Mesures d'efficacité énergétique - Commercial - Code modèle national de l'énergie pour les bâtiments (CMNÉB)

Le code existant est une norme pour les bâtiments de taille moyenne. Cette norme subit présentement une révision, et un nouveau code remplacera le code existant en 2012. Dans le CMNÉB actuel, les exigences minimales pour l'enveloppe du bâtiment dépendent des coûts régionaux pour l'énergie. Il y a six grandes catégories de bâtiments ayant une, deux ou trois sous-catégories. Ces catégories sont énumérées ci-dessous avec des exemples entre parenthèses.

• Établissement commercial (boutiques, supermarchés, etc.)
• Établissement d'affaires (banques, bureaux, cliniques, établissements de location, salon de coiffure, etc.)
• Établissement de réunion (théâtres, cinémas, auditoriums, écoles, églises, bibliothèques, musées, etc.)
• Établissement de soins et de détention (hôpitaux, prisons, orphelinats, maisons de repos)
• Établissement industriel (séparés en usine à risques faibles, moyens et très élevés)
• Habitation (appartements, internats pour collèges, dortoirs, hôtels, motels, pensions de famille)

Ce modèle présente un exemple d'un petit bâtiment commercial proposé (cas proposé), comparé à un bâtiment de référence du CMNÉB similaire (cas de référence) situé au même endroit. Dans la plupart des cas, le bâtiment de référence est directement tiré du CMNÉB pour l'endroit où le bâtiment est situé.

Mandat du modèle

Un immeuble à bureaux de trois étages et de 9 300 m² est situé à London, Ontario, Canada. Le volume de l'immeuble est de 27 900 m³ et le périmètre exposé est de 300 m. Le système CVCA (chauffage, ventilation et climatisation) est composé d'un système de distribution d'air sous le plancher qui est alimenté par trois appareils de traitement de l'air, un par étage. Ces trois appareils sont munis de brûleurs au gaz naturel pour chauffer l'air entrant et de condenseurs pour refroidir l'air. Une chaudière au gaz est utilisée pour le chauffage périphérique.

Les équipements électriques faisant partie de l'immeuble sont l'éclairage, les pompes, les ventilateurs et les charges branchées directement dans les prises. Il y a deux pompes principales de 6 hp au total qui situées dans l'immeuble. Chaque appareil de traitement de l'air possède un ventilateur d'approvisionnement et d'extraction d'air. La capacité totale des ventilateurs est de 185 hp, mais les ventilateurs sont à vitesse variable et ne fonctionnent pas à pleine capacité. Tous les équipements électriques ont un impact sur le chauffage des locaux et sur la climatisation.

Cas de référence

Combustibles et horaires

• Immeuble occupé 9 h/j durant la semaine et fermé durant les fins de semaine
• Températures de consigne égales aux températures par défaut du CMNÉB, 21,1 ºC pour le chauffage des locaux et 23,3 ºC pour la climatisation, une variation de température de 3 ºC est acceptées durant les périodes inoccupées
• Température de transition entre le chauffage et la climatisation de 16 ºC
• Prix de l'électricité de 0,106$/kWh, prix du gaz naturel de 0,38$/m³

Système de production de chaleur

• Chauffage périphérique fourni par une chaudière au gaz naturel, rendement saisonnier de 80%
• Appareils de traitement de l'air avec rendement saisonnier de chauffage de 75% et uniquement utilisés pour le conditionnement de l'air de ventilation
• Chaudière électrique instantanée utilisée pour le chauffage de l'eau

Système de production de froid

• Climatisation fournie par des condenseurs sur chacun des appareils de traitement de l'air, COP est de 2,5

Enveloppe du bâtiment

• Façade nord de l'immeuble face directement au nord
• Surface des murs de 920 m² pour les façades nord et sud et de 500 m² pour les façades est et ouest
• Isolation des murs de 1,82 m²-ºC/W
• Isolation du toit de 2,4 m²-ºC/W
• Dalle de fondation non isolée au niveau du sol
• Ratio de la surface des fenêtres par rapport à la surface des murs de 67%
• Fenêtres à double vitrage fixe avec cadre en bois et entretoises en aluminium
• Ombrage de 15% en hiver sur toutes les fenêtres. Durant l'été, ombrage de 15% pour les fenêtres au nord, de 20% pour celles à l'est et à l'ouest et de 40% pour celles au sud
• Infiltrations naturelles d'air d'environ 0,2 changement d'air par heure

Ventilation

• Système de ventilation fonctionnant 15 h/j de travail avec un apport en air frais de 10% sans récupération de chaleur
• Appareils de traitement de l'air 1 et 2 avec débits de ventilation de 13 000 L/s, appareil de traitement de l'air 3 avec débit de ventilation de 18 000 L/s, les trois appareils possèdent un serpentin réchauffeur

Éclairage

• Densité de puissance lumineuse de 18 W/m² et lumières allumées lorsque l'immeuble est occupé

Équipements électriques

• Équipements électriques branchés directement dans les prises électriques de 7,5 W/m² lorsque l'immeuble est occupé

Eau chaude

• Eau chaude fournie aux 470 occupants par chaudières électriques instantanées, utilisée durant les heures d'affaires, température de l'eau chaude de 60 ºC

Pompes

• Fluide caloporteur du système de chauffage périphérique circule constamment à l'aide de deux pompes de 3 hp ayant des moteurs à rendement standard et des facteurs de charge de 90%. Les pompes fonctionnent avec un débit constant et un rendement de 60%, tel que prescrit par le CMNÉB

Ventilateurs

• Ventilateurs pour les appareils de traitement de l'air avec les spécifications suivantes. Les moteurs des ventilateurs du cas de référence sont à vitesse variable leur permettant de fonctionner avec de très petites charges.
  - Appareils de traitement de l'air 1 et 2 - air d'approvisionnement : moteur à rendement standard de 40 hp, facteur de charge de 20%, ventilateur à pales inclinées vers l'avant, rendement de 60%, débit variable, vitesse variable, fonctionne 15 h/j de travail
  - Appareils de traitement de l'air 1 et 2 - air d'extracion : moteur à rendement standard de 15 hp, facteur de charge de 20%, ventilateur à pales inclinées vers l'avant, rendement de 60%, débit variable, vitesse variable, fonctionne 15 h/j de travail
  - Appareils de traitement de l'air 3 - air d'approvisionnement : moteur à rendement standard de 50 hp, facteur de charge de 20%, ventilateur à pales inclinées vers l'avant, rendement de 60%, débit variable, vitesse variable, fonctionne 15 h/j de travail
  - Appareils de traitement de l'air 3 - air d'extracion : moteur à rendement standard de 25 hp, facteur de charge de 20%, ventilateur à pales inclinées vers l'avant, rendement de 60%, débit variable, vitesse variable, fonctionne 15 h/j de travail

Cas proposé

Système de production de chaleur

• Chaudière remplacée par une chaudière modulaire ayant un rendement saisonnier de 88% et un surcoût à l'investissement de 10 000$
• Brûleurs des appareils de traitement de l'air remplacés par des brûleurs ayant un rendement de 85% et un surcoût à l'investissement de 2 000$

Système de production de froid

• Condenseurs plus efficaces installés dans les appareils de traitement de l'air, un COP de 2,8 et un surcoût à l'investissement de 3 000$ chaque

Enveloppe du bâtiment

• Fenêtres remplacées par fenêtres à double vitrage à faible émissivité remplie d'argon. Cadres avec bris thermiques fait d'entretoises isolantes
• Isolation des murs et du toit augmentée à 2,11 m²-ºC/W et 4,3 m²-ºC/W respectivement. On présume que les coûts d'installation sont identiques aux coûts des matériaux
• Plancher isolé au niveau du sol avec de l'isolant rigide horizontal sous le périmètre pour un coût de 9 000$
• Infiltrations naturelles de l'air diminuées de 0,1 changement d'air par heure pour un coût additionnel de 10 000$

Ventilation

• Système de ventilation du cas proposé comporte deux différences par rapport au système de ventilation du cas de référence :
  - Premièrement, le système de ventilation sera programmé pour démarrer une heure avant le début de la journée de travail et pour s'éteindre une heure après la journée de travail
  - Deuxièmement, des échangeurs de chaleur à roue seront installés dans chacun des appareils de traitement de l'air pour la récupération de chaleur, on présume un rendement de 70%

Éclairage

• L'installation d'éclairage efficace réduira la quantité d'éclairage nécessaire à 9 W/m² et des détecteurs de mouvement devraient réduire les heures d'opération de 10%. Le coût additionnel pour les lampes et les détecteurs est de 6 000$. Les économies annuelles prévues sont de 500$

Équipements électriques

• Les lignes directrices de modélisation du CMNÉB suggèrent que l'immeuble du cas proposé et du cas de référence aient des équipements électriques branchées directement dans les prises électriques identiques. Pour un immeuble à bureaux, ces charges sont de 7,5 W/m² et les heures d'opération sont les mêmes que les heures d'occupation

Pompes

• Pompes du système de chauffage périphérique remplacées par des groupes moteur-pompe à haut rendement énergétique à vitesse variable avec le rendement des pompes de 75% et un coût de 500 $ par pompe

Ventilateurs

• Les moteurs alimentant les ventilateurs des appareils de traitement de l'air dans le cas proposé sont à vitesse variable, ce qui leur permet de fonctionner à de très faibles facteurs de charge. Les ventilateurs des appareils de traitement de l'air du cas proposé ont les mêmes spécifications que ceux du cas de référence sauf que tous les moteurs sont remplacés par des moteurs à haut rendement énergétique et les ventilateurs du cas proposé ont un rendement de 70%. Les ventilateurs fonctionnent selon l'horaire de ventilation du cas proposé. Le surcoût à l'investissement pour chaque groupe ventilateur-moteur est de 20$ par hp (moteur)

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.