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Cetaf | Corporation des entreprises de traitement de l’air et du froid

Brickfields, l’aérothermie au service de l’histoire


Brickfields, l’aérothermie au service de l’histoire

Categorie(s) :   Climapresse   Nouvelles  


Par Claudia Beaumier

 

 


1825_sectionhistoire-640x480L’histoire de la maison Keegan a commencé à s’écrire en 1825 dans le quartier Griffintown à Montréal. Elle est basée dans un quadrilatère où la production de briques était importante, un secteur nommé Brickfields pour cette même raison. Depuis, le décor et la structure qui entourent la maçonnerie rougeâtre de cette fameuse résidence ont bien changé, mais celle-ci n’a tout de même rien perdu de son essence primaire. Plus de 190 ans ont passé et il est maintenant temps d’ajouter une nouvelle page au récit de cette demeure particulière. Bienvenue au 1195, rue Wellington, le projet qui réussit à faire cohabiter dans l’harmonie les vestiges d’une époque révolue et la modernité, en un seul et grand espace.

 

À la tête du projet, la compagnie Maître Carré, secondée par la firme Forme Studio Architectes, a tout mis en œuvre afin de respecter la nature patrimoniale du bâtiment tout en proposant un design hors du commun.

 

« C’est un bâtiment qui est vraiment déconstruit, asymétrique et différent de ce qui se fait actuellement dans le quartier, observe Hugo Girard-Beauchamp, président de Maître Carré. Les architectes ont beaucoup joué avec les volumes et ça donne quelque chose de très intéressant. »[1]

 

Du haut de ses quatorze étages, la bâtisse à double vocation couvre une superficie totale d’environ 60 000 pi². Les six premiers étages sont réservés pour des espaces commerciaux tandis que les neuf autres paliers sont voués à des copropriétés haut de gamme. L’échéancier prévoit la livraison du projet pour juillet 2017.

 

Particularité du projet

Suivant les appels d’offres initiaux à l’été 2016, il a été réalisé que le budget pour les équipements CVAC était largement dépassé. C’est à partir de ce moment qu’ITC Technologies a décidé de former une équipe avec Lysair (tous deux membres à la CETAF) et Maurice Denis et fils (MDF). L’objectif était avant tout de ne pas compromettre le design tout en améliorant l’efficacité énergétique du bâtiment. Il faut dire que la conception particulière de l’édifice apportait de nombreuses restrictions physiques et patrimoniales qui devaient absolument être prises en considération.

 

Mises à part les contraintes budgétaires et structurales, il y avait également des limites d’ordre électrique. La puissance totale requise par les appareils mécaniques ne pouvait pas excéder une certaine intensité électrique, faute de quoi le projet aurait nécessité l’ajout d’une chambre en annexe, ce qui aurait probablement outrepassé le plafond financier établi. Si l’option d’utiliser des systèmes conventionnels avait été choisie, la capacité électrique aurait largement été dépassée, car ce type d’équipements offre une moins grande possibilité de faire de la diversité.

 

Après quelques modifications conceptuelles, en partenariat avec les ingénieurs du projet chez Carbonic, la cible était atteinte. Les collaborateurs ont arrêté leur choix sur l’aérothermie. La solution résidait alors dans un lot d’équipements CVAC situé sur le toit, permettant ainsi d’avoir le même type de chauffage et de climatisation initialement requis, tout en réduisant le coût dès le jour un et en conservant l’efficacité recherchée.

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L’aérothermie

Dans le but de livrer les équipements dans un délai raisonnable et épargner du temps d’installation, il a été décidé d’opter pour une chambre mécanique préfabriquée. Puisque les unités de condensation et de récupération d’énergie étaient assemblées directement en usine, le chantier avançait au même rythme. Lorsque la réalisation du toit fut terminée, il ne restait plus qu’à hisser le tout au sommet du 14e étage.

 

« Nous étions tous très fiers et fébriles au moment du levage de l’appareil au toit. Voir monter de l’équipement aussi massif à plus de 150 pieds dans les airs, c’était vraiment spectaculaire » rapporte Jean-Philippe Zyromski, ingénieur et vice-président d’ITC Technologies Montréal.

 

Dès la mise en place de la salle mécanique préfabriquée, l’entrepreneur en ventilation a pu amorcer ses travaux de réfrigération et ainsi travailler à la chaleur puisqu’une bonne partie des travaux se déroulait en période hivernale.

aérothermie

La pompe à chaleur (PAC) air/air qui est utilisée avec l’aérothermie consiste, bien entendu, à capter la chaleur dans l’air extérieur puis à la transférer, via un système à volume de réfrigérant variable (le concept du VRV sera couvert en profondeur un peu plus loin dans cet article), dans l’air du local à chauffer. Cette PAC répond parfaitement à la norme BBC (bâtiment basse consommation). Sur le plan de l’efficacité énergétique, la pompe à chaleur est caractérisée par un coefficient de performance (COP) en mode chauffage, lorsqu’il fait 47 degrés Fahrenheit extérieurs, de 3,33 et lorsqu’il chute à 17 degrés Fahrenheit, de 2,15.

 

De plus, le coefficient d’efficacité frigorifique ou l’EER (Energy Efficiency Ratio), qui représente la performance énergétique de la pompe à chaleur fonctionnant en mode rafraîchissement, s’élève à 11,30 pour chacune des unités de quatorze tonnes. Pour ce qui est du coefficient d’efficacité de chauffage et climatisation combinée ou simultanious cooling, heating effecenty (SCHE), il est de 26,6.

 

Finalement, ne passons pas sous silence le compresseur de type Inverter qui améliore lui aussi le COP. Contrairement à un système fonctionnant en mode marche ou arrêt, c’est-à-dire à 100 % de sa puissance à chaque enclenchement, la technologie Inverter permet de ne solliciter que le pourcentage nécessaire de la capacité de la pompe si telle est la puissance nécessaire.

 

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La salle mécanique

C’est une salle mécanique qui est relativement standard, mis à part les aérothermes au gaz inclus dans le but de réchauffer l’enceinte en cas de besoin. Le fait que tous les volets soient motorisés et contrôlés par un système de gestion du bâtiment permet d’optimiser l’environnement des unités de condensation. Au total, la salle préfabriquée renferme dix unités VRV-IV de quatorze tonnes chacune, pour un total s’élevant à 140 tonnes d’équipements de chauffage/climatisation, incluant les systèmes de compensation d’air pour les corridors, qui sont en un seul morceau.

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L’utilisation d’unités VRV (Variable Refrigerate Volume ou DRV pour débit réfrigérant variable) permettant la récupération d’énergie a été priorisée, de sorte que les unités qui sont raccordées spécifiquement à cette unité de condensation (VRV) peuvent être en mode chauffage ou climatisation indépendamment l’une de l’autre. De ce fait, l’énergie se trouve à être échangée entre les différentes zones. Ajoutons qu’en moyenne, il y a de 15 % à 30 % de celle-ci qui est carrément récupérée d’un espace à l’autre.

 

De plus, à l’intérieur de la chambre préfabriquée se trouve une séquence de contrôle qui permet de récupérer encore plus d’énergie entre les unités de condensation. Par conséquent, si le bâtiment demande un plus gros besoin de chauffage et que les étages commerciaux sont en climatisation, les volets de la chambre vont se fermer afin que les unités de condensation du commercial soient mises à profit. Les unités résidentielles, qui elles sont à ce moment en mode chauffage, viendront chercher cette énergie supplémentaire.

 

« Au final, je pense qu’une des plus grandes force du système c’est sa précision et sa capacité à s’adapter en fonction du besoin réel de chaque espace de vie du bâtiment », précise monsieur Zyromski.

 

Assurément, car chaque ventilo-convecteur, donc chaque système de logement ou commerce, est équipé d’une valve d’expansion électronique qui possède un éventail de 2 000 positions. Cela signifie qu’il est possible de moduler le système aux deux millièmes près, ce qui sans aucun doute permet une précision importante.

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Le système à débit de réfrigérant variable

Le système se devait d’être flexible et performant afin de répondre à la demande énergétique des différentes sections qui composent le Brickfields. Pour ce faire, la salle mécanique offre neuf unités VRV à condensation par air en version récupération d’énergie jumelées à des unités du même type, mais en version thermopompe. Ces équipements ont la capacité de chauffer et de climatiser avec la même unité de condensation. En outre, chacune d’entre elles est formée d’un duo de compresseurs, dont un à 40 % et l’autre à 60 % chacun de capacité variable, dans l’intention d’assurer l’efficacité générale du système.

 

La technologie de DRV (débit de réfrigérant variable) utilisé pour ce projet offre une liberté et une maniabilité en ce qui a trait à la répartition de l’énergie. Les unités de condensation ont alors la possibilité de faire varier la température de succion du réfrigérant (VRT, variable refrigerant temperature), ce qui a pour conséquence d’augmenter à nouveau l’efficacité du système. Donc, lorsqu’il est réaliste d’employer le VRT, selon la température, l’efficacité grimpe de 30 à 40 %.

 

Étant donné que ce sont des compresseurs à vitesse variable, le fonctionnement des appareils est  continu, ce qui réduit la récurrence de succion créée par les fonctions marche/arrêt. Il n’y a donc pas d’interruption, car les unités utilisant la technologie inverter vont s’adapter en fonction des besoins pour ainsi s’assurer d’une meilleure régulation de température. Le type d’équipement sélectionné (DRV) pour ce projet permet de pomper la quantité de réfrigérant nécessaire pour un volume d’espace donné et selon le nombre d’occupant afin de chauffer ou climatiser les locaux. Par exemple, s’il y a seulement deux personnes sur tout un étage, le pourcentage d’utilisation du compresseur s’ajustera alors proportionnellement au besoin d’énergie requis selon l’occupation réelle.

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Mode climatisation

Lorsque la température extérieure atteint les 30 degrés Celsius, toutes les unités fonctionnent en mode aérothermie pure. Concrètement, les volets sont ouverts et les unités vont ventiler. La chaleur est à ce moment rejetée à l’extérieur afin de ne pas confronter la chambre mécanique à une situation de surchauffe. Les systèmes sont dimensionnés en fonction de la climatisation et de la diversité. Dans le projet Brickfields, la diversité des unités de la technologie DRV est un critère important. On remarque qu’une moyenne d’environ 130 % d’évaporateur est raccordée sur une unité de condensation, la charge de bloc est alors amplement atteinte. Par exemple, si la charge nécessite trois tonnes, l’excédent représentant ici onze tonnes, sera alors redistribué afin de servir les autres paliers ou zones y étant raccordés. Le tout s’explique par le principe de la diversité, car au courant de la journée, le soleil ne frappe pas partout en même temps. Le système est alors apte à diriger le réfrigérant dans les zones où il est requis d’entrer en mode climatisation.

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Mode chauffage

1-lobbyresidentiel_final_webPar ailleurs, il est connu qu’en comparaison à la climatisation, le mode chauffage a toujours plus de capacité, car la chaleur du compresseur peut également être utilisée pour chauffer. Donc, il est davantage possible d’aller au-delà du besoin en chauffage requis.

 

En période hivernale, lorsqu’il fait -30 degrés Celsius, le scénario inverse se produit; les volets se ferment et conservent la température ambiante en mode aérothermie. Malgré que ce système ait la capacité énergétique de fournir de la chaleur jusqu’à -30 degrés, une unité makeup au gaz vient compenser, en injectant de la chaleur dans la salle mécanique pour garder un certain rendement et assurer que le système ne manque pas de capacité en plein hiver. Grâce au modèle d’assemblage préfabriqué, aucun système de chauffage d’appoint n’est requis pour les condos et les commerces. Cela s’explique, car même si les équipements manquent de capacité, le système de contrôle du bâtiment viendra compenser en fermant les volets au toit. Les unités seront alors en recirculation et de la chaleur sera par la suite injectée grâce aux deux aérothermes au gaz naturel de 400 000 BTU chacun. Ces aérothermes permettent de venir équilibrer le manque de capacité qu’on pourrait observer lors de grands froids qui tombent par instant sous la barre des – 20 degrés Celsius.

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Conclusion

Bien que la technologie et la modernité s’allient pour définir le nouveau venu dans Griffintown, les vestiges du passé ne peuvent être ignorés. La petite maison Keegan porte en elle son histoire et l’offre à tous les visiteurs qui franchiront le hall d’entrée du Brickfields. La reconfiguration des équipements CVAC n’aura été que bénéfique afin de mettre en valeur ce projet audacieux. Après avoir été déplacée et intégrée à nouveau dans cette récente construction, espérons que la plus vieille demeure du quartier réussisse à s’enraciner à nouveau, et ce, pour les 190 années à venir.

 

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[1] Citation tirée de : Corriveau, E. (2015). Brickfields, quand le chic contemporain rencontre le patrimoine ouvrier de Griffintown. Repéré à http://media2.ledevoir.com/plaisirs/habitation/450881/brickfields-quand-le-chic-contemporain-rencontre-le-patrimoine-ouvrier-de-griffintown



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