Chauffage urbain

Introduction: principes

Un réseau de chauffage urbain, couramment appelé réseau de chaleur, consiste comme son nom l’indique en une mutualisation de la production de chaleur entre plusieurs consommateurs.

Il est constitué d’une chaufferie centrale, d’un réseau de tuyauterie, de sous-stations et de postes de consommation. Sur le schéma ci-dessous, nous voyons ces différentes parties.

reseau chauffage urbain

Dans ce dossier, nous allons aborder les aspects techniques et les rôles de ces différents éléments.

La chaufferie centrale: chauffage urbain

La chaufferie est bien entendu l’élément central d’un réseau de chauffage urbain. C’est en son sein que de l’énergie thermique va être produite, bien souvent à partir de gaz, de charbon, de fuel ou de biomasse.

reseau chauffage urbain chaufferie

La chaufferie centrale est composée d’une ou de plusieurs chaudières montées en cascade. Les nombres et puissances de chaudières dépendent du besoin de chaleur présent sur le réseau. La chaleur produite est communiquée à un fluide (de l’eau et des additifs), qui est ensuite envoyé dans le réseau.

De nos jours, les chaufferies centrales sont souvent alimentées par du gaz, de la biomasse ou des déchets. Par le passé, c’est le charbon qui était massivement utilisé. Ci-dessous nos voyons l’une des chaudières de la chaufferie centrale d’une université de Toulouse.

chaudiere grande puissance chauffage urbain

On constate que sa taille dépasse allègrement celle des chaudières domestiques. La tuyauterie jaune (formant un cercle) est l’alimentation en gaz ; la tuyauterie de couleur métallique (visible sur le haut) est l’évacuation des fumées. Sa puissance est de plusieurs MW (méga Watt, soit des millions de Watt).

Dans certains cas, des chaudières électriques peuvent être utilisées. Bien que la chaleur qu’elles délivrent revienne plus cher que ses concurrentes fonctionnant au gaz, elles permettent de subvenir aux besoins en cas de coupure de gaz. Nous en voyons une ci-dessous.

chaudiere electrique forte puissance

Logiquement, aucune arrivée de gaz n’est présente. Les six pièces jaunes sont les éléments chauffants, appelés épingles électriques. Leur nombre permet de régler la puissance de la chaudière. Les deux tubes de couleur métal que l’on voit ne sont bien sûr pas des cheminées. Il s’agit tout simplement de l’arrivée et du départ d’eau de chauffage.

Le réseau: chauffage urbain

Le réseau chauffage urbain permet de canaliser l’eau chaude qui est produite dans la chaufferie, et de l’amener vers les lieux de consommation. Il est composé d’un départ (en rouge), et d’un retour. Dans le premier, l’eau est la plus chaude, puisqu’elle sort de la chaufferie. Dans le second, sa température est inférieure, étant donné qu’elle vient de céder une partie de sa chaleur (voir page suivante).

reseau chauffage urbain reseau

Typiquement dans le chauffage urbain, il est courant de rencontrer des régimes de température 80/60. Cela signifie qu’à l’aller l’eau est à 80°C, qu’elle cède 20°C au niveau de la (des) sous-station(s), et qu’elle revient à 60°C à la chaufferie.

Le réseau de chauffage urbain chemine ainsi entre la chaufferie et les sous-stations, soit dans des caniveaux (photo de gauche ci-dessous), soit simplement dans des tubes de protection enterrés (droite). Dans les deux cas, nous voyons clairement les deux tuyaux (aller et retour vers chaufferie)

reseau chauffage urbain caniveau

Un problème se pose alors pour le chauffage urbain : les pertes thermiques. Si l’on ne faisait rien, une quantité de chaleur colossale se perdrait dans le sol, surtout en hiver. Pour éviter cela, on isole les tuyaux au moyen d’un calorifuge. Il s’agit d’un isolant, qui est disposé autour du tuyau. Il peut soit prendre la forme de demi-coquilles à assembler (photo ci-dessous), soit celle de bandes adhésives à dérouler autour des tuyaux.

Dans le cas de réseaux enterrés, on choisira plutôt la première solution. Il existe également des tuyaux pré-isolés en usine. Cela limite les raccords (synonymes de fuites de chaleur) et le temps de mise en œuvre sur site.

calorifuge coquille tuyaux

Sous-stations et les postes de consommation: chauffage urbain

Le réseau de tuyauterie vu dans la partie précédente fait le lien entre la chaufferie, et les postes de consommation. Sur son chemin, on trouve un élément capital : la sous-station.

sous station reseau chaleur consommation

Généralement, on trouve une sous-station par poste de consommation. Il peut s’agir d’un bâtiment public (école, hôpital, bureaux, …), d’habitation (généralement des gros ensembles) ou encore de bâtiments tertiaires (usines, bureaux, …).

Outre le fait de permettre le comptage de la consommation, son rôle est surtout de découpler hydrauliquement un réseau dit primaire du réseau secondaire (voir schéma suivant). L’eau qui circule dans le réseau tout entier n’est pas la même que celle qui circule dans les bâtiments*. Voici ce que l’on trouve dans une sous-station :

reseau chauffage urbain sous station

L’eau chaude arrive du réseau de chaleur ; elle passe alors dans un échangeur, et cède au passage une partie de sa chaleur au réseau secondaire. Dans ce dernier circule l’eau de chauffage du bâtiment. En revenant du bâtiment, elle passe dans l’échangeur et se charge de chaleur, puis repart vers le bâtiment où elle va céder cette chaleur. Sur le réseau secondaire, une pompe permet à l’eau de circuler.

Au niveau de chaque poste de consommation, l’aller et le retour qui sortent de la sous-station sont simplement raccordés au réseau de chauffage du bâtiment, comme le serait une simple chaudière.

* : sur certains réseaux anciens, cette affirmation est fausse. Il n’y a alors pas de primaire ni de secondaire.