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Maîtrise du débit
grâce à la vanne Belimo Energy Valve™

Innovation et solution

Après plusieurs années d'agrandissements de l'hôpital Ludmillenstift, le système HVAC n'était plus adapté. L'introduction de vannes Belimo Energy Valve™ a grandement réduit le débit d'eau du réseau de chauffage. Résultat : des systèmes de chauffage et de refroidissement en fonction de la charge intelligents, transparents et efficaces, plus de confort et une consommation énergétique stable.

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L'hôpital Ludmillenstift est situé dans la ville de Meppen en Basse-Saxe (Allemagne). Ce grand hôpital multi-disciplinaire est le point central de tout un réseau de santé et peut se vanter de proposer des prestations de santé dans la région d'Emsland depuis plus de 160 ans. Il fournit des niveaux de soin exceptionnels à ses patients, dans une infrastructure moderne avec des technologies médicales de pointe, notamment l'expertise en diagnostic et thérapeutique avancée et bien d'autres services spécialisés.

Établissement : Hôpital Ludmillenstift Patients hospitalisés : 20 000 par an
Lieu : Meppen (Allemagne) Patients externes: 150 000 par an
Ouverts : 1851 Lits : 420

Chambres trop froides et tentatives de remédiation

La technologie joue un rôle crucial dans l'infrastructure de l'hôpital. Elle est garante de son bon fonctionnement, du confort, de la sécurité et de l'efficacité des bâtiments. Mais le nombre de patients et les installations spécialisées ont peu à peu dépassé les capacités, et les agrandissements consécutifs et programmes de rénovation ont entraîné des difficultés quant au contrôle et à l'entretien du système de distribution hydronique.

La maintenance du système CVC est un réel défi pour les complexes à plusieurs bâtiments tels que les hôpitaux. C'est sûrement ce qui s'est passé lorsque la situation a atteint son paroxysme, avec de nombreuses plaintes du personnel sur les chambres et les zones trop froides pendant les mois d'hiver. L'équipe de gestion des installations du Ludmillenstift savait que certaines parties du site étaient régulièrement sous-alimentées en eau chaude et a reconnu que le système hydronique devenait inadapté au pilotage et à la gestion des niveaux de confort. 

L'équipe a tenté d'améliorer la situation en augmentant radicalement la température de la chaudière et en réglant toutes les pompes à pleine charge. Cette opération n'a cependant eu qu'un succès très limité : les plaintes ont continué et le pompage et la génération excessifs d'énergie ont abouti à une augmentation vertigineuse des coûts, ce qui a grandement impacté le budget de l'hôpital. Le Ludmillenstift a alors décidé de recourir à des experts, de la société G.U.T. August Brötje KG, pour déterminer la cause du problème et trouver une solution adaptée.

Alimentation en chauffage fluctuante

Les ingénieurs de la société August Brötje KG ont examiné les plans du système pré-existant d'alimentation en chauffage et en sont venus à la conclusion que seul l'équilibrage central des sous-collecteurs résoudrait les problèmes hydroniques. Ils ont ensuite effectué une étude complète du système CVC qui a révélé différentes faiblesses et goulots d'étranglement. Les températures mesurées sur le commutateur hydronique étaient par exemple de 90/86°C (194/187°F) et l'alimentation en chaleur des différentes sous-stations fluctuait, d'où un va-et-vient aléatoire de l'alimentation en chaleur. En hiver, le manque d'eau chaude destinée aux batteries chaudes avait également déclenché de manière répétée l'arrêt du système de ventilation par le système de protection contre le givre, ce qui était très problématique dans les salles d'opération. En résumé : l'alimentation en chauffage n'avait tout simplement pas été modernisée en même temps que le reste de l'hôpital. 

Pour régler le problème du débit très élevé de la chaudière et des températures de retour sur l'ensemble de l'année, Peter Meier, expert contrôle
chez August Brötje KG, a dû définir la portée à long terme du projet d'amélioration, ce qui incluait les spécifications suivantes : 
– régler tous les collecteurs de chauffage sur leur débit volumétrique nominal pour garantir que seule soit fournie la quantité d'eau exacte nécessaire à l'équilibrage hydronique ;
– enregistrement et quantification de l'énergie thermique actuellement nécessaire pour chaque flux de distribution correspondants ;
– réduction de la température de retour du système pour améliorer l'efficacité de conversion énergétique de la récupération de chaleur vers la chaudière (et préparer l'utilisation
ultérieure d'une unité de chaleur et de puissance combinée) ;
– - Le débit-volume dans toute l'installation doit être en fonction de la charge pour s'assurer que le système peut fonctionner efficacement et que la quantité maximale d'eau ne soit pas pompée en permanence dans les bâtiments.

Innovation et solution

Belimo avait déjà présenté à Peter Meier sa dernière innovation, le système Belimo Energy Valve™, qui s'était imposé comme la solution idéale pour le site de l'hôpital Ludmillenstift. Cette vanne électronique de régulation à boisseau sphérique associe commande indépendante de la pression, mesure du débit et de l'énergie, équilibrage hydronique automatique et surveillance des données, le tout en un seul appareil. Le système Belimo Energy Valve™ mesure en continu le débit d'eau et la température d'alimentation et de retour (delta T) et détermine ainsi l'énergie thermique consommée. La fonction de contrôle de débit automatique vérifie ensuite que seule la quantité d'énergie requise soit fournie, quelles que soient les fluctuations de la pression différentielle. 

Les vannes Belimo Energy Valve™ ont été testés de février à mars et se sont avérés être une réussite totale dans les conditions météorologiques qui ont prévalu, soit des températures allant jusqu'à -12°C (10°F). Ils ont tout de suite contrôlé et surveillé de manière dynamique tous les circuits de collecteurs hydroniques en mesurant en continu le débit et les températures de l'eau. Résultat : des problèmes d'alimentation en chauffage localisés et résolus. Toutes les pièces et zones connectées au circuit de collecteur 1 ont dès lors été alimentées avec le volume et le débit d'eau réellement nécessaires pour le chauffage, d'où une réduction considérable de la quantité d'eau à fournir par l'hôpital. Les données enregistrées par les systèmes Belimo Energy Valve™ ont également fourni une vue détaillée de ce qui se passait réellement dans le système qui a ensuite pu servir de base à des recommandations en vue d'autres améliorations en termes d'efficacité énergétique. 

Les rapports énergétiques générés automatiquement à partir des Energy Valve sont très appréciés du Ludmillenstift, car ils fournissent une vue transparente du débit, de la température et des performances globales des unités terminales. Autre avantage, l'hôpital utilise désormais les données de préparation de l'eau chaude pour les rapports réguliers à l'autorité sanitaire. 

Malgré un agrandissement de la surface au sol de 40 %, l'hôpital Ludmillenstift est parvenu à maintenir un confort et une consommation d'énergie en 2020 identiques au confort et à la consommation de 2013/2014.

Le succès de la phase de test, les informations collectées et la transparence des données ont montré que les systèmes Belimo Energy Valve™ conviendraient parfaitement à l'intégralité du système CVC de l'hôpital, y compris pour d'autres application nécessitant l'enregistrement et la surveillance de l'énergie thermique et des débits volumétriques.

Associez la mesure et la commande d'énergie, la mesure d'énergie thermique et la facturation certifiées

La vanne Belimo Energy Valve™ renferme dans un seul appareil la mesure d'énergie, la commande, la gestion du delta T et, si nécessaire, la facturation basée sur l'IoT. Elle s’intégre directement dans le système de gestion centralisé ou dans les plates-formes de monitoring utilisant l’IoT, avec un monitoring basé sur les outils d’amélioration des performances et les données de facturées. Le monde de la « commande de l'énergie » et celui de la « mesure et facturation d'énergie thermique» ne font plus qu'un ! Réunir des fonctions performantes pour vous faire gagner du temps et de l'argent.

Récompensé par le label Solar Impulse Efficient Solution

La Fondation Solar Impulse a rassemblé un ensemble de 1000 solutions innovantes qui répondent à des normes élevées de développement durable et de rentabilité. Nous sommes fiers d’annoncer que la vanne Belimo Energy Valve™ a été sélectionnée pour faire partie des 1000 solutions récompensées par le label Solution efficace de Solar Impulse.

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Configuration étape par étape de la vanne Belimo Energy Valve™

La vanne Belimo Energy Valve™ peut être configurée de différentes façons. Suivez cette série de vidéos étape par étape pour apprendre à configurer la vanne Energy Valve à l'aide des informations disponibles. Ces vidéos interactives présentent un outil d'aide à la décision couvrant toutes les options d'installation et de configuration tout en traitant les éventuelles inconnues comme le débit de conception ou le delta T minimum requis.

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Conception modulaire pour un échange rapide des compteurs

Le compteur d’énergie thermique se compose d’un module capteur avec des capteurs de température connectés, qui abrite l’unité de calcul et le système de mesure Communication des données par bus et NFC possible.  Le module de capteurs est disponible comme pièce de rechange. Le module capteur est disponible en tant que pièce de rechange et, dans certains pays, il doit être remplacé périodiquement conformément aux réglementations nationales.Pour ce faire, le module logique peut être séparé (en laissant tous les câbles connectés) et le module capteur inférieur peut être facilement échangé.