Energie

Rénovation des réseaux de chaleur : détecter et anticiper les travaux

Par • Club : Club Techni.Cités

A.Savin - CC

Amorce et le Cerema viennent de publier un rapport sur la rénovation des réseaux de chaleur anciens et défectueux : cette analyse se base sur les résultats d'une enquête menée sur une vingtaine de réseaux de chaleur. Principales causes de dégradation, indicateurs de performance, outils pour détecter les défaillance, actions à envisager ... Décryptage.

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Réseaux de chaleur : l'outil clé des collectivités pour la transition énergétique

Le rapport d’Amorce et du Cerema présenté récemment à propos de la rénovation des réseaux de chaleur (1) s’appuie sur les retours d’expérience, d’une part d’une enquête qui s’est déroulée de fin avril à début juillet 2018 sur des réseaux représentatifs du parc français, et, d’autre part, d’un groupe d’échange composé de collectivités, de professionnels, de bureaux d’études et de l’Ademe.

Il est tout d’abord souligné que « les réseaux de chaleur apparaissent comme un moyen efficace d’utiliser massivement certaines énergies renouvelables et de récupération (EnR&R), comme la chaleur issue de la valorisation énergétique des déchets, la biomasse, le biogaz, la chaleur industrielle ». Mais son impact est encore trop limité (6 % de la chaleur fournie au secteur résidentiel et tertiaire).

L’échantillon étudié est bien représentatif des deux principaux types de réseaux : le régime eau surchauffée (>110°C haute pression) surtout créé dans les années 60 à 80 et le régime eau chaude (<110°C basse pression) qui sont désormais majoritaires (89 % des réseaux en 2017). Du fait des différences de température mais aussi d’autres facteurs (type de canalisation et mode de pose, maintenance …), ces réseaux évoluent différemment. Le rapport a donc analysé les principales causes de fuites, les indicateurs caractérisant la performance des réseaux, les outils pour détecter les zones de défaillance, et les actions pour y remédier.

Des causes de fuites très souvent externes

Il faut le savoir, les causes de fuites au niveau des canalisations sont très majoritairement externes. La corrosion est donc externe (la paroi interne restant intacte) et les ouvertures créées laisse « échapper » le fluide du réseau : ceci entraîne une surconsommation énergétique et une fourniture de chaleur perturbée si la fuite devient importante.

Concernant la localisation et les principales causes, les infiltrations au niveau des chambres de vannes ont été mises en évidence. L’avantage est qu’elles sont facilement accessibles pour la surveillance ou les réparations. Autre cas : les réseaux eau surchauffée sont disposés en caniveau. En milieu urbain (sous les axes de transport par exemple), des pressions régulières ont lieu et elles entraînent des casses puis des infiltrations.

Concernant les canalisations en acier (très répandues sur les réseaux de chaleur),  les tubes fournis ne sont pas pré-isolés à leur extrémités. Un manchon est donc mis en œuvre pour assurer la continuité de l’isolation. Si celle-ci n’est pas correcte, l’eau peut s’infiltrer. Les points hauts et bas des réseaux sont aussi des localisations possibles de fuites (en particulier, les points bas peuvent être noyés une grande partie de l’année). Ceux-ci nécessitent d’être traités par des purges d’air (points haut) ou des vidanges (points bas).

Même si cela est moins fréquent, quelques facteurs sont aussi internes. La stagnation de l’eau au niveau des bras morts (tronçons en attente de bâtiments raccordés) peut favoriser une dégradation. Mais ceci ne remet pas en cause l’intérêt d’anticiper le développement du réseau ! Autre facteur ; l’augmentation des vitesses de circulation ou des pressions plus importantes liées à un programme de développement du réseau. Enfin, les variations de température impactent les canalisations (dilatation/rétraction). Pour ce faire, il faut être attentif à la conception (compensateurs et/ou coussins de dilatation par exemple).

Des indicateurs et des repérages pour le diagnostic

Dans une seconde partie, le rapport développe les méthodes de diagnostic. En premier lieu, des indicateurs permettent de caractériser la performance. Le premier est le taux d’appoint en eau du réseau car, bien entendu, il est révélateur du nombre et de l’ampleur des fuites. Le rapport souligne « qu’au-delà d’environ 0,150 m3/MWh, le taux peut commencer à être considéré comme élevé ». Puis le rendement de distribution permet d’apprécier la qualité de l’isolation du réseau mais l’enquête montre  que tous les réseaux ont un rendement supérieur à 70 %. Concernant la qualité du service, l’indicateur pertinent est le taux d’interruption pondéré mais est difficile à calculer (seuls 8 réseaux l’ont renseigné). Enfin, la prudence s’impose pour les indicateurs si le réseau fait l’objet de développements (extensions, densifications, etc.).

A côté de ces indicateurs, le diagnostic passe par des techniques de détection : la thermographie pour les fuites ou défauts d’isolation (par drone, ULM, avion, ballon …) permet la couverture du réseau mais les résultats manquent de précision. L’endoscopie par micro-caméra présente à l’inverse des résultats très précis mais le coût est élevé et le secteur doit être ciblé. La détection par fil est une méthode classique, rapide, précise et courante mais … sur les réseaux récents (fils installés dans les réseaux présentant des variations de résistances en cas de fuite). Enfin, l’injection d’hélium est bien adaptée aux réseaux de gros diamètre et sur des linéaires importants (détection d’hélium en surface du sol en cas de fuite).

Des travaux de remplacement quasi systématiques

Dans une dernière partie, le rapport fait état des travaux de rénovation. L’enquête montre que la majorité d’entre eux (réalisés ou prévus) sont des remplacements de canalisations vétustes (coût variant en moyenne de 500 à 1000 €/ml). Deux cas possibles : la canalisation est remplacée en lieu et place ou, fait plus fréquent, les nouvelles canalisations sont installées en parallèle des canalisations existantes (pas d’interruption de service). Autre scénario : le réseau passe de haute pression à basse pression, « ce qui permet d’exploiter de nouvelles sources d’énergies renouvelables et de récupération, disponibles à des températures plus basses, ou de diminuer des pertes thermiques ». Des précautions sont cependant à prendre : vérifier le diamètre et remplacer certains tronçons pour l’adapter à une augmentation de débit, être vigilant sur le risque de corrosion des supports et des canalisations.

Le rapport conclut que les réseaux ayant fait l’objet de ces travaux de rénovation ont vu le nombre de fuites diminuer. Résultat : moins d’appoints d’eau, un meilleur rendement et qualité de service, et dans quelques cas, une baisse du tarif. Il souligne enfin « l’importance d’anticiper les échéances contractuelles pour définir et planifier au mieux les travaux de renouvellement à prévoir ».

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