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Sous-stations pour chauffage urbain

Les sous-stations pour chauffage urbain sont des éléments très importants des réseaux de chaleur et de froid, puisque ce sont les sous-stations qui permettent de transférer la chaleur ou le froid du réseau vers les immeubles, puis plus tard vers les appartements.

Voici donc un point extensif sur la façon dont fonctionnent ces équipements !

Les sous-stations pour chauffage urbain

Sous-stations pour chauffage urbain

Les sous-stations sont un des éléments-clé du réseau de chauffage urbain.

Situées dans les bâtiments destinés à être chauffés, elles permettent de transformer le fluide transporté par le réseau primaire de canalisations en chauffage et/ou eau chaude pour les différents logements ou bureaux.

Leurs dimensions réduites et leur faible poids facilitent leur transport et leur montage.

Les sous-stations sont conçues sur mesure et testées en usine avant leur installation sur site.

Il existe deux grands types de sous-stations, que nous détaillerons plus tard :

  • les sous-stations murales (mono foyer ou pluri foyer, chauffage et ECS)
  • les sous-stations posées au sol (installations jusqu’à 6 000 KW)

Conditions de service standard des sous-stations

Voici un schéma décrivant le fonctionnement standard des sous-stations et leur rôle dans le réseau :

fonctionnement-sous-station-reseau

Pour indication, voici également les différentes données techniques standard :

donnees-techniques-sous-stations

Les différents types de sous-stations

Il existe deux grands types de sous-stations pour le chauffage urbain, que nous allons détailler brièvement ici.

Le choix du type de sous-station se fait en fonction des nécessités de l’installation, et non par préférence.

Sous-stations murales

Une sous-station murale

Une sous-station murale

Voici leurs principales caractéristiques :

  • En fonction des modèles, la puissance varie entre 10 et 150 KW pour le chauffage et de 10 à 180 KW pour l’ECS
  • Fournies avec compteur ultrasonique de chaleur
  • Pour chauffage et production d’eau chaude sanitaire
  • Pour les réseaux d’eau chaude ou surchauffée
  • PN 16 ou 25 circuit primaire
  • Pré-équipées pour le relevé et le contrôle à distance
  • Configuration pour limitation de débit, puissance et température de retour
  • Régulation de la température à point fixe ou compensée en fonction de la température extérieure

Sous-stations posées au sol

Les sous-stations posées au sol sont destinées à des installations de taille supérieure :

  • Une sous-station posée au sol

    Une sous-station posée au sol

    En fonction des modèles, la puissance varie entre 50 et 6 000 KW

  • Fournis avec compteur ultrasonique de chaleur
  • Pour chauffage et production d’eau chaud sanitaire
  • Pour les réseaux d’eau chaude ou surchauffée
  • Versions existant avec double échangeur
  • PN 25 circuit primaire
  • Pré-équipées pour le relevé et le contrôle à distance
  • Paramétrage pour limitation de débit, puissance et température de retour
  • Régulation de la température à point fixe ou compensée en fonction de la température extérieure
  • Démontable pour faciliter le transport et l’installation

Les composants des sous-stations

Voici un schéma listant les principaux composants des sous-stations :

composants-sous-stations

On peut ajouter à cette liste d’autres composants :

  • Pompe booster pour circuit secondaire ou Pompe double circuit chauffage
  • Isolation
  • Vanne de dérivation étalonnage pour le circuit secondaire
  • Kit émetteur pression absolue ou différentielle

Les échangeurs thermiques

Échangeurs de chaleurLes échangeurs thermiques sont les composants clés de la sous-station, aussi bien pour son fonctionnement, que pour son aspect compact.

Les échangeurs sont conçus pour que les conditions thermiques et hydrauliques réduisent les risques d’entartrage.

Il existe 2 types d’échangeurs dans les sous-stations : les échangeurs dits démontables et les échangeurs à plaques soudobrasées.

Les échangeurs à plaques présentent un coefficient de transfert de chaleur supérieur à 3 000 W/m2.

Les plaques sont en acier inoxydable AISI 316 de haute qualité.

Pour augmenter leur puissance, les sous-stations peuvent être équipées de 2 échangeurs, leur permettant d’atteindre les 6 000 KW.

Exemples de marques : ALFA LAVAL, SWEP, GEA et CIAT.

Pompes

Les pompes favorisent la circulation de l’eau dans le circuit secondaire.

Il existe des pompes de type booster ainsi que des pompes double circuit.

Exemples de marques : SALMSON, WILO et GRUNDFOSS.

Compteur de chaleur

compteur-chaleur-sous-stationLes sous-stations sont équipées d’un compteur de chaleur à ultrasons avec des capacités d’affichage sur place et de télémesure.

Exemples de marques : SIEMENS et KAMSTRUP.

Système de régulation

La régulation et le contrôle de la sous-station sont assurés par un régulateur électronique.

Il assure un niveau élevé de confort et d’optimisation des flux d’énergie.

Les sous-stations sont équipées de régulateurs électroniques de dernière génération disposant d’interfaces numériques.

Les éléments de télécommunication intégrés, répondent aux besoins de télésurveillance et télé-contrôle.

Le circuit « chauffage » est régulé par électro-vanne en fonction de la température extérieure et des conditions de l’installation de chauffage.

Le régulateur électronique peut piloter les pompes de circulation tant en fonction des températures que d’événements préprogrammés.

Il peut assurer leur démarrage automatique dans la période estival mais aussi en cas de gel.

Instruments de mesure et de contrôle

Ces dispositifs permettent de mesurer et de contrôler la température et la pression à l’entrée et à la sortie du réseau primaire, du réseau secondaire chauffage et du réseau interne d’ECS.

Équipement électrique

Les sous-stations sont équipées d’un tableau électrique de contrôle et de pilotage, intégré au chassis de la sous-station, et répondant normalement aux normes de fonctionnement en milieu humide.

Les circuits électriques sont installés dans des gaines protégées.

Logiciels de gestion des sous-stations

Certains fabricants de sous-stations proposent des logiciels de gestion des sous-stations.

Pour l’exemple, nous illustrerons SiDiO, développé par Brunata pour une implémentation de systèmes de contrôle et d’acquisition de données, pour la surveillance et le contrôle des réseaux de chauffage.

sidio-logiciel-gestion-sous-stations

Une vue du logiciel SiDiO

Le logiciel permet :

  • Une solution évolutive
  • SiDiO peut gérer un seul bâtiment ou plusieurs centaines
  • Une surveillance et contrôle à distance des stations de chauffage
  • Des lectures à distance des compteurs thermiques, compteurs électriques et des compteurs d’eau
  • Un accès facile et rapide aux données disponibles à partir du centre de contrôle et des clients
  • Un transfert des données via internet, GSM/GPRS, PSTN, réseau privé
  • Un logiciel graphique pour visualisation