Réseau de chaleur

schéma d'un réseau de chaleur

Schéma d'un réseau de chaleur



Le réseau de chaleur s’appuie notamment sur l’utilisation de ressources d’énergies renouvelables en zone urbaine. Il fournit notamment les bâtiments, qu’ils soient publics ou privés, en passant par une chaufferie collective adaptée. Dans les années à venir, ces réseaux ont vocation à se développer afin de répondre plus encore à la demande dans le respect de la transition énergétique.

Qu’est-ce que le réseau de chaleur ?

Le réseau de chauffage urbain, plus connu sous le nom de réseau de chaleur, consiste en un système de distribution de chaleur qui permet un acheminement vers plusieurs usagers via un ensemble de canalisation à partir d’une production centralisée. Ce réseau peut s’appuyer sur des énergies renouvelables mais peut également en utiliser d’autres. En termes de surface, on se place en général à l’échelle du quartier.

Principalement à destination des locaux d’habitation pour assurer le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire, ce réseau peut toutefois desservir tout autre type de bâtiment, que ce soit un centre commercial, des bureaux, un hôpital, etc.

Pour fonctionner, ce dispositif se compose de différents éléments que sont la ou les unités de production de chaleur, le réseau de distribution primaire (assure le transport de la chaleur via un fluide caloporteur) et des sous-stations d’échange (permettent l’alimentation via un réseau de distribution secondaire).

Les organes du réseau de chaleur

Chacun des organes présentés dans le tableau suivant joue un rôle bien spécifique dans la production et la distribution de chaleur via le réseau de chauffage urbain.

Organe

Présentation détaillée des différents organes du réseau

unité de production de chaleur

Il s’agit du lieu de production de la chaleur qui sera ensuite véhiculée dans le réseau.
Les installations doivent être à la fois fiables et robustes. Elles sont dotées de systèmes de traitement perfectionnés lorsqu’elles émettent des fumées de combustion afin de réduire considérablement l’impact environnemental en rapport des installations individuelles. Des professionnels ont d’ailleurs pour rôle d’en assurer l’entretien et le contrôle permanent.
En outre, les technologies actuelles permettent même de disposer d’unités capables de produire à la fois de la chaleur et de l’électricité, c’est alors le principe de la cogénération qui est mis en oeuvre.

exemples d’unité de production de chaleur :

  1. énergies conventionnelles (des énergies fossiles émettant des gaz à effet de serre) idéales pour fournir lors des heures de pointe :
    1. chaufferie alimentée via un combustible : bois, fioul, gaz, bois, etc.
  2. énergie de récupération :
    1. chaleur fatale
      1. chaleur issue de sites industriels
      2. centres de serveurs informatiques
      3. usine d’incinération d’ordures ménagères
      4. incinération de boues de stations d’épuration 
      5. chaleur issue de crématoriums
    2. combustion de noyaux de fruits
    3. chaleur des égouts
    4. chaleur des eaux usées
  3. énergies renouvelables
    1. biomasse (bois, résidus agricoles, cultures énergétiques...)
    2. géothermie profonde
    3. géothermie peu profonde...

composition courante :

  1. une unité principale qui fonctionne en continu
  2. généralement complétée par une unité d’appoint : cette dernière sera active en remplacement, en cas de besoin, ou en renfort lors des heures de pointe

réseau de distribution primaire

Il s’agit de l’organe de distribution qui permet de transporter la chaleur depuis l’unité de production à la sous-station d’échange via un circuit en boucle composé de canalisations véhiculant le fluide caloporteur.

composition courante :

  1. canalisations transportant la chaleur via un fluide caloporteur
  2. fluide caloporteur utilisé : vapeur ou eau chaude

fluide caloporteur : 3 types de fluides sont possibles

  1. réseau eau chaude :
    1. de 60° à 110°C
    2. plutôt à destination de bâtiments ne consommant pas de vapeur : ensemble de bureaux, groupes d’immeubles d’habitation, hôpitaux, établissements industriels
  2. réseau eau surchauffée :
    1. de 110°C à 180°C
    2. essentiellement utilisé pour les réseaux de grande envergure à destination de bâtiments requérant de hautes températures : industries textiles, laveries, abattoirs, etc.
  3. réseau vapeur
    1. de 200°C à 300°C
    2. utilisation de plus en plus limitée
    3. principalement pour une fourniture de chaleur industrielle
    4. cas particulier : Paris l’utilise pour son réseau de chaleur urbain

circuit en boucle :

  1. chauffage du fluide caloporteur via la chaufferie centrale
  2. envoi du fluide caloporteur chaud dans le circuit :
    1. rouge : le circuit aller transporte le fluide chaud
    2. bleu : circuit retour ramène le fluide délesté de ses calories vers la chaufferie centrale

canalisations :

  1. elles comprennent généralement un système double enveloppe :
    1. gaine extérieure en acier (jusqu’à 800 mm de diamètre)
    2. gaine intérieur en acier pour le transport du fluide caloporteur
    3. l’épaisseur intermédiaire entre ces deux gaines est faite d’une couche d’isolant : mousse de polyuréthane, laine de roche, etc.
  2. elles se posent soit :
    1. en caniveau enterré :
      1. offre une protection mécanique
      2. minimise les effets en lien avec l’humidité créée par la ventilation
    2. en tranchée (moins onéreux) :
      1. gaines protégées de l’humidité par un film
      2. gaines placées à une profondeur suffisante de manière à absorber les efforts de la surface
  3. coût de pose : d’un mètre de réseau est de l’ordre de 1000 à 2000€.

objectif :

  1. assurer une densité thermique la plus élevée possible pour viser la viabilité économique de l’installation

sous-stations d’échange

localisation :

  1. en pied de bâtiment

composition courante :

  1. échangeur thermique : assure la transmission de chaleur entre les réseaux primaires et secondaires
  2. compteur de chaleur transférée : indique la consommation d’énergie du bâtiment (importante pour la facturation)

objectif :

  1. transférer la chaleur depuis le réseau de distribution primaire vers le réseau de distribution secondaire via un échangeur

à savoir :

  1. le réseau de distribution secondaire dessert un bâtiment ou un petit groupe de bâtiments
  2. ce réseau secondaire est géré par le responsable du bâtiment

Principe de fonctionnement

Pour le fonctionnement de ce type de réseau, il faut savoir que les possibilités de mise en oeuvre d’une telle solution est tout d’abord fonction de son classement (dont les modalités et les contours ont été revus en 2010). Ce dernier permet à la fois de :

  1. déterminer les zones dans lesquelles les nouvelles installations (bâtiment neuf ou visé par de lourds travaux de rénovation) demandant une puissance dépassant les 30 kilowatts (chauffage, climatisation ou production d’eau chaude) doivent être raccordées au réseau
  2. d’émettre une obligation de raccordement à ce réseau pour les nouvelles installations

Toutefois, une dérogation à cette obligation est cependant possible dans le cas où les conditions financières ou techniques sont insatisfaisantes, ou si le délai de réalisation ne permet pas de garantir la satisfaction des besoins des usagers.

Trois conditions sont requises afin de permettre le classement d’un réseau de chaleur. En effet, il faudra assurer le comptage du volume d’énergie apporté sur chaque point de livraison et l’équilibre financier de cette action jusqu’à l’amortissement complet des installations. En outre, le réseau devra véhiculer, a minima, 50 % de chaleur produite via des énergies de récupération ou renouvelables.

Dans la pratique, ce sont la ou les collectivités du territoire visé qui se prononcent sur ce classement. S’il y en a une, la commission consultative des services publics locaux doit être consultée pour avis. Par ailleurs, dans le cas d’un réseau déjà existant, afin d’étudier les possibilités d’amélioration de l’efficacité énergétique, il faudra en passer par un audit énergétique.

Avantages et inconvénients du réseau de chaleur

Les réseaux de chaleur urbain offrent la possibilité de rassembler les contraintes en lien avec la production de chaleur. Mais leur mise en oeuvre reste cependant complexe.

Avantages

Inconvénients

  1. évolution, sans intervention dans les rues ou bâtiments, du “bouquet énergétique du chauffage” pour l’ensemble d’un quartier, voire d’une ville
  2. permet de faire passer, sous l’effet d’une seule décision, un nombre conséquent d’usagers du mode de chauffage fossile vers les énergies renouvelables
  3. meilleure maîtrise des nuisances via des actions axées sur la chaufferie :
    1. moins de nuisances sonores
    2. meilleure qualité de l’air
    3. réduction, voire suppression, du stockage de combustible...
  4. utilisation d’énergies renouvelables ou de récupération sur des sources locales ou territoriales
  5. maintenance centralisée
  6. prix de vente stable pour les usagers et embellie de l’économie locale
  7. efficacité énergétique des systèmes de production améliorée
  1. réseau ne pouvant pas être développé en tout lieu
    1. nécessite une certaine densité
    2. requiert la présence de bâtiments pouvant faire appel à ce type de réseau

Les évolutions attendues

Avec le développement du projet de loi sur la transition énergétique, il est actuellement question d’une extension de ce type de réseau. L’objectif annoncé pour 2030, en France, vise une distribution d’énergie d’origine renouvelable ou de récupération 5 fois plus élevée qu’en 2012. Ainsi, les réseaux de chaleur urbains pourraient permettre de fournir autour de 20 % de la production de chaleur du territoire français. A noter que, en 2015, cette fourniture était estimée à environ 6 %.
Parmi les points forts d’un tel développement, on retrouve notamment la possibilité, ainsi, de réduire la consommation d’énergies fossiles et leur importation. L’autre atout majeur de ces systèmes de chauffage est leur capacité à aider la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Savoir faire / Parole d'expert

Réseaux de chaleur et de froid urbains
Date: 02/05/2022
Type: Savoir-faire

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