Dossier - Octobre 2023
PAC air/eau : un contexte de plus en plus « électrique »
Edito
PAC air/eau : les électriciens ont aussi un rôle à jouer !
Le large potentiel que représente le marché de la rénovation agit aujourd’hui en faveur d’un décloisonnement des métiers du bâtiment. En matière de confort thermique, la « boucle d’eau chaude », terrain de jeu historique du chauffagiste, implique à présent l’électricien. Avec le déploiement de la pompe à chaleur air/eau, nombre de professionnels de l’électricité se sont déjà engagés dans cette voie. Et c’est heureux, car ce marché constitue un formidable levier de création d’emplois.
En 2022, la filière PAC représentait 50 000 emplois. D’ici à 2030, elle aura besoin de plus de 40 000 professionnels supplémentaires pour accompagner le déploiement de cette technologie (PAC air/eau et air/air). Ces besoins supplémentaires sont clairement estimés par métier, dont 6 000 pour les métiers de la distribution, 20 000 pour l’installation et 10 000 dédiés à la maintenance. La filière électrique a tout à fait sa place dans un tel déploiement de compétences.
Cela conduit tout naturellement aux enjeux de formation et de reconversion des professionnels. Outre la sélection et le dimensionnement de l’installation, se former aux gestes techniques attendus aux différentes étapes du cycle de vie de la PAC est un sujet de premier ordre. Malgré le fait qu’il existe sur le marché des PAC monoblocs (ne nécessitant pas de maîtriser les fluides frigorigènes), j’estime qu’il est utile d’embrasser le métier dans son ensemble et de maîtriser les fluides frigorigènes afin de ne pas se limiter à quelques solutions. Ne serait-ce que pour être capable de remplacer une PAC bibloc avant d’en installer une neuve…
Dans le domaine de la formation continue, nombre de bancs d’essai et de plateaux techniques nécessitent une remise à niveau. Et par ailleurs, plus de formation nécessite aussi plus de formateurs… encore un sujet de recrutement !
Aujourd’hui encore en France, 60 % de la production de chaleur dans le cadre des bâtiments est d’origine fossile. Dans ce contexte, il est aussi de la responsabilité de la filière électrique d’accompagner les clients à plusieurs niveaux : inciter à réduire les déperditions grâce notamment à l’isolation thermique, aider au choix de générateurs appropriés, mais aussi conseiller sur les bonnes pratiques d’usage, par exemple en incitant à utiliser les capacités de connectivité des PAC pour optimiser les consignes.
Grâce aux vertus du cycle thermodynamique, les pompes à chaleur ont ici leur rôle à jouer pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Le remplacement d’une chaudière gaz naturel ou fioul par une PAC permet de réduire respectivement les émissions de CO2 de 70 % et de 90 %, tout en diminuant la facture d’énergie. Sans oublier les nombreuses incitations financières qui contribuent à réduire le reste à charge des foyers. Le déploiement massif de la PAC contribuera grandement à décarboner les usages chauffage et eau chaude sanitaire du parc immobilier tout en réduisant notre dépendance aux énergies fossiles.
Pour sa part, l’Onre(1) explique que la pose d’une PAC demeure le geste le plus efficace pour la rénovation énergétique. L’enquête Tremi de mai 2021 qu’il a réalisée démontre la pertinence énergétique des PAC : « Les travaux portant sur les systèmes de chauffage et/ou d’eau chaude sanitaire apparaissent globalement les plus efficaces, avec une économie d’énergie moyenne par logement deux à trois fois plus élevée qu’avec ceux portant sur les parois opaques et six à huit fois plus élevée qu’avec ceux concernant les ouvertures. »
Par ailleurs, selon une étude de l’Ehpa(2), les PAC air/eau en usage résidentiel garantissent un gain de pouvoir d’achat sur la durée de vie de l’équipement, car elles présentent un coût global inférieur à celui des générateurs à énergie fossile.
D’un point de vue technologique, la PAC air/eau est conçue en Europe. L’Ehpa recense à ce jour 167 sites de production implantés en Europe, dont une trentaine en France. Ces derniers totalisent une capacité de production française de 250 000 unités de PAC air/eau par an pour un marché local de 346 000 équipements. Cette dynamique qui consiste à localiser la production en Europe se traduit par des investissements industriels massifs (environ 5 milliards d’euros). Elle cible des investissements pour réorganiser des sites existants et la construction de nouveaux sites de production.
François Deroche, président de l’Afpac
1 – Observatoire national de la rénovation énergétique.
2 – European Heat Pump Association.
PAC air/eau : un contexte de plus en plus « électrique »
Dans le domaine des solutions thermodynamiques, la PAC air/eau apparaît comme un compromis technique et financier entre la PAC air/air et la PAC géothermique. Son succès en témoigne. C’est aussi une pirouette permettant de réutiliser la boucle d’eau chaude présente dans la plupart des habitations utilisant jusqu’alors une énergie fossile pour le chauffage et la production d’eau sanitaire.
Autre dimension naissante : l’approche globale de la production d’électricité photovoltaïque à la production de chaleur via le cycle thermodynamique, en passant par le stockage électrique. De beaux chantiers potentiels pour l’intégrateur électricien soucieux de réguler et d’optimiser production et consommations électriques !
En 2012, Uniclima recensait 53 000 PAC air/eau vendues. Dix ans plus tard, les ventes ont monté jusqu’à 346 000 unités ! Peu de marchés liés au bâtiment ont connu une telle flambée. Certes, l’année 2023 marque une pause, mais la tendance est bien là et les acteurs ne s’y trompent pas. Voici un aperçu de quelques évolutions de l’offre.
Bosch : une offre clé en main pour la rénovation
En septembre 2023, en complément de ses PAC Compress 7000 et 7400, Bosch lance la PAC monobloc Compress 5800 AW de 4 à 12 kW. « Il s’agit de nos premières PAC au R290, précise Amadou Ndao du service marketing. Conçue pour la rénovation des maisons individuelles, elle se décline selon trois types d’unités intérieures : chauffage seul, double service en colonne ECS ou avec une colonne tampon de 70 litres pour chauffage seul et ECS avec ballon externe. PAC très haute température, la Compresse 5800 AW délivre de l’eau jusqu’à 75 °C. Parmi ses atouts, elle contribue à réduire l’encombrement et facilite l’étape d’installation. »
Cette PAC comprend quatre modes de réduction sonore et un diffuseur encastré cache le ventilateur. Des sangles de levage sont également livrées avec le colis. À noter : l’unité intérieure version chauffage seul murale, reprend le châssis de la chaudière Mégalis iCondens.
Bosch introduit également Compress 2000, une PAC entrée de gamme monobloc au R32 délivrant une puissance de 5, 9, 11, 14, 20 ou 23 kW. L’intérêt ? L’absence d’unité intérieure, d’où un gain de place et de temps d’installation.
Chappée : l’entrée de gamme neuf et rénovation
En avril 2023, Chappée a refondu toute son offre de PAC split au R32. La gamme Eria S Plus bénéficie de nouvelles unités extérieures de 4, 6, 8, 12 ou 16 kW. Destinée à l’entrée de gamme du marché de la rénovation et du neuf pour les primo accédants, Eria S Plus est livrée en quatre colis (barrette de pose, unité intérieure, ballon, unité extérieure) : « L’unité intérieure peut être mise en service seule en mode résistance, pour sécher une dalle sur le chantier », ajoute Mathieu Dietrich, responsable marketing produits BDR Thermea France.
Eria S Plus existe en version duo (double service) de 4 à 16 kW, avec un ballon intégré dans une colonne de 130 cm de hauteur.
Clivet : stockage d’énergie et confort thermique
Actuellement, toutes les pompes à chaleur Clivet utilisent le fluide R32. « Mais en 2024, nos modèles monoblocs évolueront pour recevoir du R290, annonce Terry Tang, directeur général. De fait, la tendance vers ce gaz induira un intérêt plus marqué pour les machines monobloc. »
La gamme de PAC Edge Evo 2.0 se décline en différents modèles de 4 à 16 kW en versions mono ou triphasé. « Nos PAC délivrent de l’eau jusqu’à 60 °C, explique Émilie Male, responsable de secteur Sud-Ouest. Pour ce qui concerne la partie hydraulique primaire, nos machines sont livrées complètes. Il reste à placer un ballon de découplage. Toutefois, notre accessoire support PAC inclut un ballon de découplage thermiquement isolé de 60 litres. Il s’agit là une référence unique utilisée pour les PAC de 4 à 16 kW. L’installateur n’a plus qu’à relier les entrées et sortie ! À la clé : gain de temps et facilité de pose. »
Clivet intègre des échangeurs à plaque en acier inoxydable et des circulateurs à débit variable. « Nos platines sont livrées complètes de série avec un circuit pour l’eau chaude sanitaire et deux circuits pour le chauffage permettant par exemple de dissocier une zone couverte par des radiateurs d’un plancher chauffant. »
Et Terry Tang d’ajouter : « Nos pompes à chaleur peuvent être disposées en cascade en associant jusqu’à six machines et cela sans régulation complémentaire ! Selon un principe de maître/esclave, les pompes à chaleur se pilotent entre elles. »
De série, les PAC Clivet disposent d’un contact Smart Grid sur lequel il est possible de relier la sortie 0-10 V d’un onduleur photovoltaïque gérant une production locale d’électricité photovoltaïque.
Dans ce contexte d’autoconsommation, Clivet permet d’intégrer un ballon de découplage que l’on peut de fait raisonnablement surdimensionner (jusqu’à 200 litres au catalogue Clivet) pour absorber une production d’énergie photovoltaïque locale potentiellement perdue si elle n’était pas consommée immédiatement. À cela s’ajoute la possibilité de choisir un ballon de stockage d’eau chaude sanitaire jusqu’à 1 000 litres.
« En complément, et depuis janvier 2023, Clivet propose une solution de stockage d’énergie électrique sur batteries de 5, 10, 15 ou 20 kWh prête à être câblée. Baptisé Sinergy, ce système comporte en tête un onduleur de 5 kW monophasé ou de 10 kW triphasés. »
Comme évoqué plus haut par Terry Tang, au début de 2024 arrivera en complément de l’offre actuelle, la gamme Edge F, chargée au R290. Celle-ci sera produite dans l’usine Clivet implantée en Italie du Nord, il s’agira des premières PAC air/eau du fabricant produites en Europe. Déclinée de 4 à 16 kW, et hormis le fluide frigorigène, Edge F sera semblable à Edge Evo 2.0. « Toutefois, les températures de départ vont être revues à la hausse, jusqu’à 75 °C, de même que la puissance, souligne Émilie Male. Dans le cas le plus défavorable et pour une PAC de 12 kW, le COP à un régime -7/55 °C passera de 2,02 à 2,17. »
Clivet a commencé à travailler avec la distribution de la filière électrique et réfléchit actuellement à étendre sa présence dans ce secteur.
Daikin : une PAC bibloc haute température au R32
En septembre 2023, Daikin a lancé son complément de gamme Altherma 3 RMT, au R32. Cette PAC bibloc haute température (65 °C) délivre une puissance de 8, 10 ou 12 kW. Elle remplace Altherma 2 (80 °C), qui utilisait une cascade de compresseurs sur gaz R410 et R134. « Nos études ont démontré que 65 °C suffisait, explique Cyril Boiron, responsable de l’activité chauffage. Altherma 3 est notre première machine au R32 haute température capable en mode réversible. Dans ce contexte, pour être en accord avec les règles d’utilisation des fluides, nous avons déposé un brevet concernant une mise en œuvre particulière. Cela nous permet, grâce à un évent, de rendre étanche l’échangeur à plaques vis-à-vis de l’intérieur du logement malgré une éventuelle fuite de gaz. Nous avions déjà mis en œuvre ce concept avec Altherma 3 moyenne température 60 °C. Cela ne nécessite qu’un carottage du mur extérieur pour passer l’évent, un tuyau PVC de 20 mm de diamètre. »
Altherma 3 est connectée pour les utilisateurs et pour les professionnels qui peuvent lire et agit à distance.
À la fin de 2024, Daikin lancera sa quatrième génération de pompe à chaleur Altherma. Celle-ci utilisera le fluide R290. À suivre…
De Dietrich : des nouveautés en résidentiel et pour le tertiaire
À la fin de 2023, début de 2024, on verra la mise à jour des PAC bibloc Alezio S (chauffage seul) et Alezio V200 (double service) pour une migration au R32 sur les versions 4, 6 et 8 kW, tandis que les modèles 11 et 16 kW restent l’instant au R410. Conséquence de ce passage au R32 : « Un meilleur maintien de la température et de la puissance pour cette PAC destinée aux marchés du neuf et de la rénovation », souligne Mathieu Dietrich, responsable marketing produits BDR Thermea France. Rappelons que la version V200 au format colonne mesure seulement 130 cm de hauteur pour un volume de 180 litres (260 l. selon V40). « Elles comptent parmi les meilleures PAC du marché au niveau de la puissance acoustique, mesurée à 58 dB par 7 °C extérieur en champ libre. Soit une pression acoustique d’environ 36 dB à 5 mètres. »
Le module intérieur d’Alezio S recevra un nouveau design et sera connectable sans option. L’accès aux composants internes sera amélioré. « Doté de coques en PPE, Alezio sera réversible sans option d’isolation thermique intérieure. »
Avec sa nouvelle interface, Alezio permettra le pilotage de série du découplage par une carte électronique optionnelle, et non plus via des modules hydrauliques indépendants.
Autre développement en cours pour le secteur résidentiel : une PAC monobloc haut de gamme au R290, dont le lancement est prévu pour le début de 2024.
Pour les secteurs d’application collectif et petit tertiaire (en neuf et rénovation), De Dietrich lance en cette rentrée une extension d’offre avec une nouvelle gamme au R32 délivrant de 20 à 40 kW. Baptisée MMTC, cette PAC moyenne température produit de l’eau jusqu’à 65 °C. « Avec un profil moyen de gamme, MMTC vise les projets 100 % thermodynamiques, mais aussi les projets d’hybridation d’une installation gaz ou fioul. »
Sur ce même marché, De Dietrich lancera au début de 2024 la nouvelle famille haut de gamme MHTC, composée solutions monoblocs au R290 de 20 ou 30 kW dans un premier temps et, à terme, de 40 et 50 kW. « Nous serons parmi les seuls acteurs à proposer un compresseur inverter au propane sur cette gamme de puissance. Compresseur développé pour De Dietrich et selon notre cahier des charges. »
Gree : Des produits et des services…
Avec une gamme monobloc, une gamme bibloc et une gamme All in One de 4 à 16 kW chacune utilisant le R32, Gree couvre une large palette de besoins. « Nous avons récemment étendu notre catalogue, notamment avec les hautes puissances de série All in One. À présent, l’offre est complète, précise Patrice Ruaz, directeur Gree Products. Pour 2024, nous travaillons sur les cascades de PAC en version monobloc, puis à terme avec les PAC bibloc. Il s’agit là de pouvoir répondre aux projets pour de grandes demeurent ou pour les lieux de sommeil, les gîtes… »
Gree réfléchit aussi à l’intégration du R290, dans un premier temps pour les versions monobloc à l’horizon 2024.
« Toutes nos PAC comprennent un compresseur bi-étagé, même pour les petites puissances. Cette évolution permettra d’être plus performant lorsqu’il s’agit de maintenir la puissance par grand froid. »
La connectivité pour les utilisateurs est accessible sur tous les modèles. Les professionnels devront encore attendre un peu pour avoir accès à distance aux équipements…
En 2024, Gree prévoit d’ouvrir son centre de formation à côté de Montpellier (Hérault), là où se trouvent les nouveaux bâtiments dont la base logistique de 7 000 m2. « Ces formations techniques pour les distributeurs et installateurs concerneront toutes nos PAC air/eau. Nous traiterons aussi de sujets liés au génie climatique, dans un contexte agréé Qualiopi. C’est une demande de nos clients ! »
Stiebel Eltron : la technologie monobloc
L’inventeur historique du thermoplongeur électrique a créé sa filiale française en 1981. À cette époque, Stiebel Eltron commercialisait des chauffe-eau et des radiateurs électriques via les distributeurs de la filière électrique. « Aujourd’hui, avec notre offre de pompes à chaleur, nous redéployons notre présence dans la distribution électrique, notamment auprès des majors du négoce », explique Franck Foureau, directeur commercial. En France, le client le plus important de Stiebel Eltron n’est autre que Willy Leissner, partenaire de la marque depuis plus de 40 ans.
« Depuis toujours, nos pompes à chaleur utilisent exclusivement la technologie monobloc. Ce sont des PAC conçues comme tel et non le fruit du détournement de systèmes de climatisation. »
Actuellement, Stiebel Eltron utilise le fluide frigorigène de transition R454c, dont l’impact équivalent CO2 de 148 est plus pertinent que celui du fluide R32. Et pour demain ? « Nous avons déjà présenté un chauffe-eau thermodynamique au R290, qui n’est toutefois pas encore disponible en France. Mais il est évident que le R290 intégrera nos prochaines générations de PAC. Pour rappel, Stiebel Eltron proposait déjà dans les années 1990/2000 des PAC air/eau et géothermiques au R290 ! »
Stiebel Eltron propose ses pompes à chaleur sous la forme de tours hydrauliques avec un préparateur d’eau chaude sanitaire de 180, 220 ou 280 litres. « La clé de la réussite est la qualité des échanges thermiques ! Pour cela, nous intégrons de petits ballons tampon chargés de séparer le circuit secondaire de la PAC du réseau de chauffage. Cela permet de gérer la séparation hydraulique des débits. Et en rénovation, ce point est particulièrement sensible, avec d’importantes conséquences sur le COP et donc sur la facture énergétique des occupants. »
Les PAC sont de type smartgrid ready. Elles peuvent ainsi être couplées, via leur régulation, à la régulation d’une installation photovoltaïque locale. Dans la perspective de mieux valoriser l’électricité photovoltaïque produite, Stiebel Eltron propose aussi des solutions hydrauliques avec des volumes d’eau plus importants, de 400 à 1 500 litres. « Nous sommes des spécialistes de l’hydraulique ! »
Côté catalogue, plus concrètement, l’offre de PAC air/eau Stiebel Eltron se compose de la famille HPA-O Premium dédiée à la rénovation et de la famille HPA-O Plus pour les habitations neuves. Les puissances nominales s’échelonnent de 3 à 16 kW. Le fabricant propose aussi d’associer les machines en cascade pour une puissance totale pour couvrir jusqu’à 40 kW, avec des unités de 12 à 16 kW. « Les pompes à chaleur sont alors reliées par un réseau Modbus. La régulation équilibre automatiquement les temps de marche. » À partir d’un couplage de trois PAC et jusqu’à six machines, il est nécessaire d’ajouter une régulation complémentaire.
Toshiba : optimiser la performance à l’échelle d’une saison
« Décarboner des solutions thermodynamiques, c’est bien, mais il faut pour cela minimiser la puissance électrique absorbée, d’où le travail de Toshiba sur la performance énergétique, lance Julien Montméas, directeur marketing Toshiba France. Dans ce contexte, nos PAC permettent d’économiser jusqu’à 1 500 kWh à l’échelle d’une saison de chauffe, comparativement à d’autres PAC du marché. Ces produits offrent une puissance élevée à tout prix au travers d’un surdimensionnement du compresseur. »
Toshiba pour sa part, propose des performances avancées 90 % du temps et pour le reste, par grand froid, une réduction de la puissance d’appel. « Tout cela réside dans la technologie de notre compresseur Twin Rotary, qui présente l’originalité d’une cylindrée variable. De fait, le compresseur module sa compression sur deux niveaux. Cela permet de jouer sur la vitesse variable et sur le régime variable par phase de 15 minutes. »
La technologie Twin Rotary est utilisée sur toutes les PAC Toshiba et notamment sur la gamme rénovation de 8 à 14 kW. « Avec nos offres au R32 sur des machines bibloc en split, notre technologie de compresseur limite également l’usage de fluide, avec moins de 1,84 kg. Nous restons alors sous le seuil imposé par la norme EN 378. »
Viessmann : une offre PAC de nouvelle génération
Courant 2022, Viessmann a commencé à renouveler son catalogue de PAC avec l’arrivée de solutions au R290 d’une puissance de 10, 13 et 16 kW. « Au début de 2023, nous avons complété l’offre avec les versions 4, 6 et 8 kW, explique Emmanuel Bertocchi, chef de produits PAC domestiques, sachant que les puissances 8 et 10 kW représentent le plus gros de nos ventes. »
Cette offre se compose de deux gammes : Vitocal 150-A (chauffage seul) et 151-A (double service) d’une part, et Vitocal 250-A (chauffage seul) et 252-A (double service). « Avec un design différenciant, la gamme 250 présente des performances supérieures et la possibilité de gérer deux circuits. »
Il s’agit de solutions hydrosplit, pour lesquelles les PAC incluent leur propre sécurité contre le gel. « Le circulateur démarre automatiquement si nécessaire pour faire circuler l’eau et les liaisons hydrauliques sont thermiquement isolées. »
Quelles sont les précautions liées à l’usage du R290 ? « L’échangeur R290/eau comprend un clapet anti-retour à l’entrée de l’unité extérieure sur le circuit hydraulique, sans oublier la présence d’un dégazeur à flotteur disposé à la sortie du condenseur. »
Ces PAC embarquent la nouvelle plateforme de régulation One Base connectée d’office et dotée d’une interface couleur. Cette plateforme est à présent identique pour tous les nouveaux équipements (PAC, pile à combustible, chaudières murales, bornes de recharge, onduleurs et batteries de stockage d’électricité…). Elle permet l’accès distant des utilisateurs (application Vicare) et facilite la mise en service côté installateurs.
Dans l’immédiat, Viessmann poursuit la vente de ses anciennes gammes bibloc au R410 de plus de 10 kW : Vitocal 100-S, 111-S et 222-S. Vitocal 200-S au R32 est proposée en versions 6,8 et 10 kW en complément de gamme.
Viessmann travaille particulièrement les solutions de couplage entre équipements, dont les photovoltaïques. « Nos pompes à chaleur communiquent vraiment afin de déroger aux consignes lorsque la production d’électrique photovoltaïque locale est au rendez-vous ! L’idéal est d’avoir une installation PV de 3 à 6 kW permettant de dégager 2 kW de puissance en hiver pour obtenir de 8 à 10 kW de puissance thermique en sortie de PAC. »
Le tout avec la possibilité de s’appuyer sur le système de batterie électrique de stockage et d’onduleur Vitocharge. Rappelons que Viessmann Faulquemont (non loin de Metz) a réalisé un investissement de plus de 8 millions d’euros pour la création de deux nouvelles lignes d’assemblage de son système de stockage d’électricité (voir aussi notre article sur Viessmann France en rubrique Profession fabricant).
Michel Laurent
En savoir plus (liens Internet) :
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