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Générations de réseaux (1G–5G)

Les réseaux de chauffage et de refroidissement à distance (DHC) sont regroupés en générations selon leurs températures de fonctionnement. La génération détermine quels types de source de chaleur sont envisageables, la quantité de chaleur que les conduites perdent en transit et l'équipement dont les bâtiments ont besoin au niveau de leurs sous-stations. TESSA prend en charge la conception et la simulation de réseaux de toute génération, y compris les réseaux anergie 5G.

Les cinq générations en un coup d'œil

flowchart LR G1["1G<br/>Vapeur<br/>≥ 200 °C"] G2["2G<br/>Eau chaude<br/>sous pression<br/>90–120 °C"] G3["3G<br/>Eau chaude<br/>70–90 °C"] G4["4G<br/>Basse temp.<br/>30–70 °C"] G5["5G<br/>Ambiante /<br/>anergie<br/>5–25 °C"] G1 --> G2 --> G3 --> G4 --> G5 classDef gen fill:#fff3e0,stroke:#ED6000,stroke-width:1.5px,color:#bf360c class G1,G2,G3,G4,G5 gen
Génération Temp. d'alimentation typique Notes
1G ≥ 200 °C Vapeur ; désormais obsolète ; pertes de chaleur extrêmement élevées
2G 90–120 °C Eau sous pression ; répandue dans les réseaux urbains anciens
3G 70–90 °C Eau chaude ; chauffage à distance de génération actuelle le plus courant
4G 30–70 °C Basse température ; adaptée aux bâtiments basse consommation et aux pompes à chaleur
5G 5–25 °C Boucle ambiante ; les bâtiments extraient/injectent via des pompes à chaleur

De la 1G à la 4G : distribution centralisée de la chaleur

Dans les réseaux de première à quatrième génération, la chaleur est produite de manière centralisée et transportée vers les bâtiments. Le fluide est plus chaud que ce dont les bâtiments ont besoin, de sorte que la chaleur s'écoule hors du réseau à chaque sous-station. Le compromis clé se situe entre la température d'alimentation et les pertes de chaleur :

  • Température d'alimentation plus élevée → écart de température plus grand → conduites plus petites pour la même puissance, mais plus de chaleur perdue vers le sol par mètre de conduite.
  • Température d'alimentation plus basse → moins de pertes dans les conduites, mais les bâtiments peuvent nécessiter une rénovation (radiateurs plus grands ou chauffage au sol) pour fonctionner avec l'alimentation plus fraîche, et les pompes à chaleur centrales gagnent en efficacité.

À mesure que la température d'alimentation diminue de la 3G à la 4G, les pompes à chaleur centrales deviennent plus attrayantes (COP plus élevé à faible différence de température), le solaire thermique et la chaleur fatale deviennent plus faciles à intégrer, et les pertes de chaleur diminuent de manière significative.

5G : boucles ambiantes et réseaux anergie

Les réseaux de cinquième génération fonctionnent à peu près à la température du sol — suffisamment proche de celle du sol pour que les pertes de chaleur des conduites soient négligeables. Au lieu de transporter la chaleur de manière centralisée, la conduite véhicule un potentiel thermique : les bâtiments ayant une demande de chauffage extraient la chaleur de la boucle via une pompe à chaleur ; les bâtiments ayant une demande de refroidissement rejettent la chaleur dans la même boucle.

Cela fait du refroidissement une ressource thermique gratuite. La chaleur fatale issue du refroidissement (qui serait autrement rejetée dans l'air) est redistribuée aux bâtiments qui ont besoin de chauffage. Dans les quartiers à usage mixte présentant des charges simultanées de chauffage et de refroidissement, la 5G peut réduire considérablement la consommation totale d'énergie primaire.

Principales implications de conception de la 5G

  • Chaque sous-station de bâtiment a besoin d'une pompe à chaleur — le réseau est trop froid pour répondre directement à la demande des bâtiments. Cela déplace l'investissement de la centrale d'énergie vers les sous-stations.
  • Protection contre le gel — le fluide peut fonctionner en dessous de 0 °C lors des pics d'extraction dans les climats froids, un mélange de glycol est donc souvent utilisé.
  • Équilibre thermique — si le quartier est à dominante chauffage, l'extraction depuis la boucle refroidira le sol au fil du temps et le COP des pompes à chaleur diminuera. Des sources de régénération (solaire thermique, aéroréfrigérants, chaleur fatale) contribuent à maintenir la température du sol. Voir Champs de sondes géothermiques.
  • Modèle de pertes de chaleur — TESSA fixe à zéro les pertes de chaleur des conduites pour les réseaux en mode refroidissement et combinés, car les températures de fonctionnement sont proches de l'ambiante.

Choisir une génération dans TESSA

La génération du réseau est déterminée implicitement par les températures d'alimentation et de retour que vous définissez dans la configuration du fluide de travail du réseau, et par le type de sous-station que vous attribuez à chaque raccordement de bâtiment :

  • Température d'alimentation ≥ 60 °C + sous-stations à échangeur de chaleur ou directes → réseau de chauffage 3G/4G.
  • Température d'alimentation 10–20 °C + sous-stations à pompe à chaleur d'appoint → réseau anergie 5G.

TESSA ne vous oblige pas à déclarer un numéro de génération — la simulation s'adapte en fonction des températures et des types de sous-station que vous configurez.

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