Tour Fresk : la performance énergétique sans compromis esthétique

Tour Fresk, Source: Régulvar

Construction	2016
Localisation	Saint-Roch (quartier branché de Québec)
Superficie	18 766 m² (202 000 pi²)
Vocation	Multirésidentielle locative 20 étages - 2 étages commerciaux; - 169 appartements luxueux/haut de gamme; - Stationnement souterrain
Énergie	Électricité, géothermie et gaz naturel 30% plus efficace qu’une construction classique
Contraintes	Surface de vitrage importante

Reconcevoir pour optimiser

En construction, comme dans d’autres domaines, s’écarter des pratiques établies peut s’avérer un choix rentable à plusieurs égards. Ainsi, grâce à un changement de vision et à des installations techniques repensées, Fresk est passé d’un projet courant à un ouvrage remarquable.

Initialement, chaque logement comptait ses propres équipements : compteur d’électricité, chauffe-eau, plinthes électriques et climatiseur mural. Bien que standard et économique, cette solution présentait des aspects incommodants et des défis certains : réduction de la surface de plancher, augmentation de l’inconfort lié au fonctionnement des appareils et obligation d’accéder aux logements et aux balcons pour procéder à l’entretien et aux réparations. À titre d’exemple, on trouverait sur chaque balcon le compresseur du climatiseur qui, même protégé par un placard, produirait de la chaleur et du bruit, en plus d’être encombrant et inesthétique.

Ceci ne correspondait pas à la volonté du propriétaire, un promoteur immobilier d’expérience, d’offrir aux résidents un espace de vie prestigieux et agréable, et d’inclure au loyer tous les frais de chauffage, de climatisation, d’eau chaude et d’électricité. Il a donc demandé à ce que le concept soit revisité.

Un défi porteur d’innovation

La firme de génie-conseil devait revoir les installations techniques et proposer une solution intégrée, centralisée, éco-énergétique et abordable. Les plans de structure étant déjà établis, le défi était d’autant plus important. Pour le relever, elle a adopté une approche originale et des technologies novatrices.

Maximiser le potentiel du bâtiment

Les concepteurs ont mis au point une stratégie axée sur la récupération et les transferts d’énergie, et ce, afin de tirer parti de l’abondante fenestration de Fresk et de transformer cet habituel inconvénient en avantage. En résumé, le système capte l’énergie solaire excédentaire pour la redistribuer au besoin avant de l’évacuer, palliant la déperdition de chaleur en hiver et l’augmentation en été. Ceci permet par exemple d’utiliser la chaleur issue de la climatisation du versant ensoleillé pour chauffer les locaux situés à l’ombre ou préchauffer l’eau chaude domestique.

Une solution, plusieurs méthodes innovantes

Les concepteurs ont déterminé que pour garantir le bien-être des locataires et fournir une solution globale performante, il fallait conjuguer une variété de stratégies innovantes, dont voici un aperçu.

Production d’énergie par biénergie et récupération

Pour soutenir leur stratégie de récupération et de transferts de chaleur, les concepteurs ont opté pour un système hydronique centralisé et une utilisation originale de la biénergie.

En effet, au Québec, ce type d’installation fait généralement appel à l’électricité comme source principale d’énergie et à un combustible comme source d’appoint. Dans le cas présent, ce sont plutôt dix puits géothermiques à l’eau qui sont au cœur du système et accumulent la chaleur ou le froid selon les besoins. Lorsque ces puits ne suffisent pas à la demande, la relève est assurée par des chaudières à l’électricité et au gaz lorsque la température est inférieure à 15 °C, et un refroidisseur à sec électrique en été.

Schématisation du projet, source : Regulvar

Réseau hydronique à configuration réversible et réseau de distribution déporté

Les puits de géothermie sont liés à un réseau hydronique sans glycol qui dessert tout le bâtiment, et dont la configuration réversible permet de climatiser d’un côté, de chauffer de l’autre, et d’inverser les modes en tout temps.

Entre les puits et le réseau se trouve un refroidisseur liquide d’une capacité de 250 tonnes. De là partent quatre tuyaux isolés regroupés dans une montée verticale : deux pour la boucle de chauffage et deux pour celle de refroidissement.

Valves à six voies

Un local technique situé sur chaque étage donne accès aux tuyaux de la montée et aux équipements qui assurent la distribution d’eau vers les appartements situés à l’étage du dessous. Cette localisation des valves à six voies et des équipements de contrôle crée deux avantages importants. D’abord, les purgeurs d’air ne sont plus installés dans les plafonds, mais ils sont relocalisés directement au niveau des valves dans la salle mécanique, ce qui en facilite grandement l’accès et la maintenance. Ensuite, l’eau est amenée au ventilo-convecteur de chaque appartement par deux tuyaux de faible diamètre, plutôt que quatre, ce qui simplifie l’installation et réduit les coûts de matériel.

On compte 197 valves dans le bâtiment, dont une par appartement. Elles sont dotées d’un actionneur motorisé et assurent une régulation modulante, stable et précise.

Salle mécanique à l'étage

Schéma d'une valve 6 voies

Vidéo explicatif du fonctionnement d’une valve 3 voies, source Belimo

Design par conduits minimalistes*

Sur le plan du confort, la solution choisie visait à fournir de manière indépendante à chacune des pièces le chauffage, la climatisation et l’apport en air neuf.

L’approche par conduits minimalistes, qui consiste à positionner les bouches d’air sur les murs opposés aux fenêtres, convenait parfaitement à cette volonté. Grâce à un débit et une vitesse adéquats, de même qu’à des grilles spécialement conçues pour favoriser l’effet Coanda, l’air projeté circule du plafond jusqu’au mur opposé en revenant par le plancher. La chaleur est ainsi redistribuée par brassage au lieu de s’accumuler en hauteur par convection. Notons qu’aucun chauffage d’appoint n’est requis, même le long des murs extérieurs.

Schématisation: Conduits minimalistes

Ventilo-convecteurs novateurs et zonage économique

Pour mettre en œuvre le design par conduits minimalistes et assurer le zonage de manière économique, le choix des équipements était déterminant.

Les concepteurs ont opté pour un ventilo-convecteur novateur. Cet appareil multizone très compact agit comme récupérateur de chaleur, supporte jusqu’à quatre zones à volume variable et possède un moteur à commutation électronique (MCE) offrant une pleine modulation du débit et qui est économe en énergie. Il intègre l’ensemble des fonctions aérauliques, hydrauliques, thermiques et électroniques, et son opération réversible permet le chauffage autant que la climatisation grâce à un unique serpentin.

Le zonage intégré dans le ventilo-convecteur compact est sans contredit son plus grand avantage, permettant non seulement d’assurer un confort accru dans chacune des pièces, mais d’éliminer le recours au chauffage d’appoint.

Notons que chaque appartement comprend un ventilo-convecteur installé dans le plafond du hall d’entrée. Afin d’assurer une installation et une mise en service simples et rapides, le ventiloconvecteur est lié à des thermostats intelligents dotés de connecteurs rapides, précâblés, programmés et testés en usine.

Ventilo-convecteur à 4 zones. Modèle vertical illustré. Modèle horizontal installé. Source : Eurevia et Régulvar

Système immotique centralisé

Le système immotique assure une gestion intégrée et centralisée de tous les systèmes mécaniques et électriques.

Système de contrôle logement, Source : Régulvar

Il contrôle nommément la ventilation des aires communes, des locaux techniques, du stationnement et des appartements, les planchers chauffants électriques et le réseau de fonte de neige, le réseau de chauffage et de refroidissement incluant les pompes, les chaudières et le refroidisseur, la surpression d’eau froide domestique, les pompes submersibles, la lecture d’entrée électrique, et la porte du stationnement.

Ce système joue par ailleurs un rôle crucial dans l’optimisation de la performance énergétique, puisqu’il permet notamment de gérer le débit entièrement par Delta T (écart de température). Cette stratégie élimine le recours aux valves d’équilibrage et aux valves de contrôle indépendantes de la pression, réduisant le coût d’installation, le nombre de composants, et de manière significative, la puissance de pompage requise.

Des retombées positives

Force est de constater que la conception révisée des installations techniques de Fresk en fonction d’une approche et de méthodes novatrices a généré de nombreux avantages, pour tous et sur plusieurs plans.

Le propriétaire bénéficie d’une gestion centralisée de tous les systèmes, qui facilite leur entretien et l’optimisation de leur fonctionnement. La réduction de consommation globale visée sera de 30 % comparativement à un bâtiment similaire, et ce, malgré des murs extérieurs vitrés à plus de 70 %.

De plus, il a reçu le soutien de l’ingénieur-conseil pour obtenir une aide financière de Gaz Métro et d’Hydro-Québec en raison des innovations mises de l’avant, de même que le tarif avantageux réservé aux systèmes biénergie à l’électricité**.

Les occupants ne sont pas en reste. En plus d’un loyer tout inclus, ils profitent d’un espace de vie paisible et convivial : pièces largement vitrées et lumineuses, hauts plafonds, espace de plancher entièrement dégagé et balcon libre de tout appareil mécanique.

De plus, leur confort est assuré par une distribution uniforme et silencieuse d’air chaud ou refroidi, modulée en fonction de leurs besoins.

Ce projet est la preuve qu’en sortant des sentiers battus, il est possible de construire des bâtiments aussi esthétiques que performants.