Relation entre linéaire de réseau de chaleur et linéaire de voirie

Etude sommaire : recherche de relations entre linéaire de réseau de chaleur, linéaire de voirie et densité de construction. L’objectif est de permettre d’évaluer de façon simple et rapide le linéaire de réseau de chaleur à établir pour desservir un secteur urbanisé dont on connait le linéaire de voirie et la densité de construction.

Problématique / Objectif

Extrait du plan de réseau de ChampignyLe coût d’un réseau de chaleur est en grande partie lié à son linéaire. En phase amont d’un projet d’aménagement neuf de grande ampleur ou lors d’une réflexion préliminaire sur la desserte énergétique d’un secteur déjà urbanisé, il peut donc être intéressant de pouvoir obtenir une première approximation du linéaire de réseau qu’il serait nécessaire d’établir pour desservir ce quartier. Cette évaluation nécessite soit de réaliser un tracé du réseau (permettant de mesurer sa longueur), soit de disposer de ratios permettant d’évaluer la longueur de réseau en fonction d’autres paramètres dont les valeurs sont connues. Si le périmètre étudié est peu étendu, la première approche est envisageable (tracé simple). En revanche si la réflexion porte sur une zone étendue (ou sur un nombre important de zones), ou si on souhaite simplement obtenir rapidement un ordre de grandeur, l’approche par ratios est plus simple à mettre en œuvre.

L’objectif du présent exercice est de déterminer si des relations existent entre des paramètres simples liés à la zone aménagée (longueur de voirie ; surface bâtie ; densité de construction) et le linéaire de réseau de chaleur primaire qui devrait être réalisé pour desservir cette zone. Intuitivement, on peut penser qu’il existe une relation de proportionnalité entre la longueur de voirie et la longueur de réseau de chaleur ; sur la densité de construction, on peut supposer que plus elle est élevée, plus le linéaire de réseau à établir par m² de bâtiment à raccorder est faible. Si ces relations existent, l’étude permettra également d’obtenir des ratios permettant de réaliser les estimations souhaitées, quel que soit le projet.

NB : cette étude est basée sur plusieurs hypothèses simplificatrices (voir description de la méthode, ci-dessous). Il s’agit d’une étude sommaire, relativement simple, qui pourrait évidemment être approfondie et perfectionnée. Ses résultats sont à exploiter avec précaution.

Méthode

L’idée est d’analyser quelques réseaux existants pour lesquels le linéaire et la zone de desserte sont connus. A l’aide d’un logiciel de SIG et de la base de données TOPO de l’IGN (thèmes : bâti et route), on calcule pour chacune de ces zones :

  • la surface totale bâtie (la donnée pertinente, pour la problématique réseau de chaleur, est la surface de bâtiment chauffé ; on cherche à s’en approcher au mieux à partir des données disponibles ; en cas d’immeuble à étage, les différents étages doivent être comptabilisés)
  • la longueur de voirie (rues, routes et autoroutes uniquement ; sont exclus les pistes cyclables, chemins piétonniers, etc.)
  • la surface totale de la zone.

Un échantillon de 9 réseaux de chaleur a été constitué (voir liste en annexe en fin d’article). Pour chaque cas étudié, il est nécessaire de disposer d’un plan du réseau de distribution primaire permettant un calage géographique précis.

Cet échantillon pourrait être élargi afin d’approfondir l’étude et d’en fiabiliser les résultats.

-> Un échantillon élargi a été utilisé pour l’étude du SRCAE Ile-de-France sur le potentiel de développement des réseaux de chaleur. Le ratio de longueur de réseau primaire par rapport à la longueur de la voirie qui ressort de cette étude a été confirmé avec les données des 83 tracés de réseaux récoltés.

NB : seule la longueur du réseau primaire est étudiée ici, d’une part parce que les données relatives à la longueur du réseau secondaire sont moins facilement accessibles, et d’autre part parce que le réseau secondaire relève généralement du domaine privé. Pour un rappel sur la différence entre primaire et secondaire, voir la fiche Constitution d’un réseau de chaleur

Constitution des tables de données pour chaque réseau étudié

Le déroulement est le suivant :

  • étape 1 : calage visuel du plan du réseau de chaleur sur un fond de carte géo-référencé
  • étape 2 : délimitation d’un polygone représentant la “zone de desserte” du réseau
    • note 1 : en pratique, tous les bâtiments situés à l’intérieur d’une zone de desserte ne sont pas raccordés car le taux de raccordement aux réseaux de chaleur n’est jamais de 100% ; dans le cadre de l’étude, on élimine cette inconnue (taux de raccordement) en faisant l’hypothèse que le linéaire de réseau primaire varie peu suivant le taux de raccordement à l’intérieur d’un périmètre (les polygones sont tracés en prenant en compte cette hypothèse : les limites du polygones restent à une distance faible du tracé du réseau primaire)
    • note 2 : pour la raison indiquée ci-dessus, le nombre d’équivalents-logements raccordés n’est pas une donnée utile pour la présente étude ; cette donnée permet en revanche d’évaluer la densité thermique du réseau, en la croisant avec le linéaire de réseau
  • étape 3 : à l’intérieur du polygone, extraction des données relatives à :
    • la voirie : linéaire de rues, routes et autoroutes compris à l’intérieur de la zone
    • le bâti : surface au sol cumulée par hauteur de bâtiment. Les données relatives au nombre d’étage ne sont pas disponibles dans les bases utilisées ; une évaluation du nombre d’étage est réalisée sur la base de l’hypothèse d’une hauteur moyenne de 3,5m par étage. Un coefficient de 80% est appliqué à la surface totale [(surface au sol)*(nb étages)] afin d’obtenir une approximation de la SHON correspondante.
  • étape 4 : croisement des données afin d’établir, pour chaque réseau, les valeurs des paramètres suivants :
    • Linéaire de réseau primaire par mètre de voirie
    • Linéaire de réseau primaire par m² de SHON
    • Densité de SHON de la zone

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Résultats (synthèse)

Les résultats détaillés ainsi que les tables de données utilisées sont fournis dans le fichier suivant :
Calcul des ratios linéaire réseau / linéaire voirie / densité (format ods – 72.4 ko)

Remarque : le cas de Puteaux se distingue nettement des autres ; ceci peut s’expliquer par la très forte densité et du périmètre d’étude peu étendu. Il est donc proposé d’exclure ce cas pour l’analyse des résultats. D’autres exemples sur des quartiers très denses pourraient être étudiés afin de vérifier si l’observation faite sur le cas de Puteaux (augmentation forte du linéaire de réseau de chaleur par rapport au linéaire de voirie) se reproduit sur des cas similaires

Linéaire de voirie :
On note qu’en dehors du cas de Puteaux, le linéaire de réseau primaire par mètre de voirie tourne autour d’un même ordre de grandeur ; l’écart-type n’est pas négligeable (1/3 de la valeur moyenne) mais reste acceptable pour une utilisation prudente du résultat, respectant la philosophie décrite en introduction (approche “macro” ne remplaçant un calcul précis basé sur une simulation de tracé, si l’on souhaite une valeur plus fiable). Sur la base de ces résultats, on peut ainsi réaliser une première approximation du linéaire de réseau primaire à construire pour desservir un ou plusieurs secteurs urbanisés en considérant que ce linéaire représentera en moyenne 45% (ou entre 30% et 60%) du linéaire de voirie nécessaire à la desserte interne des secteurs considérés.

Ce ratio d’une longueur de canalisations égale à 45% de la longueur de voirie a été confirmé sur un échantillon de plus de 80 réseaux (83) par l’étude du SRCAE Ile-de-France sur le potentiel de développement des réseaux de chaleur.

SHON :
Sur le linéaire de réseau par m² de SHON, il est plus difficile d’établir une relation ; s’il se dégage bien une tendance autour d’une moyenne de 0,02 m de réseau par m² de SHON, l’écart-type reste élevé ; une analyse plus approfondie et faisant intervenir un échantillon plus large semble nécessaire pour aller plus loin sur ce point. En excluant le cas particulier de Puteaux, on peut tout de même retenir ici que pour des secteurs urbanisés dont la densité de SHON au m² de terrain se situe entre 0,4 et 0,6, le linéaire de réseau primaire par m² de SHON à desservir se situe approximativement entre 0,01m et 0,03m.


Annexes

Liste des réseaux de chaleur “source” définissant les secteurs à étudier

Liste des réseaux pris en compte dans l’étude :

Cergy-Pontoise http://www.cyel.fr :
- plan
- 44km de réseau de distribution
- à titre indicatif : 20000 logements et 600000m² de bureaux desservis

Brest :
- plan
- 25km dont 3km en haute pression entre la sortie de l’UIOM et les premières zones desservies
- à titre indicatif : 14700 équivalents-logements desservis

Gennevilliers http://gennevilliers.reseau-chaleur.fr :
- plan
- 15km
- 9000 équivalents-logements, 69 sous-stations

Puteaux [3] :
- plan
- 7km
- à titre indicatif : 39 sous-stations, 2200 logements, 180000m² de bureaux

Champigny http://champigny.reseau-chaleur.fr
- plan
- 9 km de canalisations enterrées
- 36 points de livraison, plus de 7000 équivalent logements

Nantes Bellevue :
- plan
- 10 km
- à titre indicatif : 4500 logements, 2 lycées, 2 collèges, 8 écoles, 1 crèche, 1 gymnase ; soit 5600 équivalents-logements

Grenoble http://www.cciag.fr :
- plan : simple complet
- linéaire : 156km (Grenoble 87,5 ; La Tronche 8,5 ; Echirolles 22,9 ; Saint Martin d’Hères 4,2 ; Eybens 6,8 ; Gières 1,1 ; Pont de Claix 3,4)
- 946 sous-stations

Strasbourg http://www.strasbourg-energie.fr/fr…
- plan
- 8 km de primaire, 9km de secondaire
- 9445 équivalents-logements, 19 sous-stations

Vélizy-Villacoublay http://velizy.reseau-chaleur.fr/fr/…
- plan
- Longueur totale : 17,6 km
- 15 000 équivalent logements

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