Soirée mensuelle du 19 octobre 2020

CE QUE VOUS AVEZ PEUT-ÊTRE MANQUÉ...SOIRÉE MENSUELLE DU 19 OCTOBRE 2020

La deuxième soirée-conférence de la saison a eu lieu sous forme de Webinaire pour s'ajuster aux changements causés par la COVID-19. Le chapitre ASHRAE de Montréal a proposé une premiere conférence portant sur l'énergie solaire qui a été présentée par Christian Vachon et une deuxième conférence sur les performances de la Maison du développement durable, projet-gagnant d'un méritas technologique ASHRAE, qui a été présentée par Nicolas Lacroix et Olivier Matte.

Première conférence

INTRODUCTION

Pour la première conférence de sa soirée d’octobre, le Chapitre ASHRAE de Montréal a eu le plaisir d’accueillir M. Christian Vachon, Président de Vachon Énergie Durable inc.

APPLICATIONS « INSTANTANÉES » DE L'ÉNERGIE SOLAIRE

Lors de sa présentation, M. Vachon a présenté un tour d’horizon des nouveautés du marché touchant l’énergie solaire « instantanée » pouvant s’appliquer dans le contexte québécois. Ces applications touchent l’énergique thermique et la production d’électricité. Au niveau des applications thermiques, il a abordé les chauffe-eaux solaires ainsi que le chauffage de l’air et au niveau de la production d’électricité, il a présenté les dernières nouveautés au niveau du photovoltaïque. Une application hybride permettant de combiner le côté thermique et celui photovoltaïque, soit les capteurs PVT, a également été présentée.

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES

M. Vachon a présenté les différentes configurations communes des systèmes PV. Les premiers systèmes implantés étaient surtout de type indépendant avec batteries et servaient à desservir les clients coupés du réseau de distribution alors qu’aujourd’hui, les systèmes qui sont de plus en plus communs sont installés chez des clients reliés au réseau de distribution. La baisse du coût du photovoltaïque dans le temps explique que la technologie est de plus en plus populaire au niveau international. M. Vachon a ensuite présenté les nouveautés au niveau de cette technologie.

• Modules PV bifaciaux : une idée qui n’est pas nouvelle, mais qui était trop chère par le passé. Ils sont maintenant plus abordables et disponibles dans le marché. Ils permettent d’augmenter la capacité de production en utilisant les deux côtés du panneau pour capter tant l’énergie directe du soleil que celle réfléchie par les surfaces (par exemple la membrane blanche d’un toit ou la neige au sol en hiver). Ce type de panneau permet une production de 20 à 30% supérieure au panneau monofacial.
• PV pour alimenter le chauffage de l’eau : le PV peut servir à alimenter des chauffe-eaux électriques. Malgré que ça ne soit pas l’application la plus rentable, elle a l’avantage de ne pas avoir à utiliser de fluide secondaire, comme le glycol, en opposition aux chauffe-eaux solaires thermiques et demande donc moins de complexité.

PHOTOVOLTAÏQUES ET THERMIQUE PV+T=PVT

Lorsque la température d’un panneau PV augmente, son efficacité diminue. Il y a donc une opportunité d’aller saisir cette chaleur thermique, si elle est utile pour le site d’implantation. Ceci permet d’augmenter l’efficacité du panneau tout en exploitant cette énergie thermique.

Cette technologie demande d’isoler le panneau et de faire passer un fluide (par exemple air ou glycol) pour récupérer la chaleur. Bien que ce ne soit pas la technologie la plus efficace au niveau thermique, la combinaison permet un rendement supérieur en améliorant l’efficacité globale.

Il peut y avoir priorisation du PV ou du côté thermique en fonction du point de départ et des besoins. M. Vachon a présenté plusieurs types de configurations pour cette technologie : vitrée, non vitrée, avec miroir, avec eau chaude, avec air chaud et avec matériaux à changement de phase.

THERMIQUE

Les nouveautés au niveau des capteurs thermiques à eau chaude ont ensuite été présentées. La grande amélioration récente au niveau de ce type de technologie est l’utilisation de surfaces sélectives au lieu de la peinture noire qui était la façon de faire la plus commune par le passé. Il existe des surfaces hautement réfléchissantes, pour l’utilisation dans des systèmes paraboliques ou dans des puits de lumière dynamiques. M. Vachon a présenté plus longuement les surfaces hautement absorbantes qui permettent de capter et garder la chaleur le plus possible.

Le but de la surface sélective est de réduire le plus possible les pertes par émissivité d’une surface en y appliquant un apprêt optique. Un exemple a été montré où l'on atteint une efficacité de 90% avec la surface sélective par rapport à 50% avec de la peinture noire. Les performances des différents types de surfaces ont également été présentées. Des exemples de centrales solaires pour le chauffage des communautés de bâtiments ont été présentés (district heating). Il s’agit d’une tendance de plus en plus populaire dans le monde, surtout en Europe.

Des solutions de surfaces sélectives plus robustes sont maintenant disponibles afin de résister à l’environnement. Au niveau des panneaux thermiques à air chaud, bien connu sur le marché québécois, ces derniers sont maintenant disponibles avec des surfaces sélectives grâce au développement des surfaces plus robustes. Cela permet d’avoir un bond intéressant au niveau de l’efficacité par rapport aux surfaces noires, surtout au niveau des bas débits d’air. Cela permet de surchauffer l’air et non pas seulement le préchauffer.

CONCLUSION

En conclusion, le marché du solaire photovoltaïque et thermique continue d’évoluer technologiquement et de devenir plus abordable. Les gains en efficacité pour ces deux applications offrent de nos jours plus d’options pour les intégrer aux bâtiments de façon rentable. Il y a de plus en plus d’exemples d’implantation au Québec et cette tendance continuera assurément dans le futur grâce au large éventail de possibilités disponibles.

Par Samira-Hélène Sammoun ing., Comité édition

Consultez la présentation de la conférence en format PDF.  

Deuxième conférence

Pour la deuxième conférence de la soirée, le Chapitre ASHRAE de Montréal a accueilli M. Nicolas Lacroix, ingénieur de projet chez Ecosystem accompagné de M. Olivier Matte, ingénieur et directeur communication chez Ecosystem.

PRÉSENTATION DE LA MAISON DU DÉVELOPPEMENT DURABLE

M. Lacroix a débuté sa présentation en présentant la Maison du développement durable (MDD). Ce bâtiment d’exception est le 1^er bâtiment qualifié LEED-NC 1.0 Platine au Québec. La mission de ce bâtiment de plus de 6 362 m² est axée sur la recherche et la sensibilisation des usagers et des visiteurs. Il est occupé par 18 organismes, incluant les 8 ONG fondatrices œuvrant dans les domaines de l’environnement et de la société.

Ce bâtiment est très occupé: environ 524 événements par année, 240 occupants et une moyenne de 94 visiteurs par jour. C’est un bâtiment à usages mixtes comportant 70 % d’espaces de bureaux, 18% de garderie, 10% de salles de conférences et la balance est occupée par un restaurant.

Plusieurs technologies vertes y sont présentées. On y trouve entre autres : mur végétalisé assurant une partie de la filtration et de l’humidification de l’air du bâtiment, fenêtres motorisées, toit vert, plancher plénum permettant une diffusion de l’air plus proche des usagers, enveloppe de haute qualité, récupérateur à cassette sur l’air d’évacuation, puits géothermiques et bien d’autres.

 Figure  1: La Maison du developpement durable  

PROJET D'OPTIMISATION DE La PERFORMANCE ÉNÉRGÉTIQUE

Malgré toutes les technologies de pointe installées dans le bâtiment, ce dernier opérait en deçà des attentes d’origine. Il consommait environ 2,3 fois plus que la consommation simulée lors de la phase de conception du projet. L’opérateur du bâtiment souhaitait donc améliorer sa performance et régler des problèmes au niveau du confort et d’un manque de capacité en refroidissement par moment.

M. Matte a présenté l’approche utilisée lors du projet d’optimisation. Il a mis l’accent sur une approche intégrée axée sur les résultats. Les besoins du projet touchaient des aspects financiers, opérationnels et environnementaux. L’imputabilité des résultats a été transférée à la firme partenaire qui contractuellement s’engage à livrer les résultats tout au long du projet. L’agilité et la collaboration intégrée axée sur les résultats ont permis de marier l’ingénierie, la construction et l’optimisation. Cette approche a assuré le succès du projet.

Les étapes du projet étaient l’offre de service, l’étude de recommissioning, l’implantation des mesures et enfin le suivi de performance et accompagnement. Une attention particulière a été portée pour rendre l’opération du bâtiment plus simple. Le suivi de performance a permis de démontrer les résultats.

DIAGNOSTIC

Le projet a débuté par une période d’observation et de mesurage afin de permettre de bien comprendre ce qui se passait dans le bâtiment et de revenir sur l’intention initiale au niveau des opérations et de la performance. Lorsque possible, des corrections pouvaient être apportées lorsque des incohérences étaient observées. Plus de temps a été accordé aux systèmes plus énergivores. Les principales observations étaient qu’il y avait beaucoup de gains solaires, trop de chaleur interne, que plusieurs équipements fonctionnant 24/7 et que la puissance électrique était mal contrôlée avec des pointes en été beaucoup trop grandes. De plus, plusieurs séquences de contrôle étaient inefficaces et entraînaient des combats thermiques importants entre les zones. Un équilibre délicat au niveau du plancher plénum devait être atteint et beaucoup d’efforts ont été mis de ce côté. La logique de contrôle a été revue afin d’en assurer l’optimisation, le zonage de la MDD avait été altéré avec le temps ce qui a demandé une reprogrammation.

Le point le plus important ayant attiré l’attention lors du projet était la défaillance imminente de la géothermie. En effet, il y avait un déséquilibre tellement important entre la charge annuelle de climatisation et de chauffage que la température de retour de la boucle de géothermie était beaucoup trop élevée en plus d'entraîner une surutilisation des compresseurs. Cette charge thermique élevée amenait une importante charge de climatisation ce qui faisait augmenter la température de la géothermie et donc une baisse d’efficacité des thermopompes et une augmentation de la consommation d’énergie. Le bâtiment se trouvait donc dans un cercle vicieux au niveau du système géothermique avec un effet d’emballement. Ceci créait des problèmes de dilatation excessive au niveau de la tuyauterie en acier. Il y avait donc usure prématurée de la conduite.

Figure 2: Défaillance de la géothermie

MESURES IMPLANTÉES

Suite au diagnostic, un accompagnement pour le rétablissement du champ géothermique a été réalisé pour entre autres, augmenter la capacité du réservoir d’expansion et installer des joints flexibles pour régler les problèmes d’expansions qui étaient présents.

Une partie majeure du projet touche l’optimisation des contrôles. Il y a eu révision du zonage, correction des combats thermiques (périmètre vs zones internes au niveau du plancher plénum) en plus de la modification de balancement aéraulique ciblé.

Une attention a été apportée à l’équilibre au niveau de la pression du bâtiment et de l’inclusion d’une anticipation météorologique afin de réduire l’appel de puissance. Afin d'optimiser encore plus la puissance électrique, il y a eu optimisation de la température de réseau dynamique, en profitant de la grande inertie du bâtiment et l'ajout de nouvelles charges à la stratégie de délestage.

Une réduction des charges internes a été implantée pour réduire les gains thermiques. Ceci est passé par le changement de l’éclairage, l’utilisation de la chaudière en dernier recours (maintenant pratiquement pas utilisée) et une séparation de la climatisation de la salle des serveurs à l’aide d’un système bi-bloc.

De plus, un serpentin d’évacuation de la chaleur a été installé, la prise d’air extérieur a été élargie et une séparation de l’évacuation du RDC a été implantée pour permettre plus de versatilité au niveau de l’opération et des horaires d’utilisation.

RÉSULTATS

Suite à l’implantation de toutes ses mesures, la température de retour de la boucle géothermique s’est rétablie à des valeurs plus normales. Le projet a permis de diminuer les coûts d’électricité d’environ 33% et l’intensité énergétique a diminué également de 33%. La cote Energy Star quant à elle est passée de 61 à 92. En plus de la réduction de l’intensité énergétique. Le projet a permis une meilleure compréhension du bâtiment par les opérateurs, l’amélioration du confort des occupants, une meilleure qualité de l’air et tout en sauvegardant la géothermie.

Figure 3: Amélioration du contrôle

Conclusion

En conclusion, M. Matte a rappelé qu’au-delà des technologies implantées, il ne faut pas sous-estimer l’interrelation entre celles-ci. Même les bâtiments dotés d’équipements modernes peuvent sous-performer si cet aspect n’est pas assez mis de l’avant. Il rappelle qu’un modèle d’affaires axé sur les résultats avec une collaboration et un engagement accru des parties prenantes est souhaitable. Une approche intégrée et globale ciblant ces interrelations est à considérer lors de vos projets.

Le chapitre de Montréal vous donne rendez-vous pour la prochaine soirée mensuelle le 16 novembre prochain, la Soirée webinaire Énergir, une occasion unique de découvrir le profil environnemental du gaz naturel distribué au Quéebec en se basant sur une appoche de cycle de vie.

Au plaisir de vous y voir en grand nombre!

Par Samira-Hélène Sammoun ing., Comité édition

Consultez la présentation de la conférence 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 particiapants 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!  

MERCI À NOS DEUX PARTENAIRES DE LA SOIRÉE 

Consultez la présentation PDF de Marc Naccache, ing. , Vice-président, Développement stratégique des affaires, Enertrak 

Et pour la diffusion DU WEBINAIRE à:

Notre prochain rendez-vous pour la soirée mensuelle sera le 16 novembre. Notre incontournable soirée annuelle avec Énergir, mais cette fois en format virtuel.