Chauffage urbain et réseaux de chaleur, solutions multi-énergies

Constitution d’un réseau de chaleur urbain ou RCU

Les sous-systèmes principaux qui intègrent les réseaux de chaleur afin de produire, distribuer et livrer cette énergie sont respectivement : la centrale de production de chaleur, le réseau de canalisations et la sous station ou point de livraison aux bâtiments. 

L’unité de production de chaleur

 Les énergies conventionnelles ou classiques

• Les fuels,
• gaz
• charbon
• cogénérations permettant de produire à la fois de la chaleur et de l’électricité. 

Les énergies renouvelables ou de récupération  

Est considérée renouvelable et/ou de récupération, l’énergie calorifique produite à partir : 

• des déchets et d’énergie de récupération : fraction non biodégradable des déchets ménagers ou assimilés
• des déchets des collectivités et des déchets industriels, résidus de papeterie et de raffinerie, gaz ou biogaz issus du traitement des déchets ménagers, industriels, agricoles et sylvicoles, des décharges ou des eaux usées, gaz de récupération (mines, cokerie, haut-fourneau, aciérie et gaz fatals) et récupération de chaleur sur eau de mer, de rivière ou d’égout ou de chaleur fatale 
• de la géothermie : énergie thermique du sous-sol,
• de la biomasse : fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l’agriculture, y compris les substances végétales et animales, de la sylviculture et des industries connexes ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et ménagers
• d’énergie solaire. 
   

(Source : BOI-TVA-LIQ-30-20-20-20121030 et article L. 211-2 du Code de l’énergie)

Les réseaux de distribution

Le réseau de distribution primaire

C’est la partie du réseau qui transporte la chaleur de la centrale de livraison, c’est-à-dire jusqu’au pied des bâtiments.

Le fluide caloporteur est acheminé par un réseau souterrain de canalisations. Ces canalisations sont doubles : l’une pour amener l’eau chaude jusqu’aux bâtiments et l’autre pour la ramener jusqu’aux chaufferies (point de départ de production) et ainsi de suite.

Le réseau primaire fonctionne donc en circuit fermé et peut utiliser plusieurs types de fluides caloporteurs.

A partir de la centrale de production, le réseau se déploie en ramifications jusqu’au point de livraison.

Dans une ramification du réseau de distribution, il y a différents parcours possibles.

Fluides caloporteurs

• Eau chaude

A une température maximale de 100-110 °C, elle est utilisée sur les réseaux où les systèmes de production de chaleur sont à basse température comme la géothermie.  

• Eau surchauffée

Fluide le plus utilisé en chauffage urbain. Les installations se classifient en deux types en fonction de la température du fluide : 

- Installations à température relativement basse : 120-140°C au maximum au départ.  
- Installations à haute température : 180-210°C au départ. 

• La vapeur

Elle est encore présente dans de nombreuses installations. 

Seule la vapeur saturée est employée car elle présente de meilleures performances de chauffage que la vapeur surchauffée qui est plutôt utilisée pour la production de force motrice dans certaines applications industrielles.

Les sous-stations d’échange

Élément de connexion entre le réseau de distribution primaire de chaleur et l’emplacement où on va livrer l’énergie. 

3 fonctions à réaliser :

1/  Livrer l’énergie du réseau primaire au secondaire pour l’utiliser au circuit de chauffage et/ou au circuit d’ECS. 

2/ Adapter le débit et la température du fluide secondaire aux demandes des consommateurs.  

3/ Compter l’énergie livrée

Elles peuvent avoir des architectures différentes en fonction des caractéristiques du fluide caloporteur et de l’utilisation de l’énergie qui arrive, c’est-à-dire, s’il y a ou non production d’ECS.

Dans les stations où il n’y a que production de chaleur pour le système de chauffage, le fluide primaire et le secondaire peuvent se mélanger ; dans ce cas, les sous-stations seront de mélange. 

S’il y a production d’ECS, il faut que l’eau qui est réchauffée soit potable et donc les sous-stations seront d’échange (éviter des contaminations par le mélange des fluides primaire et secondaire).

Le réseau de distribution secondaire

C’est le système des installations techniques de l’immeuble, dont la gestion est établie par des copropriétés, des bailleurs sociaux ou conseils syndicaux.

Grâce aux échangeurs du point de livraison alimentés par le réseau primaire, l’eau chaude est transférée jusqu’aux logements ou bureaux.

Les usagers bénéficient ainsi de chauffage et d’eau chaude sanitaire à température constante toute l’année.