Approfondissements

Énergie propre et bien-être pour nous et les générations futures

Le processus de décarbonation actuellement en cours en Europe concerne directement le secteur HVAC (chauffage, ventilation et climatisation), avec des objectifs ambitieux : atteindre la neutralité climatique d’ici 2050.
Pour que cet objectif devienne juridiquement contraignant, la Commission européenne, dans le cadre du Green Deal, a proposé une législation sur le climat, l’énergie, les transports et la fiscalité qui impose une réduction d’au moins 55 % des émissions nettes de gaz à effet de serre d’ici 2030 par rapport aux niveaux de 1990.

Cela signifie s’engager à réduire la quantité de dioxyde de carbone (CO₂) et les émissions d’autres gaz à effet de serre (GES), comme le méthane (CH₄), le protoxyde d’azote (N₂O) et les gaz fluorés (F-gaz), produits et relâchés dans l’atmosphère. L’objectif ? Améliorer le bien-être et la santé des citoyens et des générations futures.

La décarbonation implique pleinement le secteur HVAC pour trois raisons :
- Le chauffage et le refroidissement des bâtiments et des centres de données consomment une quantité d’énergie considérable.
- Les systèmes de climatisation et de refroidissement utilisent traditionnellement des combustibles fossiles ou des gaz fluorés (F-gaz) pour fonctionner.
- La climatisation et la réfrigération concernent tous les bâtiments et processus, en particulier industriels et technologiques, que nous rencontrons dans notre vie quotidienne, de la maison au lieu de travail, au sport, à la santé, jusqu’aux produits que nous utilisons et aux aliments que nous consommons.

Le bâtiment à émissions nettes nulles

L’objectif est d’avoir de plus en plus de bâtiments à consommation quasi nulle (NZEB, Nearly Zero Energy Building), capables de « fonctionner » en réduisant presque totalement leurs besoins en énergie.
Un bâtiment NetZero, c’est-à-dire à émissions nulles — encore mieux — devrait être conçu dans une optique d’adaptabilité, de déconstruction et de réutilisation grâce à des matériaux revalorisables, et avoir un impact nul ou inférieur à zéro en matière d’émissions, tout au long de son cycle de vie, et pour toutes les sources : construction, réseau énergétique et utilisation de l’eau en priorité.

Quels secteurs sont concernés ?

Tout d'abord, le secteur du light commercial : bâtiments résidentiels, hôtels, hôpitaux, structures publiques du tertiaire et industries. Qu'il s'agisse de nouvelles constructions ou de bâtiments existants à rénover par le biais de l'efficacité énergétique et du remplacement des générateurs de chaleur à combustion.

Les tensions géopolitiques actuelles, qui provoquent une hausse des prix du gaz naturel et de l’énergie, incitent encore davantage à l’abandon des chaudières au méthane et/ou au fioul en faveur d’options renouvelables pour le chauffage et le refroidissement.

Le rôle clé de la pompe à chaleur haute température

Tout d’abord, qu’entend-on par "haute température" ? La norme technique Uni En 14511-2:2018 considère comme systèmes haute température les pompes à chaleur air-eau et eau-eau ayant une température de départ en sortie égale ou supérieure à 65 °C.
Pour favoriser la décarbonation, la pompe à chaleur constitue un levier stratégique vers la neutralité climatique.

La pompe à chaleur climatise les espaces de manière efficace, soit en cédant de la chaleur (en mode refroidissement), soit en la captant de l’extérieur pour l’élever à la température souhaitée, puis la transférer au système de chauffage via de l’électricité. Cette technologie est durable car elle s’intègre à un réseau unifié, comme celui de l’énergie éolienne, ou à une source naturelle comme l’eau de nappe ou la cogénération, pour exploiter une énergie sans émission de carbone. Elle peut également être connectée à des sources renouvelables locales, telles qu'une installation photovoltaïque, ou à une combinaison des deux pour l’approvisionnement en électricité.

La pompe à chaleur haute température peut être utilisée aussi bien pour le chauffage et le refroidissement que pour la production d’eau chaude sanitaire. Elle peut fonctionner même avec une température extérieure de -20 °C, tout en garantissant de l’eau chaude à haute température.
Elle peut également être installée dans des bâtiments existants avec des radiateurs traditionnels, car la température de départ plus élevée du dispositif permet d’intégrer les radiateurs déjà en place.

Pompes à chaleur haute température avec fluides frigorigènes naturels et à faible PRG

La transition énergétique encourage l’adoption de fluides frigorigènes à faible impact environnemental, réduisant le potentiel de réchauffement global. Ces nouveaux gaz sont durables et, grâce aux avancées technologiques qui améliorent leurs propriétés thermodynamiques, permettent d’élargir le champ d’application des pompes à chaleur, offrant des opportunités particulièrement intéressantes pour les secteurs tertiaire, industriel et des centres de données, dans une logique de smart city.

La réglementation européenne F-Gas prévoit une réduction progressive des émissions de CO₂ générées par les fluides frigorigènes d’ici 2030, en indiquant quels gaz pourront encore être utilisés et quels gaz fluorés à effet de serre devront être éliminés.

(Directive (UE) 2019/1937 et abrogeant le Règlement (UE) n° 517/2014)

Quels sont les gaz réfrigérants à faible GWP?
Nous jouons un rôle actif dans la transition énergétique : c’est pourquoi les climatiseurs et les pompes à chaleur HiRef utilisent déjà aujourd’hui des réfrigérants à faible impact environnemental.

Les Hydrofluoro-Oléfines (HFO) sont des gaz frigorigènes de quatrième génération, conçus pour respecter les strictes directives du protocole de Kyoto concernant les émissions de gaz à effet de serre. Parmi celles-ci, HiRef privilégie :

R-1234ze, un gaz avec un GWP très faible de 7 et un ODP égal à 0. Dans les pompes à chaleur haute température destinées à des applications commerciales et industrielles, un compresseur à vis utilisant le R-1234ze(E) offre un champ d’application élargi ; la température d’eau produite avec ce réfrigérant peut atteindre jusqu’à 90 °C.

R-515B est l’alternative classée A1 en matière d’inflammabilité au R-1234ze(E). Son GWP est de 299.

Parmi les Hydrofluorocarbures (HFC), nous utilisons :

R-454B, qui présente un Potentiel de destruction de la couche d’ozone (ODP) de 0 et un faible GWP de 466. Cela représente une réduction de 78 % par rapport au réfrigérant R-410A, qu’il remplace, tout en offrant une capacité de refroidissement et une efficacité énergétique supérieures.

R-513A, un mélange d’hydrofluorocarbures et d’hydrooléfines (HFC + HFO). Son GWP est de 573, soit environ 56 % de moins que le GWP du R-134a, ce qui en fait un excellent substitut.

Parmi les gaz naturels, nous utilisons le CO₂ et les hydrocarbures (HC) R-290, R-600a :

Le propane R-290 est un hydrocarbure pur naturellement disponible, hautement inflammable et explosif, ce qui le classe dans la catégorie de sécurité ASHRAE A3. Il possède un GWP très bas de 3 et un ODP égal à 0.

L’isobutane R-600a est également un gaz écologique avec un GWP faible de 3, un ODP de 0 et classé A3 pour son inflammabilité. Il présente une faible consommation énergétique et permet d’atteindre des températures d’eau produite jusqu’à 90 °C.

Vers les pompes à chaleur à très haute température HiRef

En 2023, la Recherche et Développement de HiRef a développé et testé une pompe à chaleur capable de produire de l’eau chaude jusqu’à 120 °C en utilisant des compresseurs à vis, un échangeur tubulaire et le réfrigérant R-1233zd.

Nous avons déjà en développement pour 2025 la réalisation d’un prototype de pompe à chaleur avec le réfrigérant R-601a à l’Isopentane, un hydrocarbure, qui sera en mesure de produire de l’eau chaude jusqu’à 160 °C. Ces nouveaux produits ouvrent des possibilités d’application vers de nouveaux secteurs tels que le cimentier, le pharmaceutique, le papetier et la transformation des amidons, les séchoirs, les peintures, avec des avantages importants dans la gestion des processus industriels ainsi que dans le confort des environnements..