Le Diffuseur Imprimer cette page
Retour à la liste
Publié par Gaz Métro
Publi Reportage - Quatre mesures clés pour économiser de l’énergie en établissement scolaire

Depuis quelques années, de nombreuses technologies et stratégies d’efficacité énergétique ont fait leur apparition. Parmi celles-ci, certaines constituent des solutions privilégiées dans plusieurs projets primés par l’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) et l’Association of Energy Engineers (AEE). Le présent article traite de quatre de ces solutions gagnantes pour votre établissement.

 

1. Chaudière à condensation combinée au réseau hydronique à basse température et à grand différentiel de température

Le chauffage par réseau d’eau chaude comporte de nombreux avantages par rapport aux solutions de chauffage alternatives, dont :

  • le confort thermique
  • la durabilité
  • la puissance de rattrapage suivant une baisse de température

Ceci explique pourquoi ce système est installé dans la plupart des bâtiments institutionnels. Or, la conception traditionnelle des réseaux de chauffage hydronique est basée sur une alimentation à haute température de 71 °C à 82 °C (ou 160 oF à 180 oF), avec un différentiel de 11 °C (20 oF) entre l’alimentation et le retour à la chaudière. Les normes et les façons de faire pour les nouvelles constructions étant plus strictes, les bâtiments sont de plus en plus efficaces. Il devient alors intéressant d’opter pour des systèmes à grand différentiel de température (22 °C ou 40 oF) permettant une opération à plus basse température. Dans leur article publié dans l’ASHRAE Journal1, Ryan Thorson et David Williams mentionnent certaines conceptions très efficaces qui utilisent des températures de réseau de 60 oC (140 °F) à l’alimentation et 38 °C (100 oF). Ces températures permettent de maximiser le rendement des chaudières à condensation et d’atteindre un taux d’efficacité supérieur à 95 %.

 

Dans certains cas, le dimensionnement à basse température requiert des corps d’échange de chaleur de plus grande dimension. Cette solution peut sembler plus coûteuse puisqu’elle nécessite de plus grandes surfaces d’échange, donc des serpentins et des convecteurs plus grands. Cependant, la sélection d’un concept à grand différentiel de température permet de réduire significativement le dimensionnement de la tuyauterie et les forces de pompage. En effet, l’énergie transmise par le fluide caloporteur est décrite par l’équation ci-dessous2.

 

Énergie transmise = Débit x T alimentation – T retour x Facteur de conversion

Si l’on augmente le différentiel de température par un facteur de 2, il est possible de diminuer le débit par ce même facteur, donc la force motrice par ce facteur au cube (23= 8).

Le dimensionnement de nouveaux réseaux est détaillé dans un article publié dans l’Informa-TECH de Gaz Métro publié en février 2010. Pour les projets de modernisation de chaufferies, il devient avantageux de prévoir des variateurs de vitesse sur les moteurs de pompes : cela permet de maximiser le potentiel des nouvelles chaudières en mi-saisons avec un grand différentiel de température et de revenir aux débits et températures de conceptions des corps de chauffe d’origine lors des grands froids.

 

2. Ventilation par déplacement
Lors d’un réaménagement d’espace, les diffuseurs sont souvent négligés. Toutefois, la stratégie de distribution a un impact énergétique majeur sur l’efficacité du système. La sélection d’un concept de diffusion par déplacement permet d’atteindre des efficacités de ventilation de l’ordre de 1,0 à 1,2 pour le chauffage ou la climatisation. À titre indicatif, un système de ventilation par le plafond avec diffuseurs traditionnels atteint une efficacité de distribution de l’ordre 0,8 en période de chauffage. La ventilation par déplacement génère donc un gain de 25 % à 50 %, ce qui a un impact majeur sur le cycle de vie de l’ensemble du système. Par exemple, ce type de ventilation permet une réduction des gaines de ventilation, de même que celle des débits d’air (total et air neuf).
 

Figure 1 – Issue de l’Informa-TECH de Gaz Métro, février 2010

 

3. Gestion de l’apport d’air frais et récupération de chaleur
L’apport d’air frais est un élément essentiel au confort et représente l’un des postes de consommation les plus importants. La récupération de chaleur devient alors un incontournable à l’efficacité énergétique. On retrouve différents équipements ayant tous leurs avantages et inconvénients selon les particularités du bâtiment. Pour des systèmes simples à opérer et à entretenir, les unités dites passives (sans compresseur) sont à privilégier. Dans certains cas, on optera même pour des échangeurs moins performants en période de grands froids, comme les échangeurs à plaques. Bien que l’on retrouve aussi des unités plus efficaces permettant de récupérer davantage de chaleur, l’utilisation d’unités qui ne créent pas de condensation ne requiert pas de contrôle de givrage. Elles constituent des avenues intéressantes lorsque les budgets de construction et d’entretien sont limités et offrent un bon potentiel de récupération de chaleur. On parle donc d’une valeur actuelle nette (VAN) souvent très intéressante pour ces unités, sans augmenter les coûts d’entretien.
 

4. Contrôle des débits d’air
Comme indiqué précédemment, les coûts liés à la ventilation représentent une grande partie des frais énergétiques du bâtiment. L’installation de systèmes à débits variables avec des boîtes VAV (variable air volume) est donc une stratégie d’économie d’énergie fréquemment retenue dans les nouvelles installations. Cependant, plusieurs références techniques provenant de l’ASHRAE et de l’AEE nous préviennent de ne pas négliger la qualité du contrôle et les lectures de débit d’air ainsi que les lectures de la qualité d’air (CO2). En effet, l’efficacité d’un système sans outil de suivi peut rapidement se détériorer.

 

Une perte de débit non contrôlé créera un « combat climatique » (réchauffage de l’air conditionné), ce qui occasionnera une surconsommation pour le conditionnement de cet air, en plus d’un impact de volume sur les forces motrices de ventilation. Les composantes de contrôles permettront alors une meilleure gestion afin d’éviter les pertes énergétiques par la surventilation de zones à faibles charges.

 

L’impact des frais d’exploitation liés à la ventilation s’observe en comparant l’indice de performance des bâtiments récents, majoritairement ventilés, à celui de constructions plus âgées et souvent non ventilées. Bien que l’on tende à penser que les bâtiments plus récents, érigés avec de bonnes enveloppes et selon des méthodes de construction efficaces soient moins énergivores que les bâtiments âgés, ces derniers obtiennent généralement de meilleures performances en termes d’indice énergétique global, soit de 3 % à 10 % en moyenne au Québec et plus de 20 % pour quatre écoles ciblées par une étude de l’AEE4.

 

En somme, les mesures traditionnelles décrites dans cet article définissent les méthodes de base à suivre pour la conception de bâtiments efficaces et durables.

Gaz Métro supporte l’implantation de projets d’amélioration par ses programmes d’aides financières à l’efficacité énergétique. Entre 2007 et 2012, Gaz Métro a octroyé plus de 5,1 M$ en aides financières aux commissions scolaires québécoises, permettant ainsi de réduire leurs frais d’exploitation et d’économiser plus de 9,5 M de m3 de gaz naturel, ce qui équivaut à 18 124 tonnes de CO2 évitées.

 

Mathieu Rondeau, ing, CEM, LEED GA®
Conseiller relationnel et Efficacité énergétique, Groupe DATECH
 

1. Ryan Thorson et David Williams, Old School Learns Cool New Tricks, vol. 54, no 5, mai 2012.
2. Lois des pompes pour la puissance de pompage « P » en fonction du débit « D » : P1/P2 = (D1/ D2)3.

3. Standard 62.1-2010, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, ASHRAE, 2010.

4. Dr. Wayne C. Turner, Energy Engineering, AEE Journal, vol. 109, no 6 2012.
Note : Au Québec, selon les données publiées dans le bilan énergétique du réseau des commissions scolaires du Québec 2010-2011, on remarque que les bâtiments ventilés consomment en moyenne entre 3 à 10 % de plus que les bâtiments non ventilés pour les mêmes types de bâtiments.

 


Retour à la liste
Laissez un commentaire

Par mot-clé
AGPI, Changement climatique, Colloque annuel, Concept, Concours « Le Pilier d’Or », Développement Durable, Éducation, Energie, Entrevue, Gestion immobilière, Gouvernance, Hygiène et salubrité, Légal, Les grandes visites institutionnelles, Mot de la présidence
Par numéro de volume
Par auteur
Par année

Design Web par Acolyte
Copyright © AGPI 2021 - Tous droits réservés - Notes légales