CE QUE VOUS AVEZ PEUT-ÊTRE MANQUÉ...Soirée mensuelle DU 7 FÉVRIER 2022
Le 7 février dernier, à l’occasion de la Soirée des membres, des YEA et des WIA, le Chapitre de Montréal a reçu Mme Julie-Anne Chayer qui nous a présenté une conférence sur la valorisation des bâtiments avec l'approche de cycle de vie et du carbone intrinsèque ainsi que Mme Danielle Monfet qui nous a parlé de la modélisation des charges d'enceintes de production végétale intérieure. Cette cinquième soirée-conférence de la saison a eu lieu sous forme de webinaire pour respecter les restrictions sanitaires causées par la COVID-19.
Première conférence
VALORISER LES BÂTIMENTS AVEC L'APPROCHE DU CYCLE DE VIE ET DU CARBONE INTINSÈQUE
Hydro-Québec Distribution et DAVID-OLIVIER GOULET, ing., MBA
Ingénieur, Intégration des nouvelles technologies (DINT)
Hydro-Québec Distribution
Hydro-Québec Distribution et DAVID-OLIVIER GOULET, ing., MBA
Ingénieur, Intégration des nouvelles technologies (DINT)
Hydro-Québec Distribution
Présentée par JULIE-ANNE CHAYER, ing., Services responsabilité d'entreprise, Agéco
Pour la première conférence de sa soirée d'avril 2021, le Chapitre ASHRAE de Montréal a eu le eplaisir d'accueilli Mme Julie-Anne Chayer, ingénieure, vice-présidente des Services responsabilité d’entreprise chez Groupe Agéco. Très active à titre d’experte de contenu et de directrice de projets, Julie-Anne se spécialise, entre autres, dans les normes ISO relatives à l’analyse environnementale du cycle de vie. Elle accompagne de nombreuses entreprises dans l’intégration de la pensée cycle de vie à leurs processus d’affaires.
RÉFLEXION SUR LE CARBONE
Mme Chayer a débuté sa présentation en nous rappelant que le secteur du bâtiment est responsable d’environ 40% des émissions de GES planétaire et que nous avons donc un rôle important à jouer dans la lutte aux changements climatiques en allant vers l’élimination de notre dépendance aux combustibles fossiles. D’ici 2060, il est prévu que le parc immobilier mondial double de superficie, ajoutant la pression à ce secteur. La décarbonisation du secteur est considérée comme l’un des moyens les plus efficients d’atténuer les changements climatiques. Il faut donc réduire le carbone opérationnel, mais également intrinsèque pour atteindre ces objectifs. Tous les maillons de la chaîne doivent travailler ensemble de la conception à l’exploitation.
LES BÂTIMENTS COMME SOLUTIONS AUX CHANGEMENTS CLIMATIQUES
Mme Chayer nous a présenté certaines sources canadiennes donnant des recommandations ou des cibles en lien avec la décarbonisation des bâtiments. Citant en exemple la Ville de Vancouver, qui demande une réduction de 40% du carbone intrinsèque par rapport à 2018, on voit une tendance de plus en plus poussée vers des actions concrètes à l’échelle canadienne touchant non seulement le carbone opérationnel, mais tout le cycle de vie du bâtiment. Elle indique également que la Ville de Montréal se penche sur des réductions en ce sens dans son plan climat pour pouvoir au moins quantifier le carbone intrinsèque selon des normes reconnues.
Depuis les années 90, on voit la prise en compte des enjeux liés aux GES dans les certifications notamment en termes d’efficacité énergétique, de production d’énergie, de consommation d’énergie, d’émissions de GES directes et indirectes, de compensation carbone, de matériaux et même parfois liés au transport des occupants. Ces certifications ont fait évoluer au fil du temps la notion d’émissions liées au bâtiment.
Mme Chayer nous a présenté comment trois certifications spécifiques tiennent compte du carbone dans leur certification tel que présenté ci-dessous.
LE CARBONE INTRINSÈQUE : EXPLICATIONS
Mme Chayer nous a ensuite expliqué plus en détail ce qu’est le carbone intrinsèque afin d’avoir une vision commune. Ce dernier a longtemps été considéré comme l’angle mort des émissions de GES du secteur de la construction. Non seulement pendant la durée de vie du bâtiment, il y a émission de GES, mais également lors de la fabrication des matériaux, du transport, de la construction et la gestion en fin de vie des bâtiments. Si l’on regarde sur l’analyse du cycle de vie d’un bâtiment, la figure ci-dessous présente ces émissions. Il faut donc tenir compte du carbone intrinsèque à chacune des grandes étapes du cycle de vie et non seulement durant son opération.
Où se situe le carbone intrinsèque? À l’étape de la production des matériaux, on parle de l’énergie pour extraire la matière (ex. bois, métaux) et des activités manufacturières (usines de fabrication). Lors de l’étape suivante du transport de ces matériaux de construction, il faut également colliger les émissions liées à ce transport. Lors de la construction, l’énergie liée à ces activités se trouve au niveau de l’utilisation d‘énergie (ex. la grue et le chauffage), mais également au niveau des résidus de construction. Lors de la maintenance, le remplacement ou l’entretien des matériaux sont également des activités émettrices de GES. Finalement, en fin de vie, on parle de déconstruction, réutilisation ou enfouissement où il faut quantifier les émissions.
COMMENT QUANTIFIER LE CARBONE INTRINSÈQUE?
Plusieurs normes de l’industrie offrent des méthodologies reconnues qui suivent une approche du cycle de vie pour quantifier le carbone intrinsèque. On parle entre autres d’ISO 21930, ISO 14040 ou encore EN 15804 :2012+A2. Elles vont plus où moins loin dans leur demande d’évaluation du carbone intrinsèque. Afin de les quantifier, certaines bases de données et données de littératures sont reconnues et des logiciels peuvent être utilisés pour la comptabilisation, certains gratuits et d’autres payants. Mme Chayer nous en a présenté quelques exemples. Une multitude de sources d’informations et de logiciels sont donc disponibles.
Mme Chayer a par la suite présenté des exemples concrets de projets sur lesquels une comptabilisation du carbone intrinsèque a été réalisée pour répondre aux besoins de certaines normes. Elle est allée dans le détail de certains points des normes (ex. LEED V4, Envision - argent) et comment les enjeux environnementaux ont été pris en compte en plus des GES selon ces normes. Ceci a permis une optimisation tout au long du projet et Mme Chayer a insisté sur l’importance de présenter les objectifs du crédit dès le lancement du projet.
Malgré les défis de la prise en compte de cet aspect, nous avons les moyens d’offrir des solutions en mobilisant toutes les parties prenantes dès le départ. En vulgarisant bien pour assurer une compréhension rapide des enjeux et en effectuant une bonne collecte de données, cette collaboration permet une mobilisation de tous pour atteindre les niveaux exigés par les certifications.
CONCLUSION
En résumé, les enjeux liés aux changements climatiques nous demandent de mieux concevoir les bâtiments afin de minimiser les GES tant au niveau des opérations que tout au long du cycle de vie. De plus en plus de normes tiennent compte de cet aspect et notre industrie doit prendre en compte ce changement de vision pour mieux penser le monde de demain. Ces enjeux seront assurément partie prenante de notre quotidien dans les années à venir.
Par Samira-Hélène Sammoun ing., Comité édition
Consultez la présentation de la conférence en format PDF.
Deuxième conférence
MODÉLISATION DES CHARGES D'ENCEINTES DE PRODUCTION VÉGÉTALE INTÉRIEURE (EPVI)
Hydro-Québec Distribution et DAVID-OLIVIER GOULET, ing., MBA
Ingénieur, Intégration des nouvelles technologies (DINT)
Hydro-Québec Distribution
Présentée par DANIELLE MONFET, ing., M.A.Sc., Ph.D., Professeure, Département de génie de la construction à l'ÉTS
Lors de la 2e conférence de la soirée, le chapitre de Montréal a eu le plaisir d’accueillir Mme Danielle Monfet, professeure au département de génie de la construction de l’École de Technologie Supérieure. Mme Monfet oriente ses recherches en thermique et science du bâtiment, plus particulièrement en modélisation et simulation de la performance énergétique des bâtiments et des espaces d’agriculture en environnement contrôlé. Elle a présenté une conférence sur la modélisation des charges d’enceintes de production végétale intérieure ou EPVI.
Les enceintes de production végétale intérieure sont de trois types, soit les fabrique de plantes (en anglais plant factory), les conteneurs et les espaces intérieurs d’agriculture. Ceux-ci se distinguent des serre qui disposent généralement d’une grande source de lumière naturelle et de la possibilité d’apport d’air importants par des ouvertures ou des fenêtres (voir image 1). Les EPVI offrent plusieurs avantages pour le Québec comme un meilleur rendement, une densité de production élevée, une réduction de l’empreinte au sol et un approvisionnement en végétaux plus local. Les EPVI pourront faire partie des solutions en agriculture urbaine qui suscite de plus en plus d’intérêt puisqu’elle offre une solution à plusieurs enjeux sociétaux actuels : la densification des villes, l’augmentation de la demande alimentaire, la promotion de l’économie locale, la réduction du transport.
Figure 1: Arborescence des différents types d’agriculture urbaine
Les EPVI étudiées par Mme Monfet sont hydroponiques, la disposition des plantes est verticale. De plus, elles sont caractérisées par un éclairage artificiel et un contrôle des conditions ambiante par un système de ventilation mécanique (voir image 2).
Figure 1: Exemple d’enceinte de production végétale intérieure
L’objectif dans une EPVI est de contrôler la réponse de la plante à son environnement. La plante alterne entre deux métabolismes: la photosynthèse (production de sucres et rejet d’oxygène) en présence de lumière et la respiration (émission de dioxyde de carbone) en absence de lumière. Mme Monfet explique que la photosynthèse se produit dans une portion spécifique du spectre solaire appelé rayonnement photosynthétiquement actif (RPA) ou en anglais PAR. Il convient aussi de préciser que la photosynthèse se produit surtout dans les feuilles de la plante, même si elle peut aussi avoir lieu dans les tiges, dans une moindre proportion.
Mme Monfet explique ensuite un second type de réponse: l’évapotranspiration, soit le processus de transfert de l’humidité captée par les racines de la plante dans l’air ambiant par évaporation de l’eau et la transpiration des plantes durant la photosynthèse. Mme Monfet précise un paramètre important: déficit de pression de vapeur, en anglais vapor pressure deficit ou VPD, qui contrôle le transport des nutriments au sein de la plante.
Conséquemment, Mme Monfet explique que pour modéliser une EPVI, il faudra évaluer les éléments suivants:
- les caractéristiques et dimension de l’espace (enceinte)
- le type de plante et leur stade de croissance
- le type d’éclairage utilisé
- les charges / modélisation en fonction du cycle de croissance des plantes
Par la suite, Mme Monfet explique que le même VPD peut être obtenu à des conditions ambiantes très différentes. Par exemple, on aura une valeur de VPD de 0,66 à une température intérieure de 20 °C et une humidité relative de 12%, ou encore, à à une température intérieure de 24 °C et une humidité relative de 78%. Pour les légumes feuillus, la plage de VPD idéale se situe entre 0,65 et 0.90.
Pour offrir des conditions optimales de croissance aux plantes, Mme Monfet indique qu’il faut sélectionner adéquatement l’éclairage artificiel utilisé. Plusieurs paramètres sont à considérer: l’efficacité des lampes, les longueurs d’ondes émises et la portion de lumière qui sera réellement captée par les feuilles des plantes (voir image 3). Cet éclairage doit être judicieusement sélectionné, car il est également une source de chaleur importante pour l’EPVI.
Figure 3: Flux de chaleur et lumière induits par l’éclairage artificiel
L’éclairage n’est pas la seule source de chaleur dans une EPVI. En absorbant le rayonnement, les plantes vont émettre de la chaleur latente sous forme de transpiration. Mme Monfet explique qu’il y a deux sources de chaleur qui peuvent émaner des plantes: la chaleur latente produite par la transpiration et la chaleur sensible et présente le schéma suivant (image 4).
Figure 4: Impact des plantes sur une EPVI
Mme Monfet poursuit en détaillant les calculs de charges requis pour dimensionner de façon optimale les équipements électromécaniques nécessaires pour maintenir les conditions idéales de croissances des plantes dans une EPVI. Elle introduit également la notion d’indice de croissance foliaire ou en anglais Leaf area index (LAI), soit le ratio de la surface totale supérieure des feuilles par rapport à la surface du sol occupé par la plante. Ceci donne un indice de l’état de croissance des plantes. Cet indice est très important, car un jeune plant avec peu de feuilles n'induit pas les mêmes charges sur son environnement qu’une plante mature. Mme Monfet explique que les plantes cultivées sous EPVI peuvent toutes être au même stade de développement ou à des stades différents selon le choix de l’agriculteur.
Mme Monfet présente ensuite ses résultats détaillés avec des calculs basés sur un modèle simplifié et un modèle de plant “statique”. Elle fait ressortir les charges sur le système en fonction du type de lampe, haute efficacité ou basse efficacité, et du stade croissance des plants. Ainsi, on constate une différence peu marquée pour la première moitié du cycle de croissance des plants quand les feuilles sont petites. Puis au fur et à mesure de la croissance exponentielle des feuilles l’impact du choix du type de lampe devient important.
Ensuite, Mme Monfet donne en exemple le banc d’essai qui sera utilisé pour valider ses recherches (voir image 5).
Figure 5 : Banc d’essais
Le travail de Mme Monfet montre que l’éclairage constitue la moitié de la consommation annuelle de l’EPVI (voir image 6), le refroidissement et la déshumidification étant les 2 autres sources principales.
Figure 6 : Consommation annuelle d’une EPVI
Finalement, Mme Monfet conclut sa présentation en expliquant les enjeux pour la mise en œuvre des EPVI. D’abord, il est important de connaître les factions de chaleur des lampes. Leur sélection n’est pas simple, car il y a beaucoup de variations d’une lampe horticole à l’autre. En deuxième lieu, il faut considérer l’impact de l’approche de calcul de l’évapotranspiration, car l’approche simplifiée surestime le ratio de chaleur sensible (SHR). Troisièmement, les variations du ratio de chaleur sensible ont un impact sur le système de CVCA. Et finalement, les EPVI peuvent exiger une consommation d’énergie accrue. Il convient donc d’étudier des projets afin d’être en synergie avec le bâtiment ou le milieu où elle est implantée. Parmi les pistes de réflexion, on pourrait renverser les heures d’opération de l’EPVI par rapport à la consommation de pointe du bâtiment, transférer les rejets de chaleur vers un secteur en demande, utiliser le CO2 émis par des occupants en envoyant l’air vicié vers l’EPVI, etc.
Par Mariline Fréchette, Comité édition
Consultez la présentation de la conférence en format PDF.
COUREZ LA CHANCE DE GAGNER DES PRIX
Gagnants des tirages du 7 février 2022
Tirage dune carte-cadeau pour l'évaluation des conférences
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. Une carte-cadeau sera tirée en direct lors de notre prochaine soirée mensuelle de la saison 2021-2022. Plus vous participerez plus vous aurez de chances de gagner. Bonne chance à tous! Gagnante du tirage du 7 février (soirée-conférence de janvier) : Jacques Isabelle de Mécanique RH.
Tirage dune carte-cadeau (valeur de 100$) - Exclusif aux membres
Parmi tous les membres en règles présents au webinaire le jour de l'événement, notre gagnant était Yanick Bouchard-Latour d'ALFID Services Immobiliers Ltée.
VOICI QUELQUES PHOTOS DE LA SOIRÉE
Julie-Anne Chayer, conférencière en compagnie de Sandra Gabriel lors de la période de questions
Vincent Bonnier, Joseph Edny Bruny et Martin Zanbaka présentant les avantages du comité YEA
Notre prochain rendez-vous pour la soirée mensuelle sera le 14 mars 2022, ca sera un retour au Club St-James à Montréal. Lors de cette soirée, l'un des trois conférenciers sera un lauréat d'un méritas technologique de l'ASHRAE au niveau international et les deux autres font partie de l'équipe de l'Intelligent Buildings and Cities Lab (IBCL).