Soirée mensuelle du 14 septembre 2020

CE QUE VOUS AVEZ PEUT-ÊTRE MANQUÉ...SOIRÉE MENSUELLE DU 14 SEPTEMBRE 2020

Une première! Pour amorcer la saison 2020-2021, le chapitre de Montréal proposait 2 modes de participation pour la soirée-conférence de septembre : sur place au Club Saint-James ou virtuellement par une transmission sur Internet offerte grâce à la plateforme commanditée par Énergir, notre diffuseur officiel pour la saison.

Ainsi le lundi 14 septembre dernier, à l’occasion de la Soirée de recrutement des membres, de nombreux participants à la Soirée mensuelle ASHRAE se sont rassemblés en personne au Club Saint-James et sur Internet pour la diffusion en direct. Il était également possible pour les participants de visionner les conférences en différé. L’ambiance au Club Saint-James était une de retrouvailles pour les participants qui ont pu échanger de manière conviviale lors de la soirée.

C'est avec Martin Zanbaka de Miura Canada, principale commanditaire de l’évènement, que la soirée s'est ouverte.  M. Zanbaka nous a présenté les différents produits et service de Miura Canada - fournisseur de solutions de vapeur clé en main.  Notre présidente, Audrey Dupuis a ensuite donné la parole à Francis Lacharité (SERL) qui nous a parlé des différents types d’échangeurs de chaleur et matériaux requis en fonction des applications de chauffage.

M. Martin Zanbaka (MIURA CANADA) et M. Mathieu Rondeau 

Par la suite nous avons poursuivi avec la deuxième conférence où Guy Perreault (Evap-Tech MTC) nous a présenté les points clés concernant la ventilation des laboratoire et l’optimisation de ces systèmes alors que Roland Charneux (Pageau Morel) nous a résumé très habilement la face cachée d’ASHRAE (Dark Side)!  M. Charneux a également profité pour faire l’éloge des bénévoles ASHRAE partout en Amérique du Nord qui siègent et travaillent sur tous les différents comités de recherches de l’ASHRAE.

De gauche à droite: M. Francis Lacharité, M. Guy Perreault et M. Roland Charneux 

Première conférence

INTRODUCTION

Le Chapitre ASHRAE de Montréal a eu le plaisir d’accueillir M. Francis Lacharité, Directeur des ventes pour les Services énergétiques R.L.

COMMENT CHOISIR LES CHAUDIÈRES

M. Lacharité a ouvert la présentation en racontant ses appels avec les ingénieurs et entrepreneurs au sujet des chaudières. Les questions récurrentes qui lui sont posées sont « Quel est le BTU? » et « Est-ce que j’aurai des subventions? » d’où le titre de la conférence. Pour ce qui est des subventions, il a mentionné que les chaudières à condensation sont effectivement intéressantes lorsque le gaz naturel est disponible et lorsque la température de la boucle d’eau peut être maintenue en bas de 137°F tout en fournissant la capacité de chauffage requise. Cependant, en examinant les conditions d’opération et en se posant la question « Est-ce que la boucle d’eau peut être maintenue assez froide assez longtemps dans l’année pour condenser » on peut aussi être emmené à choisir des chaudières hors condensation, de plus d’autres critères de sélection s’imposent.

Les chaudières ont une nature métamorphique due à la dilatation thermique, elles se dilatent et se contractent en fonction des températures internes élevées. En considérant des chaudières hors condensation, on a accès à plus d’options parmi lesquelles se retrouvent des matériaux plus épais pour le même prix de chaudière (fonte, cuivre, acier, par rapport aux options en acier inoxydable et en aluminium) et ainsi diminuer le stress aux joints causé par les chocs thermiques, ou en les évitant entièrement avec des structures en fonte.

TYPES DE CHAUDIÈRES HORS CONDENSATION

M. Lacharité a ensuite énuméré les différents types de chaudières hors condensation disponibles:

• Les chaudières à vapeur tubes à feu « Scotch Marine », à fond sec pour des puissances inférieures à 100 HP et à fond submergé pour des puissances supérieures à 100 HP pour justifier l’entretien. Ces dernières présentent des superficies de chauffe importantes de 5 pi^²/HP;

Figure 1 : Chaudière à vapeur tubes à feu « Scotch Marine »

• Les chaudières tubes à feu « Firebox », pour des puissances de 300 HP et plus lorsque le biogaz ou l'huile usée sont disponibles. À noter qu’il faut garder suffisamment d’espace autour de la machine pour remplacer les tubes lors de l'entretien;

 Figure 2 : Chaudière à vapeur tubes à feu « Firebox »

• Les chaudières en section de fonte pour des capacités allant jusqu’à 200 HP. À choisir pour leur efficacité, leur durabilité, et leur facilité d’assemblage sur place;

Figure 3: Chaudières en section de fonte

• Les chaudières à vapeur tubes à eau, pour lesquelles le contrôle et la qualité d’eau sont très importants en plus de s'assurer de limiter la sédimentation. On distingue les chaudières A-type, D-type, O-type, aquatubulaires, et aquatubulaires verticales. Elles se différencient par la disposition des échangeurs qui ressemblent à ces lettres, les débits maximums allant de 5 000 à 275 000 lbs/h, la géométrie de la machine, leurs combustibles et la superficie de chauffe. La circulation d’eau étant importante et se faisant seulement avec la gravité, il faut s’assurer de bien dimensionner les ballons d’eau;

 Figure 4: Chaudières à vapeur tubes à eau

• Les chaudières de type « serpentin », avec circulation d’eau forcée;

  Figure 5: Chaudières de type « serpentin »

Lors du choix des chaudières il faut prendre en compte l’exigence d’avoir un mécanicien de machine fixe (MMF) in situ en fonction de la puissance des chaudières qui peut rendre l’application plus dispendieuse que nécessaire. Par exemple, si on a besoin d’une chaudière de 10 000 kW, on opterait pour une chaudière de type serpentin parce qu’un MMF est requis seulement à partir de 12 000 kW alors qu’avec une chaudière tube à eau, il est requis d’avoir un MMF à partir de 9 000 kW.

TYPES DE CHAUDIÈRES À CONDENSATION

• Les chaudières à condensation en section de fonte, faciles d’accès pour le nettoyage, mais il faut faire attention au pH et au glycol;
• Les chaudières à condensation avec des tubes à eau, caractérisées par leur faible masse volumique. Elles sont cependant plus sensibles aux dilatations thermiques et connaissent des pertes de pression relativement élevées;
• Les chaudières à condensation avec des tubes à feu horizontaux et verticaux, plus robustes et lourdes que les tubes à eau et qu’on va préconiser si l’on souhaite installer des pompes primaires au lieu d’avoir un réseau d’injections primaire/secondaire. Pour celles avec des tubes verticaux, il faut faire attention à la dilatation thermique sur le haut causé par les gaz chauds malgré que ces machines prennent moins de superficies au sol.

ENTRETIEN

Pour tous les types de chaudières, il faut bien surveiller et entretenir la formation du calcaire et de la suie parce que l’accumulation d’une couche de 1/8" sur les surfaces internes peut diminuer l’efficacité de la machine jusqu’à 15% et 32% respectivement.

Il faut aussi s’assurer d’avoir assez d’espace pour faire l’entretien et faire attention aux installations « 0 clearance ».

Lors de la sélection du type de brûleur, il faut tenir compte du fait que le « gun type » est plus facile à entretenir que le « brûleur à mesh ». De plus, il faut s’assurer d’avoir une bonne efficacité de combustion en gardant les niveaux de NO_x bas.

CONTRÔLE

On a le choix de contrôler la chaudière de différentes manières :

• Hi-Low;
• Mécaniquement en ajustant les débits d’air et combustibles;
• Électroniquement en utilisant des actuateurs si l’on veut une certaine répétabilité;
• Avec des variateurs de fréquence.

CHAUDIÈRES ÉLECTRIQUES

Le dernier point de la présentation de M. Lacharité concernait les chaudières électriques. Étant donné qu’une chaudière cycle beaucoup, il faut s’assurer d’avoir une bonne qualité de contacteurs, une basse densité de chauffe des éléments résistifs (80W/po² et moins pour l’eau et 50W/po2 et moins pour le glycol) afin de limiter la sédimentation, un bon dimensionnement du filage pour s’assurer qu’ils sont bien isolés et des contrôleurs peu complexes pour faciliter le service.

Dans les applications de chaudière électrique, pour du haut voltage, la puissance électrique consommée est extrêmement faible. Cependant, il faut s’assurer de garder une bonne qualité d’eau et disposer des services de bons techniciens pour l’entretien étant donné qu’ils sont peu nombreux pour ce type d’équipement.

CONCLUSION

En conclusion, on voit qu’outre la puissance, il y a plusieurs autres critères de sélection à considérer afin de s’assurer de choisir la chaudière appropriée à l’application. Les chaudières hors condensation peuvent rester intéressantes pour leurs caractéristiques autres que l’efficacité de la machine surtout si l'on a d’autres facteurs limitants. En faisant un survol des choix de chaudières qui se présentent à nous pour un projet spécifique, on peut être sûr de trouver la chaudière appropriée!

Par Michael Tamir, Comité édition

Consultez la présentation de la conférence technique en format PDF. 

Deuxième conférence

 
Pour la conférence principale, le Chapitre a accueilli deux membres actifs d’ASHRAE, messieurs Guy Perreault et Roland Charneux. Tous deux font partie du comité technique TC-9.10 ASHRAE Laboratory Systems. Leur conférence qui a suscité l’intérêt des convives était divisée en 4 thèmes dont voici un résumé.

ASHRAE TC-9.10 - Laboratory Systems

D’abord, M. Perreault nous a présenté un résumé des activités du comité TC-9.10 de l’ASHRAE, soit le comité dédié aux systèmes de laboratoires. Ce comité, qui a un nouveau leadership depuis août dernier, travaille actuellement à la révision du guide de design pour les laboratoires, soit le Laboratory Design Guide, dont la dernière version date de 2015. La publication est prévue pour 2023. Par ailleurs, il y aura une révision complète du chapitre 17 du manuel d’ASHRAE consacré aux laboratoires.

M. Perreault explique l’utilité du document de classification des niveaux de laboratoire (Classification of Laboratory Ventilation Design Levels) émis par ASHRAE dans le design des systèmes. Ce document a pour but d’aider les propriétaires et concepteurs dans leur planification, de rendre les bâtiments plus sécuritaires, d’identifier des critères de conception selon les besoins et les niveaux de risques de chaque laboratoire. M. Perreault précise que ce document doit être utilisé conjointement avec une analyse de risque effectuée par un professionnel. Comme illustré sur l’image ci-dessous, on distingue 5 niveaux allant de niveau VSDL-0 (faible risque) à VSDL-5 (risque extrême).

  Figure 6 : Niveaux de classification des laboratoires

La genèse d’un projet de recherche

M. Charneux présente ensuite comment les projets de recherche se forment au sein de l’ASHRAE avec un exemple : est-ce que l’utilisation des roues de récupération enthalpiques installées sur l’évacuation des hottes de laboratoires est sécuritaire? À ce jour, certains fabricants font la promotion de ces applications, mais la communauté ignore s’il y a des risques associés, à savoir s’il peut y avoir des transferts de contaminants entre l’air évacué et l’air neuf alimenté dans le bâtiment, notamment par adsorption ou condensation sur la roue. Ainsi, M. Charneux explique que le TC-9.10 a conclu qu’un projet de recherche est requis afin de répondre à cette question. Ce projet, qui projet le titre « Test Method to Evaluate Cross-contamination of gaseous contaminant within total energy recovery wheels », permettra d’élaborer une méthodologie de tests. M. Charneux détaille les 4 étapes : la demande de recherche (Research Topic Acceptance Request ou RTAR), puis le Work Statement ou énoncé de projet dans ce cas-ci le numéro WS-1780, son approbation par le Research Administration Committee (RAC) et la mise en œuvre du projet à proprement parler.

M. Charneux poursuit en donnant un autre exemple de projet de recherche qui a été complété. Il s’agit du RP-1573 qui porte le titre « Determination of suitable replacement of SF-6 when used as a tracer gas in accordance with ANSI/ASHRAE Standard 110 (Method of testing performance of laboratory fume hoods) ». Ce projet a permis d’introduire l’alcool isopropylique en remplacement du SF-6 pour effectuer les tests de performance périodiques devant être faits sur les hottes de laboratoire. À noter que les tests à l’alcool isopropylique sont moins coûteux, mais que des modifications sont requises quant aux types d’éjecteurs utilisés pour les tests.

Groupe de travail multidisciplinaire sur le nombre de changements d’air recommandé

M. Charneux poursuit son exposé en expliquant que l’origine des barèmes de changements d’air à l’heure en anglais Air Change Rate (ACR), est floue. De plus, on ne connait pas bien l’impact de la hauteur des plafonds des pièces sur la qualité de l’air et sur l’efficacité de la ventilation. De plus, selon les usages, les objectifs de ventilation des bâtiments sont différents, voire opposés. M. Charneux donne des exemples : la ventilation générale dans les espaces de bureaux a pour but d’amener l’air neuf aux occupants, tandis que la ventilation des laboratoires a pour but d’évacuer les contaminants de la zone de respiration. Ainsi l’ASHRAE a créé un groupe de travail multidisciplinaire, soit le Multi-Disciplinary Task Group on Air Change Rates (MTG-ACR) pour tenter de répondre à ces questions.

Stratégie d’optimisation de la pression statique dans les laboratoires

Finalement, M. Perreault présente le dernier thème de la conférence, à savoir comment on peut contrôler un système de ventilation de laboratoire afin de maintenir la pression statique la plus basse possible.

La première stratégie présentée par M. Perreault consiste à surveiller la position d’ouverture de toutes les valves d’un système de commande numérique directe (DDC), de déterminer quelle est la plus ouverte et de réduire graduellement la pression statique du système jusqu’à ce que la valve identifiée soit à environ 80% d’ouverture. M. Perreault précise que pour tirer tous les avantages de cette stratégie de contrôle, il est préférable d’utiliser des éléments terminaux qui fonctionnent avec un faible différentiel de pression et dont la position d’ouverture réelle peut être lue ou déduite. Mais cette approche n’est pas adaptée pour les laboratoires.

Figure 7 : Contrôle de la pression statique d’alimentation basée sur la demande des zones

M. Perreault présente donc le guide ASHRAE (Guiline 36) qui détaille l’approche « Trim and Respond ». Cette approche avantageuse permet d’avoir des paramètres différents sur la boucle de contrôle selon que l’on doive augmenter ou diminuer la pression, de donner des priorités à certaines zones (par ex. des hottes chimiques) ou d’ignorer des zones non critiques. Puis, M. Perrault présente la dizaine variables et les points de consignes à définir dans le SGB. Il termine en disant que par cette méthode, des économies seront réalisées (surtout la nuit) et que le niveau sonore dans le laboratoire sera plus faible pour le bénéfice des usagers.

Figure 8 : Contrôle de la pression statique d’alimentation du système avec l’approche « Trim and respond »

Conclusion

En conclusion, messieurs Perreault et Charneux soulignent que le travail des bénévoles au sein des comités techniques de l’ASHRAE est méconnu, mais qu’il permet de produire des guides et des outils pour les ingénieurs et concepteurs afin d’améliorer et d’optimiser la ventilation des bâtiments. Ils nous invitent à donner des suggestions quant aux activités du comité TC-9.10. Ils rappellent également que tous peuvent demander de faire partie d’un comité technique en s’inscrivant sur le site de l’ASHRAE .

Somme toute, une belle soirée où il faisait du bien de se rencontrer en personne après plusieurs mois de confinement et de télétravail à la maison.

Le chapitre de Montréal vous donne rendez-vous pour votre prochaine soirée mensuelle le 19 octobre prochain alors que Christian Vachon vous présentera une conférence sur l'énergie solaire tandis que Nicolas Lacroix et Olivier Matte vous feront découvrir un projet-gagnant d'un méritas technologique ASHRAE.

Par Mariline Fréchette, Comité édition

Consultez la présentation de la conférence technique en format PDF. 

COUREZ LA CHANCE DE GAGNER UNE CARTE-CADEAU

En raison de la nouvelle réalité, nous vous sondons régulièrement afin de s'adapter. Après chaque Soirée mensuelle, nous offrons aux participants la possibilité d'évaluer les conférenciers en remplissant un formulaire en ligne qui est disponible dès la fin de votre connexion en format virtuel ou par réception d'un lien par courriel de la soirée si vous partcipez en présentiel. Plusieurs cartes-cadeaux seront tirées en direct, le 10 mai 2021, lors de notre dernière soirée mensuelle de la saison 2020-2021. Plus vous participerez plus vous aurez de chances de gagner. Bonne chance à tous!  

NOUVEAUX MEMBRES OU MEMBRES DE RETOUR AU CHAPITRE 

Nous vous présentons les nouveau membres ou les anciens membres de retour au Chapitre: Philippe Bellerose, Ricardo Claveau, Coralie Cuillerier, Francis Ferrara, Cedric Gilbert, Nicolas Lacroix, Marc Pilon.

Devenir membre, c'est avantageux! Vous pouvez consulter les informations sur la facon de devenir membre du Chapitre de Montréal ici. 

Bienvenue à tous!  

VOICI UN APERÇU DE NOTRE DERNIÈRE SOIRÉE