Rooftop électrique à appoint gaz

Un rooftop électrique à appoint gaz est une unité de chauffage et de climatisation, composée d’une pompe à chaleur (PAC) électrique air/air et d’un brûleur gaz. Il est généralement installé en toiture d'un local et souffle directement l'air dans le bâtiment.

En hiver, le chauffage de l’air est assuré par :

• la PAC électrique seule, lorsqu’elle délivre assez de puissance pour assurer les besoins en chauffage (lors de températures extérieures douces).
• la PAC et une rampe de brûleurs gaz en appoint lorsque les températures extérieures sont plus froides.

La rampe de brûleurs gaz apporte le confort de chauffage nécessaire lorsque, par température extérieure basse, la PAC électrique ne délivre plus assez de puissance (Dans les rooftops électriques, l’appoint est assuré par une résistance électrique).

L’air chauffé est ensuite soufflé dans le local grâce à un ventilateur. L’appareil fonctionne principalement en recyclage d’air. L’air repris passe au travers d’un échangeur tubulaire en acier inox, lui-même chauffé par une rampe de brûleurs gaz naturel. Les produits de combustion sont rejetés à l’extérieur par une ventouse. Tant que la concentration en CO2 (relevée par une sonde) indique qu’il n’y a pas besoin d’air neuf, l’air est recyclé. Lorsque la concentration dépasse une certaine limite, de l’air neuf est injecté dans le système. Cela permet d’économiser de l’énergie puisque l’air recyclé est à une température supérieure à l’air extérieur et requiert moins d’énergie de chauffage.

La rampe gaz peut dans certains cas être à condensation. On parle alors de rooftop à condensation. Ceux-ci sont encore peu représentés sur le marché, mais plusieurs fabricants en proposent à leur catalogue. La partie condensation sera obligatoire dans tout rooftop gaz à partir de 2021 (Directive Eco conception).

Il existe 3 types de rooftops à condensation sur le marché français : à double échangeurs, modulant à condensation et modulant intégrant un corps de chaudière à condensation :

• Les rooftops à double échangeurs : un deuxième échangeur fumées/air est simplement ajouté dans le rooftop afin de refroidir les fumées jusqu’à la condensation.
• Les rooftops modulants à condensation : ils utilisent la modulation de brûleurs pour condenser.
• Les rooftops modulants intégrant un corps de chaudière à condensation : leur fonctionnement est similaire à celui d’un rooftop à eau chaude alimenté par une chaudière à condensation : l’échange a lieu entre l’eau chaude produite et l’air soufflé par le rooftop. Toutefois dans le cas présent, le corps de la chaudière est intégré dans le rooftop. La chaudière à condensation étant modulante, l’aérotherme l’est également.

En été, l’air chaud est porté à la température souhaitée par la pompe à chaleur électrique, et est soufflé dans le local par le ventilateur. Le rooftop fonctionne prioritairement en recyclage d’air. Lorsque la concentration en CO2 dépasse une certaine limite, de l’air neuf extérieur est injecté dans le système.

En été, il est possible sur certains modèles de faire fonctionner uniquement le ventilateur pour créer un « courant d’air » dans le local.

On dimensionne une installation en rooftop électrique à appoint gaz en fonction de la puissance la plus élevée en chauffage ou en climatisation.

Pour que le gaz naturel puisse totalement prendre le relai de la pompe à chaleur, il convient de dimensionner la rampe gaz pour assurer 100% du besoin de chauffage, c’est-à-dire pour couvrir toute la puissance de chauffage nécessaire à la température extérieure la plus basse.

• Dans un premier temps, il faut estimer la puissance requise pour chauffer le bâtiment. En première approche, considérer 20 W/m3 pour un bâtiment RT2005, puis moduler ce ratio en fonction des secteurs et en fonction des apports internes.
• Pour un dimensionnement précis, il convient pour chaque bâtiment de prendre en compte le taux de brassage nécessaire au confort et à la performance.

• Le dimensionnement des besoins répond à la démarche classique.

Les rooftops gaz et les rooftops mixtes s’installent à l’extérieur, au sol ou en toiture-terrasse (dans ce cas veiller à ce que la toiture puisse supporter le poids d’un rooftop), dans des endroits non-accessibles au public ou rendus inaccessibles via une clôture par exemple.

Dans le cas des ERP, la réglementation incendie et l’article CH40, relatif aux unités de toiture monoblocs, imposent une distance minimale de 10 m entre deux groupes de rooftops de puissance utile supérieure à 2000 kW, et que le rooftop soit implanté sur costières, plots ou sols coupe-feu (se référer aux articles sur les ERP pour plus de détails).

De plus, pour les distances d’implantation, il faudra veiller à respecter les articles CH5 §2 (si la puissance est supérieure à 70 kW) et CH6 §2 (si la puissance est inférieure à 70 kW).

La maintenance d’un rooftop électrique à appoint gaz est similaire à celle d’un rooftop électrique réversible classique, à laquelle il faut ajouter celle du brûleur gaz. La maintenance d’un rooftop électrique à appoint gaz consiste donc à réaliser :

• l’entretien classique de la rampe de brûleurs gaz (contrôle de fonctionnement, nettoyage, sécurité, combustion...)
• l’entretien des filtres
• l’entretien du groupe thermodynamique (contrôles de fonctionnement, de mécanique, d’électricité, un nettoyage...)

L’exploitant technique du bâtiment peut aisément réaliser la maintenance de la partie gaz. Pour l’entretien du groupe froid (PAC), il faut faire appel à un frigoriste.

Une visite annuelle est obligatoire en ERP. Elle doit être réalisée par un professionnel qualifié (règlementation incendie, CH57 et 58) :

• Vérification des conditions de ventilation des locaux
• Vérification de l’évacuation des produits de combustion
• Vérification du fonctionnement des clapets coupe-feu
• Vérification de la ligne air/gaz

Le prix d’un rooftop électrique à appoint gaz varie fortement en fonction de la puissance, de la modulation des brûleurs et ventilateurs, des performances (condensation ou non) et du débit d’air. Il existe une large gamme de produits qui couvre tous les besoins.

D’une manière générale, le prix catalogue, hors installation, de ces équipements est de 200 €/kW chaud (pour les appareils les plus puissants) à 500 €/kW chaud (pour les appareils les moins puissants).

Le coût de ces appareils est de 10 à 15% supérieur à celui d’un appareil mono énergie électrique. Ce surcoût permet d’éviter de recourir au chauffage par effet joule lorsque la température extérieure devient trop froide.

• Aircalo
• Carrier
• CIAT
• ETT
• Gaz industrie
• Generfeu
• Lennox
• Solaronics Chauffage
• Trane