BAT-TH-134 : la haute pression flottante vaut jusqu’à 22 800 kWh cumac par kW électrique en datacenter

Dans un circuit frigorifique, le compresseur aspire le fluide à basse pression côté évaporateur et le refoule à haute pression côté condenseur. Son travail dépend de l’écart entre ces deux pressions. Plus la pression de condensation est haute, plus le taux de compression est élevé, plus le compresseur absorbe d’électricité pour produire le même kilowatt de froid.

Or la pression de condensation est dictée par la température à laquelle le condenseur arrive à céder sa chaleur. Sur une installation classique, on fixe une consigne de haute pression unique, calée sur la journée la plus chaude de l’année, pour que le détendeur soit toujours correctement alimenté. Le résultat est connu de tout frigoriste : par 10 °C dehors, le condenseur pourrait travailler bien plus bas, mais la régulation brasse les ventilateurs ou pince le débit pour maintenir artificiellement une pression d’été. Le compresseur paie cet écart toute l’année.

La haute pression flottante renverse la logique. Une sonde extérieure alimente un régulateur qui recalcule en permanence la consigne de condensation : température extérieure plus un écart propre au condenseur, avec un plancher pour garantir l’alimentation du détendeur. Quand il fait frais, la consigne descend, le taux de compression baisse, et chaque kilowatt de froid coûte moins de kilowatts électriques au compresseur. La fiche parle d’ajuster « la puissance de refroidissement au condenseur » : concrètement, on module la vitesse des ventilateurs ou le débit d’eau pour suivre la consigne au lieu de la bloquer.

Ce mécanisme explique la structure du barème. Un groupe de climatisation de confort tourne surtout l’été, quand la température extérieure est haute et la marge faible : le forfait est modeste. Un datacenter ou une centrale de réfrigération produit du froid 24 heures sur 24, toute l’année, hiver compris : c’est là que la pression peut descendre le plus souvent, et le forfait est dix fois plus élevé. Enfin, un condenseur alimenté par l’eau d’une nappe profite déjà d’une source stable et fraîche en toute saison : la régulation a moins de chemin à parcourir, et le barème le reflète.

La fiche s’adresse aux propriétaires et exploitants de bâtiments tertiaires situés en France métropolitaine qui disposent d’un groupe de production de froid, mono-compresseur ou multi-compresseurs, condensant soit par rapport à l’atmosphère, soit sur une eau de nappe ou de cours d’eau. Elle distingue trois applications, et le dossier doit en retenir une seule pour un groupe donné.

La première est la climatisation de confort des occupants, hors datacenter : groupe d’eau glacée d’un immeuble de bureaux, d’un hôtel, d’une clinique, d’un centre commercial. La deuxième est la climatisation d’un centre de données informatiques, que la fiche définit comme un bâtiment ou un local au sein d’un bâtiment regroupant des équipements informatiques, serveurs, baies de stockage, équipements réseaux, pour le stockage, le traitement et la protection des données. Une salle serveurs dédiée dans un immeuble tertiaire entre dans cette définition. La troisième regroupe les autres applications de type réfrigération ou conditionnement d’ambiance hors confort des occupants : centrale frigorifique d’un supermarché, chambres froides d’une cuisine centrale ou d’un entrepôt, patinoire, salle blanche, local où l’on tient une ambiance pour un produit et non pour des personnes.

Une seule exclusion figure dans la fiche, et elle ne vise que la climatisation de confort : les bâtiments neufs relevant de la catégorie CE1, au sens de la réglementation thermique des bâtiments neufs, n’ouvrent pas droit à la fiche pour cet usage. Un datacenter neuf ou une centrale de réfrigération d’un bâtiment neuf ne sont pas concernés par cette exclusion. Dans tous les cas, la mise en place doit être réalisée par un professionnel, et comme pour toute opération CEE, le mandataire ou l’obligé qui valorise les certificats doit être intervenu au plus tard le jour de l’engagement, c’est-à-dire en pratique avant la signature du devis.

• Éligible : groupe froid existant d’un bâtiment tertiaire en France métropolitaine, condensation à air, aéroréfrigérant, tour ou condenseur évaporatif, ou condensation sur nappe ou cours d’eau.
• Éligible en datacenter : tout local regroupant des équipements informatiques, qu’il s’agisse d’un bâtiment entier ou d’une salle dans un immeuble.
• Exclu : climatisation de confort d’un bâtiment neuf de catégorie CE1. L’exclusion ne s’étend ni aux datacenters ni à la réfrigération.
• Exclu : les territoires hors métropole, et toute installation posée sans professionnel.

Le montant en kWh cumac est le produit d’une valeur du barème par P, la puissance électrique nominale totale du groupe de production de froid en kW. La valeur du barème dépend de trois paramètres : l’application du froid, la zone climatique du site et le type de condensation. Neuf valeurs par application, dix-huit au total.

P se lit sur la plaque signalétique du groupe, mono-compresseur ou multi-compresseurs. À défaut, on retient la puissance indiquée dans un document du fabricant. Deux pièges. D’abord, c’est la puissance électrique, pas la puissance frigorifique : sur un groupe d’eau glacée, la seconde est en général deux à quatre fois plus élevée que la première, et confondre les deux fausse le dossier dans le même rapport. Ensuite, la fiche écarte explicitement la puissance des compresseurs de secours : un groupe à quatre compresseurs dont un en redondance se compte sur trois.

Le type de condensation est défini par la fiche elle-même. Sont « par rapport à l’atmosphère » les condenseurs à air sec, adiabatiques ou non, les condenseurs à eau associés à un aéroréfrigérant, les condenseurs évaporatifs, hybrides ou non, et les condenseurs à eau associés à une tour ouverte ou fermée, hybride ou non. Autrement dit, dès que la chaleur finit dans l’air extérieur, même via un circuit d’eau intermédiaire, on est dans la première colonne. La seconde colonne, « condensation à eau seule », est réservée aux condenseurs alimentés par l’eau d’une nappe ou d’un cours d’eau.

Les écarts entre les cases du tableau sont tels qu’il faut raisonner cas par cas. En H1 et en condensation par rapport à l’atmosphère, le datacenter vaut 22 800 kWh cumac par kW contre 2 000 pour le confort, soit 22 800 divisé par 2 000, un rapport de 11,4. La réfrigération vaut 19 100, soit 9,55 fois le confort. À l’autre extrémité, un groupe de confort en H3 sur eau de nappe ne vaut que 290 kWh cumac par kW. Entre la case la plus basse et la plus haute, le rapport est de 22 800 divisé par 290, soit environ 78.

Prenons quatre installations courantes, avec une puissance électrique nominale lue sur la plaque. Immeuble de bureaux à Lille, zone H1, groupe d’eau glacée à condensation par air de 120 kW électriques, climatisation de confort : 2 000 × 120 = 240 000 kWh cumac. Supermarché à Lyon, zone H2, centrale frigorifique à condensation par air de 60 kW électriques, application réfrigération : 17 000 × 60 = 1 020 000 kWh cumac. Datacenter à Nantes, zone H2, groupes à aéroréfrigérants adiabatiques totalisant 300 kW électriques : 20 500 × 300 = 6 150 000 kWh cumac.

Le quatrième cas montre le poids du type de condensation. Même datacenter de 300 kW électriques, cette fois à Paris, zone H1, mais condensant sur l’eau d’une nappe : 14 500 × 300 = 4 350 000 kWh cumac. Avec des aéroréfrigérants, le même site aurait donné 22 800 × 300 = 6 840 000 kWh cumac, soit 2 490 000 kWh cumac de plus. En confort, l’écart est encore plus marqué : le groupe de bureaux de 120 kW passe de 240 000 kWh cumac en condensation par air à 670 × 120 = 80 400 kWh cumac sur nappe, trois fois moins.

Dernière remarque de lecture : en datacenter, la zone climatique joue peu. On passe de 22 800 en H1 à 20 200 en H3, soit 20 200 divisé par 22 800, environ 89 % de la valeur H1. En confort, la chute H1 vers H3 est de 2 000 à 1 600, soit 80 %, et sur eau seule de 670 à 290, soit 43 %. Un datacenter du sud reste donc une très bonne opération, un groupe de confort du sud sur nappe n’en est presque plus une.

• Bureaux, H1, confort, condensation par air, 120 kW électriques : 2 000 × 120 = 240 000 kWh cumac.
• Supermarché, H2, réfrigération, condensation par air, 60 kW électriques : 17 000 × 60 = 1 020 000 kWh cumac.
• Datacenter, H2, aéroréfrigérants adiabatiques, 300 kW électriques : 20 500 × 300 = 6 150 000 kWh cumac.
• Datacenter, H1, condensation sur nappe, 300 kW électriques : 14 500 × 300 = 4 350 000 kWh cumac, contre 6 840 000 avec des aéroréfrigérants.

La pièce maîtresse du dossier est l’étude technique préalable. La fiche exige qu’elle soit établie par un professionnel ou un bureau d’études, qu’elle précise les besoins en froid de l’installation et la puissance électrique nominale nécessaire à son fonctionnement, et qu’elle mentionne les caractéristiques du groupe, mono-compresseur ou multi-compresseurs, ainsi que sa puissance électrique nominale totale en kW. C’est elle que la fiche désigne comme document justificatif spécifique de l’opération. Elle doit être antérieure à la mise en place : une étude rédigée après la pose pour les besoins du dossier ne répond pas au mot « préalable ».

Le système installé doit faire ce que la fiche décrit : une consigne de pression de condensation recalculée en continu à partir de la température extérieure mesurée, et une action sur la puissance de refroidissement du condenseur pour la tenir. Il faut donc une sonde extérieure raccordée au régulateur, et un moyen de moduler le condenseur, variateur sur les ventilateurs, étagement, ou vanne sur le circuit d’eau. Un simple abaissement de la consigne fixe de haute pression, ou un pressostat réglé plus bas, n’est pas une régulation flottante.

La preuve de réalisation, en pratique la facture, doit mentionner la mise en place d’un système de régulation sur un groupe de production de froid. La fiche prévoit une voie de rattrapage si la facture ne le dit pas en ces termes : elle mentionne alors la marque et la référence de l’équipement posé, et un document du fabricant atteste que cet équipement, sous cette marque et cette référence, est un système de régulation sur un groupe de production de froid. Dans les deux cas, la facture doit permettre d’identifier le groupe équipé, puisque c’est sa plaque qui fixe P.

Enfin, la grandeur P. La fiche la fait lire sur la plaque signalétique du groupe, ou à défaut sur un document du fabricant, et exclut les compresseurs de secours. Sur un groupe multi-compresseurs, l’étude doit donc indiquer combien de compresseurs sont en service et combien en redondance. Une photo lisible de la plaque, jointe à l’étude, évite toute discussion au contrôle.

Les montants en datacenter et en réfrigération se comptent en millions de kWh cumac pour un seul groupe. Un dossier de cette taille est regardé de près, et les motifs de rejet se déduisent presque tous du texte de la fiche.

L’erreur la plus coûteuse porte sur P. Reprenons une centrale frigorifique en H1 à condensation par air, équipée de quatre compresseurs de 30 kW électriques dont un de secours. La puissance à retenir est 3 × 30 = 90 kW, et le montant 19 100 × 90 = 1 719 000 kWh cumac. Compter les quatre compresseurs donne 19 100 × 120 = 2 292 000 kWh cumac, soit 573 000 kWh cumac de trop, et un dossier qui ne correspond plus à la fiche. Confondre puissance frigorifique et puissance électrique produit un écart du même ordre, dans l’autre sens pour le contrôleur.

Le bon ordre est le suivant : faire établir l’étude préalable avant de commander, y faire figurer la plaque du groupe, le nombre de compresseurs en service, le type de condensation tel que la fiche le classe et l’application retenue, puis vérifier que le devis décrit un système de régulation à haute pression flottante avec sa sonde extérieure, et que la facture reprend ces termes. Quand ces points sont calés, le calcul tient en une multiplication et le dossier passe.

• Pas d’étude technique préalable, ou étude postérieure à la pose, ou étude muette sur la puissance électrique nominale totale du groupe : c’est le document justificatif spécifique de la fiche, son absence est rédhibitoire.
• P surévaluée : compresseurs de secours comptés, ou puissance frigorifique retenue à la place de la puissance électrique de la plaque.
• Mauvaise colonne de condensation : groupe sur tour de refroidissement ou aéroréfrigérant déclaré en « eau seule » alors que la fiche le classe « par rapport à l’atmosphère », ou l’inverse pour gonfler le montant.
• Mauvaise application : salle de réunion déclarée en datacenter, ou local technique informatique déclaré en réfrigération. L’application doit correspondre au froid réellement produit par le groupe équipé.
• Climatisation de confort dans un bâtiment neuf de catégorie CE1 : exclusion explicite de la fiche.
• Facture qui ne mentionne ni la mise en place d’un système de régulation sur un groupe de production de froid, ni, à défaut, la marque et la référence complétées par un document du fabricant.
• Système qui ne remplit pas la définition : consigne de haute pression simplement abaissée, pas de sonde extérieure, pas d’action sur la puissance de refroidissement du condenseur.
• Mandataire ou obligé intervenu après la signature du devis : le rôle actif et incitatif doit être établi au plus tard le jour de l’engagement.