Présentation
Auteur(s)
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René NARJOT : Ingénieur de l’École Centrale des Arts et Manufactures
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Lire l’articleINTRODUCTION
On désigne sous le nom de chauffage urbain une distribution de chaleur à un certain nombre d’immeubles d’une ville, d’un quartier ou d’un ensemble immobilier : cette distribution se fait par un fluide chauffant circulant dans un réseau de tuyauteries.
On a depuis quelques années tendance à désigner ces installations par le terme réseaux de chaleur, mais il est préférable de réserver ce nom au réseau proprement dit, c’est-à-dire aux tuyauteries de transport du fluide chauffant qui relient la source de chaleur aux sous-stations (points de livraison de la chaleur aux usagers).
L’article Réseaux de chaleur. Transport Réseaux de chaleur- Transport traite donc essentiellement de cette partie de l’installation de chauffage urbain et l’on traitera dans le présent article les problèmes de sources de chaleur et de sous-stations.
Les avantages et inconvénients de la distribution par réseaux de chaleur sont développés dans l’article précité. On y trouvera également exposées les notions de :
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puissance à fournir au réseau ;
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courbe de charge donnant en fonction du calendrier la puissance à fournir au réseau au cours d’une année ;
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courbe des débits classés donnant le nombre d’heures au cours de l’année durant lesquelles un pourcentage donné de la puissance maximale installée a été fourni ;
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coefficient de charge : rapport de la somme des puissances appelées par les usagers à un instant donné à la somme des puissances souscrites ;
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rendement instantané : rapport de la puissance fournie à l’ensemble des usagers à celle fournie au réseau au même instant ;
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rendement moyen annuel : rapport de la somme des consommations annuelles des usagers à celle fournie au réseau pendant la même période.
Les chauffages urbains, qui utilisent des fluides à haute pression et haute température et les distribuent à travers le domaine public et les immeubles d’habitation, doivent tenir compte des dangers que peuvent présenter ces fluides : les installations doivent être réalisées en tenant compte de toutes les réglementations qui leur sont applicables et ne rien négliger sur le plan de la sécurité.
Dans cet article, on désigne en général par le terme usagers les occupants des locaux chauffés à partir du chauffage urbain par l’intermédiaire des sous-stations. Le concessionnaire du chauffage urbain facture la chaleur aux représentants des usagers desservis par une même sous-station et désignés en général par le terme d’abonnés.
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Aspect économique du chauffage urbain4. Sous-stations
Les divers schémas de principe figurés dans ce paragraphe ont été pour la plupart volontairement simplifiés et ne comportent que les dispositifs et appareils essentiels relatifs aux cas particuliers qu’ils concernent. Les schémas complets comportant l’ensemble des appareillages nécessaires pour les diverses fonctions de régulation, sécurité, contrôle, comptage seront facilement reconstitués à l’aide des quelques schémas détaillés donnés.
4.1 Généralités
4.1.1 Rôle de la sous-station. Différents types
On appelle sous-station (ou poste de raccordement ou poste d’abonné ) le local et l’ensemble des appareillages qui y sont installés où arrive le fluide primaire du réseau de chaleur (vapeur, eau surchauffée ou eau chaude) et où se fait la livraison de la chaleur à l’abonné.
Ce fluide primaire peut être utilisé directement dans le cas des installations industrielles ou servir à réchauffer un fluide secondaire qui circule dans les installations de chauffage des bâtiments à usage d’habitation ou de bureaux, et qui peut également servir à réchauffer l’eau sanitaire.
Le fluide secondaire peut être soit de la vapeur basse pression (0,5 bar au maximum, cas très limité des anciennes installations de chauffage central), soit dans le cas le pus général de l’eau chaude à 100 oC au maximum (90 oC en général). La pression de cette eau chaude doit être limitée à la pression maximale que peuvent supporter les surfaces de chauffe : 4 à 5 bar pour les radiateurs en fonte et quelques types de radiateurs en acier, 8 à 10 bar et même plus pour des radiateurs en acier.
En dehors des sous-stations industrielles, on réalise deux types principaux de sous-stations.
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Les sous-stations d’échange dans lesquelles le fluide secondaire est réchauffé par le fluide primaire dans un échangeur par surface (à travers une paroi, sans contact entre les fluides) :
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soit le fluide primaire est de la vapeur ou de l’eau surchauffée à température...
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