Souper-conférence du 14 mai 2018

CE QUE VOUS AVEZ PEUT-ÊTRE MANQUÉ...SOUPER-CONFÉRENCE DU 14 MAi 2018

Le 14 mai dernière dernier, le Chapitre ASHRAE de Montréal tenait son dernière souper-conférence de l’année, à l’occasion duquel nous avons décerné des prix aux étudiants et honoré nos anciens présidents.

Pour cette occasion, le Chapitre a reçu la visite de M. Roland Charneux, ing., M. Ing., PA LEED BD+C, Directeur Pageau Morel et associés inc et Daniel H. Nall, PE, FAIA, FASHRAE, LEED Fellow, BEMP, HBDP, CPHC, Vice-président Syska Hennessy Group, Inc. sont venus nous parler. En début de soirée, M. Charneux est venu présenter le nouveau siège social de MEC certifié LEED platine. Par la suite, M. Nall est venu présenter comment comprendre toute la portée d'un projet d'école K12 à énergie zéro.

Conférence technique

Gagnant d'un méritas technologique : Siège social Mountain Equipment Co-op présentée par Roland Charneux, ing., M. Ing., PA LEED BD+C, ASHRAE Fellow & HFDP
Directeur Pageau Morel et associés inc.

Lieu caractérisé par l’innovation, le siège social Mountain Equipment Co-op, certifié LEED® Platine, est un édifice de bureaux de 10 000 m² qui accueille 375 employés servant aux opérations administratives et au développement de nouveaux produits. Ce bâtiment est situé à Vancouver, ville avancée du point de vue du développement durable, en face d’un parc, près des transports en commun et juste à côté d’une piste cyclable. Fait relativement rare, il a été réellement conçu en processus de conception intégrée, à partir d’une feuille blanche avec le concours de tous les acteurs dès le premier jour. Une structure de bois, de grandes fenêtres, de l’équipement d’entraînement, des douches et un espace de rangement pour vélos soutiennent les valeurs et la culture de MEC. Le bâtiment comprend entre-autres de la ventilation naturelle hybride, de la ventilation par déplacement, des éléments de radiation chaude et froide au plafond, des réserves thermiques et de la géothermie. La présentation de M. Charneux sera axée sur le processus de conception intégré basé sur le cycle de vie et utilisé par l’équipe lors de l’élaboration du concept.

M.Charneux a commencé par présenter les grandes lignes qui seront abordées durant la présentation, soit la description du projet, l’éclairage naturel et son impact, la structure du bâtiment, l’électromécanique ainsi que les résultats.

LE PROJET

Le site du projet est situé en banlieue de Vancouver, près d’une station de train favorisant ainsi le transport en commun. Le bâtiment couvre plus de 10 100 mètres carrés, étalés dans une aile principale de quatre étages et une autre s’élevant sur trois niveaux. Le bâtiment comprend des bureaux administratifs, un centre d’appel, une salle de couture, un laboratoire pour tester des produits incluant une hotte de fumée, un laboratoire photo, une salle de serveurs et des espaces réservés aux loisirs pour les employés. Comme mentionné auparavant par M. Charneux, le bien-être des occupants (lumière naturelle, vue sur l’extérieur, qualité de l’air intérieur, confort thermique, confort acoustique, etc.) a été le souci principal lors de la conception en plus de créer un bâtiment très performant du point de vue énergétique.

Pour débuter, une comparaison des données climatiques entre Montréal et Vancouver a été faite afin de montrer les conditions climatiques différentes qui se traduisent par une augmentation de 60% des besoins de chauffage à Montréal.

L’ÉCLAIRAGE NATUREL ET SON IMPACT

Pour déterminer la hauteur du bâtiment, le critère établit a été de favoriser l’utilisation des escaliers au lieu de l’ascenseur, ce qui a limité le bâtiment à 4 étages. Pour favoriser l’éclairage naturel, il faut choisir une forme étroite de l’immeuble (53% plus de périmètre par rapport à un bâtiment carré traditionnel). Des fenêtres du plancher au plafond inondent l’intérieur de lumière naturelle et font profiter les utilisateurs des vues et de la luminosité naturelle tout en limitant les gains et les pertes de chaleur (verre triple R5.3).

Le contrôle de l’ensoleillement a été fait tout d’abord en créant de l’ombrage par la forme du bâtiment et également en installant des stores motorisés du côté supérieur et manuels du côté inferieur de la fenêtre. Cette fenestration avec surplomb et stores motorisés a permis de limiter les gains solaires lorsqu’ils ne sont pas requis.

L’augmentation du périmètre de 53% par rapport à un bâtiment carré traditionnel a forcé l’équipe à envisager une enveloppe du bâtiment performante (verre triple R5.3, murs R-50, toiture R-70) et étanche afin de réduire la consommation de chauffage.

LA STRUCTURE

Pour la structure du bâtiment l’équipe a choisi une fondation de béton, des poutres et colonnes en bois et des dalles de plancher de bois de 4’ x 40’ de type NLT « nail lam timber» de 8 po d’épaisseur. Un contreplaqué a été installé pour le diaphragme (pour les tremblements de terre) et une chape de béton a été coulée sur le plancher afin d’intégrer les services dans les planchers (plénums) et également servir pour ignifuger les surfaces.

M.Charneux nous a mentionné une contrainte importante qui n’était pas considérée au début du projet, soit le climat pluvieux à Vancouver. Un abri contre les intempéries a été construit afin de permettre la construction de la toiture dans des conditions sèches et ainsi diminuer les impacts potentiels de la pluie.

L’ÉLECTROMÉCANIQUE

L’approche conceptuelle est basée principalement sur l’utilisation d’une méthode passive le plus possible afin de minimiser les sources d’énergie externes ainsi que sur la récupération d’énergie. L’utilisation des équipements à haute efficacité, l’accumulation du surplus et finalement l’utilisation d’une méthode à haute efficacité pour combler les besoins manquants s’ajoutent à cette vision. La ventilation naturelle hybride a été inspirée par un bâtiment voisin qui disposait d’une ouverture sur le toit qui laissait passer l’air dans le bâtiment : le vent pénètre à l’intérieur d’un côté et de l’autre côté l’air sort du bâtiment par pression négative.

Dans le cas du bâtiment présenté, 3 tours de ventilation ont été installés. Le ventilateur est installé en bas pour compenser le vent et les volets sont fermés en période froide. Les planchers surélevés, servent de plénum en plus d’intégrer les services comme data ou électriques. Le retour de l’air se fait à très basse vitesse sans perte de pression. Cette ventilation hybride naturelle assistée par le vent nous aide à limiter la force motrice et économiser ainsi de l’énergie.

L’utilisation de dalles et panneaux radiants chauds et froids au plafond a permis de bonifier le point central du projet, soit le confort des occupants (pas beaucoup de différence de température avec la personne et pas de condensation). Un système comportant huit thermopompes avec puits géothermiques pour le chauffage et le refroidissement a été mis en place. De plus, un réservoir chaud et quatre réservoirs froids ont été installés pour récupérer le froid produit pendant la nuit (en chauffage) et ainsi climatiser durant le jour.

D’autres mesures concourent à la performance écoénergétique de cet immeuble situé au sud-ouest du centre-ville de Vancouver, dont :

la récupération d’énergie des eaux grises évacuées par les douches pour le préchauffage de l’eau domestique;
la récupération de l’air évacué par l’utilisation d’un échangeur d’air de type récupérateur à casettes
une thermopompe sur boucle d’eau pour le préchauffage de l’eau domestique (l’énergie provient de la climatisation du bâtiment);
des détecteurs de présence pour contrôler l’éclairage dans les locaux fermés.

LES RÉSULTATS

Comme présenté dans le tableau ci-bas, une comparaison entre le bâtiment de référence et le bâtiment mesuré a été faite et cela nous a montré une réduction de la consommation d’énergie de 2.05$ /pi² à 1.07$ /pi².

En analysant les résultats il a été constaté que les économies en hiver, principalement pour le chauffage du bâtiment, sont plus importantes que celles en été.

Des compteurs électriques ont été installés pour les principaux postes de consommation tels que l’éclairage, les prises, le chauffage, la climatisation, les pompes, les ventilateurs et l’eau chaude domestique afin d’identifier la différence entre les résultats mesurés et ceux prévues. Il a été constaté que la consommation des prises était 2 fois plus importante que la consommation prévue et cela était dû au fait que les ordinateurs restaient allumés en tout temps et cela a un impact sur le chauffage et la climatisation.

D’autres éléments ont été implantés pour agrémenter le travail des employés, soit :

aires des rencontres qui peuvent servir aussi d’espace café;
aires de travail blanches sans beaucoup de mécanique visible (pas des gaines de ventilation) et avec des tables de travail ajustables;
salles de réunion et bureaux intérieurs pour les acheteurs fermés sinon des aires ouvertes en périmètre (favorisant la ventilation naturelle et profitant de l’éclairage naturel);
salle de couture avec la lumière naturelle ;
salle d’escalade, etc.

Réussir à faire aimer leur lieu de travail contribue à inspirer les employés et à le motiver à faire tout leur possible pour soutenir les modes de vie actifs en plein air de leurs membres.

CONCLUSION

De nos jours, les superficies des enveloppes tendent à augmenter afin de permettre l’augmentation de la lumière naturelle. Cela nous amène à avoir des moins en moins de zones internes (moins de charges internes) ce qui nous enlève l’avantage de récupérer cette énergie pour les zones externes. De plus, les ordinateurs dégagent moins de chaleur. Caractériser le bâtiment avec une bonne étiquette énergétique doit devenir une pratique et cela amène une valeur future au bâtiment. Fruit d’une conception intégrée, il affiche une réduction de consommation énergétique de 43 % par rapport à la référence du CMNÉB – 1997. L’efficacité énergétique du siège social de MEC s’accompagne d’une réduction annuelle de 12 302 tonnes équivalent CO2 en comparaison avec un bâtiment de référence construit selon le code modèle canadien.

M.Charneux conclut que lors de la construction d’un bâtiment il faut penser à long terme, penser avoir un bâtiment qui respecte les normes dans 25 ans, penser avoir une enveloppe performante dans 50 ans. Cela se résume bien dans la phrase de clôture qui dit qu’on bâtit le futur et non le présent.

Gauche à droite: Étienne Séguin Dupuis et Roland Charneux

Par Magdalena Stanescu, Comité édition
Consultez la présentation de la conférence technique

Conférence principale

The Advanced Energy Design Guide for Zero Energy K12 Schools présentée par Daniel H. Nall, PE, FAIA, FASHRAE, LEED Fellow, BEMP, HBDP, CPHC

Mr. Nall started his presentation by stating the learning objectives which were to understand the entire scope of a zero energy K12 school project, to use the Advanced Energy Design Guide (AEDG) to help communicate to clients the challenges and opportunities of using a Zero Energy (ZE) building according to the design intent, to recognize the necessity of a thoroughly integrated design team, and finally to improve the management and integration of the design process to achieve the Zero Energy goal.

To start the evening, we reviewed the various Advanced Energy Design Guides (AEDG) available beyond the scope of ASHRAE 90.1: one for 30% energy savings, and another for 50% energy savings. There are multiple design guides depending on the building types, and geographical location.

The topic of discussion that evening was the AEDG for Zero Energy (ZE) K12 schools. The purpose behind choosing a school was also to show the creation of a learning environment in which teaching, learning, design, sustainability and environmental stewardship are integrated to a new level.

ZERO ENERGY BUILDINGS

The definition of a Zero Energy building is an energy-efficient building where, on a source energy basis, the actual annual delivered energy is less than or equal to the on-site renewable energy.

The goals of ZE AEDG are to demonstrate that ZE schools are attainable, to provide direction for designing and constructing ZE schools in all climate zones, to offer a financially/operationally/readily feasible methodology with metrics to assess the goal attainments.

In order to create a Zero Energy building, there are two steps:

Increase energy efficiency (building construction, systems, appliances, operations and maintenance, user behavior).
Address remaining needs with on-site renewable energy generation.

While trying to achieve Zero Energy, a couple of characteristics are left non-negotiable: thermal comfort, air quality, acoustics, daylight and views, transparency, technology, universal design, short-term agility, long term adaptability, and a community use.

Engaging the stakeholders such as teachers, community citizens, students, administrators, parents, facility and energy managers, as well as elected officials is highly emphasized.

HOW TO CONCEPTUALIZE

The first step is to develop an Owner’s Project Requirements (OPR) detailing the energy efficiency, environmental aspects, the sustainability, the commissioning schedule and budget, the use of natural ventilation, use of daylight and electric lights, the metering, the indoor environmental quality, the plug load management, the personnel training, and the operation and maintenance criteria.

Simulation is key to identify the measurable performance parameters for systems and components in the OPR. It is important to measure and verify the performances.

The next step is to set energy targets to achieve ZE. Depending on the climate zone, charts in the AEDG provide energy targets (Kbtu/ft2-yr) for the site energy and source energy.

HOW TO STRATEGIZE

Strategizing is essential to reach the set targets. Here are the key areas to focus on:

Building and site planning: by optimizing the site selection and building orientation;
Envelope: by controlling air leakage and having an optimal thermal mass;
Daylighting: daylight and view influence student performance, so it is only normal to focus on this area. Optimized selection of fenestration shading, interior surface reflectance, and light redirection;
Electric lighting: by use of LEDs and control strategies;
Plug load management: By having policies, controls (via smart power strips, time switch controls, competitions between schools and classes for best managed plug loads), and usage monitoring;
Kitchen equipment: by focusing on menu design (no fried foods), equipment efficiency, and controls. It is important to use the heat to cook the food and not to heat the space unnecessarily! As for the commercial refrigeration, specifying ECM condensers and evaporator fans, maximizing part load efficiency by having a floating head pressure and variable set point, and maximizing floor insulation will all contribute to increase kitchen equipment efficiencies.
Service water heating: by focusing on efficiency, sizing, controls, and heat recovery;
HVAC: by maximizing full and part-load efficiency, integrating a demand controlled ventilation (DCV) to condition people and not spaces, having separate ventilation and temperature control systems, including an Air-to-air energy recovery, using the refrigerant or water to transport conditioning and not the air, exploit natural conditioning sources and ventilation, and by eliminating reheat.
Renewable energy: By sizing, storage, metering. However, AEDG is not a renewable energy guide and collaborating with a local utility might be necessary.

CASE STUDY EXAMPLE: ARLINGTON PUBLIC SCHOOLS

Finally, we reviewed the case of the Arlington Public schools construction.

The aim of the project was to create a learning environment inside, outside and beyond the school, in which learning, design, sustainability and environment stewardship are integrated to a new level Zero-net energy was chosen as the next level.

This objective was successfully achieved within a reasonable budget, along with a culture change among the stakeholders in the community which was a major key to success. To name a few more contributing factors to the success, it was also important to develop stakeholder champions, to create a communication strategy to build consensus amongst the stakeholders, correlate student learning success with ZE in order to persuade the educators.

The upcoming challenge was also to stay net zero since it requires continuous effort to hold that title. The stakeholder champions would be responsible for that.

On the design side, the keys to success were to write Zero Energy specific Request for Proposals, to hire a passionate and expert team of designers and dedicated construction team, the integration of the owner/architects/engineers/construction team, a full building utilization design, budgeting for ZE from the start, and scheduling for additional QA/QC as well as commissioning to achieve ZE.

However, it is important to note that removing or altering any one component of the ZE School threatens maintaining ZE performance and a lifelong commitment is required to maintain Zero-net energy.

Gauche à droite : Shawn Walton et Daniel H. Nall

Par Michael Tamir, Comité édition
Consultez la présentation de la conférence technique.

HOMMAGE À MICHEL BERNIER

Gauche à droite : Audrey Dupuis, Emilie L'italien Le Blanc, Michel Bernier et Francis Lacharité

Le 14 mai dernier, au Club St-James à Montréal, M. Michel Bernier, B.ing. M. Ing. Ph.D, a été intronisé au Temple de la renommée du Chapitre de Montréal de l’ASHRAE. Il rejoint une liste impressionnante de personnes qui se sont distinguées par leurs implications tant au niveau du Chapitre de Montréal, de la Région II (Est du Canada) ou de la Société (maison-mère).

Les débuts de M. Michel Bernier commencent par l’obtention de son diplôme de l’École Polytechnique en 1980. Ses ambitions n’étaient pas assouvies, il décroche par la suite une maîtrise et un doctorat. Sa soif du savoir et le goût du partage de ses connaissances se démarquent par son implication à titre de professeur à l’École Polytechnique de Montréal au début des années 90. Il va s’en dire qu’il a formé une grande majorité d’ingénieurs du domaine de CVCA&R au cours des dernières 25 années.

M.Bernier est un chercheur émérite, une sommité, dans les domaines du transfert de chaleur et de la mécanique des fluides, de l'analyse énergétique, de l'énergie solaire ainsi que de l'énergie géothermique. Il a à son palmarès plus de 126 publications. Dans ses temps libres, il est membre de l'International Building Performance Simulation Association (IBPSA) depuis 2003.

Michel Bernier est membre de l’ASHRAE depuis plus de trois décennies, il a été gouverneur au sein du Chapitre de Montréal, siégé au Comité exécutif et a été président du Chapitre de Montréal dans les années 2000. Son implication au sein du Chapitre a perduré bien au-delà de sa présidence, en assumant des responsabilités de divers comités et ses conseils ont toujours été des plus judicieux.

La Société de l’ASHRAE le récompense en lui décernant le prix EK.Campbell Award of Merit en 2013 pour sa carrière dans l’enseignement de la mécanique du bâtiment. Il a également reçu en 2014 – le prix international Peter Ritter von Rittinger de l’International Energy Agendy (IEA). En janvier 2017, la Société ASHRAE reconnaît sa contribution significative en l’élevant au rang de Fellow parmi une trentaine de membres émérites, soit : moins de 1 % des membres actifs de l'association ASHRAE détiennent le titre de Fellow.

Entouré de sa conjointe et de sa famille, il a été honoré parmi ses pairs. Avec émotion, il a remercié tous et chacun de lui avoir permis d’exercer sa passion pendant autant d’années et d’accéder à cette liste honorifique !

Le Chapitre de Montréal est très fier de compter parmi ses rangs des membres d’exception comme Michel Bernier.

Par Caroline Paquet, comité histoire

CONSEILLER DE L'ANNÉE BRANCHE ÉTUDIANTE D'ASHRAE : STANISLAW KAJL DE L’ÉCOLE DE TECHNOLOGIE SUPÉRIEURE

Gauche à droite : Emilie L'italien Le Blanc, Simon Khaled, Stanislaw Kajl et Mai-Anh Dao

ÉTUDIANTS MÉRITAS 2018

De gauche à droite: Julien Bastien (CÉGEP de Saint-Hyacinthe), Marie de Zan (École de Technologie Supérieure), Alexandre Gendron (Université de Sherbrooke), Aman Joshi (Collège Vanier), Georges Matta (Université McGill), Louis Leroy (École Polytechnique de Montréal), Claire Kapusta (Université Concordia) et Guillaume Therrien (Collège Ahuntsic)

ASHRAE Montréal est heureux de remettre trois volumes du ASHRAE Handbook à un étudiant méritant par institution. On aimerait souligner l’excellente performance académique et l’implication de ces étudiants qui leur ont permis de se démarquer auprès de leurs camarades.

Bourses étudianteS ASHRAE

Gauche à droite : Mai-Anh Dao, Simon Khaled, Marc-Oliver Dickey et Emilie L'italien Le Blanc

Joël Valiquette

Le chapitre de Montréal poursuit sa mission de soutien de la relève dans le domaine de la mécanique du bâtiment en accordant, par le biais de sa fondation, deux bourses de 600$ aux étudiants méritants. Une de ces bourses s'adresse aux étudiants de 1er cycle universitaire (Concordia, ÉTS, McGill, Polytechnique, Sherbrooke) et le second est destinée aux étudiants en technique de mécanique du bâtiment des cégeps (Ahuntsic, Saint-Hyacinthe, Trois-Rivières et Vanier).