
- la capacité réelle à basse température;
- l’isolation;
- la superficie et la hauteur des pièces;
- le nombre de fenêtres;
- l’orientation solaire;
- la présence d’un chauffage d’appoint;
- les habitudes d’utilisation des occupants.
Un appareil surdimensionné n’est pas automatiquement plus confortable. Dans un système multizone, il faut aussi respecter les combinaisons de capacités permises entre les différentes unités intérieures.
Plusieurs styles d’unités intérieures peuvent être combinés
L’un des avantages de la gamme airHome Multi est la possibilité de raccorder différents types d’unités intérieures au même groupe extérieur. La brochure présente notamment :
- les unités murales airHome 400;
- les unités murales airHome 650;
- les consoles de plancher airHome Floor;
- les unités gainables;
- les mini-cassettes à quatre voies.
Cette flexibilité permet d’adapter chaque zone à l’architecture du bâtiment. Une unité murale peut convenir à une aire ouverte, alors qu’une unité gainable peut être préférable lorsqu’on veut dissimuler l’équipement. Une console de plancher peut offrir une solution intéressante lorsqu’il manque d’espace en hauteur.
Pour cette installation, le principe double zone permet de créer deux secteurs de confort distincts tout en conservant un seul appareil extérieur sur le toit.
FrostWash, filtration et gestion de l’humidité interne
Certaines unités intérieures compatibles intègrent la technologie FrostWash. Celle-ci utilise un cycle de gel et de fonte pour aider à nettoyer le serpentin de l’échangeur de chaleur et à éliminer les contaminants accumulés.
La fonction Mold Guard aide pour sa part à sécher les composants internes après une opération de climatisation ou de déshumidification. Le ventilateur peut continuer à faire circuler l’air pendant environ 60 minutes afin de réduire les conditions favorables à la formation de moisissures et aux odeurs.
Selon l’unité intérieure sélectionnée, différentes solutions de filtration sont également proposées, notamment :
- un filtre à charbon actif PM2.5;
- un filtre ViroSense S;
- un préfiltre lavable;
- des fonctions visant la réduction des particules, des odeurs et de certains contaminants.
Ces dispositifs ne remplacent pas l’entretien. Les filtres doivent être nettoyés périodiquement et l’état des serpentins doit être vérifié. Une thermopompe bien entretenue conserve un meilleur débit d’air et fonctionne avec moins de contraintes.
Les erreurs à éviter lors d’une installation multizone sur toiture
Ce projet illustre plusieurs points importants pour les propriétaires et gestionnaires d’immeubles de Brossard, Montréal, Laval, Longueuil, de la Rive Nord et de la Rive Sud.
Installer l’unité directement sur la membrane
Le poids, les vibrations et les mouvements causés par les cycles de fonctionnement peuvent abîmer la surface du toit. Une base adaptée et une répartition adéquate de la charge sont indispensables.
Négliger l’évacuation de l’eau de dégivrage
L’eau ne doit pas demeurer sous l’appareil ni former une zone de glace près du passage d’entretien. L’emplacement du support doit tenir compte de la pente et des drains.
Laisser les conduites sans protection
Une isolation dégradée réduit les performances et peut entraîner de la condensation. Les conduites exposées doivent être soutenues, isolées et protégées sur toute leur longueur.
Choisir les capacités intérieures sans valider la combinaison
Dans un multizone, la somme des capacités intérieures ne peut pas être choisie arbitrairement. Les combinaisons doivent respecter les tableaux du fabricant.
Oublier l’accès futur
Une installation peut sembler fonctionnelle le jour de la mise en marche tout en devenant difficile à entretenir. Nous prévoyons l’espace requis pour vérifier le serpentin, les connexions, le ventilateur et les composants électriques.
Une installation propre aujourd’hui, mais surtout entretenable demain
Chez AirGreen, nous considérons qu’une bonne installation de thermopompe à Brossard doit rester logique plusieurs années après les travaux. Le support, les conduites, le câblage et les dégagements doivent permettre à un technicien d’intervenir sans démonter inutilement l’installation.
Ce projet sur toit démontre qu’une thermopompe multizone double zone HITACHI airHome Multi peut être intégrée proprement à un immeuble lorsque la planification mécanique est effectuée avec précision. Un seul appareil extérieur dessert les deux zones, le serpentin bénéficie d’un espace dégagé, les conduites sont protégées et l’ensemble est surélevé au-dessus de la membrane.
Pour les propriétaires qui souhaitent climatiser et chauffer deux espaces de façon indépendante, une solution multizone peut réduire l’encombrement extérieur tout en offrant un contrôle plus précis du confort. Le résultat dépend toutefois autant de la sélection des capacités que de la qualité de l’installation.