Agrégation concours externe :

Épreuve d'admissibilité

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Option : sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie des constructions

Réalisation d'un réseau de chaleur

Le contexte

Un réseau de chaleur ou réseau de chauffage urbain est un système de distribution de chaleur produite de façon centralisée, permettant de desservir plusieurs usagers.
Il comprend généralement une unité de production de chaleur, un réseau de distribution primaire dans lequel la chaleur est transportée par un fluide caloporteur, et un ensemble de sous-stations d’échange, à partir desquelles les bâtiments sont alimentés par un réseau de distribution secondaire.

La nécessité économique, sociale et environnementale de limiter notre dépendance aux énergies non renouvelables et de réduire nos émissions de gaz à effet de serre suscite depuis plusieurs années un important regain d’intérêt pour les réseaux de chaleur à travers le développement de réseaux dits vertueux (utilisant au moins 50% d’énergie renouvelable).
En effet, ces réseaux permettent de mobiliser d'importants gisements d'énergie renouvelable difficiles d'accès ou d'exploitation, notamment en zones urbaines (bois-énergie, chaleur de récupération...).

Le projet

Le réseau de chaleur de Sathonay qui alimente actuellement 1500 équivalents-logements (chiffres 2020) : pôle régional de gendarmerie, bâtiments communaux, résidences de bailleurs sociaux, copropriétés, est un exemple de réseau vertueux.
La production de chaleur est assurée par une cascade de deux chaudières bois de puissance cumulée 3,5 MW (2,7 MW et 0,8 MW). Deux chaudières gaz d’appoint et de sécurité complètent la chaufferie.
Le mix énergétique réel fait état d’un taux de couverture annuel moyen de 75% EnR&R (énergie renouvelable et récupération). Le réseau de distribution ramifié, de longueur 5,5 km, couvre une zone urbaine de 90 hectares.

Concernant la construction, l’ouvrage abritant cette installation de production est une structure classique construite en béton armé, constituée de voiles, poteaux et poutres.
Le bâtiment comporte plusieurs parties. L’élément le plus haut, abritant les chaudières, s’élève à 8,90 mètres (niveau acrotère) par rapport au niveau fini.
Une partie de l’installation est en sous-sol, dont les silos de stockage et un local vérins (niveau – 4,00 mètres sous le terrain naturel).

L’organisation du sujet

Le sujet, se décompose en cinq parties indépendantes :

• PARTIE 1 : Étude de la combustion du bois ;
• PARTIE 2 : Étude de l’évacuation des fumées ;
• PARTIE 3 : Étude du réseau de distribution primaire ;
• PARTIE 4 : Étude d’un voile enterré du local vérins ;
• PARTIE 5 : Étude mécanique d’une poutre continue du rez-de-chaussée.