Solution

Hydro-accumulateur

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Un hydro-accumulateur est une solution décentralisée de chauffage des liquides. Cet équipement performant est bien adapté à la production de grandes quantités d’eau chaude industrielle avec un volume de stockage important dimensionné pour couvrir les besoins lors de forts soutirages.

Le rendement de cet équipement est de 95%/PCI en version standard. En version « condensation », il peut atteindre 110 %/PCI.

Exemple d'hydro-accumulateur (Source Lacaze)

Principe


L’hydro-accumulateur est une solution décentralisée de production d’eau chaude fonctionnant le plus souvent au gaz naturel, mais aussi au GPL, au biogaz ou à l'électricité.

La particularité de l’hydro accumulateur est de pouvoir répondre à des besoins en eau chaude à pression atmosphérique jusqu'à 95°C, mais aussi en eau pressurisée pour des températures plus importantes.

Il est constitué d’un ballon rempli d’eau, isolé thermiquement, chauffé au moyen d’un échangeur, situé dans le ballon, dans lequel circulent les fumées issues d’un brûleur.

Schéma ballon hydro-accumulateur
Schéma d'un ballon hydro-accumulateur

Pour accroître les performances de cet équipement, celui-ci peut être équipé d’un échangeur à condensation permettant d'atteindre des rendements jusqu’à 110% sur PCI.

Selon les fabricants, deux techniques de condensation peuvent être utilisées.

1 - Placer un échangeur en sortie de l’hydro-accumulateur sur le circuit des fuméeS

Le fonctionnement de l’échangeur s’appuie sur le principe d’échange à contre-courant entre les fumées et l’eau à chauffer, au moyen de tubes à ailettes.
Avant d’être introduite dans l’hydro-accumulateur, l’eau froide d’appoint circule dans le condenseur et puise l’énergie contenue dans les fumées par condensation de celles-ci.

Schéma hydro-accumulateur
Schéma de principe d'un hydro-accumulateur (Source GRDF)

Légende :

  1. Commande du brûleur et du circulateur
  2. Circulateur
  3. Arrivée d’eau froide
  4. Retour d’eau préchauffée vers l’hydro-accumulateur
  5. Conduit d’évacuation des fumées
  6. Conduite de transfert des fumées vers le condenseur

 

2- Placer un échangeur sur la fin du parcours des fumées directement dans le ballon

Hydro-accumulateur - Source Thermigas
Hydro-accumulateur (Source Thermigas)
Hydro-accumulateur - Source Thermigas
Hydro-accumulateur (Source Thermigas)

Atouts


Efficacité énergétique et respect de l’environnement

  • Rendements élevés
    • de l’ordre de 95 %/PCI en version standard
    • de 105 à 110 %/PCI pour des versions avec condensation
  • Brûleurs bas NOx (respect des Valeurs Limites d’Emission réglementaires)
  • Couplage possible à des solutions EnR (solaire thermique) ou de valorisation de chaleur fatale avec appoint gaz
Couplage solaire thermique + hydro-accumulateur avec récupération d'énergie - (Source LACAZE Energies)
Hydro-accumulateur utilisé en couplage solaire thermique avec récupération d’énergie (Source LACAZE ENERGIES)

Maturité et Mise en œuvre aisée

Les hydro-accumulateurs sont une technologie mature et bien maitrisée. La mise en œuvre est aisée (pas de chaufferie à construire).

Maintenance

Hormis des contrôles de combustion périodiques et une vigilance quant au respect des qualités de l’eau, les hydro-accumulateurs ne nécessitent pas de maintenance particulière.

 

Caractéristiques techniques

 

Dimensions et contenance

  • Positionnement généralement vertical

  • Diamètre extérieur : 1,5 à 3 m

  • Hauteur : 3 à 15 m

  • Volume : 1 à 110 m3

Technologie et puissance brûleur

  • Brûleur à air soufflé avec échangeur à faisceau tubulaire

  • Puissance de 40 à 1 500 kW

Température d’eau en sortie de ballon

  • Entre 60 et 90 °C,

  • avec une possibilité à 110°C avec ballon sous pression

 

 

Investissement

 

Coûts (à valider auprès des fournisseurs)

  • Coût ballon : de 800 à 1500 €HT/m3 installé

  • Coût équipement de chauffe :
    ≈ 50 à 100 €/kW installé hors raccordements, suivant variantes (brûleurs modulants, tubes immergés compacts, condenseur de fumées externe, couplage avec des boucles de récupération ou de production d'énergie)

 

L'hydro-accumulateur doit être envisagé dès lors que la consommation d'eau chaude excède 50 m3 par jour.

Il n'existe pour l'instant pas de dispositif d'aide au financement des hydro-accumulateurs pour l'industrie, malgré les gains énergétiques réalisables démontrés.

Néanmoins, dans le cas d’une nouvelle installation destinée à la production d’eau chaude pour usage industriel, ou du remplacement d’un ancien brûleur (à deux allures ou progressif) par brûleur micro modulant associé à une régulation à sonde O2, le système d’hydro-accumulateur peut être éligible au CEE standard « Opération n° IND-UT-105 ».

 

Par ailleurs, l’ADEME (ou/et la région) peut financer certaines opérations dans le cas de « Fonds chaleur ». Dans ce dernier cas, le système destiné à la production d’eau chaude dans l’opération doit comprendre au moins :

  • Une récupération d'énergie, par exemple la chaleur « fatale » issue de certains postes de l'usine
  • Des énergies renouvelables (panneaux solaires, géothermique, …).

 

Exemple d'installation avec hydro-accumulateur (Source Lacaze)
Exemple d'installation avec hydro-accumulateur (Source Lacaze)

Précautions d’installation

 

  • Dimensionnement de l’équipement (ballon et équipement de chauffe) : Une bonne connaissance des besoins en eau, notamment la quantité d'eau utilisée, la périodicité des usages, les profils de consommations journaliers, est nécessaire pour le dimensionnement et le fonctionnement optimal de l’équipement.
    Le ratio « puissance/volume » de cette technologie varie entre 10 et 20 kW par m3 d'eau stockée. Ce ratio est bien évidemment affiné au cas par cas par les équipementiers.
     
  • Encombrement : Même si le ballon est placé verticalement, l’encombrement nécessaire au sol doit être étudié avec précaution.
  • Qualité d’eau : Dans le cas d'un hydro accumulateur stockant de l'eau à une température élevée (90°C) une attention particulière doit être portée sur la qualité d’eau afin d’éviter des problèmes de corrosion ou d’entartrage.

 

Réglementations Normes


Réglementation


Selon le type et la plage de puissance des équipements, les textes suivants peuvent s’appliquer :

  • Réglementation ICPE : Installations Classées pour la Protection de l’Environnement

    Si la puissance de l’installation thermique est supérieure ou égale à 1 MW, celle-ci est soumise à la réglementation des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE).

    Les informations relatives à ce sujet et notamment la rubrique ICPE 2910 sont disponibles dans la rubrique réglementation énergétique industrie.

    Au sens de cet arrêté, un hydro accumulateur peut être considéré comme une chaudière (voir Annexe I – Définitions)

Normes


Norme NF EN 676 : Brûleurs automatiques à air soufflé pour combustibles gazeux

 

Principaux fabricants


Liste non exhaustive

 

Exemples de réalisation

 

 

 

 

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