Une ville durable : les échangeurs de chaleur Alfa Laval exploitent la chaleur résiduelle
Le projet berlinois Qwark illustre comment les pompes à chaleur industrielles à haute température permettent de transformer la chaleur résiduelle en chauffage urbain respectueux du climat. Les échangeurs de chaleur à plaques compacts d’Alfa Laval sont au cœur de cette réussite : ils remplacent les échangeurs à calandre et tubes encombrants et offrent une efficacité maximale dans un espace restreint. Un atout décisif pour réussir le couplage énergétique et réduire les émissions de CO₂ à l’échelle urbaine.
DATE 2026-02-06Valoriser la chaleur résiduelle pour un quartier zéro émission
6 500 tonnes de CO₂ économisées chaque année
Depuis 1997, plus de 12 000 bureaux, 1 000 appartements, ainsi que de nombreux hôtels et institutions culturelles autour de Potsdamer Platz sont connectés au réseau de refroidissement de BEW Berliner Energie und Wärme GmbH (anciennement Vattenfall Wärme Berlin). Ce réseau fournit un refroidissement local efficace, mais génère une quantité importante de chaleur résiduelle, trop précieuse pour être simplement rejetée dans l’environnement via les tours de refroidissement.
En 2018, BEW et Siemens Energy ont lancé le projet ambitieux Qwark³ (Quartiers-Wärme-Kraft-Kälte-Kopplung). L’objectif : utiliser cette chaleur résiduelle à grande échelle pour le chauffage urbain, grâce à une pompe à chaleur industrielle à haute température. Une étape clé vers un quartier à zéro émission nette. Au cœur du projet, les échangeurs de chaleur à plaques brasées et semi-soudées Alfa Laval assurent un transfert thermique optimisé et fiable, même dans un espace limité.
Une efficacité maximale de transfert thermique dans un espace réduit
Le principal défi dès la conception du projet était, au-delà de la capacité de transfert thermique nécessaire, l’espace limité disponible dans l’installation existante. Avec une capacité de refroidissement installée de 45 MW, les systèmes de refroidissement par absorption et compression maintiennent en continu l’eau du réseau à 6 °C, 24 h/24 et 365 jours par an.
Pour exploiter pleinement la chaleur résiduelle, la pompe à chaleur devait être composée de composants compacts et performants. Siemens Energy a particulièrement soigné le choix du compresseur et la sélection des échangeurs de chaleur à plaques.
Nous travaillons depuis longtemps avec Alfa Laval dans le domaine du transfert énergétique et avons pris contact très tôt pour développer ensemble une solution sur mesure pour le projet pilote Qwark », explique Thorsten Fippel, chef de projet chez Siemens Energy.
En raison des contraintes d’espace et du procédé, les échangeurs à calandre et tubes n’étaient pas envisageables. La solution s’est rapidement imposée : des échangeurs de chaleur à plaques compacts Alfa Laval, trois fois moins volumineux et plus faciles à installer grâce à leur faible poids.
Aucun compromis en matière de sécurité et de performance
Le design compact des échangeurs Alfa Laval réduit également la charge de réfrigérant d’environ 80 % par rapport aux autres technologies. Cela limite les risques liés à l’utilisation d’un réfrigérant sûr, non inflammable et non toxique comme le R1233zd(E) employé à Berlin, tout en générant des économies significatives à l’achat et à l’exploitation.
Pour l’évaporation, les partenaires ont choisi un échangeur semi-soudé MA30W de la gamme Industrial Line, qui permet une faible différence de température entre le réfrigérant et la source de chaleur – indispensable pour un COP élevé. Ce modèle se distingue également par ses faibles coûts d’exploitation et ses intervalles de maintenance prolongés.
Pour la condensation et le sous-refroidissement, quatre échangeurs brasés CBH410 ont été installés. Disponibles en version haute pression jusqu’à 28 bar, ils sont sans joints, fiables et durables dans les applications à haute température.
Nous avons travaillé en étroite collaboration avec l’équipe Alfa Laval et avons pu nous appuyer sur leur expertise et expérience pratique en transfert de chaleur. Aujourd’hui, nous pouvons envisager l’avenir avec confiance. Les échangeurs Alfa Laval demandent peu d’entretien grâce à leur design réfléchi, et notre réseau de chauffage urbain devient plus indépendant des fluctuations des prix du gaz et du CO₂ », rappelle Ersan Topcu, responsable du projet chez BEW.
Un quartier en route vers le zéro émission
Depuis la mise en service réussie de la pompe à chaleur haute température en 2024, les échangeurs Alfa Laval convertissent la chaleur résiduelle du centre de Potsdamer Platz en chauffage urbain respectueux du climat : environ 55 GWh par an, avec une puissance thermique maximale de 9 MW. Cette chaleur est injectée directement dans le réseau de chauffage urbain, fournissant de l’eau chaude à 30 000 foyers en été et chauffant 3 000 appartements en hiver, avec des températures de distribution entre 85 °C et 117 °C selon la demande.
L’électricité nécessaire à la compression du réfrigérant provient entièrement de sources renouvelables. Qwark³ est ainsi l’un des premiers projets où une pompe à chaleur industrielle à haute température rend la chaleur résiduelle exploitable à grande échelle pour un réseau de chauffage urbain.
La pompe récupère la chaleur résiduelle qui serait autrement dissipée par les systèmes de refroidissement, économisant 36 GWh par an – près de la moitié de la chaleur résiduelle précédente. Cela représente 6 500 tonnes de CO₂ économisées chaque année et une réduction de 120 000 m³ de consommation d’eau pour les tours de refroidissement.
Le projet pilote ne se contente pas de coupler intelligemment refroidissement et chauffage : il porte l’efficacité globale du système à un niveau inédit grâce à une sélection technologique sur mesure.
