Retour sur le séminaire ASHRAE

Le 12 mars dernier, plusieurs spécialistes en mécanique du bâtiment et en architecture durable sont venus présenter des projets et des solutions à haute valeur ajoutée en efficacité énergétique et conception avancée.

Les neuf conférences étaient réparties à travers les 4 blocs thématiques:

Bloc 1 : l’efficacité énergétique

Conférence 1.A

Ces spécialistes en efficacité énergétique nous ont présenté un portrait global du quotient énergétique du bâtiment –BEQ (label créé par l’ASHRAE) ainsi que des démarches à faire pour l’obtenir. À l’aide de BEQ nous pouvons constater si la conception et la réalisation se rencontrent et, cela, en utilisant une méthode fiable et indépendante d’étalonnage énergétique des bâtiments.

Un exemple concret d’un audit énergétique ASHRAE de niveau 1 fait un bâtiment administratif a été présenté et l’information cumulée a servi à trouver le Building EQ « en opération ». Alors, pour obtenir l’indice de performance énergétique du bâtiment et compléter l’audit énergétique, plusieurs taches doivent être accomplies, soit :

• faire une analyse préliminaire de l’usage de l’énergie (PEA) ; 
• réaliser la « balade du bâtiment » 
• analyser l’utilisation des espaces ;
• identifier des opportunités d’amélioration à faible coût ;
• recommander des opportunités d’investissement.

Le Building EQ constitue un outil très intéressant par rapport aux autres labels énergétiques puisqu’il : (i) permet une analyse homogène entre la consommation projetée et la consommation effective ; (ii) permet la mise en œuvre des recommandations d’économie d’énergie avec des coûts estimatifs et des taux de rentabilité ; (iii) permet de faire le suivi et de démontrer l’efficience des mesures; (iv) démontre la responsabilité corporative.

Un autre aspect intéressant au niveau de ce processus est qu’il se base sur le principe des systèmes volontaires reprenant les meilleurs éléments d’autres programmes de certification / étiquetage et représente un outil permettant à améliorer la consommation d’énergie du bâtiment.

Résumé par Magdalena Stanescu, comité Édition

Présentation en format PDF disponible aux membres.

Conférence 1.B

Au Canada 97.3% des bâtiments représentent des édifices de petite taille (50 000 pi² et moins), d’où l’intérêt d’améliorer le potentiel énergétique de ces bâtiments (moins d’efficacité énergétique pour les bâtiments de petite taille).

Une présentation des mesures courantes implantées avec succès a été faite et parmi ceux-là on retrouve : l’éclairage au DEL, le contrôle adapté, la télégestion, le suivi à long terme ainsi que le chauffage modulant efficace. Des nouvelles mesures ont été sélectionnées pour plus de performance, comme l’installation des variateurs de vitesse sur des équipements, installation des unités de toit performantes, étanchéisation des unités existantes, la gestion de pointe. Des options pour être encore plus efficaces ont été présentées comme l’utilisation de l’hydronique et la centralisation de la production et la répartition de la diffusion.

Un exemple concret appliqué a été présenté, soit celui d’un centre communautaire de 725 m² et consistant principalement dans un avec l’agrandissement de 60 m², le remplacement de 3 unités de toit en fin de vie par de TP, l’installation de contrôle et télégestion ainsi que la gestion de CO2 et des horaires d’occupation. Le volet efficacité énergétique (25 000$) a représenté 1/3 du projet et il est important à souligner que les résultats pour les premiers 8 mois ont permis de réduire les plaintes d’inconfort de plusieurs dizaines à une seule dans l’année.

Les collaborateurs clés pour réussir un projet d’efficacité énergétique sont premièrement l’équipe technique qui intègre les professionnels à l’affut des nouvelles technologies et des financements ainsi que les responsables en télégestion et deuxièmement le client qui est intéressé par ces opportunités et défis énergétiques. Un autre élément important pour la réussite d’un projet est de créer la visibilité, soit de valoriser la valeur et l’impact du marketing et de rendre leurs efforts visibles à leurs clients.

Malgré le fait que les systèmes CVCA sont invisibles à l’œil nu, on les ressent. Alors, il faut créer une visibilité, une philosophie de valeur ajoutée et de bien-être pour créer des opportunités de projets en efficacité énergétique.

Résumé par Magdalena Stanescu, comité Édition

Présentation en format PDF disponible aux membres.

Bloc 2 : Études de cas

Conférence 2.A

Le projet Bâtiment S11 du Quartier Dix30 à Brossard est un bâtiment à 13 étages à usage mixte (restaurant, commerces, bureau et hôtel), qui a suivi la certification LEED. 

Il y avait de fortes contraintes liées au projet : localisation au-dessus d’un bassin de rétention existant, intégration avec un hôtel situé au-dessus, un échéancier court avec peu de temps alloué à la conception, un budget serré et des exigences élevées associées à la certification LEED.

Le projet a suivi un processus de conception intégrée et a impliqué toutes les parties prenantes. L’équipe comprenait le propriétaire, les architectes, l’entrepreneur, les ingénieurs en énergie et électromécanique, ainsi que l’accompagnateur LEED. Les sujets abordés durant les charrettes incluaient l’intégration du projet au quartier, la sélection de la fenestration, la gestion des eaux pluviales, la sélection et l’intégration des systèmes mécaniques et le budget.

Le projet intègre plusieurs mesures écologiques : mise en service, bornes pour charger des véhicules électriques, matériaux écologiques et sains, gestion des déchets de construction, espaces verts, xériculture, appareils sanitaires efficaces, éclairage DEL et réduction des émissions de gaz à effet de serre en préférant l'électricité au gaz. De plus, une mesure spéciale au projet était la gestion des eaux pluviales qui, grâce aux bassins de rétention, fournissait de grandes quantités et une filtration en place. Une simulation énergétique a été réalisée pour sélectionner les concepts à retenir, concevoir des systèmes et optimiser la performance énergétique, tout en étant rentables.

Comme le bâtiment avait une quantité importante de vitrage, il était important d'analyser les effets du type de fenestration sur la consommation d'énergie. Les critères suivants ont été étudiés: réduction de la superficie globale de vitrage lorsque possible, nombre de vitres, type de gaz, type et emplacement des pellicules, facteur U et coefficient d'ombrage. Après étude et en fonction de la demande du marché, les espaces de commerces utilisent du verre clair, SC = 0,84, alors que les bureaux ont un verre de type SC = 0,3.

Le concept mécanique inclut une boucle d’eau centralisée avec stockage lié à la géothermie. Des thermopompes à réfrigérant variable (modulation du volume de réfrigérant) ont été retenues pour leurs performances, simplicité d’opération et la facilité à s'adapter aux aménagements, avec l’expansion des capacités par circuit et par étage. Les puits de géothermie comprennent 48 boucles horizontales et 20 forages verticaux. L'air frais était préchauffé par récupération de chaleur et était contrôlé par des boîtes VAV. Le système de rejet de chaleur était de type « à sec », choisi pour sa simplicité d’entretien et pour éviter le recours aux tours d’eau.

Résumé par Shawn Walton, comité édition

Conférence 2.B

Le Campus d'Agropur à Saint-Hubert est un bâtiment de deux étages avec un stationnement souterrain dans le sous-sol. Le bâtiment sert de bureau, de siège social, et est aussi équipé des éléments suivants : cafétéria, salle d’entrainement et garderie. La vision du propriétaire concernant le projet était de suivre la certification LEED argent et « Optimiser les interactions avec l’environnement naturel du site » et « Mobiliser les 800 employés des 4 édifices à bureaux existants ».

Le concept mécanique inclut une boucle d’eau centralisée. Chacune des ailes du bâtiment est munie de ses propres systèmes de ventilation/climatisation « à volume variable ». Les sous-systèmes sont en « H » avec économiseur et serpentin à expansion directe (DX) dans la boucle de glycol via un échangeur à plaque. L'air frais est fourni aux salles de conférence via deux systèmes d'air frais dédiés équipés de récupération de chaleur.

Une caractéristique remarquable du bâtiment est la pénétration de la lumière du jour par les fenêtres et aussi les puits de lumière. Tous les bureaux sont vitrés et situés à maximum 10 mètres des murs extérieurs. Bien qu'il y ait beaucoup de vitrage, plusieurs mesures d'efficacité énergétique ont rendu ce bâtiment efficace. Les murs rideaux sont équipés de vitrages de grande efficacité remplis d'argon. Un mur solaire aide au préchauffage de l’air neuf. Les propriétés thermiques de l'enveloppe du bâtiment étaient supérieures à celles d'un bâtiment typique. Le réseau des systèmes de ventilation principaux recoupe le rejet de chaleur des refroidisseurs. Des thermopompes récupèrent la chaleur des évacuations des salles de bain et la transfèrent à la boucle de chauffage. Les systèmes d’air frais dédiés aux salles de conférences utilisent des roues thermiques. Des détecteurs de présence et des sondes de CO2 dans chaque salle de conférence contrôlent l’éclairage et le débit d'air frais fourni. L’eau chaude domestique de la cuisine est produite par chauffe-eau instantané au gaz naturel à 96 % efficacité. Selon le type d'espace, les systèmes d'éclairage sont contrôlés par horaire, détecteurs de luminosité et de détecteurs de présence. Le chauffage du garage ne fonctionne que lorsque la température extérieure est sous 65 °F. Les appareils de plomberie (cabinets d’aisances, lavabos, urinoirs, douches et éviers) économisent l'eau parce qu'ils ont été sélectionnés pour une faible consommation.

• Superficie du bâtiment : 120 000 pi²/étage.
• Consommation énergétique : 0.37 GJ/m2 (9.44 kWh/pi2).
• Économie d’énergie  : 6386 GJ (29% d’économie).

L’aide financière était disponible par la Programme bâtiments d’Hydro-Québec, BEIE concernant les bornes de recharge électrique et par Énergir qui a reconnu l'installation d’équipements efficaces comme des chaudières à condensation et des hottes à débit variable.

Résumé par Shawn Walton, comité édition

Présentation en format PDF disponible aux membres.

Bloc 3 : Le bâtiment durable

Conférence 3.A

Le développement et les besoins liés au déploiement des infrastructures liées à l’électrification des transports occupent un rôle grandissant dans la conception des bâtiments. M. Alexandre Louis de AddÉnergie nous a partagé son expertise sur le sujet pour nous aider à comprendre les stratégies et les solutions à considérer.

Avec une approche traditionnelle et un calcul « d’une borne par utilisateur », on remarque rapidement que la demande électrique devient rapidement trop « lourde » pour l’intégrer dans un bâtiment sans des modifications majeures.  Ainsi, il pourrait être difficile d’avoir une infrastructure permettant de répondre à tous les besoins de ce marché en grande évolution, si on ne faisait qu’une simple sommation des puissances requises pour chaque borne présente dans l’infrastructure étudiée. Or, des solutions de mitigation existent. En plus de favoriser la supervision du parc de bornes de recharges, les bornes intelligentes peuvent gérer les pointes en fonction des besoins des usagers et des capacités du réseau électrique où elles sont installées. Elles permettent donc de raccorder ces dernières au réseau énergétique du bâtiment. Fait intéressant, « les mesures [et stratégies de facturation] de type time of use, comme en Ontario, démontrent un intérêt des utilités pour les solutions liées à la gestion des puissances ».

Les études de cas concrets présentés venaient appuyer ces constats, dont le projet multirésidentiel de Woodfield-Sillery et du Campus Bell. Dans ces projets, la stratégie, axée sur la diversité des charges et une bonne planification des impacts énergétiques au bâtiment, a permis de favoriser l’implantation de bornes et de l’électrification des transports et de maximiser l’utilisation de chaque borne.

Notons que ces solutions avancées ouvrent aussi la porte à de nouveaux modèles d’affaires. Alors qu’on voyait principalement un modèle où les clients et constructeurs installaient et géraient eux-mêmes les bornes électriques liées à leur bâtiment, on voit arriver des entreprises qui fournissent les bornes, gèrent et refacturent eux-mêmes la clientèle en tant que service intégré ou clé en main ( infrastructure as a service ).

Trois grandes leçons à retenir :

• L’infrastructure des bornes de recharge électriques doit être évolutive;
• La gestion de l'énergie est primordiale;
• Le contrôle des accès et de la tarification doit être possible;

Résumé par Mathieu Rondeau ing., comité édition.

Présentation en format PDF non disponible aux membres.

Conférence 3.B

M. Sébastien Lajoie, ing. est venu expliquer comment le gaz naturel en tant que carburant pour les véhicules lourds et flottes de camions s’intègre au cœur du plan de réduction des GES et identifier les faits saillants à considérer pour les ingénieurs pour l’intégration des stations de ravitaillement aux bâtiments.

Alors que 41% des GES émis proviennent du secteur des transports, on note que plus de 27% proviennent spécifiquement du secteur transport lourd. Afin de parvenir à l’atteinte des cibles gouvernementales fixées, la complémentarité de solutions visant le transport des particuliers, comme l’électrification des transports, et de solutions visant le transport de marchandises, est essentielle.

« Avec des cibles de réduction de GES aussi agressives, il nous faudra rapidement de la matière grise pour aider à concevoir plus de stations à carburants alternatifs »

En effet, avec un véhicule au gaz naturel, on observe des réductions jusqu`à 25% de GES et 90% moins de particules fines et d'oxyde d'azote. Avec de tels avantages, le gaz naturel comprimé en tant que carburant est une solution disponible dès maintenant. Elle est d’ailleurs déjà populaire dans plusieurs régions du monde, et elle mériterait d’être davantage considérée au Québec. Notons que la stratégie gouvernementale présente des objectifs clairs à cet effet avec une cible équivalente à 12 000 véhicules et de ou entre 25 à 35 stations publiques d'ici 2030.

Afin d’avoir accès au gaz naturel comprimé (GNC), l’accès à un réseau de gaz naturel est primordial et on a avantage à intégrer les stations de ravitaillement à l’infrastructure d’un projet de construction de bâtiment dès l’étape de conception, en respectant quelques lignes directrices. Notons que la conception et la construction des stations de GNC sont bien encadrées, car elles représentent des installations à haute pression (3600PSI).

Étapes clés du processus (sans s’y limiter):

• Évaluer le nombre de camions et leur pointe de consommation journalière;
• Calculer la capacité requise de « stockage » et la redondance en vue de l'entretien des compresseurs;
• Tenir compte de la capacité d’intégration au réseau d'Énergir;
• Se référer au code CSA B108 - Partie I;
• Tenir compte de la qualité du GNC;
• Établir un plan d'aménagement et obtenir les permis d'exploitation;

Alors que les gouvernements appuient les projets grâce à des aides financières, le rôle du distributeur gazier est d'accompagner les concepteurs et les clients dans la réalisation des projets.

Tout en faisant l’analogie à la présentation précédente, sur l’électrification des transports, M. Lajoie démontrait les distinctions, avantages et inconvénients des deux méthodes de remplissage et leur impact sur les infrastructures et la conception: remplissage lent, durant la nuit, ou rapide.

L’étude d’un cas a permis d’observer que l’intégration à un bâtiment existant n’est pas négligeable : alors que les compresseurs de gaz naturel consommeront de l’électricité, il faudra que le système de distribution électrique du bâtiment permette leur raccordement. Ainsi, dans le projet cité, l’étude globale du bâtiment a permis de déterminer que les chaudières électriques, qui étaient en appoint à titre de redondance à la géothermie, ne fonctionnaient pratiquement jamais, ou très peu, quelques heures par an uniquement. Les chaudières électriques pourront donc être converties vers le gaz naturel afin de libérer de la puissance électrique sur le réseau du bâtiment. En gardant la géothermie comme principale source de chauffage, la puissance électrique libérée par les chaudières permettait ainsi d’ajouter les compresseurs électriques requis pour le GNC sans avoir à revoir la distribution électrique complète du bâtiment!

Résumé par Mathieu Rondeau ing., comité édition

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Conférence 3.C

M. Duarte e Sousa ing. est venu présenter un compte rendu de l’opération d’un bâtiment LEED Platine qui surpasse les attentes, après maintenant trois années d’exploitation.

Les objectifs de départ visaient la création d’un bâtiment exceptionnel, sans compromis sur deux aspects :

• Qualité et confort exceptionnels;
• Certification LEED Platine afin de prouver que la construction d’un bâtiment LEED Platine peut être comparable au coût d'un bâtiment traditionnel.

Ainsi, ce bâtiment, conçu à titre de siège social d’Ambioner à Québec, a souvent été prisé dans de nombreux médias, locaux comme à l’international. En effet, afin d’atteindre le niveau de certification LEED Platine, le projet a su s’illustrer dans un ensemble de pratiques et de valeurs exemplaires, bien au-delà de la mécanique du bâtiment. Dès le départ, on observe que le choix d’un site qui présentait de beaux défis, initialement contaminé et qui sera par la suite revitalisé et rattaché au nouvel Écoquartier d’Estimauville. De plus, la gestion des eaux était aussi élément dont e Sousa avait à cœur, suite à l’observation d’enjeux pour cette ressource dans d’autres régions.

Évidemment, le bâtiment se distingue aussi sur l’aspect énergétique. On remarque que l’orientation du bâtiment a joué un rôle primordial et a été traitée avec attention afin d’obtenir un niveau de performance exemplaire. Ainsi, l’ensoleillement a été pris en compte afin de positionner le mur solaire et les systèmes mécaniques (note : aucun équipement n’a été installé au toit afin de faciliter l’entretien de ces derniers). La stratégie de conception des systèmes mécanique a donc été dirigée à partir de trois concepts clés :

• Récupérer l’ensemble de l'énergie disponible;
• Exploiter les sources d'énergie gratuite et renouvelable disponibles, dont un mur solaire;
• Avoir recours à des thermopompes à l’air combinées avec utilisation de l'énergie solaire, l’aérothermie, plutôt que de la géothermie. 

"Nous avons installé un mur solaire. Vous le savez, la plus grande dépense dans un bâtiment [au Québec], c'est l'air frais! […] En plus, ce mur solaire est un revêtement. Dans un bâtiment neuf, il faut faire un revêtement. Donc ce revêtement [solaire] n'a presque rien coûté [en termes de surcoût]."

Afin de maximiser le rôle des thermopompes, un aérotherme au gaz naturel a été installé dans l'enceinte, puisqu’il ne faut jamais que la température dans l'enceinte descende sous -6^oC puisqu’à -10^oC, les thermopompes deviennent très inefficaces. Ainsi, sous cette consigne de -6^oC, un peu de chauffage au gaz naturel permet d’optimiser d’assurer les critères de performance. Notons que le projet profite des gains thermiques du bâtiment (air évacué du bâtiment et énergie solaire suffisants).
 
Cote Energy Star: 100%, la plus haute cote possible.

En bref, les résultats après trois années d’opération sont surprenants : ils surpassent les objectifs prévus pour une occupation de 60 personnes, alors que l’occupation réelle est de 86 personnes!

Le bâtiment actuel, d’une superficie actuelle de 10 500 pi² subira un agrandissement: 14 800 pi² en avril prochain.

De beaux défis: avec des besoins d’agrandissement, le mur solaire actuel risque d’être affecté, voire déplacé. Forts de leur expérience acquise, l’équipe d’Ambioner a déjà quelques idées en tête afin de poursuivre dans cette direction et performance exemplaire!

Résumé par Mathieu Rondeau ing., comité édition.

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Bloc 4 : Volet pour un environnement sain 

Conférence 4.A

Le système d'évaluation et de certification WELL est le premier standard international qui promet la performance des bâtiments pour la santé humaine et l’environnement. Le but de WELL est de « Remettre l’humain au centre des priorités ». WELL est un outil de dialogue pour toute l’équipe de projet. Le corps humain est très complexe et WELL fournit un moyen simple d'exprimer les impacts provenant de l'environnement bâti.

Selon l’Organisation mondiale de la Santé, « La santé est un état de bien-être complet physique et mental et ne constitue pas simplement l’absence de maladie ou d’infirmité ». Dans l’industrie on dit » qu'un bureau en bonne santé est aussi un bureau heureux ». Comme nous le savons tous, nous passons environ 90% de notre vie à l'intérieur. Donc il est important pour les employeurs et les propriétaires de prêter attention au bien-être dans un bâtiment, car 92% des coûts sont liés aux coûts de personnel. Il a été mentionné que les bâtiments qui considèrent mieux l'employé peuvent réduire considérablement le taux de roulement. Les fondements de WELL incluent la recherche médicale & scientifique, le retour d’expériences des projets pilotes et des revues par des experts.

Similaire au système d'évaluation LEED, le nombre total de points obtenu détermine la cote de certification : Argent, Or ou Platine. Les deux systèmes utilisent une carte de pointage pour suivre les points tout au long du projet. WELL fonctionne aussi en lien avec d’autres systèmes d’évaluation environnementaux comme BREEAM, Green Star et Living Building Challenge.

Le processus de certification comprend les étapes suivantes: enregistrement du projet; conception et construction, revue de la documentation, vérification de la performance, rapport WELL et finalement la certification. Les sept concepts WELL sont : Air, Eau, Alimentation, Éclairage, Forme physique, Confort et Bien-être. La première recherche a débuté sur le sujet en 2008 et nous sommes aujourd'hui à la version v2.0. Au Canada, il y a dix-huit projets enregistrés et huit certifiés. Dans le monde, 603 projets sont enregistrés et 72 sont certifiés.

Le projet Humaniti à Montréal est un projet à usage mixte et vise la certification WELL et aussi LEED. Le projet consistera en : édifice à bureaux, hôtel, copropriétés résidentielles, appartements locatifs et des commerces. Selon les promoteurs, le projet sera « intelligent et connecté, où les expériences humaines riches et multi sensorielles abondent ». Les caractéristiques humaines du projet comprennent : surfaces facilement nettoyables et limitant le développement microbien, tests de la qualité d’eau, l’éclairage selon le rythme circadien, promotion d’une offre alimentaire saine, promotion d’activités physiques sur site, promotion de la cohésion sociale, conciliation travail-famille, accessibilité universelle, etc.

Pour plus d'informations concernant la certification WELL, veuillez consulter le site Web de l'International WELL Building Institute : www.wellcertified.com.

Résumé par Shawn Walton, comité édition

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Conférence 4.B

Une déclaration environnementale de produit (DEP), ou Product Catagory Rule (PCR) en anglais, est l’outil pratique pour communiquer et comparer les performances environnementales des produits. Dans un seul document, vous pouvez consulter des données essentielles requises pour l'analyse du cycle de vie du bâtiment, qui sert à influencer la conception et les choix des matériaux de construction et finition des bâtiments. Un atout pour la durabilité, il permet de viser la réduction des impacts environnementaux des bâtiments. Il peut également être utilisé par les fabricants comme un outil pour développer et promouvoir l'amélioration continue des produits.

Une DEP a beaucoup de similitudes avec les étiquettes nutritionnelles qu’on observe chaque jour dans le supermarché. Par exemple, une tasse de nourriture a combien de calories, lipides, cholestérol, sodium? Par analogie, la DEP d’un matériau de construction peut indiquer les valeurs concernant l’énergie primaire investie dans sa production, les effets environnementaux (réchauffement climatique, appauvrissement de la couche d’ozone, le potentiel d’acidification, etc.), leurs performances et finalement les ingrédients. Une DEP permet donc une comparaison plus juste, normalisée, des impacts environnementaux entre produits similaires. L’objectif est donc de « comparer des pommes avec des pommes ». On doit garder à l'esprit l'emplacement du chantier de construction et s’assurer qu'il correspond à la DEP utilisée. Il est important d'appliquer les informations issues d'une DEP qui sont pertinentes au projet. Localiser une DEP n'est pas compliqué : elles peuvent être trouvées en ligne ou en contactant le fabricant, des opérateurs de programme, ou le titulaire de la DEP.

Plusieurs certifications des bâtiments durables au Canada et à l’étranger exigent des DEP. La certification environnementale LEED v4, MR crédit 2, déclarations et l’optimisation des produits de construction la certification, s'appuie sur son apport. Le standard du bâtiment Zéro Carbone, qui est basé sur l’évaluation d'énergie, l'empreinte carbone et les émissions, repose sur les données du DEP. La certification Green Globes requiert également des données DEP pour évaluer les ressources en matériaux de construction.

Résumé par Shawn Walton, comité édition

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