Comme l'a dit Jean-Marc George de la délégation régionale Rhône-Alpes de l'ADEME en ouverture du colloque organisé par Rhônalpénergie le 17 mars 2000, le contexte énergétique est susceptible de renforcer l'intérêt pour les petits réseaux de chaleur. L'ouverture des marchés de l'énergie va multiplier l'arrivée de nouveaux offreurs d'énergie, notamment décentralisée et renouvelable, et renforcer le rôle des collectivités locales en tant qu'autorités concédantes des réseaux d'énergie. Le débat sur l'avenir du nucléaire ouvre un espoir de développement de sources décentralisées comme les énergies renouvelables et la cogénération, qui se voient encouragées par la montée des préoccupations liées au développement durable et à l'effet de serre. Le contexte serait donc plutôt favorable au développement des petits réseaux de chaleur..si ce n'était leur aspect économique : au prix actuel des énergies fossibles, qui n'intègrent pas les externalités, les investissements sont difficiles à amortir. La seule solution consiste à abaisser le coût de construction des réseaux et les innovations techniques, mais aussi organisationnelles, présentées au cours de la journée, vont toutes dans cette direction.

DEFINITION
On pourrait définir les "petits" réseaux de chaleur à partir de critères de dimensions : une section maximale des tubes DN 110 ; une puissance thermique distribuée inférieur à 1 MW ; un régime de distribution maximal correspondant à 90/70°C ; une longueur maximale de l'ordre du kilomètre.
Thierry Dalberto, du bureau d'études THEME, propose ces ordres de grandeur d'après son expérience. Mais, selon lui, deux critères sont beaucoup plus fondamentaux : d'abord un nombre de piquages assez réduit, de l'ordre d'une trentaine de points au maximum, et surtout la suppression des échangeurs dans les sous-stations, avec tous les inconvénients techniques et économiques qui leur sont liés.
On peut presque définir un petit réseau de chaleur comme un réseau direct où les échangeurs sont inutiles conclut-il.

LES DEFAUTS DES RESEAUX TRADITIONNELS

Les matériaux classiques
Pour des raisons de coût, les réseaux sont habituellement réalisés en acier. Désormais sous la forme de tubes pré-isolés. Ce matériau pose des problèmes de dilatation, de corrosion et, dans une mesure moindre mais non négligeable, de déperditions thermiques en ligne. Mais son principal inconvénient réside dans les pertes de charge dues à la rugosité interne du tube. Le coefficient de rugosité de l'acier est généralement de 0.05 mm, contre 0.007 mm pour les matériaux plastiques, soit 7 fois plus. Avec de l'au à 40 °C dans un tube de 40 mm de diamètre, cela se traduit par une augmentation des pertes de charge de 18% pour une vitesse de 1m/s et de 22% pour 1.20m/s. Il faut donc des pompes plus puissantes.

Les échangeurs
Dans les réseaux classiques, on utilise systématiquement des échangeurs afin de bien sparer les réseaux primaires et secondaires. Cette solution entraîne un surcoût non négligeable, des pertes thermiques supplémentaires et, encore une fois, des pertes de charge additionnelles, principal critère de dimmensionnement des pompes. En outre, le dimensionnement des échangeurs s'effectue en fonction de la puissance des générateurs, qui est souvent, voire toujours, excessive. Comme les concepteurs prennent également un coefficient de sécurité sur les échangeurs, on aboutit généralement à des appareils qui ont une puissance double de ce qui serait nécessaire.

Le dimensionnement
Les deux points précédent induisent un certain nombre d'inconvénients.

1. Températures
   Les pertes en ligne, les débits moindres, les pertes thermiques des échangeurs impliquent presque systématiquement des températures de fonctionnement plus élevées. Comme de surcroît on base traditionnellement le calculd es chauffages centraux sur un régime 90/70°C, on aboutit fréquemment à des régimes de réseaux supérieurs à 100°C, souvent 110/90°C. Cette pratique se traduit par une surconsommation d'énergie, mais aussi par un raccourcissement sensible de la durée de vie du matériel : une pompe travaillant en régime 80/65°C dure 2 à 3 fois plus longtemps qu'une pompe travaillant en régime 110/90°C.
2. Débits
   Avec des températures élevées lesdébits sont en général limités aux besoins réels des installations. Toutefois, le surdimensionnement des échangeurs induit des débits eux aussi surdimensionnés.
3. Pressions de service
   

CONCEVOIR UN PETIT RESEAU MALIN
Voixi la recette, telle qu'énoncée par Thierry DALBERTO :

matériaux
Privilégier les matériaux à faible rugosité, généralement en résine pré-isolée. Leur coût plus élevé est le plus souvent compensé par une mise en oeuvre plus facile, des raccords plus fiables et la suppression des problèmes de corrosion et d'entartrage. Il arrive toutefois que les contraintes budgétaires n'en permettent pas l'usage

débits
La première règle d'or est de limiter les débits au strict nécessaire dès la conception. Il faut pour cela maîtriser les problèmes d'équilibrage, dimensionner les installations avec précision, donc apprécier finement les déperditions et les besoins, et généralement choisir les matériaux présentant les coefficients de rugosité les plus faibles.

régime
Si c'est possible, travailler avec un régime 80/65°C, qui présente d'énormes avantages : température plus basses signifient usure moindre, dilatations réduites et possibilité d'utiliser des tubes en résine. Les installations en aval doivent évidemment être prévues à cet effet. Quand ce n'est pas possible, notamment en présence d'anciennes installations de chauffage central à eau chaude, la seule résine utilisable est le polybutène classe O CSTB, capable de supporter des pressions de 6 bar à 90°C en régime permanent et 110°C à 4 bar en régime exceptionnel. Cependant, ajoute Thierry Dalberto, il est parfois plus rentable de remplacer les émetteurs existants afin de pouvoir travailler à basse température.

pression de service
Autant la pression de service n'a que peu d'incidence dans un réseau classique, autant il est important, dans un petit réseau sans échangeur, de ne pas dépasser 3.5 bar. Encore est-il fréquent, à cause des vases d'expansion existants dans les anciennes installations, d'être amené à limiter la pression à 1.5 ou 2.5 bar. Les petits réseaux fonctionnent très bien à ces niveaux de pression...sauf en cas de pentes importantes (dénivellations supérieures à 15 mètres).

lire la suite de cet article dans ENERGIE PLUS n° 248 du 15 juin 2000: (fiabilité et pérennité, mise en oeuvre aisée, installations neuves à raccorder, raccordement des installations existantes, système de bouteilles, installations en chaufferie, calculs, cahier des charges, coûts, canalisations et fournitures (tuyaux pré-isolés en acier, canalisations pré-isolées en matières plastiques), télégestion et comptage, les sources d'énergie.)
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