CHAUFFAGE
Install Magazine 966 – décembre 2019

La mise à niveau de la chaufferie génère des économies d’énergie

La Ville de Leuven s’attaque à son patrimoine immobilier

La ville de Leuven a élaboré un plan par étapes pour devenir neutre en carbone d’ici 2050. Une des composantes vise à réduire les émissions des bâtiments de 55% d’ici 2030. La ville donne le bon exemple en prenant ses propres bâtiments en mains. La première phase consiste à réaliser des profits faciles en mettant les chaufferies obsolètes à niveau. L’exemple de l’hôtel de ville historique démontre à quel point il est possible de réaliser des économies.

Une chaufferie historique

L’hôtel de ville gothique date du quinzième siècle et est un des monuments historiques de la ville. Au fil des ans, plusieurs bâtiments et ailes ont été ajoutés et l’installation a été adaptée. Il y avait trois chaudières et les deux installations les plus anciennes ont été rénovées. Par ailleurs, la chaudière du bureau de police au Grote Markt a été remplacée par une sous-station qui est alimentée par l’installation rénovée. Cette chaufferie dessert aujourd’hui une partie de l’hôtel de ville historique, le bâtiment arrière qui héberge la radio VRT, et la sous-station de la police.

Un dimensionnement correct

L’ancienne installation comprenait une cascade de chaudières au gaz atmosphérique qui avaient fait leur temps. Le rendement était très inférieur aux modèles à condensation modulantes modernes et les chaudières ne pouvaient pas être découplées hydrauliquement. Lorsqu’une chaudière fonctionnait, les autres étaient alimentées, ce qui réduisait encore le rendement. Il était donc temps de revoir l’ensemble. L’étude a été confiée au bureau d’études Van Dam qui a présenté le concept le plus prometteur. Les travaux ont été réalisés par l’entreprise anciennement dénommée Debie-Veba et rebaptisée depuis en Comtis.

Le premier souci du bureau d’études Van Dam fut d’éviter le surdimensionnement. La manière classique de travailler avec l’ajout d’un facteur de sécurité à chaque étape de la conception génère des installations trop grandes qui fonctionnent rarement, voire jamais, aux conditions de la conception. Lors d’une mise à niveau, il faut donc définir correctement les régimes de chauffage et les puissances utiles. L’installation de distribution a été cartographiée et les pertes de charge ont été calculées. L’ensemble a été modélisé via le logiciel Hysopt pour dimensionner les pièces.

Le résultat est une configuration de trois chaudières à condensation au gaz Vitocrossal de Viessmann d’une puissance de 240 kW chacune. La partie pour la radio VRT est une installation distincte qui est commandée par une chaudière et son propre réglage. A côté de cela, une chaudière double dessert l’hôtel de ville historique et le bureau de police. Une partie de l’installation peut assister l’autre partie en cas de nécessité.

Limiter le pompage autant que possible

La détermination des puissances et des débits permet aussi d’optimiser l’installation hydraulique. Le bureau d’études Van Dam a réussi à éviter d’installer le collecteur primaire et la pompe de dérivation. La sous-station au bureau de police n’a pas non plus de pompe primaire. Les pompes des circuits de distribution tirent directement leur débit du collecteur. « Lors d’une rénovation, il ne faut pas se laisser aveugler par la consommation des chaudières », explique Frank Van Dam. « La consommation électrique des pompes n’est pas non plus à sous-estimer. Une pompe de dérivation qui fonctionne en continu est très énergivore. » En évitant de placer les pompes primaires et en travaillant avec des pompes économiques à vitesse contrôlée, l’énergie de la pompe a été réduite à une fraction de l’état avant la rénovation.

Un tel concept hydraulique n’est possible qu’avec des chaudières disposant d’une grande contenance en eau parce qu’elles n’ont pas besoin de débit minimum. Si un certain débit doit être garanti pour la chaudière, un circuit primaire séparé et la pompe correspondante doivent alors être installés.

Optimisation hydraulique

L’optimisation de l’installation de distribution hydraulique permet de garantir un fonctionnement correct. Le choix s’est porté systématiquement sur des diamètres de tuyaux plus grands pour réduire la perte de charge. Il est donc possible d’atteindre le même débit avec des vitesses plus basses, ce qui est bénéfique pour la consommation de la pompe. Augmenter la contenance en eau de l’installation de distribution permet aussi de stocker plus d’énergie dans l’installation de distribution sans nécessiter de réservoirs tampons séparés. Comme il n’y a pas d’étapes intermédiaires entre les chaudières et les circuits de distribution, la température de la chaudière peut être maintenue plus basse : il n’y a que 10°C de différence entre la température des chaudières et la température de départ des circuits de distribution. De plus, il n’y a pas de mélange avec l’eau chaude dans la conduite de retour, notamment par les bouteilles casse pression. Tout ceci génère un effet de condensation optimal.

Le fonctionnement correct de l’installation hydraulique dépend de la présence d’air et du maintien de la pression. Dans le cas présent, un vase d’expansion avec un compresseur a été installé pour maintenir la pression. Les séparateurs de microbulles ne sont pas optimaux lorsqu’ils sont placés en un point bas de l’installation, ce qui est le cas ici. Voilà pourquoi un dégazeur par dépression est prévu. Les gaz dissous dans l’eau sont libérés à mesure que la pression diminue. L’appareil prélève une quantité d’eau de l’installation ce qui réduit la pression. L’air éventuellement dissous est libéré et éliminé tandis que l’eau exempte de gaz est renvoyée dans le circuit.

Mesurer pour optimiser

L’intelligence embarquée dans les pompes permet d’optimiser l’hydraulique. Les appareils Grundfos possèdent un système de mesure de température et de débit. En les combinant à un capteur de température sur le retour, il est possible de déterminer les puissances réellement délivrées par circuit. Ces puissances sont alors répertoriées pour optimiser l’ajustement selon les besoins réels. Le fonctionnement à condensation gagne alors en efficacité.

L’installation est surveillée à plusieurs niveaux. Un moniteur de corrosion détecte par exemple l’apparition de corrosion dans l’installation, suite à des problèmes de qualité de l’eau ou l’ajout d’oxygène.

Un modèle de chaufferie

L’entreprise d’installation Debie-Veba a fait de cette chaufferie une installation modèle. Le tracé des conduites a été rationalisé et une attention a été portée à l’accessibilité des composants pour faciliter la maintenance ou les réparations. Tout est isolé et des plaquettes identifient les éléments.

Comme mesure d’économie d’énergie supplémentaire, l’éclairage de la chaufferie a été remplacé par des lampes led économiques.

Soutien européen

Cet exemple montre qu’il est possible de réaliser des économies rien qu’en mettant une chaufferie à niveau. On s’attend à une économie d’environ 30% sur la consommation de gaz et de 90% pour la consommation de la pompe, dans le meilleur des cas. La réaffectation de l’hôtel de ville historique est entretemps envisagée. Des mesures seront sans doute prises pour réduire les besoins en chauffage, ce qui générera des économies supplémentaires.

Les efforts de Leuven pour devenir climatiquement neutre sont soutenus et reconnus par l’Europe. La ville a été récompensée par l’European Green Leaf 2018. La rénovation de la chaufferie a été soutenue financièrement par le programme Elena. Il s’agit d’une initiative de la Banque européenne d’investissement et de la Commission européenne qui octroie des subsides aux études de faisabilité et études techniques visant à installer des techniques écoénergétiques. Sous le nom de projet L.E.U.V.E.N., une demande de subsides a été rentrée, qui a été acceptée. Ce projet fait partie du réseau climatique plus large Leuven 2030 qui vise à réunir le plus grand nombre de parties prenantes pour réaliser la transition énergétique dans les bâtiments.

Par Alex Baumans