La production et l'utilisation de l’énergie thermique

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Réduire les besoins en chauffage

a) Réduire les gaspillages énergétiques

De nombreux gaspillages d’énergie thermique peuvent être évités au sein des entreprises par la mise en œuvre de mesures simples. Quelques exemples :

  • La surchauffe dans les procédés de fabrication
  • Des étanchéités imparfaites ou des systèmes de récupération de chaleur encrassés engendrent des pertes thermiques dans les chaudières et les fours
  • Dans le secteur du bâtiment, les moyens d’action contre les pertes thermiques sont désormais connus : l’amélioration de l‘isolation des toitures, des planchers, des parois et des fenêtres, ainsi que l’amélioration de l’étanchéité à l’air
  • Pour les halls industriels de grande hauteur, les chauffages radiants sont à préférer aux systèmes de chauffage par air chaud. Le mode chauffage radiant réduit les pertes par courants d’air et n’est pas sensible au phénomène de stratification, par lequel l’air chaud s’élève et se trouve bloquée au plafond sans fournir d’effet utile au sol.

b) Améliorer les processus thermiques 

  • L’énergie représente un coût de production qu’il faut maitriser en appliquant avec précision et sans excès les niveaux de températures, temps de traitement et autres méthodes de fabrication
  • Éviter de faire fonctionner les installations (fours, sécheurs, étuves…) au ralenti ou à charge partielle, car les pertes thermiques fixes (refroidissement, échappement) deviennent alors prépondérantes vis-à-vis de l’effet utile.

c) Réduire les pertes de distribution

Ces mesures simples produisent des économies d’énergie sensibles et durables :

  • Isolation thermique efficace des conduites, des portes et parois des machines
  • Élimination des fuites de fluide thermique : eau, huile, vapeur
Combien de gaspillages d’énergie subsistent-ils dans votre entreprise ? (Source : Fotolia)
 
L’isolation des conduites doit être sans faille (Source : Fotolia)
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Améliorer l’efficacité de la fonction production de chaleur

a) Modernisation des chaudières

Les exigences minimales de rendement des chaudières sont définies par la législation nationale. Les chaudières à condensation modernes permettent d’atteindre des rendements thermiques élevés allant jusqu’à 98% !

  • Sur les installations existantes : la récupération de la chaleur perdue au niveau des fumées permet de préchauffer l’air de combustion ou l’eau d’appoint, ce qui améliore le rendement de l’installation.
  • Changer le vecteur de chaleur utile peut être avantageux : par exemple en remplaçant la vapeur, énergivore et coûteuse en maintenance, par de l’eau chaude ou par un chauffage direct si les utilisations finales le permettent.

b) Modernisation des brûleurs et de leur pilotage

  • Le mode de régulation traditionnel en « tout ou rien » n’est pas toujours le plus efficace. Lors de chaque allumage de brûleur, un balayage de la chambre de combustion par de l’air froid engendre des pertes de chaleur. Les brûleurs à plusieurs allures contribuent à réduire ces pertes.
  • Les sondes mesurant la concentration en oxygène dans les fumées permettent un réglage précis des paramètres de combustion des brûleurs même lorsque le pouvoir calorifique du combustible varie.

c) Maintenance

Le nettoyage régulier des économiseurs et échangeurs de chaleur permet de garantir un niveau de performance optimal, car leur rendement diminue avec leur niveau d’encrassement.

d) Traitement de l’eau

Dans certains cas, la mise en œuvre d’un traitement de l’eau circulant dans les chaudières et réseaux peut apporter des avantages :

  • Amélioration du transfert thermique par la prévention des dépôts de tartre
  • Réduction du débit de purge des chaudières à vapeur, donc des pertes thermiques
  • Evitement des dégâts potentiels occasionnés par une eau agressive
  • Filtration des limailles et débris abrasifs qui endommagent l’intérieur des réseaux de conduites.
Avez-vous fait évaluer les possibilités d'amélioration dans votre chaufferie (Source : Fotolia)


Il est essentiel d'assurer un bon état de propreté des chaudières, ici à vapeur (Source : Fotolia)


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Récupérer la chaleur

De grandes quantités de chaleur sont perdues à travers le parcours des flux énergétiques et des matières dans l’entreprise.

a) Où se situent les potentiels de récupération de chaleur ?

Chaque équipement rejette bien souvent sa chaleur excédentaire en pure perte. Quelques exemples :

  • Les compresseurs d’air rejettent jusqu’à 96% de la puissance électrique absorbée sous forme de chaleur
  • Les fours de réchauffage utilisés dans la métallurgie présentent un rendement d’environ 60 à 75% ;  les pertes d’énergie se trouvent par les fumées ou par l’eau de refroidissement
  • Sur d’anciennes chaudières, la température des fumées permet le préchauffage de l’air de combustion ou de l’eau d’appoint, ce qui en augmente le rendement. Les chaudières modernes offrent des rendements élevés (≥90%), ce qui laisse peu de potentiel disponible.
  • Les installations frigorifiques produisent également de la chaleur évacuée au niveau de leur condenseur
  • Les fours et réacteurs de cuisson, étuves, sécheurs d’imprimerie, bains de fusion… rejettent des quantités variables d’énergie thermique par convection ou par rayonnement
  • Les produits fabriqués doivent souvent être refroidis de force avant d’être emballés ou livrés.

 Ces solutions doivent être soigneusement étudiées des points de vue des fournitures et des besoins finaux d'après :

  • La quantité d’énergie disponible et demandée par une éventuelle utilisation
  • Les niveaux de température disponible et nécessaire à l’utilisation
  • La simultanéité de la fourniture et des besoins
  • Les contraintes techniques comme la distance, la possibilité technique de récupérer la chaleur et d’installer des conduites 

 b) Utilisations possibles

Les températures élevées disponibles à l’échappement des fours et autres machines utilisant de la chaleur autorisent des potentiels de récupération de chaleur importants et permettent par exemple de :

  • Préchauffer ou sécher des matières premières
  • Préparer de la vapeur, chauffer de l’huile thermique ou de l’eau
  • Produire de l’électricité grâce à, p.ex., une turbine à vapeur ou un cycle ORC (Organic Rankine Cycle)
  • Préparer de l’eau chaude sanitaire
  • Réaliser un appoint de chauffage à basse température, p.ex. des bâtiments modernes disposant d’un chauffage par le sol et d’un niveau d’isolation suffisant.

Mise à jour : 28/11/2014

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