Optimisation énergétique des installations techniques

1. Production de chaleur : leviers d’optimisation énergétique

Chaudières gaz naturel : priorité à la condensation

Passer à la condensation n’est pas automatique : il faut garantir la condensation réelle.

Comprendre le rendement >100 % (sur PCI)

Un rendement de 104 % PCI correspond en réalité à :

• 96 % de rendement « sensible »

• 8 % de récupération de chaleur latente
  Il serait plus juste de parler en PCS, mais les usages professionnels restent ancrés sur PCI.

   

Conditions de performance d’une chaudière à condensation

• Température de retour <50 °C

• Émetteurs compatibles (radiateurs basse T°, plancher chauffant…)

• Mélange air/gaz bien réglé

• Fumées à moins de 5°C au-dessus de l’eau de retour

• Validation par l’exploitant : preuve de condensation effective

Réseaux et déperditions : les pertes invisibles

Les réseaux non isolés constituent des points de pertes majeurs en ECS et chauffage.
Les audits montrent régulièrement :

• Absence d’isolation sur réseaux secondaires

• Points singuliers non calorifugés

• Boucles ECS surchauffées ou mal équilibrées

L’isolation reste l’un des investissements les plus rentables en établissement de santé.

À retenir : Une gestion de l’eau au croisement sanitaire-énergie

La maîtrise de l’eau en milieu hospitalier n’est pas seulement un acte écologique :
elle conditionne la qualité sanitaire, la performance énergétique, la maîtrise des coûts et le confort des usagers.

La stratégie gagnante combine :

• Actions comportementales rapides,

• Optimisation technique à fort rendement,

• Modernisation ciblée des systèmes de production ECS,

• Pilotage rigoureux avec indicateurs (dont le petit q).

  Avant toute mesure de performance énergétique, il est important d'avoir une bonne isolation de ces locaux et adopter les bons gestes liés à la sobriété énergétique

Économiser l’eau dans le processus de dialyse : un enjeu hydrique, énergétique et sanitaire

La dialyse est l’un des processus hospitaliers les plus consommateurs d’eau.
Pour produire un dialysat de qualité, les installations génèrent en moyenne 80 à 90 % d’eau rejetée lors du traitement (osmose inverse), puis nécessitent une eau chauffée pour les étapes de lavage et de désinfection.
Cette eau chaude fait basculer le sujet d’un simple enjeu de sobriété hydrique vers un enjeu énergétique majeur, où chaque mètre cube économisé génère un double bénéfice.

1. Comprendre le cycle de l’eau en dialyse : où se cachent les pertes ?

Le parcours de l’eau en hémodialyse suit 4 grandes étapes :

1. Prétraitement : adoucisseurs, filtres, charbon actif

2. Osmose inverse (OI) : phase la plus consommatrice.

   • Rendement souvent entre 12 et 20 % seulement (donc 80 % d’eau rejetée).

3. Production eau osmosée : utilisée pour préparer le dialysat et alimenter les générateurs.

4. Désinfection / lavage : utilisation d’eau chaude pour circulation, rinçage, désinfection thermique.

Chaque litre évité à l’OI ou dans le lavage représente un gain d’énergie thermique direct puisqu’il s’agit d’eau chauffée à 60 - 85 °C selon les pratiques.

2. Réduire la consommation : leviers hydrauliques à fort impact

Optimiser l’osmose inverse

• Passer d’un rendement 15 % à 25 % permet une économie directe de plusieurs milliers de m³/an.

• Ajuster la pression de service, remplacer les membranes vieillissantes, calibrer les débits de rejet.

• Installer un système de récupération des rejets pour des usages techniques (chasses d’eau, arrosage, eaux grises).

Maîtriser la production d’eau chaude sanitaire (ECS) associée

Comme la désinfection nécessite de l’eau chaude :

• Vérifier le dimensionnement du ballon ECS dédié au service dialyse (souvent surdimensionné et donc pertes thermiques et cycles de chauffe inutiles).

• Contrôler et optimiser le calorifugeage et les retours de boucles.

• Réduire la température de stockage lorsque la procédure de désinfection le permet (selon AMM des équipements).

Limiter les lavages et rinçages inutiles

• Programmer les automates pour éviter les cycles de rinçage systématiques lorsque l’appareil n’a pas été utilisé.

• Mettre en place des plages de fonctionnement intelligentes pour éviter la chauffe de grandes quantités d’eau en période non utilisée.

   

3. Gestion et comportement : les micro-gestes qui évitent des macro-gaspillages

• Sensibiliser les équipes à l’impact énergétique : 1 m³ d’eau chauffée = 25 à 35 kWh selon les températures et pertes réseau (« petit q »).

• Suivre les volumes d’eau rejetée par analyse des paramètres : conductivité, pression d’entrée, cycles.

• Vérifier régulièrement les purges, souvent réalisées trop longtemps ou trop fréquemment.

Dans un service avec 15 postes de dialyse, un simple pilotage affiné peut représenter 10 000 à 20 000 kWh économisés par an.

4. Moderniser pour économiser : innovations et retours d’expérience

Systèmes à récupération d’énergie et d’eau

Certaines installations permettent de :

• Réutiliser une partie du rejet d’OI. 

• Réduire la température d’eau chaude nécessaire lors des désinfections grâce à des procédures hybrides chimique/thermique.

• Employer des membranes haut rendement, réduisant de 20 à 40 % les rejets.

Pilotage intelligent

• Interfaçage des générateurs avec la GTC pour monitorer débits, cycles, températures, consommations instantanées.

• Réglage automatique du débit d’eau osmosée selon l’occupation réelle des postes. 

Sobriété thermique

Chaque litre d’eau chaude inutile évité, c’est :

• Moins de gaz consommé

• Moins de sollicitations chaudière/PAC

• Moins de pertes sur les boucles ECS

La dialyse, levier puissant de réduction eau + énergie

La dialyse n’est pas un simple poste de consommation : c’est un système thermohydraulique où les économies d’eau se traduisent directement en économies d’énergie.

Optimiser l’OI, réduire les lavages, adapter les cycles de désinfection, maîtriser la production ECS et installer un monitoring fin permettent aux hôpitaux de :

• Réduire durablement leurs factures,

• Renforcer la sécurité sanitaire,

• Baisser leurs émissions carbone,

• Et moderniser un process critique pour les patients.

Ventilation en établissements de santé : maîtriser l’air, maîtriser le risque… et l’énergie

La ventilation représente l’un des systèmes les plus critiques des établissements de santé. Elle assure à la fois la maîtrise des risques infectieux, la qualité sanitaire de l’air, le confort thermique, mais aussi un levier majeur de performance énergétique.
Souvent invisible, elle conditionne pourtant le fonctionnement sécurisé des blocs, stérilisations, réanimations, morgues, pharmacies à atmosphère contrôlée, et plus largement de tout le bâti hospitalier.

Dans un contexte de sobriété imposée par la réglementation, les coûts énergétiques et les enjeux carbone, optimiser la ventilation revient à concilier risque maîtrisé et efficacité énergétique.

1. Pourquoi ventiler ? Les paramètres à contrôler

Ventiler, c’est renouveler l’air d’un espace clos en y apportant de l’air neuf filtré et conditionné.
Trois familles de paramètres pilotent le besoin :

• CO₂ : indicateur de confinement, directement lié à l’occupation. 

• Humidité (H₂O) : produite par la transpiration et la respiration, essentielle en contrôle d’ambiance.

• Polluants, bactéries, particules : issus des activités de soin, du bâtiment, des produits manipulés ou des patients.

Ce pilotage requiert une maîtrise fine des grandeurs physiques :

• Débit volumique (m³/h) : clé de dimensionnement et de calcul des taux de renouvellement.

• Température : confort, prévention des moisissures, respect des normes (ex. morgue, blocs).

• Hygrométrie relative (%) : prévention fongique et confort respiratoire.

• Propreté particulaire : classes ISO 14644 (ISO 5, ISO 7…) essentielles pour les salles propres.

   

2. Ventilation mécanique : extraction, soufflage, double flux

Les établissements de santé utilisent principalement la ventilation mécanique, déclinée en quatre familles :

1. Extraction seule

2. Soufflage seul

3. Soufflage + extraction (standard tertiaire)

4. Soufflage + extraction + recyclage maîtrisé

Le cœur de ces systèmes : la CTA - Centrale de Traitement d’Air, véritable “poumon” du bâtiment.

3. CTA : filtrer, chauffer, refroidir, humidifier… en maîtrisant l’énergie

Une CTA assure :

• Filtration (G4 -> F9 → HEPA H13/H14 selon zones)

• Chauffage via batterie chaude

• Refroidissement et déshumidification via batterie froide

• Humidification si nécessaire

• Ventilation via moteurs et ventilateurs

Ces équipements consomment énormément : ventilateurs, résistances, batteries, déshumidification…
D’où l’importance d’actions APE (Amélioration de la Performance Énergétique).

4. Risques et réglementation : un cadre strict

La ventilation hospitalière est encadrée par une multitude de textes :

• Code de la construction (températures limites)

• Code du travail (débits, maintenance, dossier technique)

• RSD (pollution, filtration)

• Norme NF S 90-351 (risques infectieux, classes 1 à 4)

• ISO 14644-1 / -2 (salles propres)

• DGOS 2012 - carnet sanitaire « Air » obligatoire

• Textes spécifiques : réanimation, morgues, stérilisation, AMP…

Chaque zone impose une classe de risque (1 à 4), dictant les niveaux de filtration et de pression à respecter.

5. La filtration : pierre angulaire du risque… et du coût énergétique

L’évolution des normes (EN 779 → ISO 16890) structure la filtration en trois gammes :

• ePM10

• ePM2,5

• ePM1 : filtration fine (Salles de soins, consultations, réanimations, zones à risque 2-3)

• EPA / HEPA / ULPA (norme 1822) : pour les zones critiques (Blocs opératoires, salles propres, stérilisation, zones à risque 3–4).

La filtration représente jusqu’à 30 % des consommations électriques d’un système de ventilation, car chaque niveau augmente la perte de charge et donc l’énergie du ventilateur.

Les filtres doivent être :

• correctement dimensionnés,

• changés au bon moment (pression différentielle, non systématique),

• manipulés selon procédures sécurisées et traçables.

6. Les “réduits” : dormir moins pour consommer mieux

Un bloc opératoire est en veille 65 % du temps.
Activer les modes réduits (veille, repos, abaissement aéraulique) permet :

• Réduction consommation chauffage

• Réduction consommation froid

• Moins d’usure moteurs

• Moins de filtres à changer

• Moins de déchets (BEGES)

En pratique : un passage automatique veille → nominal doit respecter une cinétique d’assainissement validée.

7. APE – leviers d’efficacité énergétique sur la ventilation

Moteurs :

• Passer du IE1 → IE3/IE4/IE5 : -20 à -40 % de pertes.

• Adopter les moteurs EC (commutation électronique) : modulation fine, pas de courroie, efficacité +40 %.

Récupération de chaleur :

• Échangeurs à plaques, à roue, régénératifs, glycolés, caloducs, voire PAC sur air extrait.

• Jusqu’à 70 % de chaleur récupérée.

Étanchéité des réseaux : 

• Résines d’étanchéification pour limiter les fuites → baisse des besoins de poussée & du chauffage.

Filtration optimisée :

• Choisir le niveau efficace sans surqualification inutile.

• Optimiser les pré-filtres pour allonger la durée de vie des filtres fins.

Ventiler juste : protéger les patients, améliorer le confort, réduire l’énergie

La ventilation hospitalière est un équilibre subtil entre sécurité sanitaire, réglementation, techniques complexes et performance énergétique.
Optimiser un système de ventilation, ce n’est pas “choisir entre sécurité et énergie”, c’est organiser un système intelligent, capable d’adapter ses débits, sa filtration, sa récupération et ses modes veille à l’usage réel des espaces.

Bien pilotée, la ventilation devient un levier majeur de sobriété, de réduction carbone et de maîtrise du risque.

Production de froid dans les établissements de santé : enjeux, technologies et perspectives

La production de froid est un pilier essentiel du confort et de la sûreté sanitaire dans les établissements de santé et médico-sociaux. Elle intervient à la fois pour les besoins de climatisation, la maîtrise des ambiances dans les zones sensibles (blocs opératoires, pharmacies, laboratoires, imagerie médicale), les chambres des patients, la conservation des médicaments, des vaccins ou des produits sanguins, mais aussi pour certaines process techniques.

Dans un contexte de transition énergétique et de renforcement réglementaire (F-Gas, EcoDesign, obligations de performance), le secteur du froid doit aujourd’hui conjuguer sobriété, continuité de service, réduction des fluides à fort PRG et adaptation aux besoins simultanés de chaud et de froid, typiques du secteur sanitaire.

1. Le refroidissement : un transfert de chaleur, non une “production de froid”

Refroidir un espace revient à extraire de la chaleur : il ne s’agit pas de produire du froid (ce qui serait physiquement impossible), mais de diminuer l’agitation thermique de la matière.

Dans les systèmes de réfrigération ou de climatisation, cette extraction de chaleur est assurée par une machine frigorifique (pompe à chaleur utilisée en mode froid), via un cycle thermodynamique où un fluide frigorigène change d’état pour absorber ou céder de l’énergie. 

2. Les états de la matière et les changements de phase

La compréhension du froid repose sur les changements d’état des fluides :

• Réactions endothermiques : le fluide absorbe de la chaleur (vaporisation, fusion).

• Réactions exothermiques : le fluide rejette de la chaleur (condensation, solidification).

Le cycle entre liquide et gaz - évaporation puis condensation - constitue la base de toutes les installations frigorifiques et PAC.

3. Fluide frigorigène : moteur du cycle thermodynamique

Le fluide frigorigène circule dans l’installation et subit compression, condensation, détente et évaporation.
Il peut être :

• Naturel : CO₂, NH₃ (PRG très bas)

• CFC/HCFC : désormais interdits

• HFC : en fin de vie réglementaire

• HFO : très faible PRG, en plein déploiement

Ses caractéristiques influencent performances, pressions, sécurité et impact environnemental : PRG, ODP, inflammabilité, pressions, températures critiques, etc.

4. Réglementation F-Gas : un cadre de plus en plus strict

La réglementation européenne F-Gas vise à réduire drastiquement l’usage des fluides à fort PRG :

• PRG ≥ 2500 interdits depuis 2020

• PRG ≥ 1500 interdits au 1er janvier 2025

• PRG ≥ 150 interdits à partir de 2030

En pratique, les établissements sont encore souvent équipés de groupes utilisant R410A ou R134a : un enjeu majeur de conversion, remplacement ou rétrofit se pose d’ici 2030.

5. Deux grands principes de distribution du froid

Boucle d’eau (hydraulique)

Le fluide frigorigène refroidit un réseau d’eau (ou eau glycolée) distribué dans le bâtiment.

Avantages :

• Longévité des réseaux (≈ 30 ans)

• Fuites de fluide très faibles

• Compatibilité avec les évolutions réglementaires

• Découplage entre production et émetteurs

Inconvénients :

• Investissement supérieur

• Encombrement et bruit

• Travaux plus lourds

   

Détente directe (DX)

Le fluide frigorigène circule directement dans les unités terminales.

Avantages :

• Moins coûteux

• Plus compact

• Simple à installer

Inconvénients :

• Durée de vie plus faible

• Fuites plus fréquentes

• Fortes contraintes sur les fluides futurs (inflammabilité, compatibilités)

6. Groupes froids : condensation à eau ou à air

Les systèmes peuvent être :

À condensation par eau

→ Associés à des tours aéroréfrigérantes (TAR) ou dry-coolers.

• Performances stables

• Facilité de récupération de chaleur

• Optimisation possible du fonctionnement en été

Mais en présence de TAR : risque de légionelle à surveiller.

À condensation par air

→ Échange thermique via batteries et ventilateurs.

• Installation simple

• Pas de risque sanitaire lié à l’eau

Mais dépend fortement de la température extérieure.

7. Besoin simultané de chaud et de froid : une réalité du secteur sanitaire

Hôpitaux, EHPAD, laboratoires et blocs présentent quasi en permanence un besoin simultané de chaud et de froid :

• Climatisation des locaux sensibles

• Chauffage des chambres et circulations

• Préparation d’ECS

• Déshumidification / humidification en bloc

Une PAC réversible seule ne peut pas couvrir ces besoins.

8. Thermofrigopompe (TFP) : la solution adaptée au médico-social et au sanitaire

La TFP assure chaleur, froid ou les deux simultanément, en réutilisant la chaleur extraite d’un côté pour alimenter l’autre.

Avantages majeurs :

• COP/ EER très élevés (2 à 7)

• Réduction massive des consommations en mi-saison

• Valorisation de chaleur gratuite

• Adaptée aux besoins simultanés des hôpitaux

Contraintes :

• Nécessite de gros volumes tampons

• Coût d’investissement

• Étude thermique indispensable

9. Performance des PAC : température, puissance, régulation

Le rendement dépend fortement :

• de la température de la source froide,

• de la température de production,

• de la taille de la machine.

→ Plus la différence de température est faible, meilleur est le rendement.

10. Hybridation PAC / chaudières : une stratégie efficace

Une cascade PAC et chaudière est souvent plus performante que 100% PAC, surtout :

• en zones froides,

• pour les hôpitaux à ECS importante,

• lorsque le réseau de chauffage est ancien (températures élevées).

Une étude BET est indispensable pour dimensionner le talon PAC et l’appoint.

11. Optimisations opérationnelles : haute pression flottante / basse pression flottante

Ces régulations adaptent automatiquement les pressions aux conditions extérieures.

Gains :

• 10 à 25 % d’économies d’énergie (haute pression flottante)

• 5 à 15 % d’économies (basse pression flottante)

• Durée de vie accrue des compresseurs

Tous les groupes récents les intègrent, mais de nombreux hôpitaux disposent encore d’équipements anciens à optimiser.

12. Récupération de chaleur : attention aux limites

Sur groupes à air, c'est eu pertinent : contraintes fortes et risques de surchauffe. C'est beaucoup plus intéressant sur groupes à eau :
→ température stable, récupération facile via échangeur
→ idéal pour préchauffage ECS ou chauffage de base

13. Refroidissement adiabatique : utiles mais vigilance sanitaire

Le refroidissement adiabatique améliore le fonctionnement des condenseurs en période chaude, mais nécessite :

• pas d’eau stagnante

• entretien rigoureux

• risque légionelle si mal conçu

À retenir : 

La production de froid dans les établissements de santé ne peut plus se limiter à un simple choix technique. Elle doit aujourd’hui répondre à un impératif triple : performance énergétique, continuité de service et transition écologique.

Systèmes à boucle d’eau, PAC haute performance, TFP, régulations avancées et stratégies d’hybridation forment désormais le cœur des solutions adaptées au milieu sanitaire. Leur déploiement doit être accompagné d’une réflexion globale : compatibilité des réseaux, besoins simultanés chaud/froid, contraintes réglementaires, risques sanitaires et pilotage énergétique. Avant toute mesure de performance énergétique, il est important d'avoir une bonne isolation de ces locaux et adopter les bons gestes liés à la sobriété énergétique

Éclairage hospitalier : sécurité, confort et performance énergétique

L’éclairage dans les établissements de santé ne se limite pas à « mettre de la lumière ». Il s’agit d’un levier stratégique, à la croisée de la sécurité, du confort visuel, de la précision des soins et de la maîtrise énergétique. Chaque lumen compte : éclairer trop consomme inutilement, éclairer trop peu compromet la sécurité, le confort visuel et la qualité des soins.

L’enjeu est double : optimiser la lumière pour les professionnels et les patients, tout en réduisant la consommation électrique, grâce à une technologie performante et un pilotage intelligent. 

1. Les grandeurs physiques clés de l’éclairage

Pour concevoir ou évaluer un système d’éclairage, quatre paramètres sont essentiels :

À ces paramètres s’ajoutent la température de couleur, définie par la loi de Wien, et l’efficacité lumineuse (flux lumineux / puissance absorbée, lm/W).

2. Technologies et efficacité lumineuse

L’efficacité énergétique dépend largement de la technologie choisie :

Label énergétique UE : Depuis 2019, les luminaires sont classés A → G selon l’efficacité (lm/W).

• LED couvrent tout le spectre de A à D

• Fluorescents rarement mieux que E

• Incandescences et halogènes : rang G maximum

  Rappel : Installer du LED n’est pas suffisant, il faut vérifier l’efficacité réelle et dimensionner selon l’éclairement nécessaire et savoir piloter par la suite.

3. Normes et confort visuel

La norme EN 12464-1 régit l’éclairement dans les bâtiments tertiaires et médicaux :

Le diagramme de Kruithof permet d’équilibrer éclairement et température de couleur pour maximiser confort et productivité.

4. Actions de performance énergétique (APE)

Pilotage intelligent

• Zonage : allumer uniquement les zones occupées longtemps.

• Gestion par présence : activation automatique selon occupation (ex : toilettes, escalier).

• Gestion horaire / minuterie : programmation prédéfinie, adaptable.

• Gestion par luminosité extérieure : modulation selon l’ensoleillement.

Principe : extinction/allumage ou variation d’intensité.

Relamping / Retrofit

• Relamping : remplacement simple de l’ampoule.

• Retrofit : remplacement plus complet (douille, support, câblage).

Exemple : Dalle fluorescente T8 4x18W → dalle LED 27W = 62,5 % de gain énergétique.
  Toujours calculer le ratio de remplacement basé sur l’éclairement réel mesuré.

5. Conclusion - Lumière maîtrisée, énergie maîtrisée

L’éclairage hospitalier est un équilibre entre confort visuel, sécurité et performance énergétique.
Un bon système combine :

• Technologie efficiente (LED de qualité, label UE)

• Pilotage adapté à l’usage réel (occupation, horaires, lumière naturelle)

• Suivi et relamping stratégique (mesure réelle de lux)

Optimiser l’éclairage, c’est éclairer juste, partout et pour tous, tout en réduisant les consommations électriques et l’empreinte carbone de l’établissement.