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Création d'un pôle énergie à l’Institut du Cancer de Montpellier

Par Cyrille DELBOS - Ingénieur chargé d'affaires au sein du BETSO Ingénierie

Le site de l'ICM (Institut régional du Cancer de Montpellier) s'étend sur plusieurs hectares et comprend des bâtiments de consultations, d'hospitalisation, de traitement, de recherches et techniques.
Une étude énergétique réalisée dans le cadre de l'extension du site avec création de nouveaux bâtiments a permis de montrer que la création d'un pôle énergie alimentant la quasi-totalité du site permettrait de réaliser des économies sur les investissements et sur les consommations d'énergie, puisque le projet coïncidait avec le remplacement nécessaires des pompes à chaleur fonctionnant au R22.

site de l'ICM

L'ICM (anciennement CRLC) fait partie des 18 Centres de Lutte Contre le Cancer (CLCC) membres du groupe UNICANCER, premier groupe hospitalier exclusivement dédié au cancer. Il regroupe plus de 900 salariés, dont 105 médecins, 11 équipes de recherche comprenant 140 chercheurs, impliqués dans la lutte contre le cancer.
Créé en 1923, l'ICM s'impose aujourd'hui comme un centre d'excellence au niveau national dans la prise en charge des patients atteints de cancers, comme un centre de référence pour les patients du grand Montpellier et plus largement du Languedoc-Roussillon (40 000 consultations et 26 000 patients reçus par an).

Situation avant les travaux

Le système était constitué par :

- Des productions décentralisées d'eau chaude et d'eau glacée réalisées par des pompes à chaleur avec appoint électrique ou gaz situées en toiture des bâtiments. Les pompes à chaleur étaient en fin de vie car fonctionnant au R22.

- Des réseaux change over alimentant les émetteurs des bâtiments.



Par ailleurs, la création d'un pôle énergie permettait :

- De secourir la production sans surinvestissement en mutualisant la redondance des équipements et en ayant plusieurs énergies de production.

- De récupérer de l'énergie sur les productions simultanées (exemple : récupération d'énergie calorifique sur la production de froid d'hiver des process).

- De fiabiliser l'installation par la mise en place d'un groupe électrogène dédié au pôle.

- De diversifier le bouquet énergétique (mise en place de chaudières à condensation et de pompes à chaleur).

- De maîtriser les appels de puissances électriques sur les appareils de production.

Principe du projet

Les travaux ont notamment consisté en :

- La création d'un pôle énergie constitué de chaudières à condensation (2x980 kW), de thermofrigopompes ou pompes à chaleur eau/air à récupération totale (2x678 kW chaud), de groupes d'eau glacée (2x719 kW) et d'un groupe électrogène de 1600 kVA.

- La mise en œuvre d'un système de pompage à débit variable avec régulation de la pression différentielle sur les réseaux eau chaude et eau glacée.

- La création d'un réseau de chaleur 4 tubes enterré et aérien alimentant les nouveaux bâtiments ainsi que les sous stations créées afin de substituer les pompes à chaleur existantes.

- La mise en place de comptage énergétique par bâtiment.

- La mise à niveau du système de GTC existant.



Pôle énergie :

- Production d'eau chaude par thermofrigopompe à vis avec appoint/secours par chaudières à condensation.
Les pompes à chaleur à récupération permettent de récupérer l'énergie habituellement échangée avec l'air extérieur.

- Production d'eau glacée par groupe d'eau glacée à vis ou pompes à chaleur à récupération selon la saison.
Les différents équipements sont pilotés en fonction des besoins, des performances des machines aux conditions extérieures du moment et des coûts d'achat de l'énergie (périodes tarifaires, engagement de consommations, puissances électriques souscrites,…).

Le pôle énergie étant situé à proximité d'une zone résidentielle, une attention particulière a été portée sur l'acoustique de l'ensemble. Des pièges à sons ont été disposés aux refoulements des ventilateurs des machines frigorifiques ainsi que sur les grilles d'air neuf du bâtiment et le groupe électrogène est insonorisé.

Chaudières à condensation et groupes d'eau glacée
Chaudières à condensation Groupes d'eau glacée



Thermofrigopompes et découplage primaire/secondaire
 	 et groupe électrogène
Thermofrigopompes Découplage primaire/secondaire et groupe électrogène



Traitement acoustique
Traitement acoustique

Pompage à débit variable :

Cascades de pompes à débit variable
Cascades de pompes à débit variable

Débit variable obtenu par variation de fréquence d'une pompe sur les 3 (1 en secours par cascade)

Réseau de chaleur 4 tubes et sous-station d'échange :

Pour cette partie, le projet a consisté à :

- Pour les bâtiments existants :
- Création de sous-stations d'échange afin d'alimenter les réseaux existants 2 tubes change-over ou 4 tubes existants à débit constant.
- Mise en place de bouteilles de découplage avec vanne de régulation de température 2 voies et régulateurs de pression différentielle pour maintenir leur autorité.

- Pour les bâtiments neufs :
- Raccordement des terminaux en réseaux 4 tubes à débit variable avec répartition de la régulation de pression différentielle au plus près des équipements selon la configuration des réseaux.

Réseaux en toiture des bâtiments
Réseaux en toiture des bâtiments



Vannes de régulation de température
Vannes de régulation de température
et de pression différentielle



Sous station d'échange Bâtiment C
Sous station d'échange Bâtiment C



Sous station d'échange Bâtiment A
Sous-station d'échange Bâtiment A

Comptage d'énergie par bâtiment :

Mise en place de comptage d'énergie par bâtiments avec reporting énergétique global (édition journalière automatique avec comparaison systématique à des indicateurs de performance).

panoplie de comptage d'énergie sur bâtiment neuf
Exemple de panoplie de comptage d'énergie sur bâtiment neuf




Reporting énergétique

Mise à jour de la GTC :

Dans le cadre des travaux, le système existant de Marque TREND mis en place depuis plus de 20 ans sur le site a été mis à niveau et étendu.
Avant les travaux, tous les automates existants communiquaient grâce à un bus de terrain.
Le système ayant atteint ses limites en nombre d'automates et de longueurs de bus, le bus terrain a été limité et regroupé par bâtiment. Désormais, la communication s'effectue via des cartes d'interface entre le bus de terrain des bâtiments et le réseau ETHERNET du site sur un VLAN spécifique. L'ensemble des automates est visualisé sur le superviseur du site qui a fait l'objet d'une refonte à l'occasion du projet. Les différents intervenants (exploitants, services techniques, gestionnaires) peuvent se connecter via le réseau ETHERNET sur la supervision afin de visualiser les informations dont ils ont besoin.

Difficultés rencontrées et points remarquables

- Le raccordement des bâtiments existants par phase (2 ans et demi de travaux) a été une contrainte à chaque étape du projet puisque les travaux ne devaient pas impacter la continuité de service malgré les nombreuses opérations à réaliser pour assurer la cohérence de l'ensemble (raccordements, mise au point de la régulation, équilibrage dynamique global, traitement d'eau,…).
En effet, l'activité du site génère des contraintes fortes sur les besoins en fluides : blocs opératoires, salle de traitement par radiothérapie, imagerie médicale, laboratoires,…

- La mise à niveau de la GTC et le système de reporting énergétique ont été délicats à mettre en œuvre compte tenu du nombre d'automates présents sur le site (plusieurs centaines) et du niveau de suivi demandé. Un logiciel de reporting énergétique spécifique a été développé afin d'extraire les données du superviseur TREND et de les analyser suivant les souhaits des bureaux d'études (Maîtrise d'Oeuvre et Exploitation).

- Estimation des besoins réels foisonnés : une instrumentation préalable aux travaux des installations aurait permis d'affiner le dimensionnement des thermofrigopompes. En effet, le dimensionnement de ce type d'équipement nécessite de connaître les besoins réels simultanés pour être optimisé.
Le pôle énergie alimentera cette année un nouveau bâtiment de recherche (en cours de construction) et à court terme, 2 bâtiments de recherche existants dont les productions sont en fin de vie.

Conclusion

Les travaux « VALDO 2012 » ont permis de mettre en œuvre un bon nombre de techniques innovantes actuelles de manière probante, dans le cadre d'une rénovation importante et en prévision de raccordements futurs de bâtiment au service des gestionnaires du site que sont l'exploitant et les services techniques du site. Ce projet nous a permis de confirmer que les systèmes de GTC sont des outils indispensables de mise au point, d'analyse du fonctionnement, de gestion et de suivi des performances des systèmes énergétiques.

Les acteurs du projet

Maître d'ouvrage :
ICM

Bureau d'études :
BETSO
D. Briane Directeur
C. Delbos Ingénieur

Architecte :
Cabinet Pierre TOURRE

Installateur :
SPIE

Les chiffres clés




Montant des travaux Génie climatique liés au pôle énergie et réseau de chaleur : 1 700 000 €HT








Par Cyrille DELBOS
Ingénieur chargé d'affaires au sein du BETSO Ingénierie

→ Sources et liens :

  • Bureau d'études Technique BETSO

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