Les boucles énergétiques offrent d’intéressantes opportunités en efficacité énergétique et permettent d’atteindre un haut niveau de certification LEED. Les entreprises ou institutions qui ont choisi d’implanter cette solution ont profité des différentes aides financières offertes pour réaliser leurs projets, comme l’Université McGill et l’Université Laval.Université McGill : d’un réseau de chaleur à une boucle énergétique
Dans le cadre de son plan de gestion de l’énergie, l’Université McGill s’est fixé des objectifs ambitieux d’économie d’énergie et de réduction des émissions de GES. En plus des projets d’économie d’énergie réalisés dans les bâtiments (rénovation, remise au point des bâtiments, etc.), une étude approfondie des réseaux a été nécessaire pour atteindre ses objectifs.
L’Université McGill gère un grand parc immobilier, composé d’environ 200 bâtiments. Rien qu’à son principal campus situé au centre-ville de Montréal, l’université compte une cinquantaine de bâtiments majeurs. L’ampleur des enjeux énergétiques d’un tel ensemble de bâtiments s’illustre à l’aide de quelques chiffres :
- Environ 1 000 systèmes de chauffage, ventilation, et climatisation de l’air (CVCA);
- Deux réseaux de vapeur qui distribuent plus de 500 millions de livres de vapeur par an (gaz) – centrale thermique (Power plant) du centre-ville peut produire 320 000 lb/h de vapeur;
- 12 000 tonnes de refroidissement;
- Une demande d’électricité en pointe de près de 30 MW.
Dans le cadre de son plan de gestion de l’énergie, le secteur sud-est du campus du centre-ville de Montréal a été choisi pour commencer son optimisation. Il est composé de 11 bâtiments (superficie totale d’environ 131 400 m²), raccordés à quatre boucles d’eau refroidie, produite à l’aide de différents types de refroidisseurs, dont la chaleur de certains est récupérée pour préchauffer une boucle de chauffage consacrée à un bâtiment ou à un secteur.
La principale boucle de chauffage est alimentée par une centrale thermique. La vapeur sert au chauffage, à la ventilation et à l’humidification des bâtiments. Lorsque les boucles de chauffage des réchauffes terminales et d’enveloppe sont inférieures à 65 °C, elles sont considérées à moyenne ou à basse température et conviennent mieux à la récupération de chaleur. La vapeur à travers les échangeurs de chaleur (vapeur/eau chaude et vapeur/glycol chaud) est principalement utilisée pour le chauffage des espaces et de l’air frais, l’humidification, et la production d’eau chaude domestique et la stérilisation des laboratoires. Des compteurs ainsi qu’un logiciel spécialisé permettent de suivre la consommation d’énergie de chacun des 70 principaux bâtiments de tous les campus, tel qu’il est illustré à la figure 1.
Figure 1 Consommation totale d’énergie pour le Pavillon de génie McConnell1
Le secteur sud-est est maintenant optimisé grâce aux interventions suivantes :
- Boucles d’eau glacée disponibles à l’année
- Boucles d’eau chaude à basse température
- Récupération de chaleur sur les systèmes exothermiques.
La mise en œuvre de ces mesures permettra au secteur sud-est de l’Université de passer d’un ensemble de réseaux de chaleur à une boucle énergétique performante et devrait permettre de réduire la consommation d’énergie du secteur de 16 %, tout en répondant aux demandes énergétiques grandissantes et en assurant un meilleur confort aux usagers.
Des travaux semblables seront réalisés pour les secteurs sud-ouest et nord-est. De plus, la performance de la centrale thermique sera améliorée grâce à un projet de récupération de chaleur sur les produits de combustion. Tous ces projets contribueront grandement au passage de réseau de chaleur à une boucle énergétique à l’Université McGill.Université Laval – Une boucle énergétique en constante évolution
En 1852, le campus initial de l’Université Laval était situé dans le Vieux-Québec. Aujourd’hui à Sainte-Foy, le parc immobilier occupe maintenant plus de 790 000 m² répartis dans plus de 40 édifices. Étant donné la nature de l’établissement, l’occupation des locaux est aussi variée qu’à l’Université McGill. Deux centrales thermiques alimentent les bâtiments en chaleur et en froid afin d’assurer une redondance. Enfin, le système de commande centralisé permet de gérer plus de 60 000 points de contrôle et de répondre aux besoins et exigences des occupants.
L’eau refroidie circule d’un bâtiment à un autre, permettant aux thermopompes disséminées sur le campus de puiser ou de rejeter de l’énergie dans les boucles d’eau. Par exemple, dans le cadre d’un projet majeur d’agrandissement et de rénovation, le pavillon Ferdinand-Vaudry, maintenant un complexe intégré de formation en sciences de la santé, est passé de 16 941 m² à 42 360 m². La consommation énergétique pour le chauffage et la ventilation est demeurée stable malgré l’agrandissement. Cet exploit a été une réussite grâce à plusieurs mesures :
- le réaménagement des espaces;
- la récupération de chaleur avec une thermopompe et une roue thermique;
- des systèmes de ventilation et hydronique à débit variable, entre autres.
Bien que les besoins énergétiques aient augmenté et qu’ils se soient complexifiés, d’importantes économies ont pu être réalisées, tout en assurant du confort aux usagers.
Le projet du pavillon Ferdinand-Vaudry est un exemple d’optimisation d’une boucle énergétique. Cette dernière permet une intégration plus facile de mesures d’économie d’énergie. De plus, les deux centrales thermiques sont équipées de différents appareils afin de produire la vapeur de façon efficace : économiseur de cheminée, micro-modulation, brûleur efficace, etc. La boucle énergétique offre aussi des opportunités d’intégration d’énergie renouvelable, puisque plusieurs bâtiments peuvent en profiter. Les mesures d’économie d’énergie sont ainsi plus facilement rentables.En résumé
L’exemple de l’Université McGill illustre qu’il est possible de passer d’un réseau de chaleur à une boucle énergétique performante grâce à la mise en œuvre de mesures d’efficacité énergétique ciblées. L’optimisation de la récupération de chaleur est, dans ce cas, primordiale. Quant à l’Université Laval, la boucle énergétique a été conçue dès l’implantation de celle-ci à Sainte-Foy. Il s’agit maintenant de la maximiser en intégrant systématiquement des mesures de récupération de chaleur et de contrôle lors de travaux dans les différents bâtiments. La boucle énergétique offre de grandes occasions d’agir afin d’atteindre les objectifs de performance énergétique et de réduction de GES.
Enfin, de nombreuses villes ont choisi ces solutions, comme les villes de Vancouver, Toronto, Ottawa, et même Montréal, qui depuis plusieurs années, possèdent des réseaux de chaleur et boucles énergétiques pour alimenter plusieurs de leurs immeubles. Ces boucles sont en constante évolution pour répondre aux nouveaux besoins et concepts urbains.
Écrit par Marie-Joëlle Lainé, ing., CEM
Conseillère sénior, Veille et développement technologique chez ÉnergirEn collaboration avec Jerome Conraud, ing., M.Sc.A., C.E.M.
Directeur interim
Gestion des services d’utilité et de l’énergie – GISA
Université McGillEn collaboration avec Marise Vallières, ing. M.Sc.
Conseillère en énergie
Direction adjointe réseaux et voirie
Service des immeubles
Université Laval
1. Source : site Web Tableau de bord énergétique McGill – Pulse, consultée en février 2019.
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