Pompe à chaleur en relève de chauffage urbain

La BnF (bibliothèque nationale de France) « possède » plusieurs sites dont « l’Arsenal ». C’est un bâtiment en majorité du 18ème siècle d’une surface utile de 8 000 m².

Ce bâtiment est chauffé par le réseau de chauffage urbain de la ville de Paris. Cette énergie est issue pour « moitié » de la combustion des ordures ménagères et pour l’autre « moitié » par du gaz fossile.

L’émission est de 198 gr de CO² /kwh. En conséquence le chauffage du site entraine l’émission d’environ 140 t CO².

La ville de Paris est la seule ville de France à posséder 2 réseaux de distribution d’eau. Un réseau d’eau potable et un réseau d’eau non potable. Ce dernier avait pour but de desservir les usages industriels et le lavage des caniveaux. Son origine est  l’eau de la Marne et de la Seine avec un filtrage grossier.

Les industries ont désertées le centre-ville ; aussi pour pallier à la faible utilisation de ce réseau et dans une démarche de développement durable, la ville de Paris propose d’utiliser ce réseau à des fins énergétiques.

La BnF doit renouveler deux petits groupes frigorifiques servant à la climatisation des magasins de conservation des ouvrages. La BnF en profite pour étudier la possibilité de mettre une pompe à chaleur sur le réseau d’eau non potable.

2 possibilités :

  • Pompage de l’eau sur la boulevard Morland et rejet de l’eau à l’égout.
  • Pompage de l’eau boulevard Morland et rejet dans le réseau d’eau non potable l’autre côté du bâtiment dans la rue Sully.

La première solution à l’inconvénient de mettre à l’égout une eau non souillée et entraine un coût de dépollution à la station d’épuration.

La deuxième solution évite de perdre de l’eau ; mais refroidi le réseau en aval de son rejet et jusqu’au point de puisage pour laver les trottoirs.

L’étude en cours avec les services de la ville de Paris.

La BnF a confié une étude de faisabilité au bureau d’études Espace-Temps.

Il faut en premier calculer les besoins, c’est-à-dire les déperditions du bâtiment.

Le calcul montre des déperditions d’environ 342 kW par une température extérieure de -5°C; mais cette puissance ne sera nécessaire que 4 jours par an.

Le graphique ci-dessous des données climatiques indique la récurrence des températures extérieures au cours de l’hiver.

Ces informations nous permettent de connaitre la récurrence de la puissance qui sera réellement utilisées.

Quelle doit-être la puissance de la PAC (Pompe à chaleur) pour un investissement « raisonnable » ?

Avec une puissance de la PAC de 160kW ; la PAC pourra couvrir les besoins environ 229 jours – 100 jours = 129 jours. Suivant le graphique des conditions extérieures, la PAC couvrira les besoins pour une température extérieure supérieure à 6-7°C.

Le graphique ci-dessous nous informe que 78% des besoins en chauffage seront couvert par la PAC.

En déplaçant les besoins de chaleur du chauffage urbain émettant 198 gr CO² / kWh vers de l’électricité émettant 78gr CO²/kwh, cela divisera par deux les émissions de CO².

De plus la combustion des ordures ménagères sera toujours réalisées, c’est donc la moitié correspondant au gaz fossile importé qui sera diminuée.

* Si ces travaux sont réalisés, la BnF sera un exemple innovant. Le réseau d’eau non potable deviendra une source d’énergie thermique pour de nombreux parisiens. La difficulté sera alors de maintenir sa température en été (rejet de la chaleur des bâtiments en remplacement des tours aéroréfrigérantes humides ou sèches et en hiver prélèvement de la chaleur pour le chauffage.

La ville de Paris devra alors réfléchir au fonctionnement de ce vecteur d’énergie thermique.

Un rêve de thermicien.

Serge Mathé – IDPE 1998

* : la mission de maitrise d’œuvre sera réalisée en 2019 pour des travaux en 2020 ; mais les aléas budgétaires ?