Cinq pistes d’amélioration pour des bâtiments plus efficaces, des DEL aux thermopompes
12 janvier 2021
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Pour réduire l’empreinte carbone, les concepteurs envisagent plusieurs options et visent la réduction de la consommation énergétique
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Par Tanya Doran
Les collectivités du monde entier dépendent encore dans l’ensemble du charbon, du gaz naturel et du pétrole pour combler leurs besoins énergétiques. La consommation énergétique mondiale a progressé de 2,1 % en 2017, et 70 % de l’énergie consommée provenait du pétrole, du gaz et du charbon. Dans de nombreuses régions, cela prendra des années, voire des décennies, avant que ce portrait ne bascule en faveur des énergies propres.
Pour réduire nos émissions de carbone, nous ne pouvons attendre la fin de la transition énergétique, nous devons dès maintenant promouvoir la conception de bâtiments écoénergétiques. Et pour ce faire, il ne faut pas s’appuyer sur l’idée que les énergies renouvelables pourront être utilisées après coup pour rendre carboneutre des bâtiments existants qui sont inefficaces sur le plan énergétique. Les changements climatiques sont en cours. Nous devons donc, dès les premières étapes de conception d’un bâtiment, réfléchir aux bonnes stratégies qui contribuent à réduire la dépendance aux énergies fossiles.
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La mise en œuvre de stratégies passives aide à réduire de façon significative la consommation énergétique d’un bâtiment. (Photo : Frederick County Middle School)
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Pour bâtir un bâtiment performant, il faut se pencher sur l’aspect de la consommation énergétique, c’est-à-dire s’intéresser à l’enveloppe du bâtiment tôt dans le processus de conception. L’enveloppe et l’isolation ne sont peut-être pas les aspects les plus intéressants ou spectaculaires d’un bâtiment, mais ce sont des composants qui permettent de réduire de manière importante l’énergie nécessaire pour le chauffage et la climatisation. L’enveloppe reste souvent la même pour toute la durée de vie d’un bâtiment, alors que les systèmes mécaniques peuvent être remplacés et modernisés. Les systèmes mécaniques d’un bâtiment ont une durée de vie qui dépasse rarement 25 ans, contrairement à l’enveloppe. Il importe donc que celle-ci soit bien conçue.
Voyons brièvement cinq stratégies de conception utiles pour réduire l’empreinte carbone d’un bâtiment, ainsi que l’importance de la modernisation des systèmes dans l’atteinte de l’efficacité énergétique.
1. Enveloppe du bâtiment
Par la mise en œuvre de stratégies passives de conception (étanchéité de l’enveloppe, isolation, orientation du bâtiment, sources contrôlables de lumière naturelle), nous contribuerons à réduire de manière importante la consommation d’énergie (de jusqu’à 30 %) avant même de commencer à songer aux systèmes écoénergétiques avancés ou basés sur les énergies renouvelables. Il faut garder en tête que la conception de l’enveloppe et de ses éléments est fortement liée au carbone intrinsèque total du bâtiment, qui peut représenter jusqu’à 75 % de l’empreinte carbone du bâtiment durant sa durée de vie. L’orientation de l’ouvrage (par exemple pour profiter de l’apport du soleil et des brises) est une décision simple à prendre tôt dans le processus de conception qui peut grandement aider à réduire les émissions.
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La gestion du confort et des attentes des occupants d’un bâtiment en matière de température peut contribuer considérablement à réduire la consommation d’énergie. (Photo : 117 Kendrick Street)
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2. Éclairage à DEL
En raison des progrès sur le plan de la qualité, les appareils d’éclairage et les ampoules à DEL font partie des moyens rentables auxquels les propriétaires d’immeubles peuvent recourir pour réduire la consommation d’énergie et l’empreinte carbone. L’éclairage à DEL peut entraîner une réduction d’environ 40 % de la consommation énergétique. Il va de soi que les DEL sont devenues la norme pour la conception des nouveaux bâtiments. Le rendement du capital investi pour l’installation de produits d’éclairage à DEL dans un bâtiment commercial existant est très bon. Un tel investissement est rentable à court terme. Et, parce que les DEL dégagent moins de chaleur, elles peuvent contribuer à réduire la charge de climatisation des espaces commerciaux et à réaliser des économies supplémentaires d’énergie.
3. Pompes à chaleur
Les pompes géothermiques et à chaleur à air exploitent la chaleur de l’environnement extérieur pour chauffer l’intérieur du bâtiment. Les premières utilisent la chaleur du sol alors que les secondes puisent la chaleur de l’air ambiant. Ces appareils sont un choix avisé pour remplacer les chaudières dans les climats pas très froids ou pour les petits bâtiments commerciaux ou résidentiels, puisqu’ils peuvent réduire de manière importante les émissions dans les régions où la demande de chauffage est faible.
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Les systèmes mécaniques d’un bâtiment ont une durée de vie qui dépasse rarement 25 ans, contrairement à l’enveloppe. Il importe donc que celle-ci soit bien conçue.
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4. Cogénération
La cogénération, soit la production à la fois d’électricité et de chaleur, peut soutenir les pratiques de substitution des sources d’énergie dans les marchés où la production d’électricité génère beaucoup d’émissions de carbone ou lorsque la connexion à un réseau électrique n’est pas réalisable. Alors que de nombreux types de biomasses peuvent servir à la production d’électricité et de chaleur, dont les biomatériaux et le méthane, la principale source d’alimentation des installations productrices est le gaz naturel. Et celui-ci émet beaucoup moins de gaz carbonique (CO2) que d’autres combustibles, comme le charbon.
L’efficacité des usines de cogénération peut être de 50 à 70 % supérieure à celle des usines classiques à source unique. Par exemple, les bâtiments munis d’installations productrices alimentées au gaz naturel permettent une récupération de chaleur, une économie d’énergie et une réduction de leur empreinte carbone.
5. Bien-être et confort
La gestion du confort et des attentes des occupants d’un bâtiment en matière de température peut contribuer considérablement à réduire la consommation d’énergie. Il est nécessaire de réduire les émissions de carbone dans nos collectivités en diminuant les attentes des citoyens qui sont habitués à ce que les écoles, les bureaux, les restaurants et les magasins soient très climatisés en été et chauds et confortables en hiver.
Jusqu’à quelle température doit-on refroidir une pièce en été et la réchauffer en hiver? Trouver des conditions adéquates est la clé pour réduire l’énergie gaspillée à surchauffer ou à climatiser inutilement des espaces.
Peut-être que la plus grande difficulté relativement aux investissements pour réduire la consommation d’énergie et les émissions de carbone des bâtiments n’en est pas une de conception ou de technologie. Tout est peut-être une question de budget et de perception. Dans bien des cas, le budget d’immobilisation ou d’investissement pour un nouveau bâtiment est souvent fort éloigné du budget d’exploitation, même si le premier détermine largement le second. Si nous pouvions orienter l’investissement initial afin de réduire la consommation énergétique et le budget d’exploitation au fil du temps, des éléments comme l’enveloppe et les matériaux isolants efficaces seraient hissés plus haut dans la liste des priorités.
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En raison des progrès sur le plan de la qualité, les appareils d’éclairage et les ampoules à DEL font partie des moyens rentables auxquels les propriétaires d’immeubles peuvent recourir pour réduire la consommation d’énergie et l’empreinte carbone. (Photo : Fort Collins Utilities Administration Building)
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Qu’entend-on par projet d’amélioration de l’efficacité énergétique?
Un projet d’amélioration de l’efficacité énergétique consiste en la rénovation d’un bâtiment, par exemple l’installation d’un équipement haute efficacité et d’une enveloppe thermique haute performance, dans le but de réduire significativement la consommation d’énergie (et les besoins opérationnels de produits émetteurs de carbone). De nos jours, un consultant ou un concepteur spécialisé en développement durable peut élaborer un solide dossier de décision en faveur d’un projet d’amélioration de l’efficacité énergétique – l’investissement étant rentable à court terme. Bien que Stantec ne soit pas une firme qui fournit des contrats de performance énergétique (CPE), nous pouvons modéliser la performance énergétique d’un bâtiment et aider à préparer le dossier. Nous avons même mis au point des outils de paramétrage personnalisé qui permettent de faire une modélisation en fonction de la période de recouvrement de l’investissement, ce qui fournit des données au client sur une panoplie d’options et de dépenses d’investissement. Si la période de recouvrement peut être modélisée entre cinq et dix ans, le propriétaire du bâtiment verra un avantage net à entreprendre le projet d’amélioration.
Si le propriétaire investit plus et s’attend à une période de recouvrement de plusieurs décennies, alors d’autres raisons guident l’investissement, comme l’engagement à agir en tant que citoyen du monde responsable, la responsabilité sociétale de l’entreprise ou le recrutement et la rétention des talents.
Les contrats de performance énergétique sont un des moyens possibles pour la réalisation des projets d’amélioration de l’efficacité énergétique. Dans le cadre de tels contrats, le propriétaire engage un fournisseur de CPE pour étudier son bâtiment et montrer comment un investissement pourrait réduire de manière importante la consommation énergétique du bâtiment, engendrer des économies et être rentable dans une période donnée, disons sept ans. Le fournisseur offre de réaliser le projet et le client paye les travaux sur la période fixée par les parties. Si la performance énergétique définie contractuellement n’est pas atteinte, les gains pour le fournisseur du CPE sont alors moindres. Voilà le modèle CPE.
Traduction du blogue publié originalement sur le site Ideas de Stantec.
À propos de l’auteure :
Tanya Doran fait la promotion de la conception des bâtiments dans un objectif de développement durable.
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