Mesures d'efficacité énergétique - Résidentiel - Chauffage solaire passif / Canada (Toronto)
Mandat de l'étude de cas
Vous êtes architecte et vous travaillez sur un projet de maison qui consommera beaucoup moins d'énergie, d'eau et de matériaux de construction qu'une maison conventionnelle. Vous désirez analyser l'intérêt financier des concepts d'architecture du solaire passif. Plus particulièrement, vous désirez mettre de meilleures fenêtres que du double vitrage standard, en les remplaçant par des modèles à haut rendement. De plus, vous envisagez déplacer vers la façade (sud) toutes les fenêtres que vous envisagiez mettre sur le côté arrière (nord) de la maison.
Données techniques
La maison sera construite à Waterloo, Ontario, Canada, près de Toronto, et aura une surface de 224 m². La façade de la maison est orientée à 25° vers l'est par rapport au sud. La structure de la maison est en bois et les murs seront bien isolés. Le chauffage se fera au gaz naturel avec un rendement saisonnier de 80 %. Un climatiseur de type standard est utilisé pendant la saison chaude.
Tiré de l'ébauche des plans de la maison, vous trouverez, à la fin de cet énoncé, le tableau de la disposition d'origine des fenêtres. Dans ce type de projet, les fenêtres standard sont à double vitrage avec cadre d'aluminium à coupe-pont thermique. En consultant les références de l'ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air-conditioning Engineers), vous estimez que de telles fenêtres à battants auront une valeur U de 3,42 W/(m²-oC) et un coefficient de gains solaires (CARS) de 0,66; les valeurs équivalentes pour des fenêtres fixes sont 3,22 W/(m²-0C) pour la valeur de U et un CARS de 0,68. Le vitrage seul a une valeur U de 2,73 W/(m²-oC) et un CARS de 0,75.
Vous envisagez de remplacer ce type de fenêtres standard par des fenêtres à plus haut rendement du fournisseur Accurate Dorwin, qui ont un cadre isolé en fibre de verre, un film à basse émissivité et un remplissage de la cavité à l'argon.
Le jardin au sud de la maison sera planté d'arbres et de haies qui produiront de l'ombre atteignant 40 % de la surface des murs en été. Cependant, ces arbres seront à feuilles caduques, ce qui ouvrira beaucoup plus la façade au soleil en hiver. Les autres côtés de la maison seront moins ombragés que la façade. Le tableau suivant présente les caractéristiques des fenêtres : dimensions, orientation et nombre.
Mandat de l'étude de cas
Vous êtes architecte et vous travaillez sur un projet de maison qui consommera beaucoup moins d'énergie, d'eau et de matériaux de construction qu'une maison conventionnelle. Vous désirez analyser l'intérêt financier des concepts d'architecture du solaire passif. Plus particulièrement, vous désirez mettre de meilleures fenêtres que du double vitrage standard, en les remplaçant par des modèles à haut rendement. De plus, vous envisagez déplacer vers la façade (sud) toutes les fenêtres que vous envisagiez mettre sur le côté arrière (nord) de la maison.
Données techniques
La maison sera construite à Waterloo, Ontario, Canada, près de Toronto, et aura une surface de 224 m². La façade de la maison est orientée à 25° vers l'est par rapport au sud. La structure de la maison est en bois et les murs seront bien isolés. Le chauffage se fera au gaz naturel avec un rendement saisonnier de 80 %. Un climatiseur de type standard est utilisé pendant la saison chaude.
Tiré de l'ébauche des plans de la maison, vous trouverez, à la fin de cet énoncé, le tableau de la disposition d'origine des fenêtres. Dans ce type de projet, les fenêtres standard sont à double vitrage avec cadre d'aluminium à coupe-pont thermique. En consultant les références de l'ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air-conditioning Engineers), vous estimez que de telles fenêtres à battants auront une valeur U de 3,42 W/(m²-oC) et un coefficient de gains solaires (CARS) de 0,66; les valeurs équivalentes pour des fenêtres fixes sont 3,22 W/(m²-0C) pour la valeur de U et un CARS de 0,68. Le vitrage seul a une valeur U de 2,73 W/(m²-oC) et un CARS de 0,75.
Vous envisagez de remplacer ce type de fenêtres standard par des fenêtres à plus haut rendement du fournisseur Accurate Dorwin, qui ont un cadre isolé en fibre de verre, un film à basse émissivité et un remplissage de la cavité à l'argon.
Le jardin au sud de la maison sera planté d'arbres et de haies qui produiront de l'ombre atteignant 40 % de la surface des murs en été. Cependant, ces arbres seront à feuilles caduques, ce qui ouvrira beaucoup plus la façade au soleil en hiver. Les autres côtés de la maison seront moins ombragés que la façade. Le tableau suivant présente les caractéristiques des fenêtres : dimensions, orientation et nombre.
Données financières
Les données financières nécessaires à l'analyse sont les suivantes : taux d'inflation de 2 %, ratio d'endettement de 90 %, taux d'indexation du coût en combustible de 3 %, taux d'intérêt sur la dette de 9 %, taux d'actualisation de 9 %, durée de l'emprunt de 25 ans et durée de vie du projet de 30 ans. Le prix de détail de l'électricité est de 0,085 $/kWh et il n'y a pas de facturation de la puissance appelée. Le prix du gaz naturel est de 0,20 $/m³.
Les fenêtres standard reviennent à environ 312 $/m² pour les fenêtres à battants et à 208 $/m² pour les fixes. Les fenêtres plus performantes seront environ 20 % plus chères. Quelque soit le type de fenêtre, le prix de leur installation est le même soit environ 100 $/m².
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
Résultats
Au cours de l'été de 1991, CANMET, la principale division de R&D de Ressources naturelles Canada, a lancé un concours adressé à l'industrie canadienne de la construction. Il s'agissait de concevoir et de construire des maisons exemplaires au niveau des performances énergétiques et de la gestion de l'environnement. L'Association des constructeurs d'habitations de la région de Kitchener-Waterloo, en collaboration avec Enermodal Engineering Limited, ont répondu à ce concours, et le résultat a été la Waterloo Region Green Home.
La maison est conçue pour consommer beaucoup moins d'énergie, d'eau et de matériaux de construction qu'une maison conventionnelle. Elle est confortable, avec un air intérieur de bonne qualité, et procure à ses occupants des économies d'énergie et d'eau évaluées entre 1 200 et 2 000 $ par année.
Les données de monitorage montrent que cette maison est l'une des plus performantes au plan énergétique en Amérique du Nord. Les frais annuels de chauffage sont de l'ordre de 100 $.
Description du système
Les fenêtres et leur vitrage ont été choisis avec un haut pouvoir isolant et une bonne transparence aux rayons solaires. Elles sont à triple vitrage avec les deux cavités remplies à l'argon, des intercalaires isolants et deux films à basse émissivité. Les cadres sont en fibre de verre remplis de mousse isolante. Il s'agit des fenêtres les plus performantes parmi toutes celles enregistrées au Programme incitatif d'Ontario Hydro pour l'adoption de fenêtres à haut rendement.
Les fenêtres sont disposées de manière à optimiser les gains solaires en hiver et à les réduire au maximum en été. Elles sont dimensionnées pour éviter de créer des surchauffes. Grâce à leur installation, le chauffage périphérique n'était plus nécessaire. Les conduits et les bouches d'air chaud sont localisés au centre de la maison, ce qui rend leur installation beaucoup moins chère.
Leçons à tirer
Aperçu général
Le projet Green Home a démontré avec succès qu'une maison consommant très peu d'énergie pouvait être réalisée même avec le climat froid du Canada. Le chauffage solaire passif était un élément clef de la conception et a contribué pour 50 % aux besoins de chauffage de la maison.
Photo
La maison écologique et performante E, Waterloo, Ontario, Canada
Références
Les données financières nécessaires à l'analyse sont les suivantes : taux d'inflation de 2 %, ratio d'endettement de 90 %, taux d'indexation du coût en combustible de 3 %, taux d'intérêt sur la dette de 9 %, taux d'actualisation de 9 %, durée de l'emprunt de 25 ans et durée de vie du projet de 30 ans. Le prix de détail de l'électricité est de 0,085 $/kWh et il n'y a pas de facturation de la puissance appelée. Le prix du gaz naturel est de 0,20 $/m³.
Les fenêtres standard reviennent à environ 312 $/m² pour les fenêtres à battants et à 208 $/m² pour les fixes. Les fenêtres plus performantes seront environ 20 % plus chères. Quelque soit le type de fenêtre, le prix de leur installation est le même soit environ 100 $/m².
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
- Le crédit de 300 $/kW est possible grâce à la taille réduite des équipements de climatisation. Il est probable que le même modèle de climatiseur soit utilisé entre les 2 options de maison.
Résultats
Au cours de l'été de 1991, CANMET, la principale division de R&D de Ressources naturelles Canada, a lancé un concours adressé à l'industrie canadienne de la construction. Il s'agissait de concevoir et de construire des maisons exemplaires au niveau des performances énergétiques et de la gestion de l'environnement. L'Association des constructeurs d'habitations de la région de Kitchener-Waterloo, en collaboration avec Enermodal Engineering Limited, ont répondu à ce concours, et le résultat a été la Waterloo Region Green Home.
La maison est conçue pour consommer beaucoup moins d'énergie, d'eau et de matériaux de construction qu'une maison conventionnelle. Elle est confortable, avec un air intérieur de bonne qualité, et procure à ses occupants des économies d'énergie et d'eau évaluées entre 1 200 et 2 000 $ par année.
Les données de monitorage montrent que cette maison est l'une des plus performantes au plan énergétique en Amérique du Nord. Les frais annuels de chauffage sont de l'ordre de 100 $.
Description du système
Les fenêtres et leur vitrage ont été choisis avec un haut pouvoir isolant et une bonne transparence aux rayons solaires. Elles sont à triple vitrage avec les deux cavités remplies à l'argon, des intercalaires isolants et deux films à basse émissivité. Les cadres sont en fibre de verre remplis de mousse isolante. Il s'agit des fenêtres les plus performantes parmi toutes celles enregistrées au Programme incitatif d'Ontario Hydro pour l'adoption de fenêtres à haut rendement.
Les fenêtres sont disposées de manière à optimiser les gains solaires en hiver et à les réduire au maximum en été. Elles sont dimensionnées pour éviter de créer des surchauffes. Grâce à leur installation, le chauffage périphérique n'était plus nécessaire. Les conduits et les bouches d'air chaud sont localisés au centre de la maison, ce qui rend leur installation beaucoup moins chère.
Leçons à tirer
- Le chauffage solaire passif peut réduire considérablement les coûts de chauffage d'une maison, même en climat froid.
- Il n'est pas nécessaire de prévoir de chauffage périphérique dans une maison équipée de fenêtres à haut rendement.
- Une sélection adéquate des fenêtres, de leur orientation et des ombrages permet de réduire, et même éliminer les besoins en climatisation.
Aperçu général
Le projet Green Home a démontré avec succès qu'une maison consommant très peu d'énergie pouvait être réalisée même avec le climat froid du Canada. Le chauffage solaire passif était un élément clef de la conception et a contribué pour 50 % aux besoins de chauffage de la maison.
Photo
La maison écologique et performante E, Waterloo, Ontario, Canada
Références
- Carpenter, Stephen, « Communications personnelles », Enermodal Engineering Limited, 2000.
- Grady, Wayne, Green Home, Camden House Publishing, Camden East, Ontario, 1995.
- Ressources naturelles Canada, Design and Performance of the Waterloo Region Green Home, rapport préparé par Enermodal Engineering Limited, 1996.
