Bilan de la performance énergétique du bâtiment K de la Cité Verte: Ce qu'il faut en retenir - CIRCERB - Société d'habitation du ...
←
→
Transcription du contenu de la page
Si votre navigateur ne rend pas la page correctement, lisez s'il vous plaît le contenu de la page ci-dessous
Bilan de la performance énergétique du
bâtiment K de la Cité Verte: Ce qu’il faut en
retenir
CIRCERB
Chaire industrielle de recherche sur la construction écoresponsable en
bois
Jean Rouleau, ing. jr
Étudiant au doctorat
14 Décembre 2016
Plan de la présentation
• Présentation de la chaire de recherche;
• Présentation du bâtiment et des données mesurées;
• Performance énergétique du bâtiment;
• Observations et travaux effectués jusqu’à ce jour;
• Travaux futurs.
2
CIRCERB
• Plateforme académique visant le développement de solutions
écoresponsables qui utilisent le bois pour réduire l’empreinte écologique des
bâtiments.
• Jumelée à un consortium industriel:
Société d’habitation du Québec;
Provencher Roy;
Ministère de l’Énergie et des
Ressources naturelles; Coarchitecture;
Ministère des Forêts, de la Faune et FPInnovations;
des Parcs; Art Massif;
Maibec; Kruger;
Pomerleau. Chantiers Chibougamau;
• Thèmes de recherche abordés:
Conception intégrée; Logistiques;
Analyse de cycle de vie Durabilité;
et écoconception;
Efficacité.
Matériaux;
Systèmes constructifs;
3
Les enveloppes de bâtiments en bois
Source: Matériaux maisons passives Source: Smartlam Source: SRG
Ossature légère (OSB) Bois lamellé-croisé (CLT)
• Fortement employé dans le • Développé en Europe, relativement
résidentiel, depuis fort longtemps; nouveau en Amérique du Nord;
• Grand savoir faire; • Meilleures capacités structurales;
• Structure économique (argent et • Contribution à l’amélioration de
matériaux); l’étanchéité à l’air;
• Ajout de masse thermique.
4
Paramètres mesurés
Données Pour 8 logements Pour les 32 autres Pour le bâtiment au
logements complet
Température de l’air [°C] X
Humidité de l’air [%] X
Contrôle du système de
ventilation [On/Off]
X
Contrôle des fenêtres [On/Off] X
Température des murs de
l’enveloppe [°C]
X
Humidité des murs de
l’enveloppe [%]
X
Flux thermique à travers les
murs de l’enveloppe [W/m2]
X
Énergie pour le chauffage [kWh] X X X
Énergie pour l’eau chaude
domestique [kWh]
X X X
Quantité d’eau chaude
domestique [m3]
X X
Électricité consommée [kWh] X X
Énergie pour le chauffage du
sous-sol [kWh]
X
Électricité consommée par la
salle mécanique [kWh]
X
5 Données météo X
Paramètres mesurés 6
Données mesurées sur l’enveloppe 7
La performance énergétique du bâtiment k
180
Énergie consommée [kWh/m2] 160
140
120
100
80
60
40
20
0
Chauffage Eau chaude Électricité Total
domestique
Prévu Mesuré* Bâtiment multi-résidentiel moyen**
*Ces mesures ne considèrent pas l’effet du climat ni celui des occupants.
**Dans la région de Québec, en 2015. Ces barres ne représentent que des ordres de grandeur
approximatives et ne prétendent pas être exactes. La consommation totale provient des données
d’Hydro-Québec et la répartition entre les secteurs a été calculée selon les moyennes québécoises.
Pour la demande en chauffage, le bâtiment se comporte
beaucoup mieux que la moyenne. Par contre, la demande en
eau chaude et en électricité excède les moyennes
québécoises.
8
La température extérieure
Température extérieure moyenne 25
20 PHPP
15 Mesuré
10
5
[°C]
0
-5
-10
-15
Pour un hiver « standard », on s’attend à
Un hiver plus doux que prévu. une augmentation de 5% de la demande
en chauffage du bâtiment.
9
La température du thermostat
Proportion de la population [%] 100
90 Moyenne canadienne* = 20.9°C
80 Moyenne québecoise* = 21.1°C
70 Moyenne du bâtiment K** = 23.7 ± 1.8 °C
60
50
40
30
20
10
0
18 et moins 19 20 21 22 23 et plus
Température du thermostat [°C]
*D’après le rapport Survey of Household Energy Use de Ressources Naturelles Canada.
**La température de thermostat moyenne se situe dans cet intervalle dans 95% des cas.
Les occupants chauffent plus que ce qui
Température intérieure
était prévu. Avec un thermostat à 20°C,
considérée dans PHPP: 20°C
la demande en chauffage du bâtiment
diminuerait d’environ 20%.
10Effet du climat et des occupants
La demande en chauffage est 48% plus élevée que ce qui a été calculé
lors de la modélisation pré-construction. Après considération de l’hiver doux
et des températures de consigne plus élevés, on remarque alors que le
bâtiment consomme 24% plus d’énergie pour le chauffage que ce que
PHPP prévoyait.
L’ordre de grandeur de cet écart entre les prédictions et la réalité est
semblable à ce qu’on retrouve en général. Outre la température extérieure
et la température de consigne, il y a différents facteurs qui peuvent
expliquer ces écarts.
11Répartition de la consommation
énergétique
Bâtiment K - Mesuré
24.96
40.09
34.95
Moyenne québécoise pour un appartement* Bâtiment K - Prévu
25
28.23
42.04
55
20
29.73
12 *D’après le rapport État de l’Énergie au Québec de HEC Montréal.La demande en chauffage du bâtiment 13
La demande en chauffage du bâtiment
Le profil quotidien moyen de la demande en chauffage d’un
logement durant le mois de Janvier 2016:
20
chauffage par surface de plancher
Consommation moyenne de
15
10
[W/m2]
5
0
00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00
Heure de la journée
OSB CLT
On n’observe pas de réelles différences entre les logements
en bois lamellé-croisé et ceux en ossature légère.
14La demande en énergie du bâtiment 15
Les occupants du bâtiment K
• La population du bâtiment K est de 90 habitants (2.25 occupants par
logement).
• Lors de la modélisation pré-construction, 112 habitants étaient prévus
(2.8 occupants par logement).
• Il s’agit d’une population plutôt jeune dont l’âge moyen est de 26.64
ans.
18
16
Nombre d'occupants
14
12
10
8
6
4
2
0
Âge
16La consommation unitaire de chaque logement
Composition de l'enveloppe
90
chauffage [kWh/m2]
L’influence des occupants étant forte, il
Consommation de
70
est difficile de percevoir une différence
pour le chauffage des logements selon 50
leur position et leur enveloppe. 30
10
-10
CLT OSB
Orientation de la façade
100
chauffage [kWh/m2]
80
Consommation de
60 Étage
40
120
20
chauffage [kWh/m2]
Consommation de
0 100
80
60
40
20
0
17
1er 2e étage 3e étage 4e étage
étageLe confort thermique estival
Les températures intérieures des logements en ossature légère versus les températures limites de confort
adaptatif pour une semaine en Juillet.
1er étage 4e étage
Nord-Est
Sud-Ouest
18Le confort thermique estival
Les températures intérieures des logements en CLT versus les températures limites de confort adaptatif
pour une semaine en Juillet.
1er étage 4e étage
Nord-Est
Sud-Ouest
19Le confort thermique estival
Contrairement à la demande en chauffage, on peut observer des
différences de la température opérative estivale dans les logements
selon leur position et leur enveloppe.
CLT OSB Nord-Est Sud-Ouest 1er étage 4e étage
Température maximale [°C] 27.5 24.8 25.8 26.5 25.3 26.9
28
Température opérative moyenne
27
26
[°C]
25
24
23
22
CLT OSB Nord-Est Sud- 1er 4e étage
Ouest étage
20Outil modélisant le comportement des occupants
Outil probabiliste prédisant le comportement des occupants dans leurs logements
(consommation d’appareils électriques, consommation d’eau chaude, température du
thermostat, horaire d’occupations, ouverture des fenêtres). Les profils générés peuvent aider
à étudier la robustesse des stratégies employées par les architectes et ingénieurs.
Exemple: Dimensionnement d’un chauffe-eau
Système actuellement en place (dimensionné selon les méthodes de l’ASHRAE) :
1800 L de stockage, 300 kW de puissance de chauffage
Selon le profil de consommation d’eau chaude mesuré, à un telle puissance nominale, un
réservoir de 250 L aurait été suffisant. Une meilleure représentation du comportement des
occupants aurait mené à un dimensionnement du chauffe-eau plus optimal.
21Analyse du comportement hygrothermique
Étude du comportement hygrothermique des murs en bois lamellé-croisé et celle des murs en
ossature légère. Comparaison de la performance hygrothermique de ces deux types
d’enveloppes.
Validation d’un modèle numérique d’enveloppe de bâtiment. Une fois le modèle validé, il sera
possible de comparer la performance hygrothermique de différents assemblages de murs et
de les tester dans différents scénarios.
(source: WUFI)
22Analyse du comportement énergétique
Validation d’un modèle numérique du bâtiment à
l’aide des données mesurées. Une fois le modèle
validé, il sera possible de comparer la performance
énergétique du bâtiment selon différents systèmes
mécaniques et enveloppes de différents
assemblages de murs et de les tester dans différents
scénarios.
On pourra alors comparer la performance d’une
enveloppe massive en CLT versus celle d’une (source: Modèle PHPP de Poly-Énergie)
enveloppe en ossature légère. Il sera également
possible de comparer les résultats du modèle
numérique avec ceux de PHPP afin de voir les points
forts et les faiblesses de ce dernier.
23
(source: TRNSYS)Évaluation post-occupationnelle
Initialement, il était prévu qu’à chaque saison de l’année 2016, un sondage
serait envoyé à chaque logement afin de noter leur satisfaction par rapport au
confort et à la qualité de l’air dans le logement ainsi que leurs habitudes en tant
que consommateur d’énergie.
Toutefois, un faible de taux de réponse a été reçu lors des deux premières
vagues de sondage (9 logements sur 40), ce qui fait en sorte qu’une autre
stratégie sera appliquée en 2017.
Cette stratégie prendra forme d’une grande rencontre avec les occupants de
tous les logements, où il sera question de formation des occupants sur la
consommation énergétique.
24Conclusions
• Le bâtiment K de la Cité Verte a une performance énergétique fortement supérieure
à la moyenne et se compare favorablement par rapport aux autres bâtiments du
même type.
• Les occupants jouent un plus grand rôle dans la consommation d’énergie d’un
bâtiment résidentiel que les systèmes en eux-mêmes.
• De par cette influence des occupants, il est difficile à première vue de comparer la
performance des structures légères à celles des structures en CLT. Des analyses plus
poussées seront nécessaires.
• Une enveloppe très étanche et fortement isolée doit être jumelée avec une stratégie
d’évacuation de la chaleur afin d’éviter un risque de surchauffe dans le bâtiment
durant l’été.
25Remerciements
Architectes: Ingénieurs:
BMD Architectes
Partage de données:
Clients et accès au bâtiment:
26Merci de votre attention !
Pour me contacter:
jean.rouleau.1@ulaval.ca
www.circerb.com
27Vous pouvez aussi lire
