Système de Recyclage Énergétique (ERS) et solaire pour un internat d’Orléans

Par Jean Christophe Labastugue - Responsable communication, Agence Symorg

Avec la mise en service d’une unité ERS de récupération de chaleur des eaux usées couplée à une installation solaire thermique, l’internat du lycée Voltaire d’Orléans⁩ devient un bâtiment de nouvelle génération, à énergie positive.

^{Crédit photo Symorg}

Installée dans le sous-sol de l’internat, l’unité ERS d’une capacité de 32 kW est couplée à une installation de 30 panneaux solaires thermiques constitués de tubes avec limiteur de température.
L’association de ces deux sources d’énergies renouvelables permet de valoriser la chaleur des eaux usées et l’énergie solaire pour produire 18,8 kilowatts-heure d’énergie primaire (kWhep) par mètre cube d’eau à 55°, soit 100% des besoins en eau chaude sanitaire pour l’internat du lycée, l’infirmerie et les différents points d’eau de l’établissement.
Enfin, 274 panneaux photovoltaïques, d’une puissance cumulée de 71,24 kW, ont été installés sur le site du lycée Voltaire pour la production moyenne de 66 MW d’électricité par an.

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Construit sur plus de 5.000 m ² de surface, l'internat du Lycée Voltaire se compose d'un internat de 333 lits élèves et maîtres d’internat, d'une infirmerie et de 3 logements de fonction.

Cet ensemble de bâtiments est pensé pour accumuler de l'énergie pour ensuite mieux restituer la chaleur et l'électricité. Avec notamment des panneaux photovoltaïques, des panneaux solaires thermiques et deux puits canadiens, la compensation liée à la production énergétique est estimée à 130 % de la consommation de l'internat.
Le bâtiment atteint ainsi la performance énergétique de niveau BEPOS, c’est-à-dire Bâtiment à Energie Positive, qui produit plus d’énergie qu’il ne consomme.

Il s’agit ainsi du second bâtiment BEPOS construit par le Région Centre Val de Loire après le bâtiment Vie scolaire du lycée Jean Zay à Orléans. Il est le plus important en termes de surfaces.

Le bois comme matériau de construction a été utilisé de façon prioritaire, avec notamment des structures et charpentes ainsi que des bardages et menuiseries en bois ce qui a permis une réduction des surfaces construites de près de 2 400 m² par rapport aux bâtiments existants, soit un gain de 33 %.

L’unité ERS installée dans le sous-sol de l’internat récupère dans les canalisations des cuisines et des 110 chambres de l’internat la chaleur des eaux usées (douches, baignoires, eaux de vaisselles…) générées au quotidien. Les calories captées dans les canalisations sont transférées dans un ballon de stockage d’eau chaude sanitaire via une pompe à chaleur. Cette chaleur est ensuite réutilisée pour produire de l’eau chaude sanitaire. Quant aux eaux usées délestées de leurs calories, elles sont rejetées dans le réseau d’assainissement à une température moyenne de 9°.

Le procédé E.R.S pour Energy Recycling System ou Système de Recyclage Énergétique a été développé en 2009 par Alain Mouré, Président de BioFluides Environnement en partant du constat qu’une énorme quantité d’énergie contenue dans les eaux usées grises est rejetée chaque jour vers les réseaux d’assainissement. On parle ici de plus de 700 millions de m³ chaque année, soit l’équivalent de 220 000 piscines olympiques.. Cette technologie novatrice 100% françaises protégée par 5 brevets, consiste à récupérer la chaleur des eaux usées domestiques dans les canalisations d’un site pour produire de l’eau chaude sanitaire (ECS).
Les calories captées dans les canalisations sont transférées dans un ballon de stockage d’eau chaude sanitaire via une pompe à chaleur.
Une fois leur énergie captée les eaux grises sont rejetées dans les égouts à une température comprise entre 8° et 12°.

Un système vertueux et performant
→ L’E.R.S. révolutionne la production d’eau chaude en récupérant la chaleur perdue. Comparé à d’autres sources d’énergies renouvelables (comme le solaire ou l’éolien, tributaires d’éléments extérieurs), l’E.R.S. fonctionne jour et nuit, indépendamment du climat, et produit de l’énergie en fonction des rejets d’eau chaude.

→ Dans un contexte énergétique tendu, marqué par l’appauvrissement global des ressources, le système permet d’éviter les gaspillages en réutilisant toute l’énergie qui peut l’être.

→ L’E.R.S., agréé Titre V RT 2012, permet d’atteindre plus facilement les objectifs réglementaires.

En bref, Les points forts de l'ERS :
- Encombrement réduit
- 100% de votre Eau chaude à 58°C
- Coefficient de performance (COP) supérieur à 4
- 1 journée de maintenance annuelle
- Contrat de télésuivi et garantie de performance
- Réduction de votre consommation d’énergie de 75%
- Réduction des gaz à effet de serre (Sur 20 ans, 500 tonnes économisées pour 100 logements)
- Pas de risque de légionelles
- Implantation dans 10 à 20 m²

Son fonctionnement :
→ Le système est principalement composé d’une cuve d’échange thermique et d’une pompe à chaleur.

→ Les eaux usées grises sont recueillies à une température moyenne de 29°C, et traversent une cuve où sont immergés des échangeurs de chaleur.

→ Ce sont ces échangeurs, dans lesquels circule un fluide caloporteur, qui vont alimenter en calories la pompe à chaleur du système qui produit une eau chaude sanitaire à 58°C.

→ Les eaux usées grises sont aussitôt rejetées à une température de 7°C dans le réseau d’assainissement.

L’E.R.S. se compose donc de 4 circuits distincts, ce qui garantit une disconnexion sanitaire totale.
→ Circuit n°1 : le circuit d’eau grise qui traverse la cuve.
→ Circuit n°2 : Le circuit caloporteur immergé dans la cuve.
→ Circuit n°3 : le circuit thermodynamique.
→ Circuit n°4 : le circuit d’eau de ville.
→ Il n’y a aucun contact possible entre les eaux usées et les eaux propres.

Installés en toiture du bâtiment, se trouvent 30 panneaux VIESSMAN type Vitosol 300T – SP3B constitués de tubes avec limiteur de température adiabatique (146°C). Leur surface de captation est de 3,19 m², ce qui nous donne une surface totale de 95,70 m².
Ces panneaux sont raccordés à 6 ballons solaires d’une capacité de 2 000 litres, soit un total de 12 000 litres d’eau chaude sanitaire solaire.

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Le choix des panneaux thermiques
Cette énergie a été retenue car c’est l’énergie renouvelable la moins consommatrice en électricité ou en énergie fossile et correspondant totalement au fort besoin en ECS pour ce type de bâtiment.
La production solaire permet un gain de 6,65 kWhep/m².

En complément du solaire et de l’ERS, il a été installé 274 panneaux photovoltaïque donnant une puissance installée totale de 71,24 kW pour productibilité moyenne annuelle de 66 271 kWh. Cette énergie est revendue à EDF.

Schéma de principe de l'ECS

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Unité ERS, panneaux solaires thermiques et panneaux photovoltaïques : grâce à l’association de ces trois technologies, le lycée Voltaire est un bâtiment à énergie positive qui produit plus d’énergie qu’il n’en consomme. Ces technologies éprouvées pourraient équiper de nombreux bâtiments. Il appartient à présent aux communes de suivre cet exemple réussi.

En dehors des sites résidentiels, la technologie ERS est particulièrement pertinente pour les secteurs qui consomment une grande quantité d’Eau Chaude Sanitaire (ECS), à l’instar par exemple du secteur hôtelier. A ce jour, Biofluides compte plus de 63 références ERS installées. Le portefeuille en développement de la société regroupe plus de 150 unités ERS qui seront déployées d’ici 2018.

Par Jean Christophe Labastugue
Responsable communication, Agence Symorg

SOURCES