Le diamètre de la conduite influence également les pertes
Une conduite de plus grand diamètre présente une surface extérieure plus importante par laquelle la chaleur peut être transférée vers l’environnement. Parallèlement, un diamètre supérieur peut offrir des avantages hydrauliques en réduisant la vitesse d’écoulement et les pertes de charge. La conduite présentant les plus faibles dimensions n’est donc pas automatiquement la meilleure solution.
Le dimensionnement doit rechercher un équilibre entre :
- pertes thermiques
- pertes de charge
- énergie de pompage
- coût d’investissement
- capacité disponible
- et possibilités d’extension future
Le dimensionnement thermique et hydraulique doit donc être étudié conjointement.
Le sol influence le transfert thermique
L’environnement dans lequel la conduite est installée joue également un rôle. Le type de sol, son taux d’humidité, sa température et la profondeur de pose influencent le transfert thermique. Un sol humide peut par exemple présenter des propriétés thermiques différentes d’un sol sec. De plus, la température du sol varie davantage à proximité de la surface sous l’influence des conditions météorologiques.
Pour des calculs précis, il est donc nécessaire de prendre en compte les conditions de pose spécifiques au projet.
Comment exprime-t-on les pertes thermiques ?
Les pertes thermiques d’une conduite sont généralement exprimées en watts par mètre (W/m). Supposons par exemple qu’un tronçon de conduite présente, dans les conditions de fonctionnement et de pose calculées, une perte thermique de :
20 W/m
Pour une longueur de 1 000 mètres, cela représente :
20 W/m × 1 000 m = 20 000 W
soit :
20 kW de puissance thermique perdue en continu
Si le réseau fonctionnait toute l’année dans ces mêmes conditions :
20 kW × 8 760 heures = 175 200 kWh
Cela correspond à environ :
175 MWh de pertes thermiques par an.
Cet exemple simple montre pourquoi quelques watts de différence par mètre peuvent avoir un impact considérable à l’échelle d’un réseau.
Dans la pratique, les températures et les charges varient évidemment au cours de l’année. Un calcul annuel précis doit donc tenir compte des conditions réelles d’exploitation.
Du W/m aux pertes énergétiques annuelles
La perte thermique linéaire permet de comparer différents concepts de tuyauteries. Si, dans des conditions identiques, deux systèmes présentent respectivement des pertes de 20 W/m et de 15 W/m, la différence est de :
5 W/m
Sur un réseau de 2 000 mètres :
5 W/m × 2 000 m = 10 kW
Avec un nombre important d’heures de fonctionnement, cette différence peut représenter plusieurs dizaines de mégawattheures d’énergie par an.
Lors de la comparaison de systèmes de tuyauteries, il est donc important de ne pas considérer uniquement le coût d’investissement par mètre. Une différence de performance thermique continue à produire ses effets pendant toute la durée d’exploitation du réseau.
