Chauffage hôtel : comment réaliser des économies d’énergie ? Étude de cas.

Les nouvelles normes environnementales et l’enjeu financier inhérent aux économies d’énergie incitent de nombreux gestionnaires à envisager la rénovation du système de chauffage et production d’eau chaude sanitaire de leur hôtel. Cette étude de cas présente la solution retenue pour la rénovation de la chaufferie d’un hôtel spa 4 étoiles, et les économies d'énergie réalisées depuis les travaux.

Les hôtels présentent des exigences particulières au niveau de l’ECS et du chauffage. Les besoins énergétiques varient continuellement, selon le taux d'occupation. Les propriétaires d’hôtels déclarent régulièrement qu'il est difficile de faire des prévisions dans ce domaine. C’est une activité risquée sur le plan financier. Les coûts liés au chauffage et à la production d'eau chaude sanitaire représentent une part majeure de la consommation d'énergie. Leur maîtrise est donc un enjeu d’autant plus important.

Le Grand Hotel Permon, le plus grand complexe 4 étoiles hôtel-spa de Slovaquie, situé dans le magnifique cadre des Tatras, compte parmi les stations de sports d'hiver les plus célèbres du pays. Cet établissement propose des prestations haut de gamme. Il comprend un magnifique spa, qui a constitué un véritable défi pour l’équipe projet.

L’hôtel Permon a été construit dans les années 1970. Le gaz n’étant pas disponible sur le site à l’époque, l’équipement technique de la chaufferie a été conçu à partir de chauffe-eau en acier équipés de brûleurs fioul. Au début des années 90, des conduites de gaz ont été installées dans la chaufferie ainsi que 4 chaudières fioul basse température, affichant une puissance totale de 1 040 kW. Ces chaudières disposent d'une régulation de sortie égale à 50 %. La production d’ECS était réalisée de manière centralisée avec des chauffe-eau au sol en acier d'un volume de 6,3 m³. Depuis les travaux de rénovation, l’établissement est équipé notamment d’une chaudière Hoval UltraGas^® 1440D et utilise une solution innovante de production d’ECS.

Pour un établissement hôtelier, l'investissement réalisé dans les travaux de rénovation de la chaufferie n’est certes pas aussi visible que la carte du restaurant, mais il se remarque à son énorme impact sur le confort thermique des clients. Et c'est la raison pour laquelle le responsable technique de l’hôtel a émis des exigences élevées en termes de chauffage et particulièrement de production d’ECS, inscrites dans le cadre du projet d’extension du bâtiment.

Quels ont été les principales contraintes imposées à l'équipe projet ?

• Proposer un type de chaudière adapté aux contraintes d’espace de la chaufferie ;
• La nouvelle chaudière devait s’adapter au diamètre du conduit de fumée existant ;
• Le raccordement de la chaudière aux systèmes de distribution en place devait être simple et fonctionnel ;
• Proposer la conception d’une production d’ECS flexible et économe en énergie pour tout l’hôtel et le spa ;
• Réaliser les travaux de rénovation énergétique sans qu’ils n’entravent le confort des clients et le bon fonctionnement de l’établissement.

Avec des besoins variables en énergie, la meilleure solution consiste en un appareil permettant de contrôler facilement sa puissance, par exemple en modulant le brûleur. La chaudière gaz à condensation au sol UltraGas^® en est un exemple. C’est l’une des chaudières les plus efficaces du marché, caractérisée par un rendement atteignant 109,9 %. C’est une caractéristique essentielle pour l'efficacité énergétique du système de chauffage d'un hôtel, car elle lui permet d'obtenir un degré de chauffe identique tout en consommant moins. Ainsi, les coûts d’exploitation sont moins élevés. Sa haute efficacité repose en partie sur l’échangeur de chaleur breveté AluFer^® qui garantit un échange de chaleur uniforme. Autre aspect innovant de ces chaudières: la séparation des retours haute et basse température. La partie inférieure de la chaudière offre ainsi les conditions optimales d’une condensation efficace - ce qui signifie que l’énergie des gaz de combustion est mieux utilisée. Cette solution augmente l’efficacité des chaudières UltraGas^® de 8 % par rapport à d’autres chaudières à condensation sans retours de température séparés.

Image 1 : Chaudière gaz à condensation au sol Hoval UltraGas (15 - 2 300 kW) équipée de l’échangeur de chaleur breveté AluFer^® 

Les brûleurs radiants gaz des chaudières à condensation sont spécialement conçus et fabriqués avec les meilleurs matériaux résistants à la chaleur, garantissant une durée de vie. Les brûleurs des chaudières gaz UltraGas^® sont équipés du système UltraClean^®, dont la capacité de modulation (de 20 à 100%) adapte en temps réel la puissance du brûleur aux besoins du moment. Ce système réduit la fréquence de commutation et garantit une combustion propre et efficace.                         

Au moment du choix entre une chaudière basse température ou une chaudière à condensation, la décision finale a été portée sur la chaudière double à condensation UltraGas^® 1440D Hoval, compte tenu des ratios coût d'investissement chaudière, coûts d’exploitation et retour sur investissement. 

Image 2 : Schéma de raccordement de la chaudière UltraGas Hoval, avec retours haute et basse température séparés.

À première vue, la production d’ECS paraît simple. Pour un hôtel de grande taille, il est toutefois nécessaire de choisir un préparateur d’ECS qui s’adapte avec flexibilité aux variations soudaines de la demande en eau chaude. C’est pourquoi de nombreux établissements hôteliers dans le monde sont équipés du chauffe-eau horizontal Hoval Modul-plus. Il couvre sans difficulté les pics de consommation partout où les exigences sont élevées en matière d’hygiène de l'ECS. Avec son procédé unique d’hygiène de l’eau, les bactéries et la Legionella n’ont aucune chance !

Image 3 : Chauffe-eau horizontal Hoval Modul-plus offrant un débit de 640 l/h – 17 500 l/h

Le remplacement de la chaudière fioul basse température par la chaudière gaz à condensation au sol Hoval UltraGas^® 1440D a permis de réaliser des économies de gaz naturel, d’électricité et de réduire les émissions nocives. Afin de maximiser la performance énergétique du système de chauffage, cette chaudière à condensation est utilisée pour le fonctionnement régulier, tandis que l’ancienne chaudière intervient en appoint. En période estivale - hors saison de chauffe, lorsque seule la production d’ECS est assurée et que le spa fonctionne, uniquement la chaudière à condensation UltraGas^® 1440D Hoval est utilisée.

Afin de calculer les économies d’énergie réalisée, commençons par calculer la consommation de gaz annuelle, avec la formule suivante :
               Qa 
B_N = ---------------- [ m³/an] 
         ηk   x   Hi 

B_N – Consommation de gaz naturel m³/année
ηk – Rendement de la chaudière à 80/60 °C
Hi – Valeur calorifique du gaz naturel en kWh/m³
Qa – Énergie de chauffage générée par la chaudière (l’hypothèse étant 1 700 heures/an avec une chaudière à pleine charge)

Tab. 1: Paramètres chaudière

Type de chaudière	Rendement de la chaudière à 80/60°C (%)	Rendement normalisé à 75/60°C (%)	Hi Gaz naturel en kWh/m3	Qa Énergie de chauffage générée par la chaudière
KDVE 100	90,0	92,0	9,51	2 448 000 kWh/an
UG 1440D	98,3	107,4		2 448 000 kWh/an

C’est en utilisant cette formule que l'on détermine la consommation de gaz de chaque chaudière. Pour effectuer le calcul, nous utilisons le niveau d’utilisation standardisé de la chaudière, correspondant davantage au fonctionnement réel de la chaudière dans la chaufferie.

Chaudière basse température    B_N =  279 797 m³/an                 
UltraGas^® 1440D Hoval             B_N =  239 677 m³/an

L’économie réalisée avec la chaudière Hoval s’élèvera au minimum à  40 120 m³/an ou 423 266 kWh/an.

La chaudière UltraGas^® 1440D Hoval disposant de retours haute et basse température séparés, permet de réaliser une économie supplémentaire égale à 8 %, soit 33 861 kWh/an. On obtient un total de 457 127 kWh/an au minimum. En outre, la chaudière UltraGas^® Hoval disposant d'une large plage de modulation de puissance de 20 à 100 %, elle s’allume moins fréquemment et permet de réaliser des économies supplémentaires de combustible.

Tab. 2   Consommation de gaz naturel au niveau de la chaufferie de l’hôtel Permon sur la période 2010-2016

Année	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016
Consommation de gaz naturel (m3/an)	716 040	580 688	626 709	639 876	599 349	587 149	591 548

La nouvelle chaudière à condensation a été mise en service à la mi-décembre 2010. En outre, la consommation de gaz ci-dessus indique qu’en dépit de l’augmentation de la production de chaleur depuis 2011, le remplacement de la chaudière sans condensation par une chaudière à condensation s’est traduit par une diminution de la consommation de gaz. Si l’investisseur ne s’était pas décidé à faire le pas, la consommation annuelle de gaz aurait été considérablement plus importante, d’approximativement 25 à 35 %.

Outre l’économie de gaz naturel, l’installation de la chaudière à condensation permet également d'économiser de l’électricité puisque la puissance d’alimentation de la motorisation du brûleur gaz est plus faible :

• Puissance d’alimentation du brûleur Hoval UltraGas^® 1440D: 65 – 2 300 W
• Puissance d’alimentation du brûleur chaudière basse température marque X: 2 x 3 000 W

L’utilisation de l’UltraGas^® 1440D Hoval permettra de réaliser une économie d’électricité égale à 6 290 kWh/an.

La conception des chaudières à condensation récentes utilise des brûleurs radiants gaz diminuant considérablement le niveau d’émissions de CO et NOx. La haute efficacité des chaudières à condensation diminue à son tour la consommation de gaz et réduit de fait les émissions de CO₂. Au total, le niveau d’émissions est réduit de 78 772 kg CO₂/an.

En dépit de l'augmentation de la fréquentation de l'établissement, des économies d'énergies importantes ont été réalisées à l'hôtel Permon, grâce à la rénovation du système de chauffage avec une solution Hoval assurant une meilleure performance énergétique. La nécessité de réduire les coûts d’exploitation des bâtiments favorise les chaudières à condensation récentes, qui viennent remplacer les solutions moins efficaces. Avec le chauffe-eau Modul-plus, la chaudière gaz à condensation au sol UltraGas^® garantit une utilisation optimale des combustibles gazeux pour les besoins en chauffage et production d’ECS. Ce type de système de chauffage a également démontré son efficacité au sein de nombreux immeubles d’habitation, établissements scolaires et sportifs.

En savoir plus sur la chaudière gaz à condensation au sol Hoval UltraGas^®