Produit

Rooftop hybride

Mis à jour le
Le rooftop hybride est une unité de toiture autonome pour le chauffage et la climatisation par air des locaux de grand volume. C'est une solution performante adaptée au secteur du commerce, aux gymnases, aux salles de spectacle.
BÂTIMENTS TERTIAIRE
  • Commerce
  • Culture/loisirs
  • Gymnase
  • Logistique
USAGES
  • Chauffage

Fonctionnement du Rooftop hybride

Un rooftop hybride 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 à la bonne température dans le bâtiment.

Dans le cas de la solution rooftop hybride, la production de froid est assurée par la pompe à chaleur électrique air/air. L’intérêt du caractère hybride du rooftop réside dans son fonctionnement en mode chauffage : celui-ci peut être assuré soit par la pompe à chaleur électrique, soit par le brûleur gaz. Pour un même usage chauffage, on a donc le choix de fonctionner au gaz ou à l’électricité.

Le choix du fonctionnement au gaz ou à l’électricité se fait en fonction des deux critères suivants :

  • La performance énergétique : le générateur le plus performant en rendement ou en COP démarre en premier.
  • La performance économique : le générateur qui produit le kWh de chauffage le moins cher démarre en premier.

De plus, comme pour le rooftop électrique à appoint gaz, le gaz naturel assure le chauffage quand la PAC ne délivre plus assez de puissance pour couvrir seule les besoins de chauffage.

Le rooftop hybride permet donc de disposer d’un unique système qui fonctionne avec deux énergies (le gaz et l’électricité) et qui garantit à chaque instant un coût d’exploitation minimal ou une performance énergétique maximale.

Fonctionnement en chauffage

En hiver, le chauffage de l’air est assuré par l’utilisation alternée ou simultanée :

  • D’une PAC électrique (ou groupe froid) à détente directe
  • D’une rampe de brûleurs gaz avec échangeur fumées / air

Celui-ci 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.

Schéma du principe de fonctionnement en mode chauffage
Schéma du principe de fonctionnement en mode chauffage

Fonctionnement en mode condensation

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.

Fonctionnement en climatisation

En été, l’air chaud extérieur est porté à la température souhaitée par la pompe à chaleur électrique ou le groupe froid à détente directe. L’air froid est soufflé dans le local par le ventilateur.

Schéma du principe de fonctionnement en mode climatisation
Schéma du principe de fonctionnement en mode climatisation

Fonctionnement en ventilation

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

Dimensionnement du Rooftop hybride

On dimensionne une installation en rooftop hybride 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.

Dimensionnement des besoins de chauffage

  • 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.
Un débit d’air insuffisant conduit à une stratification importante de l’air qui occasionne des pertes importantes par la toiture et un inconfort
Un débit d’air insuffisant conduit à une stratification importante de l’air qui occasionne des pertes importantes par la toiture et un inconfort

Dimensionnement des besoins de climatisation

Le dimensionnement des besoins répond à la démarche classique.

Mise en œuvre du Rooftop hybride

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, 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).

Maintenance du Rooftop hybride

La maintenance d’un rooftop hybride est similaire à celle d’un rooftop électrique réversible classique, à laquelle il faut ajouter celle du brûleur gaz. La maintenance des rooftops hybrides 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 froid (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

Indication tarifaire du Rooftop hybride

Le prix des rooftops hybrides 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 tout électrique. Ce surcoût garantit néanmoins un fonctionnement avec l’énergie la plus rentable à chaque instant et permet une grande sécurité face à l’évolution future des coûts de l’énergie.

Fabricants de Rooftops hybrides

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

La plupart des fabricants ne proposent pas directement le fonctionnement hybride au catalogue mais peuvent adapter la régulation de leurs rooftops sur demande pour leur permettre un fonctionnement hybride.

Solution utilisant ce produit

Rooftop hybride

Rooftop hybride

Le rooftop hybride est une solutions simple et performante pour assurer la ventilation, le chauffage et la climatisation des locaux de grand volume. C'est donc une solution adaptée aux secteurs du commerce, aux... Voir la solution
Votre avis sur cet article
Notez cet article :
Note moyenne :0 note
0/5
Déposez un commentaire
Votre adresse email ne sera pas rendue publique, mais elle permettra à Cegibat de vous recontacter en cas de besoin.
* Champs obligatoires
** Toute validation est définitive, vous ne pourrez pas rééditer votre commentaire.
0 commentaire sur cet article