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Analyse des conséquences de la mise en place d'une stratégie énergétique d'un projet d'aménagement à  l'échelle du quartier

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par Angélique LEQUAI
Ecole Centrale, Ecole des Mines, Ecole Nationale Supérieure d'Architecture (Nantes) - Master Sciences et Techniques des Environnements Urbains 2010
  

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2.4.1.1 Réseaux géothermiques

Les secteurs des Docks de Ris et Intrafor sont chacun dotés d'un réseau de chaleur sur géothermie à très basse température (<30°C). Les deux réseaux présentent des caractéristiques différentes, comme le montre le tableau suivant :

 

Caractéristiques

Les Docks de Ris

Intrafor

Source

Nappe

Yprésien

Alluvions

Profondeur

120 m

11 m

Température

12 °C

10 °C

Débit (m3/h)

165

50

Puissance maximale (kWth)

1700

310

Système mis
en place

Nombre de sous-station

18

7

Surface de chauffage (m2)

48000

8000

Puissance nécessaire (kWth)

1690

308

Secours

PAC

PAC

Figure 31 - Caractéristiques des deux réseaux géothermiques de la ZAC de l'Eco-quartier du Val de Ris

Ce système énergétique permet à la fois de produire de la chaleur et du froid. Les études géothermiques ont préconisé une distance minimale entre les points de prélèvement et de rejets de l'eau. Elles ont par ailleurs montré que ce différentiel de température n'aura pas d'impact sur la nappe. Le schéma de principe de fonctionnement des sous-stations du système géothermique de la ZAC de l'Eco-quartier du Val de Ris est disponible en annexe 15.

* Production de chaleur

L'eau de nappe est acheminée vers des pompes à chaleur (PAC) qui vont en extraire les calories et les transmettre au réseau secondaire (plancher chauffant...). L'eau réinjectée dans la nappe aura perdu 7°C. Les deux réseaux de chaleur disposent d'une sous-station par bâtiment. Ce système décentralisé permet d'optimiser la consommation énergétique (nécessaire au maintien de la température) et évite l'isolation thermique des canalisations.

PAC

Ballon
ECS

55 °C

52 °C

35 °C

30 °C

T = 5 °C

T = 12 °C

NAPPE

LOGEMENTS

ECS

Plancher
chauffant

Figure 32 - Fonctionnement d'une sous-station du réseau géothermique des Docks de Ris, Ekopolis 2010

* Production de froid

La géothermie très basse température permet également la production de froid. L'eau de nappe capte les calories provenant du réseau dans les logements à travers un échangeur thermique. Le réseau d'eau des logements qui circule dans les planchers (réseau secondaire) est alors refroidit et procure une sensation de rafraîchissement aux usagers (géocooling). Il ne s'agit donc pas ici de PAC avec un cycle thermodynamique inversé.

T = 22 °C

T = 18 °C

Echangeur thermique

T = 16 °C

T = 12 °C

NAPPE

LOGEMENTS

Plancher chauffant

Figure 33- Fonctionnement d'une sous-station du réseau de froid des Docks de Ris, Ekopolis 2010.

* Décentralisation des réseaux de nappe

Lors de la mise en place d'une géothermie à très basse énergie, différentes possibilités s'offrent quant à la centralisation du système. La production de chaleur peut-être centralisée : une seule grosse chaufferie produit de la chaleur pour l'ensemble du réseau. Elle peut-être semi-centralisée, c'est-à-dire qu'une PAC permet de produire de la chaleur pour un lot ou un immeuble, ou décentralisée avec une PAC par logement.

Figure 34 - Système de production de chaleur à partir de PAC, IOSIS, 2007

Dans le cas de l'Eco-quartier du Val de Ris, à la suite de discussions entre conseillers énergétiques (Alter développement, EDF), bureau d'étude (IOSIS) et la maîtrise d'ouvrage, il a été choisi de mettre en oeuvre un système semi-centralisé. Même si rendement de production est inférieur à la solution centralisée (il y a plusieurs PAC), cette solution permettait un meilleur rendement de distribution et la production de froid. Il y aura ainsi 19 sous-stations dans le secteur des Docks de Ris, et 4 dans la zone Intrafor.

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