POMPES À CHALEUR
Install Magazine 975 – mars 2021

Cartographie du niveau sonore des pompes à chaleur

Résultats de l’HPT Annex 51 de l’AIE

La large propagation des pompes à chaleur air-eau est entravée par une question difficile : comme une unité extérieure est requise, le fonctionnement sera toujours audible dans l’environnement. Si la nuisance sonore est trop importante, elle constituera un obstacle à l’acceptation sociale de cette technologie. Pour connaître réellement le niveau sonore des pompes à chaleur et le moyen de les réduire, le groupe de travail HPT Annexe 51 a été mis en place au sein de l’Agence internationale de l’énergie (AIE). Ce groupe de travail a entre-temps obtenu un certain nombre de résultats qui ont été présentés lors d’un webinaire à la fin du mois de novembre.

Une campagne de mesures exhaustive

La base de l’étude HPT Annex 51 était de faire une campagne exhaustive de mesure de diverses pompes à chaleur air-eau représentatives. Le protocole considérait les mêmes appareils mesurés de la même manière dans divers laboratoires européens. De cette manière, les résultats pouvaient être aussi fiables que possible et les diverses méthodes d’essai pouvaient être validées.

Un problème complexe

Déterminer la production de bruit d’une unité extérieure n’est pas facile. Il existe généralement deux sources sonores : le compresseur et le ventilateur. Selon l’état de fonctionnement nominal, une source ou l’autre prédominera. Si de grands débits d’air sont requis, c’est le bruit du ventilateur qui prévaudra. À bas régimes, c’est le bruit du compresseur qui dominera. Cela a des implications pour les mesures de réduction du bruit. L’utilisation de ventilateurs silencieux et une régulation de la vitesse de rotation peuvent apporter beaucoup d’améliorations. Pourtant, à un certain moment, l’on bute sur des limites, à savoir lorsque le bruit du compresseur commence à dominer. Pour concevoir une pompe à chaleur silencieuse, il faut donc prendre en compte l’interaction complexe entre différents éléments.

Raison pour laquelle il est difficile de caractériser le bruit d’un appareil par un seul paramètre. La nature et l’intensité du bruit varient en fonction du régime de la pompe à chaleur. Si des températures d’eau plus élevées sont requises, le niveau de bruit augmentera. En intervenant sur des éléments tels que les courbes de chauffe et les réglages pour la production d’ECS, l’utilisateur influe donc grandement sur la probabilité de nuisance sonore. Non seulement la vitesse de rotation a une influence, mais également d’autres conditions opérationnelles telles que les cycles de dégivrage. Au fur et à mesure que la température extérieure augmente, la pompe à chaleur aura également un nombre croissant de cycles marche-arrêt, ce qui affecte également la pollution sonore. Afin de quand même pouvoir maîtriser cela, l’Annexe 51 propose de travailler avec un « facteur de bruit saisonnier », analogue au SCOP. Il s’agirait alors d’une moyenne pondérée de la production de bruit dans quatre circonstances bien définies. Cela, en fonction du nombre d’heures annuelles que ces circonstances opérationnelles se produisent. Sur cette base, on pourrait alors comparer les appareils.

Facteurs environnementaux

Le niveau sonore produit par un appareil n’est qu’une partie du puzzle. Il est beaucoup plus important de savoir dans quelle mesure un appareil donné est audible dans une situation donnée. Et puis, d’autres éléments tels que l’amplification, la réverbération et l’absorption jouent un rôle. Trop souvent, des modèles de simulation simplifiés sont utilisés, pour lesquels le son se propage uniformément dans un espace à découvert. Ces modèles sont faciles à utiliser, mais au mieux, ils ne donnent qu’une idée approximative de la probabilité réelle de nuisance. Pour fournir une prédiction plus précise, l’Annexe 51 a développé une application de réalité augmentée. Le point de départ est une photo du lieu d’implantation de l’unité extérieure. Ensuite, l’on place virtuellement cette dernière sur la photo. L’App calcule ensuite le volume sonore de la pompe à chaleur en chaque point de l’environnement et l’indique sur la photo. Pour le moment, cette App est déjà en phase de test. Pour être réellement utile, elle sera bien entendu complétée par une bibliothèque d’appareils dont les performances ont été mesurées en laboratoire.

Un autre objectif de l’Annex 51 était d’étudier les interactions entre les appareils. Par exemple, si toutes les maisons d’un quartier disposent d’une unité extérieure dans le jardin, cela peut entraîner des effets indésirables. Le groupe de travail a développé une simulation à cet effet, qui identifie les domaines problématiques possibles afin de parvenir à un placement optimal.

Quand y a-t-il du bruit ?

L’HPT Annex 51 a également examiné les effets psychologiques du bruit. La législation ne prend en compte qu’un seul paramètre : combien de décibels sont audibles. Même si c’est un aspect très important, ce n’est pourtant pas la panacée. Un niveau sonore d’un nombre donné de décibels sur, par exemple, le festival Graspop sera ressenti très différemment selon la préférence musicale de l’auditeur. Comme mentionné, le bruit d’une pompe à chaleur varie sur la plage de fonctionnement du compresseur et du ventilateur. En conséquence, il est possible que le bruit d’un appareil soit ressenti de façon plus forte pendant certains régimes plutôt que d’autres.

L’Annex 51 a donc mené des recherches pour arriver à déterminer un « score de nuisance » pour les appareils. Les aspects tels que la dureté et la stridence du son sont les plus décisifs pour déterminer s’il y a nuisance ou non. Au fur et à mesure que d’autres paramètres sont ajoutés, le modèle peut être affiné et de meilleures prédictions peuvent être faites. Ici aussi, un compromis doit être obtenu entre la précision d’une part et l’aspect pratique de l’autre. C’est pourquoi le modèle ne prend en compte que les facteurs les plus déterminants.

Et la législation ?

À l’heure actuelle, différentes réglementations s’appliquent dans divers pays d’Europe avec des définitions et des méthodes de mesure divergentes. Généralement, elles ne font pas spécifiquement référence aux pompes à chaleur. Elles font partie d’une réglementation plus générale relative au tapage nocturne ou aux nuisances de voisinage. Une différence est fréquemment faite suivant les circonstances : jour vs nuit, zones industrielles vs zones résidentielles... Une approche européenne harmonisée n’est pas pour demain dans ce domaine.

Cela rend le travail des groupes de recherche tels que l’HPT Annexe 51 d’autant plus important. La cartographie de la problématique et le développement d’outils pour évaluer les performances des appareils est un des facteurs qui permet aux fabricants de fabriquer de meilleures pompes à chaleur. En outre, ces modèles de calcul et ces procédures de mesure peuvent également constituer la base de normes et de réglementations pour garantir que la transition énergétique n’entraînera pas d’énormes pollutions sonores. L’intention ne peut pas être que solutionner la problématique du climat mène à créer des nuisances dans d’autres domaines.

Par Alex Baumans