Un arna efficace Mistissini Laurier Nichols ing PierreAlain

Un aréna efficace à Mistissini Laurier Nichols, ing. Pierre-Alain Giroud, ing. Dessau-Soprin inc. Séminaire en Efficacité Énergétique - 3 e édition Pour se mettre au diapason 12 décembre 2005 1

Table des matières 2 1. Exemple de consommation énergétique 2. Le projet 3. Simulations énergétiques 4. Réfrigération vs Chauffage 5. Solution retenue 6. Amélioration futur 7. Conclusion

Consommation d’électricité d’un appartement Chine • 800 à 900 k. Wh (sans chauffage, cuisson et eau chaude Québec • 16 500 k. Wh (avec chauffage, cuisson et eau chaude) dont: 8 000 k. Wh (pour le chauffage) - 3 330 k. Wh (pour l’eau chaude) 705 k. Wh (cuisson) - 4 465 k. Wh (éclairage, réfrigérateurs, autres …) - 3

Ancien réfrigérateur 4

Nouveau réfrigérateur 6 x inférieur 5

Consommation d’électricité d’un aréna Val-des-Monts (usage 8 mois) 800 000 k. Wh • 50 000 $ par année • Aréna ? ? ? (usage 8 mois) 2 100 000 k. Wh • 173 000 $ par année • Différence 1 300 000 k. Wh • 123 000 $ par année • 6

Communauté Cris de Mistissini Population 3467 Signification Grosse Roche Distances • • • 7 Chibougamau: 90 km Chicoutimi: 470 km Montréal: 830 km Québec: 635 km Ottawa: 840 km Val-d'Or: 510 km

Village Cris de Mistissini Nouveau centre communautaire 22 juillet 2005 par Nichole Ouellette 8

Données climatiques de Mistissini Latitude: 50' 25 " Longitude: 73' 53 " Température de conception Chauffage • Climatisation • Degrés jour • 9 - 40°F (-40°C) 82/ 70 °F (28/ 21°C) Chauffage 11 340 DJ (6 300)

Centre communautaire de Mistissini (68 500 pi 2) Un aréna, 8 mois/ans (17 000 pi 2) 1300 spectateurs (10 500 pi 2) 6 vestiaires (5 400 pi 2) Centre communautaire (33 000 pi 2) • • • 10 Gymnase – refuge d’urgence Cuisine Fitness Bureaux – Salle de conférence Bibliothèque – Grand hall

Centre communautaire de Mistissini 11

Centre communautaire de Mistissini 12

Centre communautaire de Mistissini 13

Contraintes de conception Refuge d’urgence 700 personnes 15 000 cfm air frais • Autonomie > 5 jours • 14 Hottes de cuisine (4 000 cfm) Flexibilité d’utilisation Zamboni électrique Piscine future Pas de gaz naturel

Données de conception Température intérieure foyer et centre : Hiver 74°F, 30 HR • Été 76°F, 60 HR • 15 Température intérieure des gradins: 59°F

Simulations énergétiques Logiciel DOE 2. 1 E Fichier météorologique de Roberval Simulation aréna de référence 2 passes • Faible récupération de chaleur (eau chaude domestique, chauffage sous dalle et fosse à neige) • Chauffage électrique • Unités de toit • Débit d’air extérieur (AE) Mode normal: 8 630 cfm centre / 4 075 cfm • Avec hotte: 12 630 cfm centre / 4 075 cfm • Urgence: 15 000 cfm centre / 0 cfm • 16

Consommation aréna référence (tout électrique) 2 544 000 k. Wh/ an 232 500 $/ an 17

Rejet de chaleur vs. Chauffage 18 Aréna de référence / opération normale (8600 cfm AE centre et 4700 cfm AE aréna ) / sans roue thermique

Rejet de chaleur vs. Chauffage RT 19 Aréna de référence/ opération normale (8600 cfm centre et 4700 cfm aréna ) / avec roue thermique / COP supérieur

Rejet de chaleur vs. Chauffage II Conclusion Roues thermiques diminuent fortement la charge de chauffage • Rejet de chaleur des compresseurs permet de chauffer une importante partie du bâtiment • condenseur à eau pour récupérer l 00% chaleur rejetée Chauffage à basse température (max 100°F) • Thermopompes • 20

Réfrigération vs Chauffage I COP Global 1, 1 Total (k. Btu/h) 1060 700 k. Btu/h Chauffage COP chauffage Chaudière 685 k. Btu/h 100 °F COP réfrigération 185 Réfrigération 21 1, 2 997 2, 7 816 k. Btu/h 875 0, 8 622 k. Btu/h 70 °F 122 4, 2 316 4, 1 194 6, 4 185 685 k. Btu/h 4, 2 622 k. Btu/h 70 °F 122 4, 1 500 k. Btu/h à 5 °F 2, 7 185

Réfrigération vs Chauffage II 6, 4 7, 1 3, 6 4, 2 685 k. Btu/h 664 k. Btu/h 880 k. Btu/h 816 k. Btu/h 100 °F 90 °F COP Global Chauffage COP chauffage 195 185 COP réfrigération Réfrigération 22 2, 7 164 3, 05 4, 5 685 k. Btu/h 100 °F 185 2, 7 500 k. Btu/h à 5 °F 194 4, 2 622 k. Btu/h 70 °F 122 4, 1

Solutions retenues aréna 23 Récupération totale de la chaleur rejetée par les compresseurs 3 unités de 2 compresseurs (R 404 A) flexibilité Chauffage des gradins par planchers radiants basse température (86 °F) Circuit de 5 passes au méthanol 25% Banque à glace: stockage journalier de froid, limitation de l’appel de puissance Déshumidificateur - thermopompe Éclairage efficace de l’aréna Plafond en acier réfléchissant (steel deck)

Solutions retenues centre 24 Géothermie: chauffage additionnel et stockage saisonnier Chauffage du centre communautaire par des thermopompes sur boucle d’eau Récupération de la chaleur de l’air évacué par des roues thermiques Contrôle Air frais par sonde de CO 2 Préchauffage de l’eau chaude domestique par thermopompes Chaudière à huile pour le préchauffage de l’air frais et l’urgence

Schéma 25

Systèmes de ventilation Arena ROUE THERMIQUE AIR EVACUÉ AIR NEUF SERPENTIN PRECHAUFFAGE GLYCOL Centre communautaire EVACUATION TOILETTES AIR EVACUÉ EVACUATION GENERALE VERS THERMOPOMPES 26 AIR NEUF

Dimensionnement des puits Centre communautaire de Mistissini DOE-2. 1 E-133 5/12/2005 2: 03: 51 PDL RUN 1 Propose REPORT- PS-C EQUIPMENT PART LOAD OPERATION WEATHER FILE- ROBERVAL 1968 ----------------------------------------------------------------- HOURS AT PERCENT PART LOAD RATIO TOTAL ANNUAL FALSE ELEC THERMAL HOURS LOAD USED (MBTU) (KWH) (MBTU) ------ 7807 1666. 5 0. 0 488285. 0. 0 8760 534. 2 0. 0 161631. 0. 0 8760 1076. 8 0. 0 16728. 0. 0 EQUIPMENT 0 -- 10 -- 20 -- 30 -- 40 -- 50 -- 60 -- 70 -- 80 -- 90 -- 100 - 110+ ----ELEC-HW-BOILER OPEN-REC-CHLR COOLING-TWR 27 4438 659 615 537 446 369 314 284 111 33 1 0 6579 470 373 293 221 185 137 108 201 193 0 6579 470 373 293 221 185 137 108 84 310 7332 744 307 255 92 26 3 1 0 0 0

Déshumidificateur 28

Salle mécanique I 29

Salle mécanique II 30

Puits géothermiques 31

Économies d’énergie Référence Proposé 2 544 000 k. Wh/ an 232 500 $/ an 985 300 k. Wh/ an 74 700 $/ an Économies 1 559 000 k. Wh/ an - 61% • 157 800 $/ an - 67% • 460 tonnes de CO 2 • 32

Coûts 33 A venir

Érection structure 34

Fosse à neige 35

Puit test géothermie 36

Projet de Monitoring Soutien du centre de la technologie de l’énergie de CANMET- VARENNES (Marius Lavoie) But: Mesurer tous les flux • Optimiser le dimensionnement • Valider les simulations énergétiques • Implantations 8 débitmètres • 2 sondes de pression différentielles (débit des serpentins) • 8 sondes de température • Monitoring à distance • 37

Améliorations futures Chauffage de l’eau chaude domestique à l’aide d’un désurchauffeur Récupération d’énergie à haute température Pas besoin de thermopompe eau-eau Sous refroidissement mécanique Consommation des compresseurs -10% 38

Conclusions 39 A venir

Merci ! QUESTIONS ? 40