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Diverses installations de pompe à chaleur

Par Kristoferb sur Wikipédia anglais, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10795550

Chauffage et refroidissement simultané d’un supermarché

L’installation décrite ici se trouve dans un supermarché de la région d’Anvers.

En fait, il s’agit de trois installations qui assurent les besoins de froid et réutilisent, si nécessaire, la chaleur produite pour maintenir la température dans le magasin.

Le froid est produit à trois niveaux de température grâce à trois groupes de froid indépendants : le premier produit du froid à -35°C et les rejets thermiques chauffent l’entrée et la zone des caisses; le deuxième à -15°C et chauffe les locaux du personnel; le troisième à -10°C et chauffe le magasin. Chaque groupe est équipé de deux compresseurs. Selon la puissance de froid nécessaire, l’un des deux ou les deux seront utilisés. La puissance frigorifique totale atteint 100 kW.

Il s’agit donc de trois pompes à chaleur bien que le rôle premier de l’installation soit la production de froid, qui est continue toute l’année tandis que le chauffage des locaux ne se fait que si la température extérieure le demande. Un chauffage électrique est ajouté pour assurer une continuité d’alimentation en cas de panne et un complément de puissance lors des températures extrêmes.

Chaque groupe peut fonctionner selon trois modes selon les besoins calorifiques :

Sans récupération de chaleur : la condensation à lieu dans des condenseurs extérieurs sur le toit du supermarché et l’énergie, transmise à l’air extérieur, n’est pas récupérée. L’installation fonctionne uniquement en machine frigorifique et les performances sont déterminées par la température extérieure.

Avec récupération de chaleur durant les heures d’ouverture du supermarché : le groupe fonctionne comme pompe à chaleur avec comme source froide l’espace à refroidir.

Avec récupération de chaleur en dehors des heures d’ouverture du supermarché : la pompe à chaleur maintient une température intérieure plus basse que durant les heures d’ouverture (fonctionnement de nuit, de week-end).

Entre le 15 mars 1985 et le 26 avril 1985, les caractéristiques des groupes ont été mesurées en continu :

énergie électrique consommée aux compresseurs (P_el),
pression au condenseur (p_c),
pression à l’évaporateur (p_e),
température de sortie du compresseur (t₁),
température d’entrée du compresseur (t₂).

Durant la période de mesure, il n’a pas été fait usage des condenseurs d’appoint, les besoins calorifiques étant importants. Le chauffage d’appoint a été utilisé au total quelques heures en raison de la demande de puissance importante lors de la relance de chauffage matinale.

Les COP mesurés durant cette période pour une température extérieure moyenne de 10° sont les suivants :

		P_elmoyenne par heure [kW]	Temp. au condenseur [°C]	Temp. à l’évaporateur [°C]	COP instantané
Groupe 1	Sans récupération	3,733	26	– 32	3,49
	Avec récupération de nuit	4,77	34	– 32	3,29
	Avec récupération en journée	4,85	34,5	– 32	3,27
Groupe 2	Sans récupération	0,75	26,5	– 20	3,69
	Avec récupération de nuit	0,80	28	– 20	3,65
	Avec récupération en journée	0,90	33	– 20	3,48
Groupe 3	Sans récupération	4,42	26,5	– 13	4,03
	Avec récupération de nuit	3,66	29,8	– 11,5	3,58
	Avec récupération en journée	6,67	38	– 12	3,29

Sur base de ces résultats qui nous permettent d’extrapoler la puissance électrique à assurer par la PAC en fonction de la température extérieure, on peut discuter de la rentabilité économique de l’investissement. En tenant compte de l’évolution des températures moyennes et de la puissance de chauffage installée (18 kW, pour une demande de puissance de 40 kW par – 10 °C extérieurs, soit la couverture de 80 % des besoins), un coût total annuel de production de 1160,08 € a été calculé pour un coût moyen de l’électricité de 10c€. Ce coût inclut la consommation de l’appoint qui couvre les 20 % d’énergie non fournis par la PAC, soit environ 14 400 kWh.

L’année précédente, les frais de chauffage et de refroidissement avaient été de 3 600 €. Il y a donc une économie annuelle de 2 500 €. Le surcoût à l’investissement engendré par la transformation des machines frigorifiques en pompes à chaleur était de 8 750 €. Si on considère qu’une nouvelle installation de chauffage aurait de toute façon été installée et que celle-ci aurait coûté 5 000 €, le surinvestissement réel est de 3 750 €. Le temps de retour de l’investissement est donc d’un an et demi.

Source : Toepassing van de warmtepomp in supermarkten par J. Berghmans, Nationaal programma RD ENERGIE, diensten voor programmatie van het wetenschapbeleid, 1987.

PAC sur ventilo-convecteurs : la caisse d’épargne de Saint Etienne

L’installation concerne les 2^ème, 3^ème, 4^ème et 5^ème étages d’un bâtiment de type haussmannien à très forte inertie à Saint-Etienne. Les étages ont une surface de 2 903 m² dont 186 m² de locaux informatiques avec armoires de climatisation autonomes (2 x 32 kW). La surface climatisée par la PAC est de 2 717 m² pour un volume de 8 954 m³. Les déperditions du bâtiment sont de 0,43 W/m³K, soit 136 kW ou 50 W/m². Les besoins en froid sont de 240 kW en août, soit 88 W/m².

L’installation comprend une pompe à chaleur Air/Eau dont :

la puissance frigorifique est de 253 kW (eau à 12 – 7°C),
la puissance absorbée au compresseur est de 76,7 kW,
la puissance calorifique est de 230 kW (eau à 45°C avec T°_ext= 0°C),
Une puissance de ventilateur de 3,3 kW (débit total : 80 580 m³/h).

Il y a également une centrale double flux pour la préparation de l’air hygiénique (36 kW à la batterie chaude et un débit de 3 000 m³/h). Les unités terminales pour l’air hygiénique sont au nombre de 68, pour une puissance électrique totale de 109,8 kW. Les ventilo-convecteurs sont au nombre de 8, avec une puissance totale de batterie d’appoint de 40,8 kW.

Le coût d’investissement est de 114 € HT/m².

Le bâtiment est occupé du lundi au vendredi de 8h à 18h, le samedi de 8h à 12h. En période de chauffage, la température de confort est fixée à 20°C. La température de nuit à 15°C. En période de refroidissement, ces températures sont de 25 et 30°. Le passage du mode chaud au mode froid se fait à une température extérieure de 18°C. Le passage inverse à 15°C.

Le suivi de l’installation a été réalisé de mai 1995 à avril 1996. L’intégralité des besoins en chaud a été assurée par la PAC. Le COP annuel a été de 2,34 et le coût d’exploitation de 1,65 € HT/m².

Une installation identique mais non réversible avec chauffage par résistance électrique aurait provoqué un surcoût de consommation de 4 350 € HT sur l’année. Le temps de retour de la réversibilité est de 16 mois.

La part du change over dans le coût total est faible : 120 € pour 132 basculements.

Source : Ventilo-convecteurs alimentés par une pompe à chaleur réversible, revue Chaud Froid Plomberie n°600 mars 1998.

PAC Eau/Eau : gare de Sargans

Lorsque la gare de Sargans (Suisse) dû être agrandie en 1983, les concepteurs ont cherché une solution originale pour le chauffage des nouveaux locaux et ont opté pour la pompe à chaleur alimentée par la nappe phréatique. Les chaudières des anciens bâtiments ont cependant été conservées comme sécurité et pour couvrir les pointes.

L’eau de la nappe phréatique est également utilisée pour rafraîchir l’air en été. L’eau chaude sanitaire est chauffée par l’électricité indépendamment de la PAC.

Données techniques :

puissance de chauffage de la PAC : 217 kW (température d’évaporation de 1°C et de condensation de 60°C),
chauffages d’appoint : 192 et 157 kW,
demande de chaleur : 350 kW à – 11°C.

Si le comportement global a donné satisfaction aux utilisateurs, ils ont cependant pointé certaines imperfections :

Le système de régulation automatique mis en place est trop compliqué et nécessite toujours des interventions manuelles régulières. Par exemple, le besoin d’enclencher manuellement les chaudières d’appoint quand elles sont nécessaires.

La présence de gaz a été détectée. S’il provient en partie d’un garage automobile contigu, des recherches sont menées pour détecter la présence de gaz amené par l’eau phréatique.

Les campagnes de mesure ont montré que 98 % du besoin de chaleur était produit par la PAC. Son Facteur de Performance Saisonnier (SPF) est de 2,5. Ce résultat est assez faible pour une PAC Eau/Eau. La pointe puissance enregistrée a été de 220 W. Comparé à la puissance de dimensionnement de 350 kW, on voit que l‘installation a été largement surdimensionnée. L’avantage est le faible emploi des brûleurs traditionnels. Mais ce sur-dimensionnement est la cause du mauvais SPF.

Source : CADDET result 58, décembre 1990.

Conditionnement d’air d’une discothèque : le Top Jimmy’z Club

Le but des gérants de cette discothèque de Saronno (Nord de l’Italie) était de réduire les coûts d’investissement et de fonctionnement du système de conditionnement d’air. Ce type de bâtiment est en effet très énergivore vu qu’il nécessite un refroidissement même en hiver et les pertes thermiques sont très importantes vu le fort taux de renouvellement d’air.

Le système installé n’était pas efficace pour les fortes demandes de froid et les réponses rapides aux variations de cette demande. À Saronno, l’hiver est froid (-5°C) il faut donc préchauffer la salle à 20°C en début de soirée. Mais très vite la température monte et le système de traitement d’air doit pouvoir inverser son fonctionnement. Trois pompes à chaleur réversibles ont été installées ainsi qu’un récupérateur de chaleur.

Les PAC réversibles ont permis une économie d’investissement par rapport à une installation de chauffage et une autre de refroidissement. Les frais d’utilisation des PAC électriques sont raisonnables vu le fonctionnement à peu près exclusif en heures creuses.

Les paramètres de design sont les suivants :

volume à conditionner : 1 600 m³, 500 m², 260 personnes,
conditions intérieures en hiver : 20°C et 45 % d’humidité,
conditions intérieures en été : 24°C et 65 % d’humidité,
conditions extérieures en hiver : -5°C et 85 % d’humidité,
conditions extérieures en hiver : -5°C et 85 % d’humidité,
conditions extérieures en été : 32°C et 50 % d’humidité,
taux de renouvellement d’air : 7, soit 11 000 m³/h.

La puissance totale de chauffage installée est de 118,3 kW et celle de froid est de 120,5 kW. Les PAC ont été installées à l’extérieur et travaillent indépendamment, chacune s’étant vu attribuer une zone du bâtiment (la piste de danse, le bar, la zone de bureau). La puissance du récupérateur de chaleur est de 46,5 kW de chauffage et 11,6 kW de froid.

Les trois PAC ont permis une réduction de coûts d’investissement de 10 % Les coûts de fonctionnement ont eux été réduits de 36 %. La consommation d’énergie primaire a diminué de 17 %.

Source : CADDET result 110, avril 1992.

PAC pour piscine intérieure : la piscine municipale de Tøyenbadet

L’installation des pompes à chaleur dans ce complexe date de 1980 et fait suite à un audit destiné à réduire le coût énergétique. Le complexe comprend 2 piscines intérieures et 3 extérieures pour une surface d’eau totale de 1 745 m². La capacité d’accueil est de 2 000 personnes.

L’audit avait dégagé trois pistes d’économie : réduire la consommation d’eau chaude, récupérer la chaleur de l’air extrait et établir un monitoring énergétique du système.

Les améliorations ont été apportées en 3 étapes.

La première, en 1981/1982 a consisté en l’installation de nouvelles douches destinées à réduire les consommations d’eau et d’énergie.

La seconde étape (1982/1983) était l’installation d’une pompe à chaleur pour récupérer la chaleur de l’air extrait des zones de bassin. Cette seule mesure à réduit la consommation de 3 GWh. Elle a aussi réduit le degré d’humidité de l’air et limité la prolifération de moisissures dans le bâtiment.

La troisième et dernière étape, réalisée en 1987, était l’installation d’une autre pompe à chaleur conjointement à un échangeur de chaleur de chaleur Eau/Glycol. Leur rôle est de récupérer la chaleur de l’air extrait des douches et vestiaires, du bar et des locaux techniques. Un système de monitoring de l’installation a été placé en même temps.

La consommation du bâtiment avant les modifications était de 10,6 GWh électriques (l’ensemble du chauffage se faisait à l’électricité). Les consommations après transformation sont résumées dans le tableau ci-dessous.

–		1988	1989	1990	1991
Consommation [MWh]		4 839	5 393	5 407	5 668
Visiteurs		335 000	340 000	320 000	265 000
PAC
	Consommation [MWh]	1 159	987	1 012	1 068
	Production [MWh]	4 380	3 851	4 150	4 367
	COP	3,78	3,9	4,1	4,1
Besoins couverts par la PAC en %		91	71	77	77

Le coût d’investissement global dans les mesures d’économie d’énergie a été de 861 500 €. La consommation a été réduite de 5 800 000 kWh annuels, ce qui représente une économie d’exploitation d’environ 363 400 €. Le temps de retour a donc été de 2,4 ans.

Source : CADDET result 111, avril 1992.

Posted By : 25 Sep, 2007

De l’électricité au mazout pour cette nouvelle installation de chauffage central

De l'électricité au mazout pour cette nouvelle installation de chauffage central

Introduction

La Maison de Repos et de Soins (MRS) Ferdinand Nicolay accueille 84 résidents dans le cadre verdoyant de la petite ville de Stavelôot. Le bâtiment principal de 3 640 m² répartis sur 5 niveaux date de 1982 et était équipé jusqu’au début 2000 d’un chauffage électrique. Équipement qui fut démonté et remplacé par une nouvelle installation de chauffage central au mazout.

La situation initiale en tout électrique

La MRS disposait de trois types d’appareillage pour le chauffage du bâtiment et la production de l’eau chaude sanitaire (ECS) :

Des radiateurs : le chauffage individuel des locaux était réalisé via 140 accumulateurs mixtes, dont la puissance unitaire variait entre 1 et 2,5 kW pour un total de 180 kW, répartis sur l’ensemble des étages.

Des accublocs : la ventilation des locaux est assurée par 3 groupes de pulsion dont les batteries chaudes étaient alimentées par de l’eau chaude produite à partir de 5 chaudières électriques (accublocs) de 120 kW situées au sous-sol. Soit une puissance totale de 600 kW.

Des boilers électriques : la consommation quotidienne d’ECS est d’environ 3,5 m³. Sa production était assurée par deux installations : 3 boilers de 2.500 litres à accumulation de nuit avec chacun 2 résistances de 15 kW et 1 boiler en direct (électricité de jour) de 1.500 litres avec également 2 résistances de 15 kW. Au total une puissance installée de 120 kW pour un volume de 9.000 litres.

Deux transformateurs de 630 kVA, dont un seul est aujourd’hui utilisé, desservaient le bâtiment.

Les arguments du changements

La facture électrique dévolue au chauffage pèse lourd dans le budget. En 1997, elle s’élevait pour le poste chauffage à quelques 37 850 € pour une consommation de 600 000 kWh.

L’installation est peu fiable

À côté du prix de l’énergie utilisée, il faut aussi tenir compte du coût élevé de la maintenance des installations. Chaque année, il fallait remplacer des cartes de régulation, des résistances, des roulements, des moteurs,… pour quelques milliers d’euros.

L’installation est inconfortable

Le principe des accumulateurs électriques est de se charger la nuit, en fonction de la température extérieure, pendant que le prix de l’électricité est moindre (en heures creuses). Cependant même la plus fine des régulations ne peut prévoir le temps qu’il fera le lendemain. Cela présente deux inconvénients, d’autant plus importants si la régulation est basique ou défectueuse :

soit le lendemain, il fait plus chaud ou plus ensoleillé que prévu. Le convecteur a accumulé trop. Par ses pertes statiques, il surchauffera l’ambiance et il fait alors intenable dans le bâtiment ;

soit il fait plus frais que la veille. Dans ce cas, l’appareil n’a pas accumulé assez et en journée, la résistance directe s’enclenche consommant de l’électricité au prix fort.

Nouvelle installation

Décision fut prise de démonter l’ensemble des installations électriques de chauffage et de substituer ces équipements par une installation de chauffage central au mazout vu que le gaz de ville n’est pas disponible à Stavelot.

Comme il s’agit d’une nouvelle installation, la conception des circuits fut fonction des différentes affectations des locaux et de l’orientation des façades. Au total, 5 circuits de chauffage pilotés individuellement par une régulation climatique performante.

Deux chaudières haut rendement supportant des retours d’eau froide jusqu’à 40°C de 325 kW chacune ainsi que 2 boilers de 500 litres chacun occupent la chaufferie. Une attention particulière fut portée à l’isolation correcte des tuyauteries.

Chaque chaudière à la puissance nécessaire pour assurer par –12°C extérieurs, les besoins de chauffage des locaux (déperditions par transmission de 153 kW et par infiltration de 84 kW) et d’ECS (80 kW) soit 317 kW. En cas de panne d’une chaudière et si la température extérieure est suffisamment basse, les groupes de ventilation sont arrêtés momentanément afin d’assurer prioritairement ces besoins.

En ce qui concerne les 3 groupes de pulsion en tout air neuf existants, une rénovation de certaines gaines fut opérée ainsi que le remplacement des humidificateurs et de la régulation. Le système de récupération de chaleur sur l’air extrait par batterie à eau glycolée fut également amélioré.

Comparaison des consommations

En année climatique normale, la consommation énergétique du bâtiment fut de 648 000 kWh électriques en 1997 et de 606 000 kWh équivalent fuel en 2004. En s’arrêtant à cette première comparaison, on peut penser que l’économie est seulement de 42 000 kWh soit l’équivalent de 4 200 litres de fuel.

Si l’on ramène la consommation électrique de 1997 en énergie primaire (l’électricité est principalement produite en Belgique via des centrales nucléaires et des centrales TGV ou Turbine Gaz Vapeur dont les rendements respectifs sont de 30 et 55 %), on obtient 1 178 000 kWh de gaz sur base du rendement d’une centrale TGV. Le constat est flagrant !

On consomme donc 2 fois plus d’énergie primaire en chauffant à l’électricité en lieu et place d’une chaudière au fuel ou au gaz. Le gain environnemental est incontestable sans compter que la facture énergétique fond comme neige au soleil.

En effet, en 2004 avec une consommation de mazout de l’ordre de 55 000 litres, le budget fut de 18 600 € TVAC. La facture se serait élevée au minimum au double si cette même fourniture énergétique avait été assurée par une installation électrique.

Données

Le prix de l’énergie

En détail

Économique

Investissement global : 337 150 € TVAC
Des subsides peuvent être sollicités auprès de la DGO4 (UREBA) pour ce type d’investissement.

Informations complémentaires

Alain COLLARD
Directeur Résidence Ferdinand Nicolay
CPAS de Stavelot
Tél : 080 892 406
Email : alain.collard_3@publilink.be

Cette étude de cas provient des Sucess Stories réalisées par l’ICEDD, Institut de conseils et d’études en développement durable en 2004. En 2016, dans le cadre d’une restructuration des infrastructures du CPAS de la Commune de Stavelot, une nouvelle aile a été ajoutée au bâtiment. Elle compte 30 chambres supplémentaires et des espaces communs adaptés aux spécificités des résidents. L’électricité n’a évidemment pas été choisie pour assurer le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire.

Posted By : 25 Sep, 2007

Comment piloter ses installations d’un simple clic de souris ?

Comment piloter ses installations d'un simple clic de souris ?

Introduction

Le Centre Hospitalier de Mouscron (CHM) est né de la fusion en 1995 de la clinique privée « Le Refuge » et du Centre Hospitalier Régional (CHR) de Mouscron. D’ici quelques années, les activités du site « Le Refuge » seront transférées dans une toute nouvelle extension du site du CHR. Ce dernier, construit dans les années soixante, dispose d’une superficie de 22 000 m² et compte 155 lits d’hospitalisation. Une des dernières technologies URE (Utilisation Rationnelle de l’Énergie) installée fut celle d’une Gestion Technique Centralisée (GTC) pour le pilotage des installations de chauffage.

Une gestion technique centralisée ?

La régulation de chaque installation de chauffage repose sur les régulateurs locaux qui travaillent en autonomie et possèdent toute l’intelligence nécessaire à la conduite de l’installation. Tout au long de leur fonctionnement, ils stockent des informations provenant des différents équipements (températures ambiantes, températures extérieures…). Toutes ces données peuvent être transférées vers un ordinateur qui capitalisera et centralisera ainsi les différentes données.

De plus, la communication s’effectue dans les deux sens, c’est-à- dire que des paramétrages peuvent aussi être modifiés via la GTC. Un logiciel exploite les différentes données reçues via modem, bus de communication ou ligne téléphonique et les communique de façon conviviale avec l’utilisateur sous forme de schémas synoptiques, de graphiques ou de tableaux. Celui-ci peut ainsi visualiser à distance les différents paramètres de fonctionnement des installations, les modifier ou encore de relever des alarmes.

Il est également possible d’établir des historiques de fonctionnement (courbe de température d’eau, de température ambiante, horaire de programmation, …), ce qui permet de repérer très rapidement un dysfonctionnement de l’installation comme par exemple un mauvais fonctionnement d’un optimiseur, la détérioration d’une sonde, une mise en dérogation oubliée…

Le pilotage de l’ensemble des installations de chauffage s’effectue ainsi de façon centralisée, sur base de transferts d »informations. La gestion est donc grandement facilitée par des contrôles visuels fréquents.

Pilotage des installations de chauffage

Depuis fin 2002, une GTC pilote les installations de chauffage du site du CHR. Objectif : réguler au mieux les installations afin de répondre aux stricts besoins de chaleur nécessaire et ainsi réduire le niveau de consommation. Cette régulation s’opère à 3 niveaux :

Une régulation primaire sur les chaudières. La chaufferie compte 3 chaudières d’une dizaine d’années de 1 430 kW chacune et équipées de brûleur à gaz pulsé à modulation 2 allures. Un tableau synoptique sur la GTC permet de voir en direct les chaudières en demande et la température de chacune d’elles.
Les besoins annuels en chauffage du bâtiment sont de l’ordre de 2 285 MWh de gaz.

Une régulation secondaire sur les boucles d’alimentation au départ du collecteur principal où l’on pilote les vannes 3 voies en fonction des besoins thermiques particuliers de chaque section.

Une régulation terminale par zone d’occupation et par locaux via des vannes motorisées pilotées suivant les horaires d’occupation programmés.

La GTC va permettre de tenir compte de l’occupation des locaux soit via une programmation horaire soit via une détection de présence, de vérifier les équilibrages hydrauliques, d’enclencher les chaudières seulement quand il le faut, de réguler le fonctionnement des chaudières suivant le fonctionnement de la cogénération,…

Lors de notre visite au CHR, sur l’écran de contrôle les sondes de température extérieure indiquaient 9°C au niveau de la façade est et 19°C au niveau de la façade sud. Un écart de température de 10°C qui influence la température de départ des circuits de façade dont la GTC permet de vérifier la prise en compte.

Des économies ?

Les économies sont principalement réalisées sur les consommations de nuit et de week-end par une bonne prise en compte des inoccupations. Elles ont été chiffrées à quelques 11,6% de gaz pour l’année 2003 par rapport à la consommation annuelle avant placement de la GTC soit environ 14 000 €.

En détail

Économique

Investissement de 135 000 € TVAC pour la rénovation complète des régulations primaire, secondaire et terminale ainsi que pour l’acquisition du logiciel de la GTC.

Des subsides peuvent être sollicités auprès de la DGO4 (UREBA) pour ce type d’investissement.

Informations complémentaires

Paul ARDENOIS
Ingénieur Responsable Énergie
Centre Hospitalier de Mouscron
Tél : 056 858 914
Email : p.ardenois@chmouscron.be

Cette étude de cas provient des Sucess Stories réalisées par l’ICEDD, Institut de conseils et d’études en développement durable en 2004.

Posted By : 25 Sep, 2007

Régulation du chauffage au Collège St Paul de Godinne

Objectif de la rénovation

Le check-up complet des installations de chauffage du Collège St Paul effectué dans le courant de l’année 1997 amène une constatation générale : les installations et leurs composants vieillissent et ne répondent pas toujours ou ne répondent que partiellement au rôle auquel ils sont dévolus.

La conduite, les contrôles, les modifications horaires, les arrêts de chauffe et leur remise en route sont, à cette époque, toujours effectués manuellement par le responsable technique, obligé pour ce faire d’intervenir dans les nombreuses sous-stations dispersées sur tout le site. Des moteurs de vannes sont inopérants (ouverture manuelle pour assurer la chauffe), des horloges sont défectueuses et n’assurent plus les ralentis, la conduite des installations de chauffage devient de plus en plus ardue. Une modernisation de l’ensemble des installations s’impose.

Sous-station avant rénovation.

Les enregistrements de température effectués montrent clairement l’absence de ralenti nocturne.

Il faut remettre en état les régulateurs de tous les circuits, optimaliser les températures des locaux en agissant à la fois sur l’ambiance du local et sur la température de l’eau. Les ralentis doivent être performants et les dérogations aux horaires imposés doivent être facilement applicables (sans imposer un déplacement du responsable technique). Il faut également prévoir la protection anti-gel. Il s’agit d’une rénovation totale avec comme difficulté l’ancienneté du matériel déjà en place, aux performances déclinantes.

État des lieux

Le Collège, construit en pleine nature, fut inauguré en 1927. Sa surface au sol s’élève à plus de 7 000 m². Les bâtiments, tous en béton et érigés sur 5 niveaux abritent quelques 540 élèves, dont 318 internes. Parmi ces derniers, 308 bénéficient de chambrettes individuelles.

Les trois premiers étages sont réservés à l’enseignement proprement dit avec 37 classes et 162 locaux à destinations particulières (labos, salles d’étude, locaux informatiques, locaux paramédicaux, restaurant et cuisines, salle des fêtes, locaux techniques, chaufferies et sous-stations, sanitaires, 27 locaux administratifs).

Les deux derniers étages sont réservés aux dortoirs et à leur équipement sanitaire. Un complexe sportif se composant d’un hall de sports et d’une piscine couverte complète l’infrastructure.

Implantation telle que reprise sur la nouvelle GTC (on y retrouve la température mesurée par les sondes extérieures).

Les bâtiments sont occupés toute la semaine, sauf le week-end. Les internes rentrent le dimanche soir. Les vacances scolaires sont mises à profit pour héberger d’importants groupes extérieurs (stages de langue, sportifs…).

Avant novembre 1998, la puissance totale des installations de chauffage (hors complexe sportif) était de 4 357 kW répartie sur 9 chaudières :

8 alimentées au fuel dont 2 produisant de la vapeur,
1 alimentée au gaz propane (salle d’escalade).

Ces chaudières assurent le chauffage de tous les locaux ainsi que la production d’eau chaude sanitaire via des boilers ou échangeurs rapides.

La consommation annuelle moyenne s’élève à 403 000 litres fuel, pour un coût total TVAC de 108 000 €/an.

Les corps de chauffe sont en fonte pour les plus anciens, en acier avec ailettes pour les plus récents (80 %). La plupart des radiateurs sont déjà équipés de vannes thermostatiques du type institutionnel (anti-vandalisme) avec limitation de température haute.

Les circuits hydrauliques sont bien séparés et desservent des groupes de locaux de même nature (classes, dortoirs, restaurant, … ) en fonction des périodes d’occupation équivalentes. Leur régulation s’effectue via des vannes mélangeuses activées par des sondes extérieures ou d’ambiance et des panneaux installés dans les chaufferies et sous-stations.

Centrale de gestion technique

Pour la conduite et le suivi de l’ensemble des installations rénovées, le responsable technique dispose maintenant d’une GTC (Gestion Technique Centralisée). Elle permet de consulter immédiatement une sélection de graphiques, tous les jours et à n’importe quelle heure. Des schémas synoptiques donnent une parfaite vision de la situation réelle au moment de la consultation. On pourra ainsi relever :

les températures extérieures aux points cardinaux,
la température des chaudières, des collecteurs et des boilers,
l’ouverture en pourcentage des vannes mélangeuses avec la température de l’eau de départ et du local témoin correspondant,
l’état des circulateurs,
l’état des brûleurs,
l’état des cascades des chaudières,
les horaires de fonctionnement et dérogations de tous les circuits,
les relevés temporels graphiques ou numériques des températures extérieures, des classes, des dortoirs…
les points de consigne (températures jour, ralentis, courbes de températures).

Écrans de la GTC.

Le pilotage de l’ensemble des installations de chauffage s’effectue ainsi de façon centralisée, sur base de ces données. La gestion est grandement facilitée par des contrôles visuels fréquents. Les horaires, les dérogations et les vacances sont programmés de façon précise (à la date, au jour et au 1/4 d’heure près). Les pannes sont décelées rapidement avec leurs causes. Le fonctionnement en alternance des équipements (cascade de chaudières, circulateurs) est garant de leur longévité et de la sécurité. La planification de la maintenance est assurée par la comptabilisation des heures de fonctionnement. Les interventions du service technique sont ponctuelles et garantes de la bonne marche de l’installation.

Par ailleurs, et compte tenu des conditions d’exploitation décrites ci-dessus, les économies d’énergie furent significatives.

La rénovation des installations de chauffage s’est effectuée en plusieurs phases :

Phase 1 – le Collège central (du 25 mai 98 au 30 novembre 98)

Le service technique du collège remplace ou adapte les vannes mélangeuses, sondes d’eau et d’ambiance, sondes extérieures et autres composants pour les rendre compatibles à la nouvelle régulation.

De plus, les deux chaudières à vapeur et leurs 4 circuits sont automatisés.

Le service technique du collège tirera environ 2 km de câbles divers ainsi que le bus permettant de véhiculer les informations relatives à plus de 200 points traités.

Les citernes mazout sont équipées de sondes pour permettre une lecture directe des stocks de fuel.

En chaufferie, les armoires électriques sont remplacées et modernisées pour la protection des moteurs, circulateurs, brûleurs…

Nouveaux régulateurs, nouvelles sondes et vannes.

Un support informatique performant est mis en place (pc, imprimante, logiciel) et rassemblé dans un bureau réservé à son usage exclusif.

Local de gestion.

Un transmetteur téléphonique signale immédiatement les pannes critiques.

Quelques chiffres budgétaires :

Facture fournisseurs externes : matériel : 31 400 €
Facture fournisseurs externes : support informatique : 10 000 €
Estimation fournitures et main d’œuvre interne : 13 700 €

Phase 2 – le Bloc Pavillon ( 13 septembre 99 – 20 décembre 99)

Conçue selon les mêmes principes que le Collège central, celle-ci est opérationnelle depuis décembre 1999 et offre directement les mêmes atouts dans la conduite des installations.

Le coût de cette seconde phase :

Facture fournisseurs externes : 16 300 €
Estimation fournitures et main d’œuvre interne : 4 600 €

Phase 3 – le complexe sportif et la piscine (année 2000)

Réalisée en 2000, cette phase était plus complexe, surtout au niveau piscine où de nombreux paramètres ont dû être pris en compte pour assurer une conduite optimale de ces installations très spécifiques (qualité de l’eau, température, humidité relative, pH, filtration, conditionnement d’air…).

Budget (hors réalisation en interne) :

Facture fournisseurs externes : 14 600 €

Résultats

Investissement

Budget Total de la centrale de Gestion Technique
Phase 1 bloc – Central collège (1998)	55 100 €
Phase 2 bloc – Pavillon (1999)	20 900 €
Phase – Complexe sportif (2000)	14 600 €
Total	90 600 €

Remarque : dans le cas du complexe sportif et de la piscine, il s’agit de montants hors prestations de main d’œuvre du service technique interne.

Économie

Évolution des consommation annuelle depuis la rénovation de la régulation. Il s’agit de consommation normalisées, c’est-à-dire recalculée pour des conditions météorologiques moyennes communes.

En 2001, on a enregistré par rapport à l’année 1998, une économie de 125 000 litres de fuel/an, au prix moyen de 0,2116 €/litres de fuel. Soit une économie annuelle de 26 450 €/an, pour un investissement total de 90 600 €. Le temps de retour de l’investissement est donc de 3,4 ans.

Toutes ces interventions datent du début des années 2000, le temps de retour estimé est largement écoulé et avant 2006 l’investissement a été récupéré. En 2016, (plus de 10 ans plus tard) , l’institution a économisé au moins 1 250 000 litres de fuel. Au prix moyen de ces 10 dernières années cela représente un montant de 860 000,00 €.

Category Archives: Chauffage

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De l’électricité au mazout pour cette nouvelle installation de chauffage central

Introduction

La situation initiale en tout électrique

Les arguments du changements

L’installation est peu fiable

L’installation est inconfortable

Nouvelle installation

Comparaison des consommations

En détail

Économique

Informations complémentaires

Comment piloter ses installations d’un simple clic de souris ?

Introduction

Une gestion technique centralisée ?

Pilotage des installations de chauffage

Des économies ?

En détail

Économique

Informations complémentaires

Régulation du chauffage au Collège St Paul de Godinne

Objectif de la rénovation

État des lieux

Centrale de gestion technique

Phase 1 – le Collège central (du 25 mai 98 au 30 novembre 98)

Quelques chiffres budgétaires :

Phase 2 – le Bloc Pavillon ( 13 septembre 99 – 20 décembre 99)

Le coût de cette seconde phase :

Phase 3 – le complexe sportif et la piscine (année 2000)

Budget (hors réalisation en interne) :

Résultats

Investissement

Économie