Volume 23, numéro 2, juin 2009

Les technologies gazières peuvent être aussi avantageuses que la géothermie dans une démarche LEED

La certification LEED dans un contexte de développement durable devient un incontournable. L’objectif attendu d’une telle certification est de réduire l’empreinte écologique d’un bâtiment sur son environnement. Par le fait même, la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) du bâtiment est un idéal à atteindre. Le premier réflexe est alors de vouloir éliminer à tout prix le gaz naturel du bilan énergétique, bien qu’il soit la source d’énergie fossile qui émette le moins de GES. Qui plus est, il est facile de croire, à tort, que LEED et géothermie sont intimement liés, et que sans cette dernière, la certification est impossible.

Mandatée par Gaz Métro, la firme Bouthillette Parizeau a analysé diverses solutions tant sur le plan de la performance énergétique qu’économique. Les résultats démontrent qu’un bâtiment utilisant le gaz naturel permet d’atteindre aisément le préalable 2 (ÉAp2i) de la catégorie Énergie et atmosphère de LEED Canada pour les nouvelles constructions et rénovations majeures, et aussi d’obtenir des points à moindres coûts pour le crédit 1 (ÉAc1ii ) de cette même catégorie.

L’étude de Bouthillette Parizeau porte sur trois bâtiments, soit un centre d’hébergement et de soins de longue durée (CHSLD) de 8 200 m2, un immeuble de bureaux de 5 700  m2 ainsi qu’un bâtiment à vocation mixte (locaux à bureaux et entrepôt) de 6 000  m2. Les résultats des deux premiers immeubles sont présentés ci-après. Les travaux sur le troisième n’étant pas complétés au moment d’écrire ces lignes, les résultats pourront être divulgués à une date ultérieure.

Le cas du CHSLD

Pour ce premier cas, quatre solutions ont été analysées, dont les caractéristiques figurent au tableau 1. Une simulation énergétique avec ces paramètres a été effectuée, tout en considérant certains paramètres communs à l’ensemble de ces solutions.

Le tableau 2 indique les performances énergétiques obtenues pour chacune des solutions. En fonction de l’objectif recherché par le propriétaire de l’immeuble, le choix des technologies varie. En effet, si on cherche à obtenir un bâtiment LEED Certifié (1er niveau de la certification), il peut sembler intéressant d’opter pour la solution 1, qui offre une économie d’énergie de  35 % par rapport au CMNÉB 97. Cependant, ce résultat est faussé étant donné que le bâtiment de référence étant au gaz naturel, l’utilisation de plinthes électriques pour le chauffage périmétrique amène des économies en termes de GJ, mais non pas en frais d’exploitation, comme il est exigé par LEED. De même, si la solution était TAE, le bâtiment n’atteindrait pas les mêmes performances énergétiques visées et le ÉAp2 serait difficilement atteint sans mesures supplémentaires.

La solution 2 présente une solution de rechange à  la solution 1 en optant pour un chauffage à l’eau chaude sur le périmètre. En plus d’atteindre aisément le préalable 2 de ÉA, un point est obtenu dans ÉAc1. Le pourcentage d’économie d’argent est de 27 %, et la performance énergétique est de 29 %. Cette solution amène un surcoût de construction de plus de 100 000 $ (voir tableau 3), mais les économies atteignent presque 24 000 $ annuellement.

La solution 3 cherche à offrir une performance tant énergétique qu’économique  à l’aide de technologies gazières usuelles mais hautement efficaces. En effet, les appareils à condensation sont implantés au Québec depuis de nombreuses années et les avantages du chauffage par plancher radiant sont reconnus. Cette solution peut sembler coûteuse à première vue (surcoût de 290 000 $ – tableau 3), mais les économies engendrées sont de l’ordre de 43 000 $/an, ce qui procure un rendement des investissements (RI) de 6 ans, sans subvention. En plus, 3 points de ÉAc1 sont obtenus. Enfin, si on compare cette solution à une autre qui fait usage de la géothermie (solution 4), les résultats de l’étude nous montrent qu’en plus d’avoir un coût en capital additionnel de près de 430 000 $, la géothermie génère un peu moins d’économies en frais d’exploitation, sans offrir plus de points pour le crédit 1 de ÉA. Il faut cependant noter que les deux solutions ne sont pas nécessairement comparables techniquement, la solution 3 (gaz – condensation) faisant l’usage d’un récupérateur de chaleur hautement performant afin d’atteindre une performance globale du bâtiment au moins équivalente à la solution 4 (géothermie). Sachant qu’un point LEED a la même valeur peu importe le crédit, il devient alors avantageux d’opter pour une solution au gaz avec un coût d’investissement moindre tout en procurant des résultats similaires à la géothermie.

Tableau 1 – Description des solutions étudiées – CHSLD

Paramètres Solution 1 Solution 2 Solution 3 Solution 4
Source d’énergie principale Gaz Gaz Gaz Électricité
Technologie Chaudière Chaudière Chaudière à condensation Géothermie avec appoint électrique
Efficacité 85 % 85 % 95 % COP 2,8
Chauffage périmétrique Plinthes électriques Chauffage à eau chaude haute température Chauffage radiant Chauffage radiant
Récupération de chaleur Caloduc Caloduc Cassette Aluminium Caloduc
Efficacité récupération air vicié 55 % 55 % 85 % 55 %
Efficacité ECS 95 % 95 % 95 % 100 %
Refroidissement Rotatif – 100 tonnes – COP 3,2 Rotatif – 100 tonnes – COP 3,2 Rotatif – 100 tonnes – COP 3,2 Thermopompe COP 4,1
Rejet de chaleur Condenseur à air Condenseur à air Condenseur à air Géothermie

Tableau 2 – Résultats des simulations énergétiques – CHSLD1

Solution 1 Solution 2 Solution 3 Solution 4
Technologie Chaudière Chaudière Chaudière à condensation Géothermie avec appoint électrique
Pourcentage de réduction d’énergie par rapport au CMNÉB 97 35 % 29 % 38 % 35 %
Pourcentage d’économie ($) 16 % 25 % 33% 34%
ÉAc1 Aucun point 1 point 3 points 3 points

Tableau 3 – Surcoût d’investissement et économies des FRAIS D’EXPLOITATION* – CHSLD

Solution 1 Solution 2 Solution 3 Solution 4
Technologie Chaudière Chaudière Chaudière à condensation Géothermie avec appoint électrique
Économies en coûts d’énergie n.d. 23 950 $ 43 250 $ 32 345 $
Surcoût n.d. 103 940 $ 289 950 $ 428 130 $

*Par rapport à la solution 1

Tableau 4 – Étude des cas : IMMEUBLE DE bureaux

Solution 1 Solution 2 Solution 3
Source d’énergie principale Gaz Gaz Électricité
Technologie Chaudière Chaudière à condensation Géothermie avec appoint électrique
Paramètres
Efficacité 86 % 95 % COP 3,8
Chauffage périmétrique Chauffage à eau chaude Chauffage à eau chaude Chauffage à eau chaude
Récupération de chaleur Aucune Roue thermique Caloduc
Efficacité récupération air vicié n.d. 70 % 55 %
Efficacité ECS 95 % 95 % 100 %
Refroidissement Rotatif – 150 tonnes – COP 3,8 Rotatif – 150 tonnes – COP 3,8 Thermopompe COP 4,1
Rejet de chaleur Condenseur à l’air Condenseur à l’air Géothermie
Simulations énergétiques – Résultats
Pourcentage de réduction d’énergie par rapport au CMNÉB 97 25 % 34 % 34 %
Pourcentage d’économie ($) 27 % 33 % 37 %
ÉAc1 1 point 3 points 3 points
Coût*
Économies en coûts d’énergie n.d. 5 760 $ 173 $
Coût en capital additionnel n.d. 34 500 $ 435 370 $

*Par rapport à la solution 1

Immeuble de bureaux

À la différence du cas du CHSLD, les solutions prennent en compte une seule source d’énergie pour les besoins de chauffage (gaz naturel seulement) ; il n’y a donc pas de solution hybride (gaz – électricité). Par contre, les résultats sont les mêmes. En effet, comme il est indiqué au tableau 4, l’utilisation de technologies à gaz naturel conventionnelles montre à quel point il est facile d’obtenir la certification de base (LEED Certifié) en répondant au préalable 2 de ÉA. Aussi, la comparaison entre les coûts d’investissements supplémentaires indique un surcoût de 400 000 $, alors que les frais d’exploitation sont à l’avantage du gaz naturel dans ces deux cas.

L’étude effectuée par Bouthillette Parizeau démontre que les technologies gazières usuelles combinées à des systèmes de récupération de  chaleur ont amplement leur place dans une démarche de certification LEED et qu’elles se comparent avantageusement à une solution faisant appel exclusivement à la géothermie intégrée à une solution TAE.

Marc Francœur, ing., PA LEED, CEM
Conseiller technique
Groupe DATECH

i Énergie et atmosphère – Préalable 2 – Performance énergétique minimale

ii Énergie et atmosphère – Crédit 1 – Optimiser la performance énergétique

1 Les coûts d’entretien annuel des solutions et le remplacement des équipements à la fin de leur vie utile sont exclus du mandat de base.