Base de connaissances
En bref
Un échangeur à plaques dans une sous-station de chauffage urbain transfère la chaleur du réseau vers le système de chauffage du bâtiment et l'eau chaude sanitaire, sans mélange des liquides. Il sépare le réseau des circuits du bâtiment et il est assez compact pour une chaufferie. C'est le point où la chaleur change de mains.
Ouvrez la porte d’un local technique dans un immeuble raccordé au chauffage urbain : vous y trouverez rarement une chaudière. À la place, vous découvrirez une sous-station compacte : quelques vannes, un compteur, un régulateur et, au centre, un ou plusieurs échangeurs de chaleur à plaques. La chaleur arrive du réseau et est acheminée vers les radiateurs, le chauffage au sol et les robinets d’eau chaude du bâtiment ; c’est dans l’échangeur qu’elle est transférée. Ce guide explique pourquoi ce système est utilisé et quels sont les critères qui déterminent le choix de l’échangeur.
Pourquoi le réseau reste à l'extérieur du bâtiment ?
Un réseau de chauffage urbain est un vaste système partagé par de nombreux utilisateurs. L'eau qui y circule est traitée par l'exploitant, la pression est régulée à l'échelle de l'ensemble du réseau et toute fuite, où qu'elle se produise, engendre un coût pour tous. Raccorder un immeuble directement au réseau reviendrait à exercer la pression du réseau sur les canalisations et les radiateurs de l'immeuble, et à laisser l'eau de l'immeuble, avec tout ce qu'elle contient, s'écouler dans le réseau.
Un raccordement indirect via un échangeur à plaques permet d'éviter ces deux problèmes. L'eau du réseau circule d'un côté, le circuit propre au bâtiment de l'autre, et seule la chaleur est transférée. Chaque côté conserve sa propre pression, sa propre qualité d'eau et ses propres pompes, et une défaillance à l'intérieur du bâtiment reste confinée à l'intérieur de celui-ci.
Chauffer de l'eau potable
L'eau chaude sanitaire relève d'une autre problématique. Il s'agit d'eau potable, qui est utilisée directement au robinet et qui doit rester propre. Dans de nombreuses sous-stations, un échangeur à plaques distinct la chauffe, soit dès l'ouverture d'un robinet, soit en alimentant un ballon de stockage. L'eau étant potable, les matériaux utilisés de ce côté-là et le mode d'étanchéité de l'appareil sont choisis dans un souci d'hygiène, et les commandes doivent pouvoir gérer une demande qui passe de zéro à la pleine charge dès que quelqu'un prend une douche.
Il convient de mentionner ici la question de l'eau calcaire. Le tartre se forme beaucoup plus facilement sur les plaques chauffantes d'un échangeur fonctionnant à l'eau du robinet que dans un circuit de chauffage fermé ; c'est donc la qualité de l'eau sur place qui détermine s'il est plus judicieux d'opter pour un appareil pouvant être ouvert et nettoyé.
Qu'est-ce qui fait qu'un échangeur à plaques est adapté à une application donnée ?
Les locaux techniques sont exigus, et un échangeur à plaques remplit sa fonction dans un espace très réduit. Les exploitants de réseaux souhaitent également que l'eau leur revienne aussi froide que possible, car un retour froid transporte davantage de chaleur par unité d'eau pompée et permet à leurs installations de fonctionner plus efficacement. Un échangeur à plaques permet de rapprocher les températures des deux côtés, ce qui correspond exactement à ce qu'exige un bon retour.
Le choix du modèle dépend des conditions d'utilisation. Les unités brasées sont couramment utilisées dans les petites et moyennes sous-stations alimentées en eau propre ; les unités à joints d'étanchéité sont quant à elles privilégiées pour les grands bâtiments et les stations de transfert du réseau, où les dimensions sont plus importantes et où il peut s'avérer nécessaire d'ouvrir les plaques pour les nettoyer ou de les agrandir ultérieurement.
Au-delà d'un simple bâtiment
Ce même principe s'applique à plus grande échelle. Les échangeurs à plaques permettent de séparer un réseau de transport d'un réseau local, de raccorder une source de chaleur résiduelle (telle qu'une centrale à moteur, un centre de données ou un processus industriel) à un réseau de chauffage, et d'y intégrer des pompes à chaleur et des systèmes de stockage. Dans chaque cas, la problématique est la même : deux circuits dont les propriétaires, les pressions ou la qualité de l’eau diffèrent, et de la chaleur qui doit circuler entre eux. TECS Engineering conçoit et fournit des solutions d’échangeurs de chaleur à plaques pour les circuits de refroidissement des moteurs, des centrales électriques et des installations industrielles ; communiquez-nous vos besoins en chaleur, les caractéristiques du réseau et du bâtiment ainsi que la qualité de l’eau, et notre équipe d’ingénieurs vous apportera une réponse.
En bref
- Empêche l'eau du réseau et la pression d'entrer dans le bâtiment
- Chaque camp dispose de ses propres pompes, de sa propre réserve d'eau et de ses propres systèmes de commande
- Un échangeur distinct chauffe l'eau potable du robinet
- Ce que souhaite l'opérateur de réseau, c'est un retour en force
- Assemblés par brasage pour les petites sous-stations propres, avec joints d'étanchéité pour les plus grandes
- Il relie également les sources de chaleur résiduelle et les pompes à chaleur à un réseau
Ce qu'il faut joindre à votre demande
- Besoins en chauffage et en eau chaude du bâtiment ou de la zone
- Conditions d'alimentation et de retour de l'opérateur de réseau
- Pressions des deux côtés et chute de pression admissible
- La qualité de l'eau du robinet et son degré de dureté
- Stockage ou production instantanée d'eau chaude
- Espace disponible dans le local technique et consignes d'utilisation éventuelles
Les questions qu'on nous pose souvent
Pourquoi les sous-stations de chauffage urbain utilisent-elles un échangeur à plaques ?
Afin de séparer le réseau d'eau et de pression du circuit du bâtiment, de manière à ce que chaque partie fonctionne de manière autonome et qu'un dysfonctionnement reste confiné à son point d'origine.
L'eau chaude sanitaire est-elle chauffée par le même échangeur ?
En général, non. Un échangeur distinct chauffe l'eau du robinet ; ses composants et ses commandes sont adaptés à l'eau potable et à une demande qui varie rapidement.
Pourquoi l'opérateur du réseau s'intéresse-t-il à la température de retour ?
Un retour plus froid transporte davantage de chaleur pour une même quantité d'eau pompée et permet aux sources de chaleur de fonctionner plus efficacement ; un échangeur à plaques est capable d'assurer cela.
Assemblage brasé ou avec joint d'étanchéité pour une sous-station ?
Assemblage par brasage pour les petites et moyennes sous-stations alimentées en eau pure ; assemblage avec joint d'étanchéité pour les stations plus grandes ou dans les cas où l'on prévoit la formation de tartre et des opérations de nettoyage.
Un échangeur à plaques peut-il acheminer la chaleur résiduelle vers un réseau de chauffage ?
Oui. Il relie les usines de moteurs, les centres de données, les processus industriels et les pompes à chaleur à un réseau tout en maintenant leurs circuits séparés.
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