Chauffage urbain

Principe

Un réseau de chaleur, également appelé réseau de chauffage urbain, est un chauffage central à l'échelle d'une ville.
Il permet d'alimenter des bâtiments collectifs (privés, publics, industriels) en chauffage, en eau chaude sanitaire ou en process (pour l'industrie : vapeur, eau surchauffée,… )
Le réseau de chaleur est généralement un réseau public, qui transporte la chaleur sous forme d'eau chaude ou de vapeur dans des canalisations enterrées, comme les réseaux électriques et gaziers. Les clients se raccordent sur ce réseau pour s'approvisionner en chaleur.

Cette chaleur peut être générée à partir de toutes les énergies existantes :

les énergies renouvelables (biomasse, géothermie …)
les énergies de récupération (incinération d'ordures ménagères …)
les énergies conventionnelles (gaz, fuel, charbon, électricité …).

Le chauffage urbain est propre, efficace et économique : la chaleur est produite dans des installations (unités de production de chaleur ou encore chaufferies) de très grande puissance, gérées de façon industrielle avec la meilleure maîtrise possible de la combustion et des rejets dans l'atmosphère. Une centrale de chauffage urbain combine souvent production de chaleur et d'électricité (PCCE – production combinée de chaleur et d'électricité). En coproduisant la chaleur et l'électricité lors du même processus, on utilise la chaleur qui autrement serait gaspillée lors de la production d'électricité. Cette méthode engendre des économies d'énergie pouvant atteindre 30 %.

Explications

Fonctionnement

Les centrales de production de chaleur (ou chaufferies) permettent de produire la chaleur nécessaire au fonctionnement du réseau.
Cette chaleur peut être générée à partir de nombreuses sources d'énergie : Les énergies fossiles ou renouvelables.,
La chaleur peut être générée dans des chaudières classiques à brûleurs, dans des Moteurs à Gaz (MAG) ou dans des Turbines à Gaz (TAG).

Cette chaleur peut être véhiculée sous trois formes distinctes :

L'eau chaude dont la température est limitée par la réglementation à moins de 110°C.
L'eau surchauffée qui est de l'eau chaude maintenue liquide à une température élevée généralement autour de 180°C par un maintien fort en pression (comme dans une « cocotte-minute »).
La vapeur : Les anciens réseaux ont été conçus à partir de techniques de production maritimes et fonctionnent ainsi à la vapeur. Ce choix ne nécessite pas l'usage de pompes pour la circulation du fluide dans le réseau contrairement aux réseaux à eau.

Le réseau de chaleur fonctionne en circuit fermé : un réseau souterrain de canalisations transporte l'eau chaude vers les clients ; en retour l'eau refroidie est acheminée vers la centrale où elle sera de nouveau réchauffée. La circulation de l'eau est assurée par des pompes. Le réseau est donc une grande boucle. L'eau y circule à une température élevée entre 70°C et 180°C, et, pour limiter au minimum les déperditions, les tubes sont fortement isolés avec de la laine de roche de forte épaisseur et revêtus d'une enveloppe protectrice.

II existe deux types de réseau :

le réseau primaire : C'est la partie du réseau qui transporte la chaleur de la centrale de production jusqu'aux points de livraison des bâtiments.
le réseau secondaire : C'est la partie du réseau de chaleur qui est interne aux bâtiments et qui permet de desservir la chaleur des points de livraisons des bâtiments jusqu'aux logements.

La chaleur est livrée aux clients en différents points de livraison (ou sous-stations) tout au long du réseau. Le point de livraison a pour rôle :

de transférer la chaleur du réseau primaire (réseau allant de la production de chaleur aux points de livraison) au réseau secondaire (réseau interne de l'immeuble),
d'adapter le débit et la température aux besoins des utilisateurs,
de compter la chaleur consommée.

Le transfert de chaleur entre les réseaux primaire et secondaire s'effectue par la biais d'une bouteille de mélange ou par échangeur :

Avec bouteille de mélange : La même eau circule sur le réseau primaire et le réseau interne du client. Il n'y a pas de séparation.
Avec échangeur : Les réseaux primaire et secondaire sont deux boucles différentes, sans mélange des deux fluides. L'échange de chaleur entre les deux boucles se fait au niveau d'un échangeur primaire.Un échangeur secondaire entre le fluide secondaire et l'eau de ville (3ème boucle) permet de préparer l'Eau Chaude Sanitaire (ECS).

L'échange de chaleur est comptabilisé par un compteur de chaleur agréé et contrôlé annuellement. Ce compteur est relevé mensuellement pour la facturation et la consommation est analysée pour vérifier toute dérive.

Organisation

Les intervenants dans un réseau de chaleur sont:

la collectivité territoriale, qui décide la création du réseau de chaleur. Elle peut le gérer en régie ou déléguer ses attributions à un opérateur dans le cadre d'une délégation de service public (cas le plus fréquent);
l'opérateur, qui est chargé de gérer le réseau. Dans le cas d'une délégation, la collectivité participe en général avec l'opérateur privé à la gestion du réseau ;
les abonnés et/ou usager du réseau.

Mise en oeuvre

S'informer auprès du territoire si un tel projet est prévu, quelles sont les parties prenantes, comment le projet est monté juridiquement, quelles sont les énergies utilisées, quel périmètre va bénéficier de ce réseau ?
Vérifier si le sytème actuel de chauffage de l'établissement est compatible avec ce système de chauffage et sinon quels sont les investissements nécessaires?
Evaluer les économies potentielles sur les consommations et le coût de l'énergie, l'entretien et la maintenance du système, les bénéfices sont très variables d'un système à l'autre.
Travailler avec un bureau d'études et une entreprise compétente en la matière

Coûts

Tout dépend de l'installation de chauffage mise en place et des travaux nécessaires pour être compatible avec le système de réseau de chaleur urbain.

Bénéfices

Coût de l'énergie maîtrisée

Le réseau de chaleur permet de maintenir aux usagers un prix de chaleur stable dans le temps, et majoritairement déconnecté des fluctuations des cours des produits pétroliers.
L'installation, l'entretien et le renouvellement des équipements nécessaires à la production et au transport de chaleur sont supportés par la concession.

Sécurité et fiabilité

Absence de combustibles au sein des bâtiments raccordés. Les sous-stations n'occasionnent ni bruits, ni odeurs. Il n'y a pas de risque d'incendie ou d'asphyxie au monoxyde de carbone.
Entretien régulier des installations. Des outils de haute technologie permettent de visualiser en permanence l'état des canalisations et d'anticiper tout incident. Les contrôles réguliers permettent de réduire considérablement les émissions de dioxyde, par exemple.

Un mode de chauffage économique

Un abonnement identique pour tous, calculé et négocié au juste prix : plus les bâtiments raccordés sont nombreux, moins l'abonnement est cher.

Une solution écologique

En France, le chauffage représente 2/3 des consommations d'énergie d'un logement et 1/3 des émissions de CO₂. Il y a là un véritable enjeu auquel le chauffage urbainrépond en partie.
Une atmosphère plus saine : les installations de chauffage urbain sont soumises à des réglementations plus strictes que des chaudières classiques. Leurs rejets sont continuellement contrôlés. C'est pourquoi un réseau de chauffage urbain rejette moins de poussières et de gaz à effet de serre que des chaudières individuelles ou même collectives.
Des économies d'énergie : à quantité de combustible égale, un réseau de chauffage
urbain est plus productif que plusieurs chaudières individuelles ou collectives. Ils permettent, en effet, d'utiliser desénergies alternatives issues de la biomasse (comme le bois), de la terre (la géothermie),du soleil ou de l'incinération des ordures ménagères.

Contraintes

Coût élevé suivant les installations à mettre en place
Contraintes techniques en fonction du système actuel de chauffage de l'établissement à étudier