POMPES À CHALEUR
Install Magazine 947 – février 2018

Combinaison intelligente de VRF et de conduites hydrauliques

Primeur européenne de Mitsubishi Electric pour une nouvelle construction d’Intellisol

L’entreprise limbourgeoise Intellisol est spécialisée dans les solutions éco-énergétiques, parmi lesquelles l’HVAC, les panneaux photovoltaïques et le relighting. Pour la construction de son propre siège, elle a voulu appliquer les mêmes principes : économies d’énergie sans pertes de confort. De la conception particulièrement bien pensée, il en a résulté le premier centre d’entreprises à énergie positive de Belgique. Composant important de cet ensemble : le City Multi HVRF de Mitsubishi Electric, une solution hybride qui combine la souplesse d’un VRF avec les avantages d’un système hydraulique.

Des systèmes décentralisés

En tant qu’expert dans les techniques énergétiques, Intellisol s’est chargé lui-même de la conception. Pour ce faire, l’entreprise n’a pas lésiné sur les moyens : tous les aspects ont été calculés à plusieurs reprises afin d’arriver à un résultat optimal. Chaque problème a été approché ave un esprit ouvert. L’équipe d’Intellisol ne possède pas de background en chauffage, et ne s’est donc pas laissée guidée par des techniques standards ou par ce qui était ‘normal’. On a ici systématiquement opté pour ce qui semblait le plus sensé d’un point de vue énergétique.

L’installation a ainsi été conçue de manière très décentralisée. Le bâtiment est un centre d’entreprises qui, outre le bureau d’Intellisol, abrite encore d’autres sociétés. Il y a par ailleurs encore toute une série d’appartements. Afin de permettre du confort sur mesure, Intellisol a opté pour un système combiné dans lequel la charge de base est couverte par un système lent (une cascade de deux pompes à chaleur géothermiques reliées à du chauffage par le sol), complété par un système aéraulique à réaction rapide destiné à adapter la température aux besoins individuels des utilisateurs (un dispositif VRF par étage avec des cassettes de type plafonnier). Les appartements sont équipés de PAC eau-eau individuelles, reliées au circuit primaire de la sonde géothermique.

La ventilation est également décentralisée, avec deux unités Mitsubishi Electric Lossnay par étage. Cela offre non seulement une souplesse à l’usage, mais cela permet aussi d’éviter de devoir trouver de la place sur le toit pour une encombrante armoire de traitement de l’air centralisée.

Double système d’émission pour un confort souple

Nous nous concentrons dans cet article sur l’installation des bureaux d’Intellisol, au sein de laquelle le chauffage par le sol est complété par des cassettes qui sont reliées à un City Multi HVRF de Mitsubishi Electric. Les deux installations sont géothermiques : le champ de 28 sondes géothermiques de 110 m dessert la cascade pour le chauffage par le sol ainsi que les appareils VRF et HVRF pour les cassettes. Cela permet, en été, de passer en mode refroidissement passif via un bipasse.

En raison du long temps de réaction, le chauffage par le sol est commandé en fonction des prévisions météo. Intellisol a dans ce contexte créé son propre software qui traduit les données météo en une stratégie de régulation. Dans la mesure où les déperditions thermiques sont très faibles, il est possible de chauffer à très basses températures : une température de départ de 26-27°C suffit pour obtenir une température de base de 20°C.

Le chauffage par le sol n’est toutefois pas en mesure de réagir à tous les facteurs de perturbation, comme par exemple des conditions météo –rapidement- changeantes, des besoins spécifiques d’utilisateurs, l’influence de l’ensoleillement ou de l’ombrage... C’est dans ce but qu’ a été posée une installation aéraulique, qui peut aussi intervenir durant les saisons intermédiaires lorsque du chauffage se révèle occasionnellement nécessaire. L’HVRF de Mitsubishi Electric tombe ici à point nommé.

Dans de telles installations combinées, la régulation revêt une importance cruciale. Le risque existe en effet que le système dont la capacité de réaction est la plus rapide ne supplante le plus lent, empêchant ainsi le rendement et le confort prévus d’être atteints. Intellisol a réalisé une régulation intégrée via BACnet, qui commande également –entre autres- l’éclairage et la ventilation.

Un VRF avec un système d’émission hydraulique

Le City Multi HVRF de Mitsubishi Electric est un VRF dit ‘hybride’, dans lequel sont combinés deux vecteurs de chaleur : du réfrigérant (le R410A dans ce cas) et de l’eau. Les unités extérieures –selon l’exécution refroidie par air ou par eau (géothermiques)- sont reliées aux distributeurs via des conduites de réfrigérants. Le BC Controller hybride est toutefois un distributeur spécial : l’appareil assure le transfert d’énergie entre le réfrigérant et l’eau au moyen de quatre échangeurs de chaleur et de deux pompes à vitesse variable. Grâce aux vannes de régulation, chaque unité intérieure reçoit de l’eau à la température souhaitée. Le BC Controller hybride possède par ailleurs les mêmes possibilités de récupération de chaleur qu’un distributeur BC standard, ce qui permet au système de pouvoir chauffer et refroidir de manière économique en même temps.

Le passage à une installation de distribution hydraulique rend l’HVRF particulièrement polyvalent : toutes les unités terminales sont reliées à une installation bitube, ce qui permet d’économiser pas mal de travail et de matériel. Entre les unités extérieures et l’HBC Box, on a expressément prévu des conduites de réfrigérant courtes, de manière à ce que le contenu en réfrigérant puisse rester limité. Intellisol estime qu’on a pu économiser environ 45 m de conduite de réfrigérant par unité intérieure. L’HVRF peut par ailleurs être combiné avec diverses unités intérieures (cassettes à 4 voies, unités gainables, appareils muraux et sols).

Donner la priorité au rendement

Étant donné que la conception a été entièrement réalisée en interne, l’entreprise a pu imposer ses propres objectifs. Un des chevaux de bataille de l’entreprise est le fait que les avantages en termes de rendements doivent compenser d’éventuels investissements plus élevés, dans des délais bien évidemment raisonnables. La qualité est ici primordiale : l’installation doit être économique à l’usage, construite avec des matériaux durables et faciles à entretenir. Une conception fiable et un dimensionnement détaillé se révèlent dans ce contexte nécessaires.

Un exemple de cette philosophie est l’optimalisation hydraulique. Les conduites de distribution vers le chauffage par le sol sont exécutées avec de grands diamètres afin de limiter les pertes de charge et ainsi économiser de l’énergie de pompage. Cela coûte certes un peu plus en matériel, mais cela permet par contre d’économiser de l’électricité jour après jour. Des pompes à vitesse variable ont par ailleurs été intégrées comme organes de régulation : la pompe elle-même adapte le débit à la demande, rendant de ce fait les vannes de régulation inutiles. D’un point de vue énergétique, cela n’a en effet pas de sens de créer une pression avec une pompe, et d’étouffer ensuite cette pression à l’aide d’une vanne de régulation.

Cette attention accordée au rendement a poussé Intellisol à opter pour l’HVRF géothermique de Mitsubishi Electric. L’entreprise était effectivement en quête d’un système qui puisse fournir du confort, tout en restant particulièrement économique. Avec le système HVRF, la possibilité existait d’offrir du confort thermique individuel, avec un rendement élevé, grâce notamment à la récupération de chaleur.

Par Alex Baumans