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Article

1 - CONCEPTION D'UN RÉSEAU DE DISTRIBUTION D'EAU GLACÉE

2 - CANALISATIONS DE DISTRIBUTION D’EAU GLACÉE

3 - FRIGOPORTEURS : L'EAU ET LES FLUIDES AVANCÉS

  • 3.1 - Eau
  • 3.2 - Fluides avancés
  • 3.3 - Saumures à basse température

4 - POMPAGE D’EAU GLACÉE

5 - INTERFACES DE RACCORDEMENT ENTRE LES RFU ET LEURS CLIENTS

6 - RECOMMANDATIONS POUR L’INSTALLATION DU CLIENT

| Réf : BE9322 v1

Pompage d’eau glacée
Réseaux de froid urbain - Réseaux de distribution

Auteur(s) : Jacques DELBÈS, Adrien VADROT

Date de publication : 10 avr. 2000

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Sommaire

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Auteur(s)

  • Jacques DELBÈS : Directeur technique - Direction industrielle Chaud et Froid urbains – Cogénération d'ELYO

  • Adrien VADROT : Ingénieur projets - Direction industrielle Chaud et Froid urbains – Cogénération d'ELYO

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INTRODUCTION

Dans un réseau de froid urbain (RFU), la distribution assure la liaison entre la production et les utilisateurs. Cette partie du système fait l'objet d'études attentives dès la conception du RFU, mais aussi tout au long de sa vie, chaque fois qu'un événement nouveau se présente, comme le raccordement d'un nouveau client, pour l'adapter au nouveau profil de la charge.

C'est un élément du coût du RFU très important dès l’investissement et tout au long de l'exploitation. En effet, sa mise en place, très onéreuse et perturbatrice (la plupart du temps en souterrain, en milieu urbain), nécessite des travaux considérables pour atteindre des utilisateurs lointains. Le tracé et le dimensionnement des canalisations impliquent un pari sur l'avenir en nécessitant un plan de développement difficile à établir compte tenu des paramètres multiples mis en cause. Bien souvent, les autorisations administratives nécessaires pour effectuer les travaux conduisent à poser des canalisations qui ne seront pas immédiatement rentabilisées (traversées de voies importantes de circulation, intégration en galeries techniques encombrées).

À partir des paramètres fixés par le cahier des charges des clients et du régime des températures déterminé en production, l'optimisation du réseau intègre la réduction des diamètres des canalisations, donc des débits, mais aussi la réduction des pertes de charge et des gains thermiques qui contribuent à réchauffer le fluide frigoporteur sur son parcours. Ces aspects ont un impact bien plus important pour les RFU que pour les chauffages urbains car l'écart maximal possible de température entre départ et retour est de l'ordre de 12 à 15 K, ce qui conduit à des canalisations de dimensions très importantes, alors qu'en chauffage urbain, les écarts vont jusqu'à 50, voire 80 K, ce qui permet de réduire beaucoup la taille donc le coût des réseaux.

Les technologies actuelles offrent un choix important de solutions pour la construction des réseaux, allant des classiques tuyauteries en acier en caniveau aux tubes en époxyde armé de fibres de verre posés enterrés, sans isolation sur le retour.

Les obligations contractuelles de l'opérateur vis-à-vis des utilisateurs conduisent bien souvent à des réseaux maillés pour réduire les risques d'interruption du service sur une branche du réseau.

Le coût du pompage est un poste de dépense important du bilan d'exploitation qu'il faut maîtriser au mieux, en adaptant le débit à la demande, en réduisant les pertes de charge et en maintenant un écart de température aussi élevé que possible entre départ et retour, pour que chaque mètre cube distribué transporte le maximum d'énergie.

Cela explique les recherches en cours pour mettre au point des additifs et des « fluides intelligents » permettant de réduire les pertes de charge sans réduire les échanges thermiques et la capacité calorifique.

La relation avec les clients fait l'objet de mises au point détaillées pour préciser les modalités techniques et financières du raccordement, direct ou avec échangeur.

Il est important de convaincre les clients que le RFU et leurs installations sont complémentaires et que certains choix techniques des systèmes utilisateurs favorisent l'efficacité globale, en particulier ceux qui contribuent à maintenir le réseau le plus près possible de ses conditions de fonctionnement nominales.

De plus en plus, on fait appel au télérelevé des compteurs dans les sous-stations et à leur télésurveillance pour vérifier les conditions de marche et, éventuellement, intervenir pour améliorer le fonctionnement du réseau.

L’exploitation du réseau comprend le traitement d'eau, la recherche des fuites, la surveillance de l'isolation thermique, de la corrosion et de la robinetterie, ce qui en fait aussi un poste important du budget d'exploitation.

Cet article, deuxième partie des trois volets de la présentation du froid urbain, est extrait de « District Cooling Handbook », édité par Elyo et l'European Marketing Group on District Heating en juin 1999 dans une seconde version, sous l'égide du programme européen EUTHERMIE.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be9322


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4. Pompage d’eau glacée

Plusieurs raisons font des pompes un élément essentiel d'un RFU :

  • leur débit et leur hauteur de charge limitent les performances du réseau de distribution ;

  • leur consommation d’énergie (particulièrement d’énergie électrique) représente une part importante des dépenses de fonctionnement. Leur choix doit être déterminé par des calculs comparatifs portant sur les pertes de charge de distribution en fonction du diamètre des tubes.

L'apparition de dispositifs de contrôle à vitesse variable a représenté un progrès important dans les RFU. En effet, ces dispositifs adaptent continuellement le débit du réseau à la demande réelle des consommateurs tout en optimisant la consommation énergétique.

4.1 Emplacement de la pompe

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4.1.1 Pompage centralisé

Dans un système de pompage centralisé, une seule et même pompe est utilisée pour la distribution de l'eau dans tout le réseau, y compris dans le refroidisseur, dans les canalisations de distribution et dans les sous-stations. La pompe doit produire une pression suffisante dans l'ensemble du réseau afin de répondre aux besoins en pression des utilisateurs à forte perte de charge [67] [72]. La figure 10 illustre un système de pompage centralisé typique.

Ces systèmes sont faciles à utiliser et leurs coûts d'installation et d'entretien peu élevés.

Les fabricants de refroidisseurs préconisent un débit constant de liquide associé à des vannes de contrôle de température à trois voies pour la régulation [73]. Ce type de régulation demande un débit de pompage constant ; la consommation d’énergie électrique est par conséquent élevée.

Il est difficile de contrôler le débit d'eau et la température, et des problèmes d'équilibre risquent de se produire en raison du fait que plusieurs circuits différents sont reliés [52]. Il est difficile d'agrandir un tel système, à moins que les pompes d'origine ne soient surdimensionnées. Des pompes de surpression peuvent être ajoutées dans la boucle mais cela accroît les problèmes de contrôle...

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