Implantation des PAC hybrides : quelles sont les règles à respecter ?

Lors de la conception d’un projet de PAC hybride collective (et même en amont pour vérifier l’éligibilité du bâtiment), plusieurs critères d’implantation doivent être étudiés. Ils peuvent en effet avoir des conséquences sur le choix du modèle de PAC à sélectionner et sur son dimensionnement. Nous nous intéresserons dans cet article à l’hybridation de chaufferies existantes, avec ou sans remplacement des chaudières en place par une PAC hybride collective

En configuration hybride et pour un bâtiment rénové, les PAC sont dimensionnées pour couvrir 30 % des déperditions à température extérieure de base. En revanche, on considère 15 % si l’on opte pour une rénovation globale en deux temps.

Incidences de la mise en œuvre de PAC vis-à-vis du raccordement au réseau électrique

L’installation d’une PAC collective peut avoir une incidence sur le réseau électrique du bâtiment ainsi que sur le réseau électrique urbain. Il est fortement conseillé d’établir une demande auprès d’Enedis afin d’évaluer la puissance électrique encore disponible à l’échelle du bâtiment et les éventuels renforcements de réseau à prévoir. Dans le cas de l’installation d’une PAC hybride, la partie thermodynamique peut être dimensionnée pour prendre en compte ces contraintes de raccordement et rester dans une plage de puissance optimale.

Pour cela, il faudra étudier différents critères⁽¹⁾ :

• le bilan de puissance à l’état initial ;
• la puissance maximale absorbée par la PAC ;
• la définition du type de raccordement à prévoir ;
• le bilan de puissance à l’état projeté ;
• le coût des travaux de raccordement ;
• les travaux annexes. 

La puissance maximale absorbée par la PAC

La puissance électrique maximale absorbée (kVA) est parfois indiquée dans les documentations techniques des fabricants de PAC. Cette information pouvant être manquante, il est possible de la calculer avec l’intensité (ou le courant) maximale absorbée, qui est exprimée en ampère (A).

Dans l’exemple du bâtiment existant pris en référence, les intensités maximales et les puissances de raccordement suivantes devront être prises en compte :

Définition du type de raccordement à prévoir

Le choix du type de raccordement sera établi en fonction de la puissance électrique disponible sur site et de la puissance supplémentaire liée à l’intégration des PAC électriques⁽²⁾ :

• si la puissance supplémentaire est supérieure à 120 kVA, il faudra se raccorder directement au poste HTA/BT, ce qui est une opération complexe et coûteuse. Cela signifie, en effet, que le réseau qui circule dans la rue n’est pas suffisant et qu’un câble dédié à l’immeuble doit être installé entre le bâtiment et le poste HTA/BT le plus proche ;
• si la somme des puissances existantes et de la PAC est supérieure à 250 kVA, PPAC + PExistant > 250 kVA, le branchement existant serait au maximum du palier technique BT, qui est de 250 kVA. Il faut là encore créer un nouveau raccordement dédié pour la PAC (nouveau câble entre le bâtiment et le poste HTA/BT le plus proche).
• si la somme des puissances existantes et de la PAC est inférieure ou égale à 250 kVA, PPAC + PExistant ≤ 250 kVA, alors il sera potentiellement possible de faire un raccordement en pied de colonne ou un raccordement depuis la liaison réseau existante. Seule une étude « impact réseau » réalisée par Enedis pourra le confirmer.

Dans le cas de figure étudié, le bilan de puissance de l’état existant évalue à 133 kVA la puissance nécessaire pour les parties privatives, et à 21 kVA celle des parties communes, dont 3 kVA sur la chaufferie. Les configurations en PAC air/eau sans rénovation de l’enveloppe nécessitent donc un nouveau raccordement entre le bâtiment et le poste HTA/BT. Pour les autres cas, un bilan de puissance doit être réalisé pour déterminer le type de raccordement à prévoir.

Le tableau ci-dessous donne des ordres de grandeur de coût Enedis, associés au raccordement nécessaire⁽³⁾ .

Si une ligne spécifique est disponible en chaufferie, il sera possible de raccorder les PAC hybrides sur le compteur existant, sans dépasser la puissance de 36 kVA. Les travaux à mettre en place ainsi que le coût du raccordement seront ainsi limités. En plus du devis Enedis, il est nécessaire d’ajouter les travaux annexes (hors périmètre Enedis) qui seront à la charge de la copropriété. Les travaux annexes peuvent consister en :

• des percements interniveaux entre la PAC et l’armoire électrique ;
• de la maçonnerie pour des installations d’équipements électriques ;
• des tranchées avec remise en état du sol pour relier le domaine public au domaine privé ;
• une remise aux normes ou une modification du TGBT.

Comment limiter la puissance de raccordement en dessous de 36 kVA ?

Au-delà de l’influence de la puissance de la PAC sur son raccordement au bâtiment, il sera nécessaire de mesurer l’incidence de celle-ci sur le contrat de fourniture d’électricité du maître d’ouvrage.

Pour des bâtiments de logements collectifs petits ou moyens, il est souhaitable de rester sous la limite de 36 kVA de puissance souscrite afin de ne pas basculer en tarif C4 (ou tarif jaune), mais aussi pour limiter la modification de l’installation électrique et l’augmentation fi nancière de l’abonnement du maître d’ouvrage.

Au sein même du tarif C5 (ou tarif bleu), toute augmentation de la puissance aura pour conséquence de modifier l’abonnement électrique, ce qui peut engendrer des délais de traitement fournisseur qu’il sera nécessaire d’anticiper.

Si l’installation électrique n’est pas utilisable en l’état (installation monophasée avec une intensité disponible insuffisante, sections de câbles soudimensionnées pour l’installation projetée), il pourra être nécessaire de mettre l’installation en conformité avec la création possible de lignes spécifiques et d’un nouveau câblage de l’installation.

L’installation existante était alimentée en courant monophasé avec une intensité disponible de 60 A. Une PAC de 15 kW absorbant au démarrage environ 25 A, il a été possible d’en installer deux, sans avoir à refaire un branchement en triphasé ni à tirer un câble pour alimenter la chaufferie en passant au travers du parking, sachant que la possibilité de réutiliser le fourreau existant n’était pas acquise.

L’intégration acoustique

Il est essentiel de prendre en compte l’acoustique des installations afin de prévenir les nuisances sonores et garantir une intégration optimale. Dans le cas de la PAC hybride collective, le nombre d’unités extérieures à mettre en place est en moyenne divisé par deux par rapport à une solution 100 % PAC électrique. Les nuisances acoustiques sont donc moindres. Elles restent néanmoins présentes et doivent être prises en compte.

Quelle réglementation appliquer ?

Deux textes de loi contraignent le bruit émis par une PAC :

• le décret no 2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage. Sur la propriété voisine, l’émergence acoustique/globale (bruit ambiant moins bruit résiduel) ne doit pas dépasser :
  – 5 dB(A) le jour (7 h 00 – 22 h 00),
  – 3 dB(A) la nuit (22 h 00 – 7 h 00).

Ces valeurs peuvent être augmentées si la PAC fonctionne moins de 8 h le jour ou la nuit. Ces exigences s’appliquent sur les espaces intérieurs et extérieurs de la propriété voisine ;

• le Code de la construction et de l’habitation, article R. 111-4 et arrêté du 30 juin 1999.

Texte repris dans la nouvelle réglementation acoustique datant du 1er janvier 2000, qui règlemente le bruit dans le bâtiment où se situe la PAC.

Pour le bruit des équipements de chauffage/climatisation individuels, la pression acoustique des équipements ne doit pas dépasser les valeurs ci-dessous :

Pour le bruit des équipements de chauffage/ventilation/ ECS individuels et collectifs, extérieurs au logement considéré, la pression acoustique des équipements ne doit pas dépasser les valeurs ci-dessous :

Le simple respect de ces décret et arrêté ne garantit pas pour autant un confort optimal. Ainsi, il est fortement recommandé de faire appel à un acousticien pour chaque projet afin d’assurer une intégration acoustique optimale.

Étude acoustique et implantation

Les préconisations de traitement acoustique seront données par l’étude acoustique, basée sur les données d’entrée suivantes :

• le niveau de puissance acoustique défi nie pour chaque modèle par le fournisseur à différents niveaux de charge (maximal, nominal, réduit) ;
• le cycle de dégivrage (qui peut augmenter le niveau de pression sonore de + 15 dB (A) dans certains cas) ;
• la distance source/récepteur (par exemple, la distance entre l’unité extérieure et le premier balcon avoisinant) ;
• le nombre de sources (le nombre de PAC) ;
• le niveau de bruit résiduel au récepteur

Avant d’envisager un traitement acoustique, quelques règles de bon sens doivent s’appliquer :

• privilégier un emplacement loin des habitations ou d’autres locaux (bureaux, écoles, etc.) ;
• éviter les vues directes sur les PAC ;
• ne pas placer la PAC dans un angle, contre un mur ou dans une cour intérieure pour éviter la réverbération du bruit.

Quelles solutions de traitement acoustique ?

Plusieurs solutions permettent de réduire les nuisances acoustiques, en fonction du projet et des contraintes environnantes.

• Les plots antivibratiles. Il est fortement recommandé de positionner les PAC sur des plots antivibratiles, afin de réduire la transmission des vibrations de la PAC vers le sol.
• La désolidarisation des tuyauteries. Afin de limiter la propagation de bruits solidiens depuis la PAC, des systèmes de désolidarisation au niveau des raccordements hydrauliques doivent être mis en place (fourreaux résilients, collier antivibratoire de fixation).
• Les panneaux acoustiques. Des écrans acoustiques (type panneau sandwich double peau) peuvent être mis en œuvre autour des PAC. Une attention particulière devra être portée sur la distance entre les PAC et les panneaux pour éviter les phénomènes de recirculation de l’air qui peuvent dégrader les performances de la PAC. Ces panneaux acoustiques peuvent aussi avoir une incidence sur la hauteur maximale imposée par le plan local d’urbanisme.
• Les grilles acoustiques. Mises en place autour des PAC, elles permettent de limiter la propagation du son et de réduire les réflexions indésirables. Néanmoins, elles engendrent des pertes de charge qui devront être compatibles avec le fonctionnement de la PAC.
• Les silencieux. Pour les PAC gainables, ces éléments permettent de diminuer les puissances acoustiques dans les réseaux de prise d’air et de rejet d’air. Là encore, les pertes de charge occasionnées par le silencieux devront être en adéquation avec la pression disponible sur la PAC.

Dans certains cas, en 100 % PAC notamment, le traitement acoustique n’est pas suffisant pour répondre aux contraintes de bruit environnantes. L’hybridation du système peut alors être une solution, puisqu’elle va permettre de diminuer le nombre de PAC et/ou leur puissance.

Intérêt de l’hybridation : cas concret

Dans le cas du bâtiment présenté dans cet article, comparant une solution PAC hybride et une solution 100 % PAC en rénovation, différentes configurations ont été étudiées.

Les résultats de l’étude acoustique sont détaillés ci-après, avec les solutions préconisées.

La solution 100 % PAC présente une contrainte acoustique trop élevée pour être traitée. Seule une solution avec appoint électrique dans le cadre d’une rénovation thermique de l’enveloppe thermique pourrait être envisagée, mais celle-ci serait très coûteuse du fait de la création d’un local acoustique dédié aux PAC. Dans l’ensemble des configurations, des plots antivibratiles seront positionnés sous les PAC afin de réduire la transmission des vibrations, et les conduits hydrauliques seront désolidarisés. Du fait d’un nombre de PAC limité, la solution hybride ressort donc comme la solution la plus pertinente.

Prise en compte de la réglementation gaz (F-Gaz et sécurité incendie)

La réglementation F-Gaz a pour objectif de réduire les émissions de gaz fluorés à effet de serre en Europe, en limitant leur utilisation et en favorisant le recours à des alternatives plus écologiques. Ce règlement impose des quotas stricts et prévoit des interdictions progressives sur l’usage des hydrofluorocarbures à fort potentiel de réchauffement global (PRG). Dans ce contexte, de nombreux fabricants ont choisi d’utiliser le fluide frigorigène R290 pour leur nouvelle gamme de PAC. Le R290 est exempt de composés fluorés et présente un impact environnemental extrêmement réduit (PRG à 3 kg eqCO2 ), bien inférieur à celui du R32 (PRG à 675 kg eqCO2 ), communément utilisé jusqu’ici dans les PAC. Néanmoins, la conception de ces PAC avec du R290 doit intégrer plusieurs éléments de sécurité afin de prévenir tout risque d’inflammabilité. Le positionnement des PAC au R290 dans des locaux techniques implique, par exemple, des espaces libres plus importants entre les PAC et la mise en place de détecteur de fuite et de ventilateur d’évacuation.

Installation d’une PAC hybride dans un site de production d’énergie (SPE)

L’arrêté du 23 février 2018 modifié relatif aux règles techniques et de sécurité applicables aux installations gaz combustible des bâtiments d’habitation individuelle ou collective, y compris les parties communes, n’interdit pas d’installer d’autres machines que les appareils à gaz dans les SPE dès lors qu’elles concourent à la production de chaleur, de froid ou d’électricité. L’alimentation en gaz d’une PAC hybride se fait exactement dans les mêmes conditions qu’une installation gaz classique. De la même manière, il n’y a pas lieu de modifier une installation gaz existante pour effectuer une hybridation, dès lors que les dispositions de l’arrêté sont respectées.

La prochaine mise à jour des guides du Centre national d’expertise des professionnels de l’énergie gaz tiendra compte des installations hybrides.

Pour l’installation des PAC, des normes existent, notamment pour l’installation in situ de ces machines, sans qu’elles soient d’application obligatoire. Dans tous les cas, il convient de se référer systématiquement aux notices des fabricants.

On peut noter que les configurations avec unité monobloc extérieure sont les plus commodes à concevoir, car le fluide frigorigène ne pénètre pas dans le SPE. Toutefois, une attention particulière devra être portée à l’emplacement de l’unité extérieure pour éviter qu’une éventuelle fuite ne soit aspirée dans le bâtiment/SPE ou dans le circuit d’alimentation en air des appareils à gaz.

Encombrement dans le local technique et implantation de l’unité extérieure

L’installation d’une PAC hybride dans un bâtiment résidentiel collectif existant impose de tenir compte de conditions structurelles imposées par la typologie du bâtiment, mais aussi de la place disponible en local technique pour les installations intérieures et en extérieur (sol ou toiture) pour les unités extérieures de la ou des PAC. Si l’installation d’une PAC hybride, en permettant de diminuer le poids et l’emprise au sol des différents équipements, limite les contraintes d’implantation, il est néanmoins nécessaire de les prendre en considération.

Positionnement des unités extérieures : sol ou toiture ?

Les unités extérieures des PAC sont généralement positionnées en extérieur pour des raisons d’acoustique, de débit d’air nécessaire ou de type de fluide frigorigène. Si l’immeuble est pourvu d’une toiture terrasse, cet emplacement est une bonne option à condition de vérifier les points suivants :

• place disponible sur la toiture : chaque fabricant définit des espaces libres à prévoir autour des PAC. Il faut généralement prévoir un espace libre de 2 à 3 m devant le ventilateur, de 0,50 m à l’arrière et sur les côtés, et de préserver une surface totalement libre au-dessus.
  Les liaisons entre les PAC et la toiture doivent permettre un entretien de l’étanchéité de cette dernière (cf. DTU 65.16). Dans le cas de PAC posées sur l’étanchéité, les supports (poids < 90 kg) doivent être amovibles et les PAC démontables. Cela ne nécessite alors qu’une surélévation minimale de 0,10 m (0,20 m dans les régions à fort risque de chute de neige). En revanche, lorsque les PAC sont installées sur des éléments fixes solidaires de la dalle et non démontables, la hauteur de la surélévation à prévoir, afin de pouvoir effectuer les opérations d’entretien de la toiture, dépend des dimensions de la machine :
  – si L ≤ 1,20 m, la surélévation minimale sera de 0,40 m,
  – si L > 1,20 m, la surélévation minimale sera de 0,80 m. L étant la plus petite cote d’encombrement en projection horizontale de l’équipement ;
• capacité structurelle des toitures : le poids des unités extérieures est élevé et peut être incompatible avec les capacités structurelles des toitures terrasses ⁽⁴⁾ existantes. Depuis 2000, les Eurocodes exigent que les toitures supportent 80 kg/m2 sur 10 m2ou une charge ponctuelle de 150 kg. De fait, il est impossible de connaître les capacités structurelles des toitures de bâtiments construits avant les années 2000 sans réaliser une étude de structure. Dans le cas où un renforcement de la toiture doit être prévu, cela peut compliquer fortement le projet. L’adaptation de la puissance de la PAC à la baisse, dans une logique d’hybridation, est un levier à prendre en considération pour limiter ces contraintes ;
• sécurisation de l’accès à la toiture : l’accès à la toiture doit être possible et sécurisé pour garantir l’installation et la maintenance. Il peut être nécessaire de prévoir des travaux de sécurisation (accès, garde-corps…)
• autorisation de surélévation : les plans locaux d’urbanisme peuvent limiter la mise en œuvre d’éléments supplémentaires en toiture et peuvent avoir évolué depuis la construction du bâtiment. La hauteur des unités extérieures des PAC varie entre 0,70 m et 2,10 m. En ajoutant la hauteur du support de 0,80 m, la hauteur totale peut monter à 2,70 m. Il est donc important de vérifier la compatibilité des PAC avec les règles d’urbanisme et de privilégier des PAC de petites puissances afin de limiter la hauteur des unités extérieures.

Dans l’exemple du bâtiment de 39 logements à Paris, la surface disponible en toiture est de 30 m2.

Si les unités extérieures ne peuvent être positionnées en toiture, elles peuvent être installées à l’extérieur, sur le sol, et à bonne distance des baies. Cette configuration demande cependant une installation spécifique, protégée des intrusions potentielles. Elle doit faire l’objet d’une étude acoustique.

Une installation en local technique en complément des chaudières gaz

Le local technique doit pouvoir accueillir les ballons d’ECS, les ballons d’inertie dont celui de la PAC, la panoplie hydraulique ainsi que les accessoires nécessaires. Les chaufferies existantes peuvent disposer de plus ou moins de place résiduelle. Il faudra donc prendre en considération ce paramètre pour dimensionner la PAC, sachant que le volume du ballon d’inertie de cette dernière sera proportionnel à sa puissance. En fonction de la configuration de l’hydraulique en chaufferie et des caractéristiques de l’installation (températures des réseaux de chauffage notamment), il pourra être intéressant de choisir de n’hybrider qu’un réseau de chauffage ou qu’une partie des réseaux de chauffage. Cette option permettra de gagner de la place si celle-ci est contrainte. Autres leviers pour gagner de la place en chaufferie et faciliter l’installation des équipements complémentaires liés à la PAC : la vérification des besoins du bâtiment avec redimensionnement de la chaudière si celle-ci doit être changée ou la réalisation de travaux d’isolation du bâtiment.

(1) Source Pouget : rapport d’étude en rénovation sur un bâtiment de copropriété – 2024.
(2) Source Pouget Enedis
(3) Source Pouget : rapport d’étude en rénovation sur un bâtiment de copropriété – 2024.
(4) Étude sur les freins et leviers à la diffusion de la PAC en logement collectif POUGET Consultants