Méthodologie d'évaluation de la demande de chaleur des groupes de bâtiments dans le cadre d'une étude de faisabilité du chauffage urbain

Dans le cadre d'études d'amélioration de l'efficacité énergétique d'usines de pâte et papier, des modifications apportées au procédé de transformation permettent de libérer de grandes quantités de vapeur de qualité inférieure. Ce type de vapeur, ayant une basse pression et température, se retrouve généralement en surplus dans les usines. La création de grappes éco-industrielles permettrait de tisser des liens avec la communauté et d'autres entreprises afin de revaloriser cette vapeur. Une avenue intéressante serait l'aménagement de réseaux de chauffage urbain. Cette technologie consiste à distribuer la chaleur sous forme d'eau chaude ou de vapeur, dans des canalisations généralement sous-terraines, d'une ou de plusieurs chaudières centrales, à une série de clients étendus sur un territoire plus ou moins grand. L'énergie distribuée sert principalement à chauffer les bâtiments, cependant, elle peut aussi être utilisée pour l'eau chaude sanitaire ou pour des électroménagers adaptés. Sous certaines conditions, ce type de chauffage s'avère rentable et respectueux de l'environnement pour plusieurs raisons dont l'efficacité supérieure et la diminution des émissions polluantes d'une chaudière centrale dû au meilleur contrôle de la combustion ainsi que la possibilité d'adapter les équipements à l'utilisation de ressources locales comme la biomasse près des usines de pâte et papier. Cependant, pour que les promesses d'économie se réalisent, la demande de chaleur des clients doit être suffisamment élevée et concentrée. Des études de faisabilité détaillées doivent être réalisées pour justifier les importants investissements nécessaires. De telles études exigent beaucoup de temps sans compter qu'elles requièrent de nombreuses données qui peuvent être difficiles à acquérir. L'objectif de ce travail consiste donc à développer une méthodologie qui permet de réaliser une étude de faisabilité préliminaire, rapidement et en utilisant des données aisément accessibles. Celle-ci se concentre principalement sur l'aspect consommation de chaleur de la part des clients, qui est un point particulièrement critique quant à la décision d'implanter ou non un réseau de chaleur. L'accent est d'abord porté sur les édifices résidentiels, mais une méthode est aussi développée pour tenir compte de la demande des bâtiments commerciaux et institutionnels.

Abstract

In the context of energy efficiency improvements to pulp and paper mills, process modifications allow to free low quality steam. This kind of low pressure and temperature steam is often found to be in excess in mills. New opportunities to use this energy could be created by gathering plants along with local communities and other enterprises into eco-industrial clusters. Following this proposition, district heating is an interesting technology that could be developed. It consists in supplying buildings with steam or hot water from one or more central heating plants through a series of canalization, generally underground. The supplied energy is used mostly for space heating but it can also be used with appliances specially designed for this purpose. Under certain conditions, this type of heating is cheaper and more environmentally friendly for several reasons including the facts that one central boiler plant is more efficient and has lower pollutant emissions due to better combustion control. Moreover, it can be adapted to multiple fuels that are locally available such as biomass around some pulp and paper mills. However, to insure that the savings occur, the heat demand must be sufficiently high and concentrated. Therefore, detailed feasibility studies shall be conducted to justify significant investments. Such studies require a lot of time not to mention that they necessitate a lot of data which can be difficult to obtain. The objective of this work is to develop a methodology that can assess the feasibility of district heating quickly and using easily accessible data. It was mainly designed to determine the heat consumption, which is especially critical as to decide whether or not to implement this technology. The focus is primarily directed on residential buildings, but another methodology is also developed to take into account the commercial and institutional buildings demand.