La Chine dispose de ressources géothermiques abondantes, se classant parmi les leaders mondiaux. Parmi celles-ci, les champs géothermiques convectifs fournissent 3 500 MW d’énergie thermique, tandis que les champs géothermiques conductifs représentent 2 108 421 MW. À ce jour, plus de 2 780 sites géothermiques ont été recensés dans l’ensemble des 30 provinces, municipalités et régions autonomes du pays.

En raison des variations de la température géothermique et de la qualité de l’eau, une large gamme d’applications de l’énergie géothermique s’est développée, incluant le chauffage des bâtiments, l’aquaculture, les serres agricoles, le séchage industriel, la fixation des teintures, les soins de santé, la transformation alimentaire ainsi que les activités des abattoirs. Le chauffage urbain géothermique est plus rentable que le chauffage au moyen d’autres combustibles, d’autant plus que les prix de l’énergie ne cessent d’augmenter. Ainsi, en Islande, 75 % des 230 000 habitants des zones urbaines bénéficient du chauffage géothermique, à un coût qui ne représente que 24,3 % de celui du chauffage au fioul léger ou 51 % de celui du chauffage au fioul lourd. L’expérience, tant nationale qu’internationale, montre que le chauffage urbain géothermique est techniquement réalisable, économiquement viable, écologiquement avantageux et qu’il apporte des bénéfices économiques et sociaux considérables.

En Chine, la surface totale chauffée par l’énergie géothermique à Pékin et à Tianjin atteint environ 1,5 million de m², avec des résultats satisfaisants. Toutefois, les saumures géothermiques contiennent souvent divers gaz corrosifs et ions, et présentent une forte minéralisation ; la corrosion et l’entartrage constituent donc des problèmes majeurs. L’utilisation directe de cette eau chaude entraîne fréquemment la corrosion des équipements de chauffage au bout d’un à deux ans, rendant nécessaires des remplacements coûteux et répétés. En revanche, l’utilisation indirecte exige des échangeurs de chaleur offrant un rendement thermique élevé, une longue durée de vie ainsi qu’une maintenance et une gestion aisées. Les échangeurs de chaleur à plaques répondent pleinement à ces exigences, raison pour laquelle ils sont largement utilisés dans les applications de l’énergie géothermique.

I. Les avantages du chauffage urbain alimenté par l’énergie géothermique

① Cela permet d’économiser des quantités importantes d’énergies conventionnelles — charbon, pétrole, gaz naturel ou électricité. Dans les régions aux climats nordiques, le recours au chauffage géothermique peut permettre à chaque ménage d’économiser environ 2,6 tonnes de charbon par saison hivernale.

② Réduire la pollution environnementale et éliminer les sources de pollution liées aux petits poêles à charbon. À Pékin uniquement, le chauffage géothermique, couvrant 320 000 m², permet de réduire de 7,8 tonnes par jour les émissions de poussières issues de la combustion du charbon.

③ Cela permet de réduire la congestion du trafic liée au charbon et aux scories, tout en diminuant le besoin d’aires de stockage du charbon.

④ Améliorer les conditions sanitaires des habitants et réduire les coûts de chauffage. Par exemple, le chauffage au moyen d’eau géothermique à 65 °C coûte en moyenne 29,6 yuans par mètre carré et par an, tandis que le chauffage au fioul ou au gaz entraîne un coût de 38,1 yuans par mètre carré et par an. En outre, la saison de chauffage peut être démarrée plus tôt ou plus tard, offrant ainsi une plus grande commodité et flexibilité.

II. Sélection des échangeurs de chaleur pour les systèmes de chauffage central géothermique

En raison du débit relativement faible d’un puits unique de la ressource géothermique (environ 100 t/h), de la température modérée de l’eau (inférieure à 100 °C) et de sa forte minéralisation, associées à une teneur élevée en composés corrosifs — ce qui entraîne des tendances marquées à la corrosion et au dépôt de tartre —, l’échangeur de chaleur retenu doit présenter les caractéristiques de performance suivantes :

① Résistant à la corrosion. Excellentes performances anti‑entartrage.

② En présence de faibles écarts de température, l’efficacité du transfert de chaleur est élevée.

③ Structure compacte à faible encombrement, facilitant le nettoyage, l’entretien et le démontage pour réparation.

④ Équipement facile à utiliser, durable et doté d’une longue durée de vie.

Compte tenu de l’ensemble des exigences susmentionnées, une analyse comparative des différents types d’échangeurs de chaleur montre que les échangeurs à plaques sont les plus adaptés.