À Sainte-Anne-de-Sorel, une installation Fujitsu Orion XLTH où le véritable défi se trouvait sur le toit
Sur cette installation réalisée à Sainte-Anne-de-Sorel, le résultat le plus intéressant ne se trouve pas uniquement à l’intérieur du bâtiment. La photo du chantier montre clairement ce qui distingue ce projet : les unités extérieures Fujitsu AIRSTAGE Orion XLTH ont été installées sur un toit plat, sur des supports surélevés, à proximité d’équipements de ventilation existants.
Pour une thermopompe murale, le positionnement de l’unité extérieure est aussi important que celui de l’évaporateur mural intérieur. Sur un toit, nous devons composer avec des réalités très différentes d’une installation standard au niveau du sol : accumulation de neige, glace issue des cycles de dégivrage, drainage du toit, vents plus soutenus, accès pour l’entretien et nécessité de ne pas compromettre la membrane de toiture.
La photographie montre deux unités extérieures Fujitsu disposées dans la même zone technique. L’unité située au premier plan est montée sur un châssis métallique surélevé. Sous cette structure, on distingue des éléments de support répartissant la charge sur la surface du toit plutôt que de laisser la machine reposer directement sur le revêtement. Les conduites frigorifiques et le câblage sont regroupés proprement sur le côté. Le marquage R32 est également visible directement sur le boîtier Fujitsu.
C’est exactement le type de projet où une installation apparemment simple demande en réalité beaucoup de réflexion avant même de mettre la thermopompe en marche.
Pourquoi surélever une thermopompe installée sur un toit?
À Sainte-Anne-de-Sorel comme ailleurs en Montérégie, une unité extérieure installée sur un toit doit continuer à fonctionner lorsque les conditions deviennent beaucoup moins favorables qu’en été.
Pendant l’hiver, une thermopompe doit notamment composer avec :
- l’accumulation de neige;
- les cycles de gel et de dégel;
- l’eau produite pendant le dégivrage;
- la glace susceptible de se former sous ou autour de l’appareil;
- les rafales plus importantes sur un toit dégagé;
- l’accès nécessaire pour le futur entretien CVAC.
La structure visible sur cette installation permet de garder l’unité Fujitsu au-dessus de la surface immédiate du toit. Nous cherchons ainsi à éviter qu’une machine destinée à fonctionner durant l’hiver se retrouve trop près d’une zone où neige, eau ou glace pourraient s’accumuler.
Cette précaution prend encore plus de sens avec une thermopompe pour climat froid.
La documentation Fujitsu indique que la gamme AIRSTAGE Orion XLTH peut fonctionner en chauffage jusqu’à -26 °C. La série présentée comprend les capacités 09KZAH1, 12KZAH1, 15KZAH1, 18KZAH1 et 24KZAH1.
Une machine capable de chauffer à cette température doit nécessairement être installée de façon à pouvoir respirer, évacuer l’eau de dégivrage et rester accessible même lorsque les conditions extérieures sont difficiles.
Une installation sur toit plat demande une autre façon de penser le CVAC
Lorsque nous installons une thermopompe au niveau du sol, il est généralement possible de travailler sur une dalle, une base ou un support mural.
Sur un toit plat, les priorités changent.
Protéger la toiture
La membrane et la structure du toit font partie intégrante du projet. Nous évitons de considérer le toit comme une simple plateforme sur laquelle déposer une machine.
L’unité doit être stable, mais la charge doit aussi être gérée de manière appropriée. Sur la photo, le système n’est pas simplement posé directement sur le gravier : nous voyons une structure de support permettant de créer une installation plus organisée et plus accessible.
Préserver l’accès aux autres équipements
Un autre élément visible sur la photo est la proximité d’un évent de toiture. Dans ce genre de configuration, nous devons prévoir suffisamment d’espace autour des équipements pour permettre l’entretien futur.
Une thermopompe peut fonctionner pendant de nombreuses années. Durant cette période, il faudra potentiellement inspecter :
- les connexions électriques;
- les raccords frigorifiques;
- l’échangeur extérieur;
- le ventilateur;
- le drainage;
- le support;
- les conduites;
- les dispositifs voisins sur le toit.
Une installation serrée uniquement pour économiser quelques centimètres peut rendre chaque intervention future beaucoup plus compliquée.
Fujitsu Orion XLTH : une gamme pensée pour le chauffage en climat froid
Le choix d’une Fujitsu Orion XLTH est particulièrement pertinent lorsqu’un propriétaire souhaite utiliser sa thermopompe comme véritable appareil de chauffage et non uniquement comme climatiseur avec une fonction de chauffage occasionnelle.
La fiche technique Fujitsu indique une plage de fonctionnement en chauffage allant de -26 °C à 24 °C, tandis que le fonctionnement en climatisation est prévu entre -10 °C et 50 °C.
L’unité extérieure utilise également un compresseur Inverter. Cette technologie permet de moduler la capacité selon les besoins du bâtiment plutôt que de fonctionner uniquement selon une logique marche-arrêt.
Dans les conditions réelles, cette modulation est intéressante parce que la demande n’est jamais identique toute la journée. Une thermopompe peut devoir fournir beaucoup de chaleur le matin, puis réduire progressivement sa puissance lorsque le soleil réchauffe le bâtiment.
Un chauffe-plateau de base particulièrement pertinent sur ce projet
La page consacrée aux caractéristiques de la série Orion XLTH indique que l’unité extérieure est équipée d’un chauffe-plateau de base conçu pour les régions climatiques extrêmement froides.
Sur une installation de toiture comme celle-ci, cette caractéristique retient particulièrement notre attention.
Une thermopompe fonctionnant en chauffage doit régulièrement dégivrer son échangeur extérieur lorsque du givre s’y forme. Le cycle de dégivrage produit de l’eau, qui doit pouvoir s’écouler correctement. Lorsque la température extérieure est très basse, cette eau peut évidemment regeler.
C’est l’une des raisons pour lesquelles nous accordons autant d’importance à la hauteur de l’unité, à son support et à l’espace disponible sous la machine.
Le R-32 est visible directement sur la machine installée
Sur la photo du projet de Sainte-Anne-de-Sorel, le marquage R32 apparaît clairement sur le côté droit de l’unité extérieure.
Fujitsu indique que la série Orion XLTH utilise ce réfrigérant et compare son potentiel de réchauffement global à celui du R-410A. Selon la documentation fournie, le PRG indiqué passe de 2 088 pour le R-410A à 675 pour le R-32, soit une réduction de 68 %.
Pour nous, le passage au R-32 n’est toutefois pas uniquement une information environnementale. Il entraîne également des considérations techniques au moment de l’installation.
Les équipements doivent être installés selon les exigences propres au manufacturier, et nous ne présumons jamais qu’une vieille tuyauterie ou qu’un ancien montage convient automatiquement à une nouvelle thermopompe.
Cinq capacités Orion XLTH, avec des performances différentes
La documentation Fujitsu présente plusieurs variantes de la gamme.
Leur capacité nominale en climatisation est la suivante :
- 09KZAH1 : 9 000 BTU/h;
- 12KZAH1 : 12 000 BTU/h;
- 15KZAH1 : 14 500 BTU/h;
- 18KZAH1 : 18 000 BTU/h;
- 24KZAH1 : 22 000 BTU/h.
Les capacités nominales en chauffage sont respectivement de 12 000, 16 000, 18 000, 21 600 et 25 200 BTU/h.
La photo extérieure ne permet pas de lire suffisamment précisément la plaque signalétique pour confirmer laquelle de ces capacités correspond à l’unité placée au premier plan. Nous ne lui attribuons donc pas artificiellement un nombre de BTU.
Ce point peut sembler secondaire, mais il est essentiel lorsqu’on parle d’installation CVAC professionnelle. Deux unités Fujitsu visuellement proches peuvent avoir des caractéristiques de tuyauterie, de puissance électrique et de performance différentes.
Des rendements énergétiques élevés selon la capacité choisie
La série présente des valeurs de TRÈS2, ou SEER2, allant de 24,0 jusqu’à 33,1 :
- 09KZAH1 : 33,1;
- 12KZAH1 : 30,5;
- 15KZAH1 : 27,5;
- 18KZAH1 : 25,5;
- 24KZAH1 : 24,0.
Les valeurs CPSC2 région V indiquées par Fujitsu vont quant à elles de 9,4 à 10,7 selon la capacité.
La fiche technique classe également les modèles présentés comme ENERGY STAR, incluant les désignations associées au climat froid.
Pour un propriétaire qui recherche une thermopompe admissible à une aide financière, cette certification constitue une information importante. L’admissibilité réelle et le montant d’une subvention doivent toutefois toujours être validés avec la combinaison exacte des modèles intérieur et extérieur ainsi qu’avec les règles du programme en vigueur à la date de l’installation.
La performance à -26 °C : des chiffres plus intéressants qu’un simple seuil de fonctionnement
Une erreur fréquente dans la comparaison des thermopompes est de s’arrêter au chiffre « fonctionne jusqu’à -26 °C ».
Nous préférons regarder ce qu’il reste réellement comme capacité lorsque la température descend.
La fiche Fujitsu fournit justement le pourcentage de chauffage maximal à très basse température. À -26 °C, elle indique :
- 127 % pour le 09KZAH1;
- 102 % pour le 12KZAH1;
- 109 % pour le 15KZAH1;
- 106 % pour le 18KZAH1;
- 80 % pour le 24KZAH1,
selon la méthode de calcul décrite par Fujitsu dans la fiche technique.
Pour un propriétaire de Sainte-Anne-de-Sorel qui souhaite réduire son utilisation d’un chauffage électrique traditionnel, ce type de donnée mérite beaucoup plus d’attention que la simple température minimale annoncée.
Pourquoi le dimensionnement reste essentiel
Installer la plus grosse Orion XLTH disponible n’aurait aucun sens si le bâtiment n’en a pas besoin.
Le dimensionnement dépend de plusieurs facteurs :
- superficie réellement desservie;
- hauteur des plafonds;
- qualité de l’isolation;
- infiltration d’air;
- surface vitrée;
- orientation des fenêtres;
- configuration intérieure;
- étages;
- emplacement de l’unité murale;
- charge thermique du bâtiment.
Une bonne thermopompe murale à Sainte-Anne-de-Sorel est celle dont la capacité correspond aux besoins réels du bâtiment.
Un surdimensionnement peut nuire au comportement de l’appareil à charge partielle, tandis qu’un sous-dimensionnement peut limiter la capacité de chauffage lorsque la demande devient importante.
Des dimensions de tuyauterie différentes selon le modèle
La série Orion XLTH démontre également pourquoi le remplacement d’une ancienne thermopompe doit être évalué soigneusement.
Fujitsu prévoit les diamètres suivants :
- 09KZAH1 : liquide 1/4 po, gaz 3/8 po;
- 12KZAH1 : liquide 1/4 po, gaz 3/8 po;
- 15KZAH1 : liquide 1/4 po, gaz 1/2 po;
- 18KZAH1 : liquide 3/8 po, gaz 5/8 po;
- 24KZAH1 : liquide 3/8 po, gaz 5/8 po.
Sur une installation de toiture, cet aspect est particulièrement important parce que le parcours entre les unités intérieures et extérieures peut être beaucoup plus long et complexe qu’avec une machine simplement installée sur le mur extérieur derrière l’évaporateur.
Jusqu’à 50 mètres de tuyauterie pour certaines capacités
Fujitsu permet une longueur maximale de tuyauterie de :
- 25 m pour les modèles 09 et 12;
- 30 m pour le modèle 15;
- 50 m pour les modèles 18 et 24.
La différence verticale maximale autorisée varie également de 20 m à 30 m selon la capacité.
Ce niveau de flexibilité facilite certains projets où les unités extérieures doivent être regroupées sur un toit, alors que les unités intérieures se trouvent à des endroits différents du bâtiment.
Cela ne signifie pas pour autant qu’une longue tuyauterie est souhaitable par défaut. Chez AirGreen, nous recherchons toujours un parcours cohérent, accessible et conforme aux limites du manufacturier.
Le regroupement de plusieurs unités extérieures doit rester organisé
La photographie montre au moins deux unités Fujitsu installées dans la même zone du toit.
Lorsqu’un bâtiment nécessite plusieurs thermopompes, regrouper les équipements peut donner un résultat plus ordonné, mais il faut éviter de placer les machines trop près les unes des autres au point de compromettre leur circulation d’air ou l’accès pour les techniciens.
Nous devons donc penser à la configuration du toit comme à une petite zone mécanique.
Chaque unité doit pouvoir :
- aspirer suffisamment d’air;
- rejeter l’air sans obstruction importante;
- être accessible pour le nettoyage;
- être réparée sans devoir démonter l’installation voisine;
- permettre l’inspection des connexions;
- rester compatible avec le fonctionnement et l’entretien des autres équipements du toit.
Ce type d’organisation fait partie de la qualité d’une installation, même si les occupants ne montent pratiquement jamais sur le toit.
L’électricité varie elle aussi selon la capacité
Toute la série Orion XLTH présentée fonctionne sous une alimentation de 208 à 230 V, 60 Hz, monophasée.
Le calibre de disjoncteur indiqué varie toutefois :
- 15 A pour les modèles 09KZAH1 et 12KZAH1;
- 20 A pour les modèles 15KZAH1, 18KZAH1 et 24KZAH1.
C’est une autre raison pour laquelle nous ne recommandons jamais de remplacer une thermopompe sur la seule base de ses dimensions physiques.
La capacité, les lignes frigorifiques et l’alimentation électrique doivent être étudiées ensemble.
Ce projet de Sainte-Anne-de-Sorel montre pourquoi une installation professionnelle ne s’arrête pas à la machine
Une belle thermopompe peut être mal installée
La qualité du produit ne compense pas une mauvaise implantation.
Une Fujitsu AIRSTAGE Orion XLTH peut offrir des performances particulièrement intéressantes, mais plusieurs erreurs peuvent réduire les avantages attendus :
Déposer l’unité trop près du toit
Cela peut rendre l’appareil plus vulnérable à l’accumulation de neige, de glace ou d’eau.
Bloquer l’accès au côté service
Une réparation qui aurait dû être simple devient alors inutilement longue.
Négliger l’écoulement lors du dégivrage
L’hiver québécois transforme rapidement un mauvais drainage en accumulation de glace.
Faire courir les conduites sans organisation
Des lignes mal protégées ou mal supportées compliquent les travaux futurs et nuisent à la qualité générale de l’installation.
Choisir la capacité uniquement en fonction du prix
Une différence de quelques centaines de dollars ne doit pas conduire à installer un système mal dimensionné pour le bâtiment.
Ignorer les caractéristiques propres au toit
Drainage, structure, autres équipements et circulation des techniciens doivent tous être pris en compte.
Une unité extérieure compacte mais conçue pour un travail exigeant
Fujitsu décrit également l’unité extérieure comme compacte et dotée d’un mode de fonctionnement à faible niveau sonore. La documentation indique des niveaux sonores extérieurs allant d’environ 46/47 dB(A) à 49/50 dB(A) selon le modèle et le mode chauffage/climatisation.
Sur un toit, cette caractéristique peut être intéressante puisque les équipements se trouvent parfois au-dessus de chambres, de logements ou d’espaces occupés.
Le niveau sonore réel dans le bâtiment dépend cependant aussi du support, de la structure du toit et de la façon dont les vibrations sont transmises. C’est pourquoi nous considérons toujours l’installation mécanique comme faisant partie du confort acoustique.
Ce que nous retenons de cette installation AirGreen à Sainte-Anne-de-Sorel
Ce chantier met en valeur une facette moins visible de notre travail chez AirGreen.
Le client voulait bénéficier du chauffage et de la climatisation d’une thermopompe murale Fujitsu Orion XLTH, mais la configuration du bâtiment imposait une installation extérieure sur toiture.
Nous avons donc dû penser au projet non seulement comme installateurs de thermopompes, mais comme spécialistes du CVAC confrontés aux réalités d’un toit plat québécois : élévation des unités, parcours des conduites, accès futur, environnement mécanique existant et fonctionnement hivernal.
Le résultat visible sur la photo est propre et structuré : les unités Fujitsu sont regroupées, surélevées et installées sur des supports dédiés, tandis que les conduites sont acheminées le long de la zone technique.
Pour un propriétaire à Sainte-Anne-de-Sorel, Montréal, Laval, Longueuil, sur la Rive Nord ou la Rive Sud, ce projet rappelle surtout une chose : une thermopompe haut de gamme n’atteint son potentiel que lorsqu’elle est installée en fonction du bâtiment réel.
Chez AirGreen, nous cherchons donc à offrir davantage qu’une machine. Nous analysons l’emplacement, le dimensionnement, les contraintes électriques, la tuyauterie, la circulation d’air, le drainage et l’entretien futur afin que l’installation demeure logique plusieurs années après notre départ.
La Fujitsu AIRSTAGE Orion XLTH apporte ici des caractéristiques particulièrement adaptées au Québec : chauffage jusqu’à -26 °C, réfrigérant R-32, technologie Inverter, chauffe-plateau de base, classification ENERGY STAR, plusieurs capacités disponibles et performances détaillées à basse température.
Notre rôle consiste ensuite à installer cette technologie dans des conditions qui lui permettent réellement de faire son travail.