Souper-conférence du 16 septembre 2019

CE QUE VOUS AVEZ PEUT-ÊTRE MANQUÉ... SOUPER-CONFÉRENCE DU 16 septembre 2019

Le 16 septembre dernier, le Chapitre de Montréal tenait sa soirée recrutement des membres. Pour cette occasion, le Chapitre a reçu la visite de M. Frédéric Genest, ingénieur de recherche au Centre de recherche de CanmetÉNERGIE dont la conférence technique portait sur les notions d’adaptation au réchauffement et sur la modélisation des changements climatiques. Puis, en deuxième partie, pour la conférence principale, le Chapitre a eu le plaisir d'accueillir M. Eric Landry, associé chez steamOvap technologies inc. Sa présentation expliquait comment maximiser l'efficacité d'un système d'humidification isotherme dès l'étape de conception. 

Conférence technique

En tant qu’ingénieur de recherche au sein du Groupe bâtiments et renouvelables du centre de recherche de CanmetÉNERGIE, M. Genest a exposé les résultats de récents travaux sur les notions d’adaptation au réchauffement climatique, ainsi qu’une brève introduction sur la modélisation des changements climatiques. Il a ensuite présenté un ensemble de ressources pour la conception mécanique disponibles et les leurs limitations. Notamment quant aux données météorologiques utilisées aux fins des calculs énergétiques et de génie en sciences du bâtiment.

Si on constate que les discussions sur les changements climatiques sont fréquentes, on peut se demander si nous avons les bonnes informations afin d’ajuster la conception de nos ouvrages aux conditions futures. Comprendre et savoir utiliser les données météorologiques est nécessaire pour ajuster les modélisations énergétiques et valider la résilience de constructions.

Modélisations des changements climatiques par les différents groupes de travail

Initialement, la modélisation des changements climatiques était séquentielle, soit passablement longue, et s’échelonnait sur plusieurs années. Depuis le dernier rapport du GIEC, en 2014, le processus a évolué vers des travaux itératifs où les groupes travaillent en parallèle à partir d'hypothèses d'émission de GES pour définir les impacts ciblés. Le GIEC ne fait pas de prédiction météorologique en soi: il produit des scénarios qui, eux, sont ensuite utilisés par différentes associations pour faire des prévisions.

Quatre scénarios présentés en termes de « forçage radiatif » (W/m²) : 

 
Ainsi, le scénario RCP2,6 est associé avec la hausse de température de 1,5^oC.

Impacts du réchauffement climatique et adaptation

Bien qu’on ne s’oriente possiblement pas vers le scénario le plus pessimiste, les récentes évaluations indiquent que RCP2,6 ne serait pas le plus probable, mais plutôt entre RCP4,5 et RCP6 indiquant une hausse moyenne de la température de 2,4^oC à 3^oC.

Puisque nous sommes dans une région nordique, nous observons déjà aujourd’hui une hausse de température deux fois plus élevée que le reste du monde ce qui nous amène à prévoir des impacts plus importants dans nos régions. Des exemples d’impacts attendus tels que l’observation d’extrêmes climatiques plus longs et fréquents ont été discutés, le risque d’observer davantage de crues des eaux et inondations, etc...

Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) est responsable de la modélisation des changements climatiques (conjointement avec d’autres groupes canadiens et mondiaux), ainsi que de produire un rapport sur les impacts directs.

Le groupe Ouranos, quant à lui, étudie l'effet de ces changements en impacts sociaux (taux de mortalité chez certaines espèces, santé des individus et collectivités, etc.).

Des données météorologiques pour les calculs en génie

Présentement, les modèles climatiques ne sont pas suffisamment précis pour spécifier les pointes météorologiques. Ils permettent de fournir des observations et des indices utiles.

Un certain nombre de recommandations peut être effectué dont l’ajustement des standards de conception des systèmes mécaniques (capacité à ajuster) et l’utilisation de critères de conception adaptés au réchauffement climatique. Pour se faire, plusieurs ensembles données météo sont disponibles, mais il faut comprendre leur conception et leur limitation.

Un nouveau site internet est publié par les ministères fédéraux, qui permet d'extraire plus de données à utiliser pour réfléchir aux anomalies climatiques à considérer.

Données historiques consultées dans les calculs en génie  

Ressources :

• Code national du bâtiment, Annexe C (CNB, CNRC) (2015) (conception)
• ASHRAE Fundamentals, chapitre 14 (2017) (conception)
• Fichiers Intensité-Durée-Fréquence (IDF) (2019) (conception)
• Fichiers météo. canadiens pour l’énergie et le génie (CWEEDS) (2016) (8760h)
• Fichiers météo. canadiens pour le calcul énergétique (CWEC) (2016) (8760h)
  • Typical Meteorological Year (TMY), représentatif de la normale des 30 dernières années
• BS/BH/PR, DJC/DJR, vent, précipitations, rayonnement solaire
• Données historiques (période variable, ±1981-2015)
• Entre autres :
  • climat.meteo.gc.ca
  • weather.whiteboxtechnologies.com/
  • climate.onebuilding.org/

Données utiles pour les prévisions

Deux projets en cours

Une étude vise la revue de données de conception du CNB (Annexe C) pour son édition 2025.

Un second projet vise à produire les fichiers météo CWEED et CWEC représentatifs des changements climatiques d’ici l’hiver 2022.

Outils et méthodologies présentement disponibles

D’ici la publication de ces outils, les concepteurs peuvent recourir à différentes méthodes afin d'ajuster leurs données météorologiques. La transformation de fichiers TMY représentatifs de la normale, ainsi que l’assemblage de fichiers TMY représentatifs du réchauffement présentent tous deux leurs avantages et limitations qu’il est impératif de maîtriser pour en apprécier les résultats obtenus.

Un contrat externe a aussi été octroyé par Ressources naturelles Canada pour la création des fichiers météo pour 15 villes sélectionnées (capitales fédérale, provinciales et territoriales + Montréal) selon le scénario climatique RCP4.5, 50^e centile. Le mandat comprend la création de fichiers eQUEST/CAN-QUEST (BIN), EnergyPlus (EPW) et CSV (format TMY2).

Résumé de la conférence par Mathieu Rondeau

Pour plus de détails et les liens vers les ressources identifiées, consultez la présentation de la conférence technique.

Conférence principale

Gauche à droite : M. Éric Landry accompagné de M. Étienne Séguin-Dupuis

La conférence principale du 16 septembre portait sur l’optimisation de l’efficacité énergétique des systèmes d’humidification. Pour débuter son exposé, M. Landry a fait un bref rappel de la définition d’humidité relative qui est la proportion d’eau absorbée dans l’air. Plus l’air est chaud, plus sa capacité d’absorption augmente (voir image 1). Lorsque l’on humidifie, on ajoute une masse d’eau dans l’air et on augmente ainsi l’humidité relative (%HR).

Image 1 : Capacité d’absorption de l’eau dans l’air en fonction de la température

M. Landry rappelle également que l’humidification est un processus isotherme, c’est-à-dire qu’il s’effectue à température constante ou un processus adiabatique, c’est-à-dire à énergie constante quand l’énergie de vaporisation est puisée de l’air ambiant. Il faut compter environ 1000 BTU pour évaporer 1 lb d’eau, quelle que soit la méthode. Il s’agit de l’énergie nécessaire pour que les molécules d’eau liquides passent à la phase gazeuse.

LES ÉLÉMENTS D'UN SYSTÈME D'HUMIDIFICATION

Puis, M. Landry décrit les différents éléments d’un système d’humidification, soit le générateur de vapeur, la rampe de diffusion dans le conduit d’air et les dispositifs de contrôle associés (voir image 2). Les dispositifs de contrôle comprennent un interrupteur de débit pour s’assurer qu’un débit d’air est présent dans la conduite lorsque la vapeur est injectée, un interrupteur de haute limite d’humidité qui coupe l’humidificateur lorsque l’humidité relative devient trop élevée et qu’il y a risque de condensation, et finalement, une sonde d’humidité de pièce ou de retour afin de moduler l’humidificateur.

Image 2 : Éléments constituant un système d’humidification

COMMENT MAXIMISER L'EFFICACITÉ D'UN SYSTÈME D'HUMIDIFICATION ?

LES FACTEURS INFLUENTS

M. Landry explique que l’humidification nécessite un apport d’énergie et que donc en réduisant les pertes d’énergie, on augmente l’efficacité du processus. Pour se faire, il faut limiter les pertes par condensats avec une bonne isolation thermique et réduire la distance entre le générateur de vapeur et la rampe. Il faut aussi limiter l’eau drainée. Les manufacturiers proposent différentes alternatives à ce sujet.

les éléments souvent oubliés

Puis M. Landry, continue en présentant des facteurs souvent oubliés, soit le dimensionnement optimal (éviter le surdimensionnement) et la bonne conception des rampes (positionnement et nombre de tubes). À ce titre, M. Landry nous met en garde contre le dimensionnement des systèmes d’humidification basé sur « le pire cas ». Selon lui, utiliser les pires conditions sans tenir compte des modes de fonctionnement de la centrale de traitement d’air peut mener à un surdimensionnement, donc une perte d’efficacité, ou pire, à des problèmes de fonctionnement comme le « puffing » ou la condensation. Pour M. Landry, les éléments à prendre en compte lors du calcul de la charge sont : la masse d’eau à ajouter afin de rencontrer les conditions désirées dans la pièce, les modes de ventilation principaux (mode chauffage, économiseur, ventilation naturelle, etc.) de centrale d’air et la quantité d’apport d’air frais requise pour ces modes et les conditions de cet air extérieur (température et %HR). Voir image 3 pour détails.  

Image 3 : Schéma des paramètres du calcul de la charge d’humidification

M. Landry explique qu’il faut mettre en perspective les valeurs utilisées dans le calcul et éviter de cumuler les pires conditions des différents modes. En mode chauffage l'apport d'air neuf devrait être réduit au minimum acceptable pour l’application. Parfois, un petit écart du point de consigne d’humidité relative de la pièce pour le calcul de charge permet de mieux dimensionner le système. Ceci est d’autant plus vrai pour un bâtiment avec une bonne densité d'occupants qui vont contribuer à augmenter le taux d'humidité.

M. Landry nous présente ensuite des éléments à tenir en compte pour la conception de la rampe de vapeur. Il introduit les notions d’injection de vapeur, de distance non mouillante et d’absorption de la vapeur (voir image 4). Il précise que le mouillage est l’accumulation de particules d’eau.

Image 4 : Profil de dispersion de la vapeur dans la conduite d’air

Pour la conception des rampes, il faut éviter d'avoir une grande variation de %HR entre l’air à l’entrée et à la sortie de l’humidificateur, il faut allouer une distance non mouillante (DNM) suffisante (12 po) et également il faut éviter les transitions et la proximité des filtres.

Image 5 : Interrelation entre les paramètres de conception d'une rampe de vapeur

L’image 5 montre que les 3 paramètres de conception sont liés, le 3^e étant la résultante des 2 premiers. C’est seulement après avoir pris en compte ces facteurs et optimisé le dimensionnement que l’ajout d’isolant thermique devrait être évalué, car l’isolation augmente l’efficacité, mais pas autant qu’un bon dimensionnement (réduire le nombre de tubes).

conclusion - 5 questions à se poser

En conclusion, M. Landry dresse la liste de 5 éléments à valider lors de la conception d’un système d’humidification :

1. Ai-je vraiment besoin de cette capacité ?

2. Cette capacité est pour combien de jours par année?

3. Ai-je calculé ma capacité en fonction de tous les modes (chauffage et économiseur)?

4. Quelle sera l’humidité relative à la sortie de l’humidificateur et est-ce que cette valeur fait du sens (< 70%)?

5. Quel est le delta entre l’humidité relative à l’entrée et l’humidité relative à la sortie (< 50%)?

Nous remercions M. Landry pour sa présentation et espérons vous retrouver en grand nombre pour le prochain souper-conférence d'octobre.

Par Mariline Fréchette, Comité édition

Consultez la présentation de la conférence principale.

gagnant DE LA carte-cadeau - Évaluation des conférenciers

M. Michel Uytfanck s’est mérité une carte-cadeau à la SAQ lors du tirage effectué parmi tous les formulaires reçus pour l’évaluation des conférenciers de la soirée du mois de septembre 2019. Félicitations!

À chaque souper-conférence, nous vous offrons la possibilité d'évaluer les conférenciers en remplissant un formulaire en ligne. Tous les participants à la soirée reçoivent un lien par courriel. Une carte-cadeau est remise lors du trirage du souper-conférence suivant parmi tous les répondants. Le prochain tirage aura lieu le 7 octobre 2019. Bonne chance à tous ! 

 Gauche à droite: M. Hugo St-Amant en compagnie de M. Michel Uytfanck

GAGNANTS DU CONCOURS " GAGNEZ VOTRE ADHÉSION AU CHAPITRE DE MONTRÉAL "

Des paires d’adhésion « membre ASHRAE Montréal » pour la saison 2020-2021 ont été tirés parmi les membres qui ont invité un ou plusieurs non-membres au souper-conférence du 16 septembre.

• John Deuel d' Engineered Air a invité Vincent Lacerte de Blondin Fortin
• John Deuel d' Engineered Air a invité Patrick Bourget de Blondin Fortin
• Francis Lacharité de SERL a invité Gilles Desmarais de Bouthillette Parizeau
• Yves Paquette d'Enertrak a invité Mokrane Guechoud de Norda Stelo

Préparez-vous le prochain concours du genre aura lieu lors du souper-conférence du 10 février 2020.

VOICI UN APERÇU DES DIFFÉRENTS PRÉSENTOIRS DE NOTRE DERNIÈRE SOIRÉE