CHAUFFAGE
Install Magazine 987 – novembre 2022

Rénovation de la chaufferie du campus de la VUB à Etterbeek

Première étape du processus éco-énergétique: le remplacement de la chaudière

Le campus de la VUB (Vrije Universiteit Brussel) à Etterbeek est le plus grand de cet établissement à Bruxelles. Presque tous les bâtiments de ce campus, auxquels il faut encore ajouter la partie voisine du pendant francophone, l’ULB, sont chauffés par une seule chaufferie située sur le terrain de la VUB. Après une première rénovation partielle, les dernières anciennes chaudières ont désormais été remplacées par des exemplaires modernes de Viessmann, avec des brûleurs Weishaupt. Il s’agit d’une première étape vers la rénovation globale de l’installation. L’optimalisation hydraulique et le passage à un fonctionnement à basse température constituent la suivante.

Préparer l’installation à de basses températures

Les travaux ont été exécutés par Equans- Proximity Projects, qui a pris sous sa responsabilité la partie HVAC de tout le campus. “L’installation était obsolète”, explique Yves Collette d’Equans. “Tout était largement surdimensionné et calculé sur base de températures élevées.”

Une première tâche consista donc à cartographier les besoins calorifiques existants. Le réseau de chaleur d’origine fonctionnait avec de l’eau bouillante à 110°C et avec un régime de 90/70°C dans les bâtiments. Les centrales de traitement d’air et les radiateurs étaient dimensionnés sur base de cette température. On avait toutefois à cet effet appliqué à l’époque des facteurs de réserve considérables: d’expériences antérieures, il était ressorti que, dans certains circuits, un régime de 70/50°C était parfaitement envisageable. La détermination exacte des besoins fut également rendue plus complexe par le fait qu’au cours des années, des modifications ont été apportées à l’installation, sans avoir été suffisamment documentées. Finalement, après une campagne de mesure, on est arrivé à la constatation que la puissance originellement installée de 30 MW était fortement surdimensionnée, et qu’on pourrait en fait se contenter de 17 MW.

On a au bout du compte décidé d’installer trois chaudières Viessmann Vitomax : une de 4 MW et deux de 2,8 MW chacune. L’option de trois chaudières a été retenue pour des motifs de redondance et de possibilité de fonctionnement en cascade. Dans le cas de chaudières de telles puissances, il est en effet important de limiter les cycles start-stop. En combinaison avec les deux chaudières existantes, une Vitocrossal de 1 MW et une Vitomax de 6 MW, on est ainsi arrivé à une puissance totale de presque 17 MW. Les chaudières sont disposées en cascade, un système dans lequel c’est d’abord la plus petite chaudière qui démarre, avant que les autres ne prennent le relais en fonction des besoins. Les chaudières de plus faible puissance ont alors la priorité. En dehors de la saison de chauffe, la Vitocrossal suffit habituellement à couvrir les besoins.

Tout comme les chaudières existantes, les nouvelles ont également été équipées de brûleurs Weishaupt. Ces brûleurs ont un fonctionnement modulant, ce qui limite également le nombre de cycles start-stop. Ils sont équipés de la technologie brevetée multiflam à basses émissions de NOx. De par la construction du dispositif de mélange, le combustible est scindé en flammes primaires et secondaires, ce qui limite la formation de NOx.

“Nous connaissons déjà cette configuration chaudière-brûleur depuis la précédente rénovation; il était donc logique de poursuivre en ce sens”, explique Yves Collette. “Cela facilite également la gestion et l’entretien de la chaufferie. Lors de la rénovation, la chaufferie a été complètement convertie au gaz naturel, alors qu’il s’agissait auparavant de brûleurs bicombustible.”

Un autre avantage des chaudières Viessmann est leur grand volume en eau, dont il résulte l’absence de débit minimal. Ceci est important dans le cadre de la rénovation future de l’installation à débit variable et basses températures.

Passer au débit variable

L’installation de distribution est de grande ampleur: il y a huit sous-stations du côté de la VUB, et sept du côté de l’ULB; elles sont reliées à un réseau de chaleur totalisant environ quatre kilomètres de canalisations. Déterminer, par exemple, le volume d’eau du système, n’est donc pas du tout évident. Toutes les sous-stations primaires de la VUB ont été complètement rénovées et équipées de pompes à régime variable et d’échangeurs de chaleur à plaques efficaces. La commande de mélange existante avec trois vannes à trois voies a été remplacée par une régulation à débit variable avec des vannes à deux voies. Les tuyaux de débordement ont ici été supprimés. Le concept hydraulique a tout d’abord été simulé avec Hysopt afin d’aboutir à une solution optimale.

Les circuits secondaires vers les différents bâtiments sont totalement séparés du circuit primaire. Ceci se révèle nécessaire pour des raisons pratiques: autrement, chaque intervention ou défaut sur l’installation d’émission aurait des conséquences pour l’installation primaire, ce qui serait effectivement irréalisable étant donné le grand nombre de bâtiments. Les échangeurs à plaques sont également protégés par un filtre solide. Une installation d’une telle dimension et d’un tel âge comprend en effet beaucoup de gravats. Les pompes sont pilotées en fonction des besoins, et elles garantissent un débit adapté avec une pression constante. Cela permet d’économiser directement beaucoup d’énergie de la pompe.

Le montage des sous-stations ne fut pas évident. Dans la mesure où l’installation devait continuer à tourner, les nouvelles stations ont été montées alors que les stations existantes étaient encore en fonctionnement. Le transition s’est déroulée au dernier moment. C’est pourquoi on a recouru le plus possible à des ensembles pré-montés, qui ont été ensuite assemblés sur place.

Rénovation du système d’émission

La prochaine étape est la rénovation du système d’émission. Les deux plus petites chaudières Vitomax sont équipées de condenseurs; il convient dès lors d’optimaliser les régimes, de façon à ce que la condensation soit effective. Une meilleure régulation peut à cet effet déjà être très bénéfique, mais les bâtiments devront également être rénovés afin d’être adaptés au chauffage à basse température.

On pourrait peut-être penser que c’est un peu le monde à l’envers, parce qu’en théorie, on doit commencer avec la réduction de la demande, avant de renouveler la chaufferie. Dans un site d’une telle ampleur, cela n’est toutefois pas réalisable en pratique, notamment parce qu’un certain nombre d’utilisateurs ont également des besoins en chaleur constants. On pense aux laboratoires, par exemple, qu’il est difficile de mettre à l’arrêt. Une rénovation profonde de la chaufferie constitue donc la méthode la plus pratique pour faire baisser la consommation d’un seul coup. La VUB table sur une économie initiale de 30%, un chiffre qui augmentera encore au fur et à mesure que les différents bâtiments seront pris en charge. L’université mise par ailleurs pleinement sur l’énergie verte: les nouveaux bâtiments qui sont érigés sur le campus, ne sont plus raccordés à la chaufferie, mais sont équipés de leurs propres PAC avec récupération d’énergie. Les émissions de CO₂du campus vont donc être systématiquement revues à la baisse.