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Améliorer le rendement des réseaux de chaleur à bois par la condensation

Article publié par Energie Bois Suisse dans son bulletin de mars 2011

Modernisation d'une installation de récupération de chaleur et d'épuration des gaz de combustion dans la centrale de chauffage au bois Gern à Winterthur, photo M. Rohner

De nombreux réseaux de chaleur au bois en Suisse affichent des déperditions de chaleur élevées qui conduisent à des pertes économiques considérables. Un important potentiel d’augmentation de l’efficacité dans la production de chaleur réside dans la condensation des gaz de combustion qui permet de réaliser des améliorations de rendement de 20 à 30 pour cent.

Pour l’exploitation de la chaleur de condensation, la température de retour moyenne doit être inférieure à 50 à 55 °C. En Suisse, particulièrement des réseaux de chaleur âgés affichent souvent des températures de retour élevées, qui peuvent dépasser 60 °C dans certains cas. Cela s’explique par exemple par des courts-circuits hydrauliques ou des pompes de réseau mal réglées. A côté des températures de retour élevées, les réseaux de chaleur mal conçus entraînent  d’importantes déperditions de chaleur et un besoin excessif d’énergie électrique pour les pompes de recirculation. Dans le cadre de l’étude «Optimisation des systèmes de chauffages au bois automatiques» [1] 25 installations de chauffage au bois ont été étudiées en Suisse. Plus de la moitié des installations montraient, dans la distribution de chaleur, des déperditions supérieures à 15 pour cent, certaines affichant même des déperditions atteignant 35 pour cent.

En Scandinavie, les réseaux de chaleur font l’objet d’une optimisation systématique depuis des années. Dans le cadre d’une étude étendue, ont été analysés 129 réseaux de chaleur, les températures moyennes de départ et de retour [2]. La température de retour moyenne, pour tous les réseaux étudiés, étaient de 48.2 °C.

En Suisse aussi, le thème de la distribution efficace de chaleur gagne en importance. Dans le cadre du renforcement de l’ordonnance sur la protection de l’air, les centrales de chauffage au bois existantes doivent être équipées de dispositions secondaires en matière de séparation des particules. Cela constitue souvent le moment idéal pour adopter des mesures augmentant le rendement. Une analyse structurelle permet généralement de faire passer au-dessous de 50 °C les températures de retour dans le réseau de chaleur à l’aide de mesures raisonnables. A côté de la récupération de chaleur à partir des gaz de combustion, les déperditions de chaleur dans le réseau
sont également abaissées. Grâce à la dispersion de température accrue, il est en outre possible de transporter davantage de chaleur à travers le réseau existant. Ces mesures d’assainissement permettent à l’exploitant, avec le même réseau de chaleur, la même installation de chauffage au bois et la même quantité de combustible, de vendre jusqu’à 30 % de chaleur en plus.

Les mesures augmentant le rendement sont également profitables pour la réalisation de nouvelles centrales de chauffage au bois. Une conception efficace du système hydraulique permet d’atteindre une dispersion de température plus élevée entre la température de départ et la température de retour. A son tour, cela réduit le débit massique dans le réseau de chaleur, ce qui permet de réduire le dimensionnement de celui-ci. Les températures de retour plus faibles rendent possible une récupération de chaleur à partir des gaz de combustion. Avec une amélioration du rendement de 20 à 30 pour cent, on peut réduire les dimensions de l’installation de chauffage au bois pour une production de chaleur inchangée. Une part des coûts d’acquisition de la condensation des gaz de combustion est déjà couverte par les moindres coûts d’investissement destinés à l’installation de chauffage au bois. Au bout d’un petit nombre d’années seulement les investissements en faveur de mesures augmentant le rendement sont rentabilisés si l’on prend en compte la rentabilité globale. L’augmentation des coûts de combustibles améliorera encore la rentabilité des installations efficaces.

En Scandinavie, les installations de condensation des gaz de combustion se sont largement imposées, elles sont utilisées dans quasiment toutes les centrales de chauffage au bois. Au cours de ces deux dernières années, de nombreuses installations combinées d’épuration des gaz de combustion et de récupération de chaleur ont été réalisées en Suisse également. Dans quelques années, des mesures augmentant le rendement pourraient devenir aussi la règle en Suisse car, face
aux variations des conditions-cadre, plus personne ne pourra se permettre de rejeter dans l’atmosphère, à travers la cheminée, jusqu’à 30 pour cent de la chaleur produite.

Roger Stahel, SaveEnergy, Lindau, www.saveenergy.ch

Bibliographie:

  • [1] Good, J., Nussbaumer, T., Jenni, A., Bühler J. : Systemoptimierung automatischer Holzheizungen, Schlussbericht 2005
  • [2] Petersson, S., Walletun, H.: Temperature levels in Swedish District Heating Systems, 2010