Livre Blanc : Électrification et efficacité énergétique (partie 2)

25-Nov-2021

DÉFIS D’ÉLECTRIFICATION AVEC LA TECHNOLOGIE DE POMPE À CHALEUR

Bien qu’apparemment complexe, l’électrification stratégique se compose de trois éléments principaux : augmenter l’efficacité énergétique ; alimenter les utilisations finales thermiques avec des énergies renouvelables et décarboner le réseau électrique. Les systèmes de pompe à chaleur air-air aident les propriétaires de bâtiments, les architectes et les ingénieurs à résoudre les défis pour chaque composant ainsi que les nouveaux codes du bâtiment, les normes et la législation liés à la décarbonisation.

AUGMENTEZ L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE

L’efficacité énergétique est une condition préalable à la décarbonation. Dans les régions dotées de réseaux électriques à forte intensité de carbone, l’utilisation de systèmes et d’appareils plus efficaces permet de réduire la consommation d’énergie, ce qui constitue un premier pas vers la réduction de l’empreinte carbone. Les systèmes de pompe à chaleur sont jusqu’à 50 % plus écoénergétiques* que les équipements CVC conventionnels à ras bord fixes. La plupart de ces économies se produisent dans des conditions de charge partielle, car les systèmes de pompe à chaleur ajustent continuellement la capacité et la consommation d’énergie pour correspondre avec précision à la charge de chaque zone. De plus, alors que les systèmes CVC alimentés au gaz ne peuvent pas dépasser une COP de 1, les systèmes de POMPE À CHALEUR atteignent régulièrement des COP de 3 et plus, ce qui signifie qu’ils peuvent fournir beaucoup plus de chaleur qu’ils n’en consomment en watts. De plus, les systèmes de pompe à chaleur nécessitent moins de conduits que les systèmes à air pulsé, ce qui réduit encore l’énergie consommée par les ventilateurs.

https://www.energy.gov/energysaver/heat-pump-systems (anglais seulement)

CHARGES PLUS FAIBLES

Un bâtiment performant disposera de systèmes mécaniques efficaces, ainsi que de faibles charges de chauffage et de refroidissement obtenues grâce à une isolation continue et une enveloppe thermique étanche à l’air. La capacité d’un système de POMPE À CHALEUR, pilotée par INVERTER, à faire correspondre la capacité aux charges qui lui permet de chauffer et de refroidir un bâtiment à faible charge avec moins de risque de cycle court qu’un équipement à ras bord fixe.

PUISSANCE THERMIQUE UTILISATIONS FINALES AVEC ÉNERGIE RENOUVELABLE

La décarbonisation et l’électrification stratégique obligeront à terme les bâtiments à alimenter le chauffage des locaux et de l’eau avec des énergies renouvelables. Les sources d’énergie renouvelables comme le vent et la lumière du soleil ne sont pas distribuables, ce qui signifie qu’elles ne peuvent pas être allumées et éteintes pour répondre aux demandes d’électricité. Les installations ont toujours besoin de chauffage et de refroidissement la nuit, pendant les jours nuageux et lorsque le vent ne souffle pas. Compte tenu des limites actuelles des technologies de stockage sur site et à grande échelle, les sources renouvelables ne laissent aucune place aux déchets électriques. En utilisant la quantité précise d’électricité nécessaire pour maintenir le point de consigne de chaque zone, les systèmes de pompe à chaleur atténuent le défi de la production d’énergie variable avec une capacité variable entraînée par INVERTER. Cela crée des opportunités pour les bâtiments bien isolés et performants d’alimenter les systèmes de pompe à chaleur avec de l’énergie renouvelable sur site [7].

DÉCARBONER LE RÉSEAU ÉLECTRIQUE

Le Canada produit 78,4 % de son énergie électrique par une production à faible émission de carbone. Le mix de production d’électricité du Canada est constitué à 60,3 % de centrales hydroélectriques, 16,2 % d’énergie nucléaire et 1,8 % d’éoliennes. Le reste provient des usines de gaz naturel, de charbon et de diesel. Les usines canadiennes de combustibles fossiles ont émis 79 mégatonnes en 2015, ce qui représentait 10,9 % des émissions de GES du Canada. L’étude GE de 2016 révèle qu’il est techniquement possible que l’éolien représente 35 % de la production d’électricité au Canada. Ceci est réalisé en étendant la production d’énergie éolienne à 65 gigawatts à travers le pays [8].

ÉTUDE DE CAS : RÉNOVATION DE L’HABITATION DES AÎNÉS DE VILNIUS MANOR

Avoir une installation chauffée par résistance électrique et aucune circulation d’air dans une résidence pour personnes âgées était reconnu comme un problème de longue date pour leurs résidents. La direction de Vilnius Manor a demandé une aide financière et a cherché une solution pour leurs factures d’électricité élevées et la mauvaise qualité de l’air.

Les systèmes traditionnels n’étaient pas une option, car ils émettent des gaz à effet de serre et ajoutent à l’empreinte carbone. De plus, l’ancien bâtiment ne pouvait pas accueillir une chaudière standard ou des systèmes CVC sur le toit. Tout en recherchant une solution offrant un système simple et convivial qui fournirait un chauffage, un refroidissement, une déshumidification et une filtration de l’air suffisants. Vilnius Manor a pris la décision d’installer un système de pompe à chaleur « split » Mitsubishi Electric dans chacune des suites résidentielles.

La solution retenue a été (120) systèmes split sans conduits. Les unités étaient chacun des modèles de climat froid de 12 000 Btu capables de satisfaire 100 % des besoins en chauffage. Les modèles sélectionnés offrent une capacité de chauffage exceptionnelle jusqu’à -25 °C* et au-delà, tout en utilisant le réfrigérant R-410A respectueux de la couche d’ozone. Là où il n’y avait pas de refroidissement auparavant, les résidents disposaient désormais d’une cote SEER très efficace allant jusqu’à 26. L’efficacité énergétique élevée est facilitée par un compresseur à onduleur, qui permet à l’unité extérieure de faire varier la capacité du système pour correspondre à la charge détectée par l’unité intérieure. Cela permet une température intérieure constante tout en utilisant uniquement la puissance nécessaire pour fournir le chauffage et le refroidissement. Les systèmes individuels permettent à chaque locataire d’avoir un contrôle indépendant de la température. La rénovation a permis de filtrer l’air et de faire circuler l’air dans chaque appartement. Étant donné que les systèmes combinent le chauffage et le refroidissement, la déshumidification est un autre avantage qui n’était pas disponible auparavant. Globalement, le niveau de confort d’occupation a été grandement amélioré par la rénovation de la pompe à chaleur de ce bâtiment.

*Comprends la tolérance. Les unités typiques peuvent fonctionner jusqu’à -27 °C selon les conditions. Toutes les conditions de test sont basées sur AHRI 210/240.

CONCLUSION

Le défi de la décarbonisation est important et complexe, mais l’élan a commencé à gagner du terrain auprès des organisations de base et des divers niveaux de gouvernement. La législation, les codes du bâtiment, les incitations financières, les innovations de produits et la défense de l’environnement encouragent la transition des équipements utilisant des combustibles fossiles et continueront d’évoluer. L’électrification stratégique de nos infrastructures se fera systématiquement, créant des opportunités à court et long terme. Les systèmes de POMPE À CHALEUR sont un exemple de la façon dont les technologies intelligentes et électriques du futur peuvent permettre à la société de profiter d’un confort amélioré tout en réduisant à la fois les émissions d’énergie et de carbone.

LES RÉFÉRENCES (Anglais seulement)

7. MEUS 2020 White Paper

8. The Cost of Decarbonizing the Canadian Electricity system

SOURCES

1. https://cdn.agilitycms.com/mesca/articles/electrification-and-energy-efficiency-white-paper.pdf

2. https://electricalindustry.ca/latest-news/8569-whitepaper-electrification-and-energy-efficiency