CHAUFFAGE URBAIN

Réseau d’alimentation en eau non potable (ENP)

Il va devenir nécessaire d’ouvrir les réseaux urbains à de nouvelles sources d’énergie renouvelable pour le chauffage de l’habitat.

Couvrir les besoins thermiques de quartiers urbains entiers en valorisant les ressources superficielles que nous offre l’eau présente dans la nature est dès à présent envisageable et va devenir indispensable. Ceci ne serait-ce que pour respecter notre Loi sur la Transition Energétique et la Croissance Verte. Le bon sens nous commande de le faire en :

-        minimisant autant que faire se peut la multiplication de solutions individuelles

-        trouvant un compromis entre le cout des infrastructures tuyauteries et les performances.

Cela sans construire de nouveaux bâtiments mais en alimentant les bâtiments existants difficiles à isoler après-coup par des réseaux d’alimentation en eau non potable. Ceci afin de diminuer dans des proportions importantes les consommations en électricité et en gaz.

Moyennant une volonté politique la région parisienne peut se prêter à la mutualisation du système énergétique. Particulièrement du fait de l’amélioration des performances induites par l’association des réseaux profonds et superficiels. Ceci quitte à développer de nouveaux produits associés au comptage et à la distribution d’eau non potable ayant une température intermédiaire entre celle de nos nappes libres et celle du rejet vers l’aquifère profond du réseau géothermique. Ceci de telle sorte que l’énergie thermique prélevée dans notre environnement provienne de ces deux sources, l’aquathermie superficielle étant on le sait maintenant, pérennisée dans le temps par les apports solaires. La municipalité et le préfet de région serait au titre du PREH associés pour mettre en place au plus tôt cette mutualisation afin de définir la structure juridique, le montage financier, la réalisation et l’entretien du réseau de chaleur. La taille du quartier pouvant être couvert dépendra des ressources géothermie disponibles au droit du site ainsi que des besoins thermiques en surface.

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La région parisienne, située en bordure de l’aquifère profond du dogger pouvant bénéficier à la fois de l’eau géothermale et de l’aquathermie superficielle par le fait qu’elle est irriguée par la Seine, la Marne et l’Oise se trouve dans une position particulièrement favorable pour pouvoir bénéficier du chauffage thermodynamique

Pour les zones trop éloignées de la Seine, les nappes libres du sous-sol de la région parisienne bénéficient un potentiel géothermique superficiel allant de moyen à fort du fait de son sous-sol sédimentaire. On observe que Boulogne situé dans une boucle de la Seine, a un potentiel géothermique moyen comparable à celui situé dans la boucle de la Marne à Saint Maur ou une PAC aquathermique privative a été installée avec succès

 

A noter que le site Géoportail accessible à partir des cartes des rivières françaises est une aide précieuse pour se faite une idée des surfaces et des distances.

 

Cas particulier de la station Station de Pompage SP4 sur Boulogne Billancourt

La figure ci-dessus montre un réseau d’eau municipal non potable sur Boulogne Billancourt alimenté par une station de pompage SP4 située en bordure de la Seine.

Ce réseau associerait l’eau chaude géothermale et l’eau froide du fleuve selon un circuit comparable à celui de la figure 3 page 21 de l’épilogue du livre «La chaleur renouvelable et la rivière ».

Son implantation permettrait selon la température du fleuve et pour un débit d’eau géothermale à 50°C de 200 m3/h pompée à l’emplacement de SP4 de disposer d’une puissance thermique naturelle et renouvelable comprise entre 8400 et 14 000 kW. La puissance thermique disponible serait même sensiblement supérieure par le fait que la puissance utile en énergie primaire pour assurer le fonctionnement des chaufferies hybrides en mode thermodynamique représente 20% des chiffres ci-dessus. Ceci pour un COP de 6 envisageable avec un réseau ENP à 20°C. Lorsque la chaufferie hybride fonctionne en mode thermodynamique une bonne partie de cette puissance étant prélevée dans le fleuve. C’est sensiblement 12 000 Foyers qui pourrait ainsi être ainsi chauffés

 

La géothermie profonde basée sur l’exploitation des ressources thermiques de nos aquifères captifs profonds devrait donc en toute logique devenir, au travers de réseaux de chaleur, la structure de base sur laquelle s’appuie un nouveau concept de chauffage de l’habitat. Ces ressources profondes n’étant pas inépuisables une évolution intéressante pourrait aussi pour la région située au barycentre du dogger consister à mieux utiliser l’énergie thermique que l’on n’y prélève actuellement. Ceci en récupérant en partie l’énergie fatale issue du rejet d’eau chaude vers l’aquifère captif profond. Ce rejet bien qu’étant à température relativement basse proche de quelque 30 à 40 degrés centigrades pourrait être utilisé pour améliorer la performance des réseaux associés à l’aquathermie superficielle des pompes à chaleur eau eau. Ceci en augmentant la température de la source froide. Le bien que l’on peut en retirer en termes de performance est loin d’être négligeable.

 

Logiciel OCES pertes de charges linéaires dans les tuyauteries (Windows XP pro)

A titre d’information la perte de charge dans une tuyauterie de 800 mètres de long ayant un diamètre de 350mm intérieur et parcouru par un débit d’eau de 400 m3/h* (6666 l/mn) n’est que de 0,35 bar.

Ceci en provoquant une perte de puissance limitée à 1,7 kW alors que la puissance thermique transmise est voisine de 5800 kW pour une chute de température dans les évaporateurs de 10°C

*Ceci pour 3 départs de même diametre (voir épilogue du livre)

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Le logiciel OCES donne des résultats comparables à ceux obtenus à partir des courbes de Mr Seltz (abaque)

Il donne les pertes de charges en m/m (pour la longueur totale de 800m  0,005×800= 40 m d'eau correspondant à 0,4 bar comparable à celle Il faut aussi tenir compte de la correction en raison de la densité de l’eau supérieure à l’huile.  La transcription du fichier OCES sur Excel permet de faire cette correction.

 

De tels réseaux alimenteraient en eau non potable(ENP) à 20°C l’évaporateur des pompes à chaleur installées dans la chaufferie des immeubles. Cette solution permettrait de généraliser la solution chaufferie hybride en ville telle qu’elle est décrite dans le cadre du « Cas pratique ».Ceci en faisant bénéficier tous ses habitants de ses avantages. Le complément ENR aux chaufferies fioul ou gaz ou actuelles. Celles-ci évoluant vers un nouveau mode de marche conforme à la chaufferie hybride La température de l’alimentation en ENP (source froide) étant sensiblement 10°C au-dessus de la température habituelle de la nappe libre souvent à 10°C et celle du rejet vers le fleuve proche de 5°C cela permettrait de réduire notablement la consommation en énergie primaire pour chauffer l’habitat en améliorant la tenue de l’aquifère captif dans le temps.

 

 

Autre exemple de mini réseau indépendant d’alimentation en ENP

(Prélèvement et rejet dans la Seine)

 

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Les surfaces des terrains et les lots cadastraux

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La distance du collecteur principal jusqu’aux parcelles à équipées avec complément EnR par PAC aquathermique
Dans le cas présent L = 850m  (Trait en pointillé)

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La disposition des bâtiments montrant l’emplacement de la chaufferie,  l‘emprise des parkings en sous-sol et les zones en plein terre