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7/23/2019 Cours Eesa

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Module de formation

ANALYSE DE PROJETS D’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUEDANS LES SUPERMARCHÉS ET LES ARÉNAS

COURS D’ANALYSE DE PROJETS D’ÉNERGIES PROPRESNOTES DU FORMATEUR

Ce document donne la transcription de la présentation orale (voix et acétates) pour ce module deformation et peut être utilisé comme notes du formateur. Cette présentation orale donne une vued'ensemble de ce type de projets et un aperçu du modèle RETScreen. Le matériel de formation estdisponible gratuitement sur le site Web du Centre d'aide à la décision sur les énergies propresRETScreen

® International : www.retscreen.net.

ACÉTATE 1 : Analyse de projets d’eff icaci téénergétique dans les supermarchés

et les arénas

Voici le module « Analyse de projets d’efficacitéénergétique dans les supermarchés et les arénas » ducours de formation RETScreen d’analyse de projetsd’énergies propres. Dans cet exposé, nous présenteronsles différentes techniques permettant de réduire laconsommation d’énergie et les besoins de réfrigérationdes supermarchés et des arénas.

Acétate 1

ACÉTATE 2 : Objectifs

Ce module vise 3 objectifs : le premier objectif est depasser en revue les principes de base des systèmesinnovateurs de réfrigération et de différentes mesuresd’efficacité énergétique s’appliquant aux supermarchés etaux patinoires de hockey ou de curling. Le deuxièmeobjectif est de décrire les principaux enjeux qui seprésentent au cours d’une analyse de projets d’efficacitéénergétique dans les supermarchés et les arénas.Finalement, nous présenterons le modèle RETScreend’analyse de projets d’efficacité énergétique dans lesarénas et les supermarchés.

Acétate 2

ACÉTATE 3 : Qu’est-ce que les mesures d’efficacitéénergétique et l es systèmes deréfrigération innovateurs fournissent?

Les mesures auxquelles nous nous intéresseronsconcernent les besoins de réfrigération et de climatisationdes supermarchés ou des arénas, mais aussi lechauffage de ces locaux, la fourniture d’air de ventilationet d’eau chaude, ainsi que les besoins dedéshumidification.

Acétate 3



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ACÉTATE 3 : Qu’est-ce que les mesures d’efficacité énergétique et les systèmes deréfrigération innovateurs fournissent? (suite)

L’implantation de ces mesures et l’utilisation de techniques innovatrices permettent degénérer des économies d’énergie et de diminuer les appels de puissance, mais aussi deréduire les fuites de gaz réfrigérants, ce qui conduit à réduire les émissions de gaz à effetde serre de ces installations et à diminuer leurs coûts d’exploitations tout en améliorant leconfort des occupants et des visiteurs.

Acétate 4 : Supermarchés :Contexte

Les supermarchés consomment plus d’énergie par unité de surface que la plupart desautres bâtiments du secteur commercial. Un grand supermarché consommera environl’équivalent de 5 000 MWh/an et au Canada il y a plus de 5 000 supermarchés de ce

type. À eux seuls, ces grands supermarchés consomment donc environ 25 TWhd’électricité par année. Il s’agit de l’équivalent de la production annuelle de 3 grandescentrales électriques typiques du Canada.

Les systèmes de réfrigération comptent presque pour 50 % de cette consommation etl’éclairage pour 25 %. Dans un grand supermarché, il faudra typiquement débourser150 000 $/année pour faire fonctionner les systèmes de réfrigération. Ces coûtsreprésente environ 1 % du total des ventes d’un tel établissement. Ce pourcentage estloin d’être négligeable si on considère que la marge de profit net dans la grandedistribution est aussi d’environ 1 %. Ainsi, 10 % de réduction des coûts d’énergie peuventaugmenter les profits du supermarché de 10 %!

On voit donc que les supermarchés et leurs systèmes de réfrigération en particulier sontde gros consommateurs d’énergie et que les coûts associés à cette consommationaffectent directement leurs marges de profit. Mais il y a un autre aspect, qui concernel’environnement et qui n’est pas du tout négligeable : ces systèmes sont aussiresponsables de grandes quantités d’émissions de gaz à effet de serre responsables deschangements climatiques.

Ces émissions ne sont pas dues uniquement à la consommation d’électricité maiségalement aux fuites inévitables de gaz frigorigènes, des réfrigérants de synthèse dont lepotentiel de réchauffement global peut dépasser 3 000 fois celui d’une masseéquivalente de CO2. Les supermarchés contiennent de grandes quantités de cesproduits, typiquement 1 300 kg dans un grand supermarché. Ces gaz circulent dans delongs réseaux de tuyauterie pour être distribués aux différents comptoirs réfrigérésrépartis à travers l’établissement, avant de retourner à la chambre des machines. Dansun tel réseau qui comprend de nombreux raccords et nécessite des interventionsd’entretien, le taux de fuites annuel atteint 10 à 30 % de la charge initiale de gazréfrigérant. Ainsi, les seules fuites de réfrigérant d’un grand supermarché représententdes émissions de gaz à effet de serre équivalentes à celles de 100 à 200 voitures oucamions légers.

Acétate 4



Module de formation analyse de projets d’efficacité énergétique – supermarchés et arénas

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Acétate 5 : Arénas :Contexte

Les patinoires, qu’il s’agisse de patin libre, de hockey ou de curling, sont de grosconsommateurs d’énergie. Un aréna consommerait typiquement 1 500 MWh/année parpatinoire s’il était entièrement alimenté en électricité. En pratique, certains arénascomblent une partie de leurs besoins avec du gaz naturel. Un curling consommeraseulement de ¼ à ½ fois cette quantité d’énergie, notamment à cause du fait que leursglaces ont moins souvent besoin d’être resurfacées. Le diagramme ci contre montre queles besoins de réfrigération, de chauffage et d’eau chaude représentent 75 % de l’énergietotale consommée par un aréna, la production de froid comptant pour près de 45 % à elleseule. Les coûts annuels en énergie pour une seule patinoire sont d’environ 100 000 $. Ils’agit d’une dépense importante dans le budget d’une municipalité, par exemple, quiexploite de telles installations.

Au Canada, il y a environ 2 300 patinoires et 1 300 curlings, qui consommentannuellement 4 TWh d’énergie. Sous forme d’électricité, cela équivaudrait à la production

de plusieurs centrales électriques de puissance intermédiaire.Les arénas rejettent également de grandes quantités de gaz à effet de serre, passeulement à cause de la production de l’électricité qu’elles consomment, mais aussi àcause des fuites de réfrigérants. Les arénas construits selon un modèle classiquecontiennent de grandes quantités de réfrigérants de synthèse, typiquement une quantitéde l’ordre de 500 kg. Lorsque des compresseurs ouverts sont utilisés, les fuites sontinévitables et non négligeables. La contribution des arénas aux changements climatiquesest donc considérable quand on sait que de nombreux réfrigérants ont un potentiel deréchauffement global plus de 3 000 fois supérieur à une masse équivalente de CO2.

Acétate 5

ACÉTATE 6 : Le bâtiment en tant que système

Quand on cherche à réduire la consommation d’énergie, les appels de puissance et lesimpacts environnementaux des supermarchés et des arénas, il est utile de considérerces bâtiments comme un système qui a besoin globalement de sources externesd’énergie, comme l’électricité et le gaz naturel, pour répondre à des besoins souventsimultanés de chauffage et de réfrigération. De plus, les charges de réfrigération sesituent souvent physiquement à proximité des zones qui ont besoin d’être chauffées.C’est ce qui est particulier à ce type de bâtiments en comparaison des autres du secteurcommercial. Il en résulte des charges indésirables à cause d’une partie du chauffage quivient augmenter la charge de réfrigération. Dans les supermarchés par exemple, lescomptoirs réfrigérés sont grand ouverts sur les côtés d’allées que l’on veut maintenir à20 ºC. Dans les arénas, on veut maintenir les gradins à au moins 15 ºC alors que l’onvoisine une surface de glace qui doit être maintenue à –6 ºC.

Acétate 6




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ACÉTATE 7 : Charges de chauffage et de réfrigération

À l’intérieur du « système » que représente un supermarché ou un aréna, les gains ou lespertes de chaleur ont plusieurs causes et ont une influence sur les charges de chauffageet de réfrigération. Comme dans les autres bâtiments, ces pertes et ces gains sontcausés par l’environnement, par les occupants, par les équipements et par les procédés.Comme dans ces bâtiments, on peut donc augmenter leur efficacité énergétique entravaillant à réduire ces pertes par transfert d’énergie. Cependant, dans le cas dessupermarchés et des arénas, la majeure partie des sources d’inefficacité proviennent dufait que les zones chauffées perdent de la chaleur qui vient augmenter les besoins deréfrigération. Ce sont ces transferts indésirables qui représentent un très intéressantpotentiel d’économies d’énergie.

Acétate 7

ACÉTATE 8 : Comment améliorer l’efficacité énergétique?

Comme on l’a suggéré précédemment, plusieurs approches permettent de réduire laconsommation d’énergie, les appels de puissance et les impacts environnementaux dessupermarchés et des arénas. Une des solutions les plus faciles est de commencer parcontrôler les heures d’éclairage et la température en fonction des heures d’utilisation desinstallations et des conditions extérieures. Ensuite, il est important de chercher à réduireles transferts de chaleur des zones chauffées vers les zones à maintenir à bassetempérature. On réduira alors non seulement les besoins de froid, mais aussi ceux dechauffage.

Une fois que l’on a réduit les gains et les pertes de chaleur indésirables, on peut alorsréfléchir à produire le froid ou la chaleur par des moyens plus efficaces, par exemple encherchant à intégrer les systèmes de production de froid et de chaleur. Ainsi, au lieux de

rejeter à l’extérieur la chaleur produite par les systèmes de réfrigération, on peut l’utiliserpour combler les besoins de chauffage du bâtiment.

Il est ensuite possible de choisir des équipements de ventilation, de chauffage, declimatisation et de réfrigération plus efficace. De plus, certains équipements deréfrigération offrent la possibilité de réduire considérablement les quantités de réfrigérantet les fuites, ce qui réduit d’autant les émissions de gaz à effet de serre. Les prochainesdiapositives montrent ces différentes mesures d’efficacité énergétique, en commençantpar celles qui sont à la fois faciles à implanter et qui ont le plus d’impact. On commencepar rappeler le principe de base des systèmes de réfrigération à compresseur.

Acétate 8

ACÉTATE 9 : Rappel :Cycle de réfrigération par compression

La plupart des équipements de réfrigération utilisés dans les supermarchés et les arénasutilisent des systèmes à compresseur. Un gaz réfrigérant subit un cycle decompression/condensation/expansion/évaporation qui permet d’extraire la chaleur d’unezone froide pour la rejeter vers une zone chaude. L’évaporateur est en contact direct ouindirect avec la zone froide. Un gaz réfrigérant à l’état liquide entre dans l’évaporateur àbasse température et absorbe la chaleur de la zone froide. En absorbant la chaleur, leliquide s’évapore à une température relativement constante. La température et lapression de réfrigérant à l’évaporateur est maintenue assez basse car la vapeur généréeest aspirée par le compresseur, généralement activé par un moteur électrique. Sousl’action de la compression, la température et la pression du gaz réfrigérant augmententfortement.

Acétate 9




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ACÉTATE 9 : Rappel :Cycle de réfrigération par compression (suite)

Le gaz à haute pression et à température élevée entre alors dans un autre échangeur dechaleur en contact avec la zone chaude : le condenseur. En cédant sa chaleur, le gazréfrigérant se condense : il retourne à l’état liquide et se refroidit légèrement. Le liquide àhaute température et à pression élevée est alors forcé de passer à travers une vanne dedétente qui réduit sa pression au niveau de pression auquel on désire l’évaporer. Enperdant sa pression, une petite partie du liquide s’évapore et refroidit tout le réfrigérant

jusqu’à la température d’évaporation. Le cycle se répète alors.

ACÉTATE 10 : Supermarchés et arénas : Problème: transfert de chaleurdes zones chaudes vers les zones froides

Comme on l’a expliqué précédemment, la cohabitation des zones chaudes et des zonesfroides, sans moyens de limiter les transferts entre elles, sont une cause très importanted’inefficacité énergétique dans les supermarchés et les arénas. Ces transfertsthermiques constituent la majeure partie des charges de réfrigération. Les systèmesconçus de manière classique fonctionnent finalement comme une boucle ouverte : unsystème de chauffage consomme de l’énergie pour chauffer les zones chaudes; cettechaleur réchauffe les zones froides qu’il faut donc réfrigérer avec des machinesfrigorifiques dont le condenseur rejette toute la chaleur à l’extérieur. On en arrive auparadoxe que pratiquement toute la chaleur injectée dans le bâtiment par le système dechauffage est rejetée à l’extérieur et qu’en plus on consomme de l’électricité pour larejeter à l’extérieur.

Comme les charges de chauffage dans un supermarché ou un aréna sont en grandepartie dues aux pertes de chaleur vers les zones à réfrigérer, on comprend que la chaleur

rejetée par les systèmes de réfrigération sera pratiquement toujours en quantitésupérieure aux besoins de chauffage. En effet, la chaleur rejetée au condenseur inclutl’électricité consommée par les compresseurs et les charges thermiques dues auxoccupants, à l’éclairage, aux autres équipements et à l’environnement en général. Lesystème de réfrigération produit donc un surplus de chaleur par rapport aux besoins netsde chauffage du bâtiment. C’est ce qui est illustré dans le graphique ci-contre, qui montreles besoins de chauffage et les quantités de chaleur rejetées par une patinoire typique auCanada. On comprend qu’à part quelques périodes de pointe en hiver, on peut comptersur d’abondants surplus de chaleur pour combler les besoins de chauffage. Dans le casdes supermarchés, ces surplus sont encore plus importants.

Acétate 10

ACÉTATE 11 : Mesures d’EE pour les supermarchés et les arénas :Intégration des procédés utilisant la chaleurrejetée par le système de réfrigération

Pour utiliser la chaleur rejetée par les systèmes de réfrigération : intégrer les procédés.Comme on a vu que, sur une base mensuelle du moins, les quantités de chaleur rejetéespar les systèmes de réfrigération excèdent généralement les besoins de chauffage, il estnaturel d’essayer d’utiliser ces rejets thermiques au lieu de dépenser de l’énergie àchauffer. En d’autres mots, ne pourrait-on pas à chercher à « refermer la boucleouverte » précédemment évoquée, en retournant aux zones chaudes la chaleur qui s’enest échappée?

Acétate 11




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ACÉTATE 11 : Mesures d’EE pour les supermarchés et les arénas :Intégration des procédés utilisant la chaleurrejetée par le système de réfrigération (suite)

Pour ce faire, on installe une boucle secondaire avec un fluide caloporteur autre que legaz réfrigérant, qui ira chercher l’énergie dégagée au niveau des condenseurs desmachines frigorifiques. L’usage d’un fluide intermédiaire présente certains avantagescomme de pouvoir redistribuer plus facilement la chaleur là où on en a besoin et delimiter les fuites de réfrigérant, ce qui est mieux pour l’environnement.

Il est possible de récupérer plus d’énergie à plus haute température, directement ensortie de compresseur, en utilisant une technique déjà assez couramment répandue, àsavoir l’installation d’un désurchauffeur qui extrait la chaleur contenue dans le gazréfrigérant chaud et comprimé en le refroidissant jusqu’à la température avant qu’il necommence à se condenser. Cet échangeur de chaleur permet d’aller chercher jusqu’à15 % de l’énergie thermique totale qui doit être rejetée. Son avantage est d’aller cherchercette portion d’énergie à une température plus élevée que celle disponible au

condenseur, ce qui permet par exemple la production d’eau chaude sanitaire.En aval du désurchauffeur, on peut utiliser d’autres échangeurs de chaleur quifonctionneront à un niveau de température moins élevé, permettant au gaz réfrigérant dese condenser. La quantité de chaleur disponible peut être utilisée pour chauffer leslocaux, l’air de ventilation, préchauffer de l’eau, faire fondre la neige produite par lesmachines à surfacer la glace. Si nécessaire, on peut relever le niveau de température decette source de chaleur en utilisant une pompe à chaleur.

En général, les systèmes de réfrigération génèrent des surplus de chaleur par rapportaux besoins de chauffage, Si le bâtiment le permet, ces surplus peuvent être utilisés parl’intermédiaire d’un stockage thermique, ce qui les rend disponibles plus tard quand on abesoin de plus de chaleur. Cette technique sera abordée un peu plus loin. Dans lesarénas, on utilisera ces surplus pour envoyer de la chaleur au niveau des fondations

sous la glace, ce qui évite au sol de geler et de gonfler. On les utilisera aussi pour fondrela neige. Dans le cas des arénas comme dans celui supermarchés, ces surplus dechaleur peuvent être envoyés vers un bâtiment voisin qui a des besoins en chauffage, oualors être utilisés pour fondre la glace et la neige des trottoirs ou du parking autour dubâtiment. De toute façon, tous les surplus de chaleur doivent être évacués et la chaleurnon utilisée sera rejetée dans l’air extérieur.

Dans la figure présentée ici, la boucle en rouge est celle du fluide secondaire utilisé pourrécupérer la chaleur au condenseur du système de réfrigération. Cette chaleur estutilisée par différent échangeur de chaleur présenté comme étant installé dans lachambre mécanique. S’il y a un excès de chaleur par rapport aux besoins de chauffage,cette quantité excédentaire de chaleur sera rejetée à l’extérieur.

ACÉTATE 12 : Mesures d’efficacité énergétique pour les supermarchés :Minimiser les pertes de réfrigérant parl’installation de boucles secondaires

Dans un supermarché, les comptoirs réfrigérés sont généralement installés sur lepourtour de l’aire commerciale. Les systèmes classiques comprennent de longuescanalisations qui alimentent chacun des évaporateurs des comptoirs. Le gaz réfrigérantretourne ensuite aux compresseurs, dans la chambre mécanique, puis aux condenseursinstallés à l’extérieur. Toutes ces canalisations avec leurs raccords, engendrent desfuites inévitables de gaz réfrigérant. Ces fuites représentent à elles seules environ 50 %des émissions de gaz à effet de serre d’un supermarché.

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ACÉTATE 13 : Mesures d’efficacité énergétique pour les supermarchés :Minimiser les pertes de réfrigérant par

l’installation de boucles secondairesL’installation de boucles secondaires : un moyen de réduire les fuites de réfrigérant. Eninstallant des boucles où circule un fluide secondaire, aussi bien du côté chaud que ducôté froid, on peut réduire considérablement les pertes de gaz réfrigérant. En effet, lesfluides secondaires ont peu ou pas d’effet sur le réchauffement global car il s’agira toutsimplement d’eau, de mélanges à base de glycol et d’eau, de saumure, de dioxyde decarbone ou d’alcools comme le méthanol. La quantité de réfrigérant de synthèse qui esttoujours utilisée sera considérablement réduite, confinée à une chambre mécanique etdans des machines frigorifiques à compresseur compact ou hermétique.

Dans la figure présenté ici on a identifié en rouge, comme précédemment, la bouclesecondaire du côté du condenseur. La boucle secondaire du côté de l’évaporateur estidentifiée en bleu. Dans cette boucle circule un fluide thermique à une températuresuffisamment basse pour répondre au besoin de froid des congélateurs à partir del’installation frigorifique centrale.

Les boucles à très basse température comme celles qui doivent alimenter lescongélateurs peuvent être de deux types. Soit on utilise des boucles secondaires opérantà des niveaux de température différents, selon les besoins, soit on produit le froid aumoyen d’un deuxième étage de machine frigorifique : une unité frigorifique intégréedirectement au congélateur, a son condenseur directement alimenté par la boucle defroid intermédiaire, qui n’a pas une température assez basse pour répondre directementaux besoins du comptoir de congélation. Cette façon de faire donne aux unitésfrigorifiques de très hauts rendements, facilite la récupération de chaleur et réduit lesquantités de réfrigérant de synthèse en circulation, les confinant plutôt à l’unité compacteintégrée au congélateur.

Acétate 13

ACÉTATE 14 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Minimiser les pertes de réfrigérant parl’installation de boucles secondaires

Comment minimiser les fuites de réfrigérant des installations frigorifiques des arénas?Les patinoires utilisent traditionnellement des compresseurs ouverts dans leursinstallations de production de froid, le gaz chaud est envoyé dans une boucle qui sort dubâtiment pour alimenter un condenseur situé à l’extérieur. Ces longueurs de tuyauterieset leurs raccordements sont donc autant d’occasions d’une part d’augmenter la chargede réfrigérant de synthèse en circulation, d’autre part d’être la cause de fuitespotentielles, ce qui conduit à d’importante émissions de gaz à effet de serre.

Ces émissions peuvent être considérablement réduites en confinant les réfrigérants de

synthèse dans des unités frigorifiques hermétiques localisées à l’intérieur des chambresmécaniques. La chaleur rejetée au niveau des condenseurs est évacuée à l’extérieur aumoyen d’un fluide secondaire qui a peu ou pas d’impact sur le réchauffement global : del’eau, un mélange eau/glycol ou un autre fluide caloporteur. La charge de gaz réfrigérantest alors réduite, de même que les fuites et la distribution de chaleur récupérable estfacilitée.

Dans la figure présentée ici les boucles secondaires circulants du côté du condenseur etdu côté de l’évaporateur sont identifiées respectivement en rouge et en bleu. La boucledu côté du condenseur permet de récupérer ou d’évacuer la chaleur alors que celle quiest du côté de l’évaporateur répond au besoin de froid de la surface de glace.

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ACÉTATE 15 : Mesures d’EE pour les supermarchés et les arénas :Concevoir des équipements de CVCA&R adaptés aux climats fro ids

La plupart des équipements installés dans les supermarchés et les arénas de pays auxclimats froids ont été conçus pour fonctionner dans des climats plus chauds. Ainsi, lesconcepteurs règlent leurs équipements pour que les condenseurs puissent rejeter lachaleur des machines frigorifiques lors des canicules estivales. Dans les climats froids,on se trouve dans la situation où les compresseurs travaillent à produire des gazréfrigérants à des niveaux de température et de pression inutilement élevés, par rapportaux conditions climatiques qui prévalent toute l’année. Ces compresseurs consommentdonc plus d’énergie électrique et s’usent plus vite. Les nouveaux équipements permettentde travailler à des niveaux variables de pression et de température de condensation quel’on peut ajuster au niveau juste suffisant pour pouvoir évacuer les surplus de chaleur àl’extérieur. Pendant la saison froide, il est ainsi possible de doubler le rendementfrigorifique, faisant passer le COP d’une valeur typique de 3 à 6 par exemple. On peutdonc consommer deux fois moins d’électricité pour produire la même quantité de froid. Lecompresseur travaillant à des niveaux moindres de pression, une grande partie de

l’année, sa durée de vie s’en trouvera prolongée.Il faut cependant garder à l’esprit que plus on réduira la pression au condenseur, moinsla température des rejets thermiques sera élevée et il pourra alors être plus difficile de lesrécupérer ou de leur trouver un usage utile. Il faudra alors consommer de l’énergie pourcombler ces besoins ou pour revaloriser les rejets thermiques. La figure ci-contre montrequ’il est possible d’optimiser la consommation globale pour combler à la fois les besoinsde froid et de chaleur. Souvent, l’optimum ne correspond pas à la température decondensation la plus basse possible, celle pour laquelle les équipements de réfrigérationconsommeraient le moins d’électricité. C’est ce que l’on voit sur cette figure. Le choix dela température de condensation devient donc une question d’optimisation entre lesbesoins de chauffage, ceux de réfrigération et la température extérieure.

Acétate 15

ACÉTATE 16 : Mesures d’EE pour les supermarchés et les arénas :Sous-refroidissement du réfrigérant àtempérature ambiante ou réfrigération active

Dans la plupart des installations frigorifiques des supermarchés ou des arénas, le liquidequi sort du condenseur, à la température de condensation, alimente directement la vanned’expansion qui alimente l’évaporateur. Une petite partie du liquide s’évapore au passagede cette valve pour abaisser sa température au niveau d’évaporation désiré. On peutréduire cette quantité de liquide évaporé, et donc augmenter la capacité de réfrigérationde celui-ci pour une même quantité de réfrigérant fournie par le compresseur, en lerefroidissant d’abord au moins jusqu’à la température ambiante, voir en-dessous. Pour cefaire, on vient placer un échangeur de chaleur intermédiaire entre le condenseur et lavanne d’expansion. Cet échangeur permettra de refroidir le liquide à une température

bien inférieure à sa température de condensation. Cette technique s’appelle le sous-refroidissement du réfrigérant, elle permet d’augmenter le rendement et la capacité desmachines frigorifiques.

Il y a deux méthodes pour sous-refroidir le réfrigérant. On peut utiliser une méthodepassive, comptant sur l’air ambiant extérieur ou dans le cas des arénas, sur la neigeproduite par la machine à surfacer la glace de la patinoire. Par exemple, avec unetempérature de condensation de 25 ºC, assez élevée pour combler certains besoins dechauffage, il est possible de facilement sous-refroidir le réfrigérant à 5 ºC en utilisant unetempérature d’air ou d’eau froide de 0 ºC. En ne consommant aucune quantitéadditionnelle d’électricité au niveau du compresseur, il est donc possible de récupérer

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ACÉTATE 16 : Mesures d’EE pour les supermarchés et les arénas :Sous-refroidissement du réfrigérant àtempérature ambiante ou réfrigération active (suite)

sous forme de capacité frigorifique additionnelle, l’équivalent de la chaleur sensible d’unebaisse de 20 ºC du réfrigérant liquide que l’on refroidit de 25 à 5 ºC.

Une autre approche utilise une méthode active de sous-refroidissement, c’est-à-dire undeuxième étage de machine frigorifique qui sous-refroidira le réfrigérant de la machineprincipale. La question qui se pose est la suivante : pourquoi investir de l’argent etdépenser de l’énergie pour faire fonctionner une autre machine frigorifique plutôt que delaisser fonctionner la machine principale à un rendement peut-être non optimal? Laréponse réside dans les niveaux de température auxquelles ces deux machines doiventfonctionner. La différence de température entre le condenseur et l’évaporateur de lamachine de sous-refroidissement sera très faible et cette machine fonctionnera avec unbien meilleur rendement que la machine principale.

ACÉTATE 17 : Mesures d’EE pour les supermarchés et les arénas :Stockage thermique

Il peut exister de courtes périodes de temps pendant lesquelles les rejets thermiques dessystèmes de réfrigération ne sont pas suffisants pour répondre à certaines charges depointe en chauffage et ce même si ces rejets dépassent largement les besoinsthermiques d’un aréna sur une base mensuelle et même quotidienne dans le cas dessupermarchés. Ces charges de pointe en chauffage peuvent apparaître lors de nuits trèsfroides, par exemple. Plutôt que de prévoir une installation de chauffage de pointe, onpeut stocker les surplus de chaleur pour les utiliser ensuite pendant ces périodes. Unetelle mesure peut non seulement réduire la consommation globale d’énergie, mais aussidiminuer l’intensité des pics de puissances des zones sur lesquelles on peut intervenir.

Le stockage thermique peut être envisagé à court ou à long terme. Par exemple, uneréserve de 2 000 L d’eau chaude peut fournir à moindre coût assez d’énergie pourplusieurs heures de chauffage. Pour stocker la chaleur à plus long terme, on se servirade la masse thermique du sol permettant d’utiliser en hiver les rejets thermiques de l’étéprécédent. Pour échanger de la chaleur avec le sol, on enterre un réseau de boucleshorizontales ou verticales. Comme ce réseau est enterré assez loin de la surface et quele sol est plutôt mauvais conducteur de chaleur, l’énergie thermique se cantonne àproximité de l’échangeur de chaleur.

Dans les arénas, il est également possible de stocker du froid pendant les périodes où lacharge frigorifique est faible, en utilisant la masse du sol sous la dalle de la glace ou unréservoir. Lorsqu’une charge de pointe en réfrigération survient, on peut se servir dustockage de froid pour minimiser l’appel de puissance sur les équipements frigorifiques.Un tel stockage peut donc conduire à la réduction des appels de puissance électrique et

à l’installation d’équipements de moindre capacité frigorifique.

Un stockage thermique peut permettre de tirer avantage de l’installation d’une pompe àchaleur dont on exploitera à la fois le froid et la chaleur qu’elle produit. On augmentealors le coefficient de performance global de l’installation. Prenons le cas d’une patinoireà un certain moment de la journée; le milieu de la nuit par exemple, lorsque la charge deréfrigération est à son minimum. Il se peut qu’à ce moment là, il y ait un déficit de chaleurpour répondre aux besoins de chauffage du bâtiment. On peut mettre en route unepompe à chaleur pour combler ces besoins, tout en rechargeant le stockage de froid. Lematin suivant, quand la charge de froid augmente à nouveau, les installationsfrigorifiques peuvent bénéficier du stockage de froid qui a été rechargé pendant la nuit,ce qui les sollicite moins.

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ACÉTATE 18 : Mesures d’EE pour les supermarchés et les arénas :Éclairage efficace et naturel

L’éclairage artificiel donne deux occasions de consommer de l’énergie, d’abordl’électricité consommée par les lampes elles-mêmes, ensuite pour enlever la chargethermique créée par les lampes. L’augmentation de la charge de réfrigération estparticulièrement élevée quand on éclaire la glace d’une patinoire. Il est donc judicieuxd’utiliser des lampes à haut rendement et d’autres mesures pour rendre l’éclairage plusefficace et consommer moins d’énergie.

Parmi les autres mesures, il est possible de réduire les besoins d’éclairage artificield’environ 30 % en utilisant des plafonds à haut pouvoir réfléchissant. Dans le cas desarénas, comme on le verra dans la prochaine diapositive, les plafonds d’aspect aluminiséà faible émissivité d’infra-rouge, sont aussi réfléchissants de la lumière. De plus, ilspossible de contrôler l’éclairage en fonction de l’occupation des lieux. L’utilisation delampes à intensité variable permet aussi de moduler l’éclairage selon les besoins, toutcomme la possibilité de varier le nombre de lampes allumées. Dans ce dernier cas

cependant, il faut faire attention à ne pas créer des juxtapositions de zones sombres etde zones éclairées. Il peut valoir la peine de faire faire une étude poussée de l’éclairaged’un aréna car il est possible de réduire encore plus la puissance nécessaire d’éclairageartificiel, en jouant aussi sur la hauteur des plafonds réfléchissants, le pouvoirréfléchissant des murs et en positionnant avec soin les sources de lumière.

Une autre option, toujours appréciée des occupants, est l’utilisation de la lumièreextérieure, comme le montre la photo ci-contre. En comparaison de la lumière artificielle,l’éclairage naturel crée moins de charge thermique à l’intérieur du bâtiment, à intensitéégale d’éclairage, ce qui réduit les charges frigorifiques, à condition de modulerl’éclairage artificiel en fonction de la lumière naturelle disponible. Il faut aussi faireattention de contrôler les gains solaires indésirables, les reflets, les pertes ou les gainsde chaleur par les fenêtres et les puits de lumière. Il faut éviter tout particulièrement delaisser entrer directement le rayonnement solaire.

Acétate 18

ACÉTATE 19 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Des plafonds rayonnant moins de chaleur

Le plafond d’une patinoire est souvent à une température assez élevée, de toute façontoujours bien plus élevée que celle de la surface de la glace. La chaleur dégagée par leséquipements, l’éclairage et le bâtiment en général monte naturellement et s’accumule auplafond, ce qui en augmente la température. Les toitures mal isolées élèverontégalement la température au niveau du plafond, sous l’action du rayonnement solaire.Les matériaux classiques utilisés au plafond comme le bois et l’acier ont des valeursélevées d’émissivité de rayonnement infra-rouge, typiquement de l’ordre de 0,80 à 0,95.Cela signifie que le plafond émet facilement du rayonnement infra-rouge, en direction de

la surface froide de la glace en particulier. Ce rayonnement peut représenter jusqu’à30 % de la charge de réfrigération d’une patinoire.

En recouvrant la surface du plafond de matériaux ayant une faible émissivité, on peutdiminuer cette charge de réfrigération. Les films aluminisés ont une émissivité typique de0,03 à 0,08. Cela signifie donc que les plafonds recouverts de tels films n’émettront plusque de 1/30 à 1/10 du rayonnement qu’ils émettraient en étant simplement revêtu d’unepeinture ordinaire par exemple. Au lieu de films à basse émissivité, on peutavantageusement utiliser des peintures à base d’aluminium ou d’autres produits quiprocurent des émissivités relativement intéressantes.

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ACÉTATE 19 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Des plafonds rayonnant moins de chaleur (suite)

Les plafonds à basse émissivité ont un autre intérêt que de simplement aider àconsommer moins d’énergie. Comme ils émettent moins de chaleur, ils restent pluschauds et il y a moins de risque que de la condensation ne s’y forme. Le confortacoustique est aussi considérablement amélioré. De plus, comme on le mentionnait dansla diapositive précédente, ils aident à un meilleur éclairage et permettent de diminuerl’intensité nécessaire de lumière artificielle. La photo ci-contre est un exemple d’une telleinstallation.

ACÉTATE 20 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Réduire les pertes de chaleur en provenance des gradins

Les gradins autour d’une patinoire sont proches de la glace. Le chauffage de cette zone,

surtout lorsqu’il est réalisé en poussant de l’air chaud depuis le haut, vient donccontribuer à la charge de réfrigération de la patinoire. La surface de cette dernière peutêtre 20 ºC plus froide si les gradins sont chauffés à une température aussi élevée que15 à 18 ºC par exemple. Ces gains de chaleurs des gradins vers la glace représententtypiquement 20 % de la charge de réfrigération. L’image ci-dessous est le résultat dessimulations de la température d’air dans un aréna. Le bleu indique les zones les plusfroides à la surface de la patinoire; le rouge, les zones les plus chaudes sous l’action dusystème de chauffage des gradins. Cette simulation montre qu’il est possible de contrôlerles transferts de chaleur vers la glace en utilisant des parois plus hautes pour délimiter lasurface de patinoire.

Il est aussi possible de limiter ces transferts en chauffant les gradins par un plancherradiant à basse température qui utilise un caloporteur par exemple à 32 ºC ou mêmemoins qui circule dans le sol sous les gradins ou directement sous les bancs des

spectateurs. La basse température de la source de chaleur et les basses valeurs detransfert thermique entre le plancher radiant et l’air environnant, limitent les pertes dechaleur vers la glace. De plus, ce système de chauffage à basse température est idéalpour récupérer l’énergie thermique produite par les compresseurs de réfrigération. Enfin,c’est le confort apporté par ce type d’installation qui est avant tout apprécié desspectateurs qui se sentent bien au chaud même si en réalité la température de l’airambiant reste basse.

Il ne faut pas oublier enfin, que réduire la température au niveau des gradins est lemoyen le plus simple de réduire la consommation d’énergie pour le chauffage et laréfrigération. On ne doit pas oublier d’abaisser la température de chauffage des gradinslorsqu’il n’y a pas de spectateurs, cela n’a aucune incidence sur leur confort!

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ACÉTATE 21 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Optimiser la température de la glace

La plupart des patinoires maintiennent leur glace à une température constante d’environ-6 oC, quelque soit l’heure du jour, quelle que soit la saison. On peut réduire les besoinsde réfrigération en permettant à cette température de varier à l’intérieur d’une certaineplage, selon les heures d’utilisation par exemple ou le type de sport pratiqué sur la glace.En patinage artistique, une température de glace entre –3 et –4 ºC est généralementdésirée, mais pour le patinage libre, on peut se permettre de la laisser grimper entre-2 et –3 ºC.

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ACÉTATE 21 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Optimiser la température de la g lace (suite)

Pendant les périodes d’inactivité, on pourrait arrêter le système frigorifique et les pompesde circulation du fluide sous la glace, tant qu’un senseur infra-rouge n’indique pas que latempérature de celle-ci atteint –1 ºC par exemple. De telles périodes d’arrêt desinstallations contribuent à réduire la consommation d’énergie. Ces mesures doivent êtreutilisées avec discernement, notamment en veillant à ne pas créer de chargeadditionnelle au moment des périodes de pointe de consommation du bâtiment.

ACÉTATE 22 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Réduire l ’énergie de pompage

Une patinoire est refroidie par un fluide secondaire qui circule dans la dalle de béton sousla glace. On utilise traditionnellement une circulation en deux passes : le fluide circule

dans un sens sous la glace puis revient du même côté en la retraversant en sensinverse. Une pompe à vitesse constante fait circuler le fluide secondaire dans ce réseaude tuyauterie. L’énergie consommée par cette pompe peut représenter plus que 15 % dela consommation électrique des installations de réfrigération. De plus, cette énergie vients’ajouter, en fin de ligne, à la charge totale de réfrigération.

Il y a deux moyens de réduire la consommation pour le pompage du fluide secondaire etindirectement pour réduire la charge de réfrigération. La première est de réduire le débitde fluide secondaire en fonction de l’activité sur la glace. Par exemple, le débit sera à sonminimum au milieu de la nuit. On peut réaliser cette mesure en utilisant une pompe àdeux vitesses, à vitesse variable ou plusieurs pompes en cascade. Une autre approcheest d’utiliser un réseau de tuyauterie sous la glace qui permet au fluide secondaire depasser à travers la dalle de béton au moins quatre fois avant de retourner à la chambredes machines. Cela permet de réduire le débit de ce fluide de moitié, donc la puissance

nécessaire de pompage ainsi que la contribution qu’elle représente au niveau de lacharge frigorifique. La conception des systèmes de réfrigération doit tenir compte de cedébit plus faible de circulation. Certaines personnes sont inquiètes quant à l’uniformité detempérature de glace qu’un système à plusieurs passes peut assurer. Il faut leurrépondre qu’un nombre croissant de patinoires ont adopté avec succès ce type deconception.

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ACÉTATE 23 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Optimiser l’épaisseur de la glace et du béton

Le fluide secondaire qui circule dans la dalle sous la glace doit être à une températureplus basse que la température à laquelle on veut maintenir la surface de la glace. L’écartde température dépend de la charge de réfrigération et de la facilité avec laquelle lachaleur se transfère. Plus la glace ou le béton seront épais, plus le système frigorifiquedevra travailler à produire un fluide secondaire à plus basse température.

Dans la plupart des arénas, l’épaisseur de la glace est comprise entre 25 et 40 mm.Quand la surface de préparation est inégale, cette épaisseur peut atteindre 75 mm. Engénéral, le réseau de tuyauterie est également enfoui dans le béton à une profondeur del’ordre de 25 mm.

Pour ne pas pénaliser l’échange de chaleur, les exploitants d’une patinoire doivent veillerà la maintenir aussi mince que possible. De même lors de la construction ou deréparations de la dalle de béton, il faut éviter que le boude de fluide secondaire ait plus

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ACÉTATE 23 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Optimiser l’épaisseur de la glace et du béton (suite)

de 25 mm de béton au-dessus d’elle. À moins que des règlements n’exigent une couchede glace plus épaisse, une patinoire devrait avoir une épaisseur de glace de 25 mm.

Ces mesures permettent de réduire la capacité des installations de réfrigération, surtoutsi on les combine au stockage de froid sous la dalle. Le stockage de froid contrôle lesvariations de température de la dalle et permet de réduire les charges de pointe. C’estparticulièrement vrai dans le cas des dalles de béton minces, qui ont une faible massethermique.

ACÉTATE 24 : Mesures d’efficacité énergétique pour les arénas :Différentes approches de déshumidifi cation

Pour limiter les problèmes de condensation sur la glace et dans l’aréna, on utilisenormalement des unités indépendantes de déshumidification qui traitent l’air intérieur enabaissant sa température en dessous de son point de rosée. L’humidité se condense etla chaleur dégagée par ces machines est rejetée dans l’aréna. Ce rejet s’ajoute à lacharge de réfrigération de la patinoire.

Une mesure permettant de réduire les coûts d’exploitation de la patinoire, est de rejeter lachaleur des déshumidificateurs dans la boucle secondaire qui refroidit les condenseursdes autres machines frigorifiques. Le rejet de chaleur peut être alors utilisé d’unemeilleure façon pour combler les besoins de chauffage, d’eau chaude ou d’autresbesoins qui ne s’ajoutent pas directement à la charge de réfrigération.

Une autre approche est la déshumidification de l’air par dessiccation, un procédé quiutilise des matériaux qui absorbent chimiquement ou absorbent physiquement l’humiditéde l’air. Ces matériaux sont ensuite régénérés sous l’action d’un flux de chaleur quiévacue l’humidité à l’extérieur. Dans le passé, ces matériaux avaient besoin de sourcesde chaleur à température élevée pour se régénérer, par exemple des gaz de combustion.Il est maintenant possible de déshumidifier l’air à partir de matériaux dessicatifsrégénérés à basse température.

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ACÉTATE 25 : Supermarchés :Coûts des mesures d’efficacité énergétique

Ces coûts vont bien sûr dépendre de la nature des mesures et du type d’équipements quiseront implantés. Certaines mesures peuvent ne pratiquement rien coûter du tout : parexemple, éteindre les lumières et baisser la température de chauffage la nuit. Enrevanche, l’installation de réseaux complets de boucles secondaires et d’autres mesures

peuvent amener des surcoûts de 40 % par rapport aux coûts engendrés par uneapproche classique.

Au Canada, ces surcoûts pourront être de l’ordre de 250 000 $ dans un grandsupermarché en construction ou en rénovation. Bien que de telles mesures réduisentconsidérablement les coûts d’exploitation d’un magasin, les propriétaires et lesexploitants de supermarchés exigent des temps de retour simple sur investissement trèscourts, souvent inférieurs ou égaux à trois ans. Les coûts d’investissement dans lesmesures proposées peuvent être considérablement réduits si l’intégration desinstallations de chauffage et de réfrigération permet d’éliminer complètement l’installationd’une chaufferie.

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ACÉTATE 26 : Arénas :Coûts des mesures d ’efficacité énergétique

Les arénas font l’objet d’importants travaux de rénovation environ tous les 25 ans.L’intégration des installations de réfrigération et de chauffage, impliquant l’ajout d’uneboucle secondaire du côté chaud et d’autres mesures importantes d’efficacitéénergétique peuvent représenter typiquement un surcoût de 175 000 $ dans un aréna àune seule patinoire et de 200 000 $ dans un aréna à deux patinoires. Pour mettre cescoûts en perspective, les coûts totaux de tels travaux de rénovation sont souvent del’ordre de 700 000 $.

Les propriétaires et les exploitants d’aréna acceptent généralement des temps de retoursimple sur investissement atteignant de 5 à 8 ans. Une installation avec des bouclessecondaires permettant d’intégrer les procédés de réfrigération et de chauffage, peutdonner un temps de retour simple sur investissement d’environ 3½ dans le cadre d’unenouvelle construction mais demandera de 5 à 8 ans dans le cadre de travaux derénovation.

Les mesures d’efficacité énergétique qui ne demandent que des investissementsminimes sont le meilleur contrôle de l’éclairage et de la température, l’abaissement despoints de consigne en dehors des heures d’utilisation, et l’optimisation de l’épaisseur dela glace. Avec un investissement un peu plus important, on peut installer desdésurchauffeurs sur les compresseurs, des systèmes de déshumidification, de fonte de laneige de resurfaçage et la correction du facteur de puissance, un aspect non abordéedans cette présentation. Les mesures exigeant des investissements plus élevés et quidemandent un temps de remboursement généralement supérieur à 5 ans, comprennentles plafonds à basse émissivité, l’éclairage efficace, une boucle de fluide réfrigérant sousla glace à plusieurs passes, le sous refroidissement du gaz réfrigérants condensés,l’intégration complète des installations de chauffage et de réfrigérant par l’intermédiairede boucles secondaires du côté chaud, des compresseurs à pression variable et dustockage thermique.

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ACÉTATE 27 : Supermarchés :Les enjeux d’un projet

Plusieurs défis doivent être relevés lorsque l’on veut implanter des mesures d’efficacitéénergétique dans un supermarché. La première considération à placer avant toutes lesautres est la fiabilité des installations. Il s’agit d’une barrière à surmonter lorsque l’onpropose des approches innovatrices. Le coût d’un seul arrêt d’une journée desinstallations frigorifiques d’un supermarché est très élevé et par conséquent, lesdécideurs de ce secteur n’aimeront pas prendre de risques.

Les mesures les plus faciles à implanter sont celles qui demandent moinsd’investissement et qui peuvent être intégrées lors d’une nouvelle construction oud’importants travaux de rénovation. Il est intéressant de savoir que les comptoirsréfrigérés d’un supermarché font généralement l’objet d’une remise à neuf tous les 8 ansen moyenne. Il y a donc de fréquentes et nombreuses occasions d’améliorer cessystèmes et d’introduire de nouvelles technologies.

Les supermarchés sont ouverts toute l’année et on ne peut pas compter sur des périodesde fermeture permettant de procéder à son aise à des travaux de remplacement. Il fautêtre capable de remplacer les nouvelles installations frigorifiques, leur amener latuyauterie nécessaire et d’implanter les mesures d’efficacité énergétique, sansinterrompre les activités commerciales courantes du magasin.

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ACÉTATE 27 : Supermarchés :Les enjeux d’un projet (suite)

Dans un grand supermarché typique, les installations frigorifiques rejettent toute l’annéede la chaleur qui excède les besoins de chauffage. Un argument de poids, simple etconvaincant au moment de décider d’intégrer les installations de chauffage et deréfrigération est la possibilité d’éliminer complètement les besoins en combustible dechauffage et donc les besoins d’installer une chaufferie.

ACÉTATE 28 : Arénas :Les enjeux d’un projet

Plusieurs défis doivent être relevés lorsque l’on veut implanter des mesures d’efficacitéénergétique dans les arénas. Le premier problème est la durabilité de ces équipementsqui n’ont généralement besoin de travaux importants de remise à niveau que tous les

25 ans en moyenne. Or, c’est au moment de tels travaux ou lors d’une nouvelleconstruction, qu’il est possible d’intégrer de manière rentable des mesures d’efficacitéénergétique nécessitant des investissements moyens à élevés.

Cependant à l’heure actuelle au Canada, de 30 à 40 % des arénas sont actuellementexploités avec des installations qui n’ont fait l’objet d’aucune remise à neuf depuis plusde 25 ans. C’est donc le bon moment d’agir pour planifier l’amélioration de leur efficacitéénergétique. Comme la plupart des arénas ferment un ou deux mois pendant l’été, celafacilite les travaux.

Un aréna typique rejette sur une base annuelle, trois fois plus de chaleur qu’il n’en abesoin pour se chauffer. C’est une bonne indication de l’intérêt d’intégrer les installationsde chauffage et de réfrigération. Au Canada, il se peut cependant qu’au cœur de l’hiver ily ait quelques jours ou quelques semaines pendant lesquelles les besoins de chauffage

dépassent les rejets thermiques. Il faudra en tenir compte lors de la conception dusystème.

Dans certaines provinces canadiennes, les tarifs d’électricité comprennent un coûtassocié à la puissance maximale appelée au cours d’une année. Les coûts facturés pourcette puissance peuvent représenter jusqu’à 40 % des coûts en électricité d’un aréna.Dans ces provinces, l’analyse des mesures d’efficacité énergétique envisagées doiventdonc non seulement comprendre les économies d’énergie mais aussi leur impact sur lesappels de puissance de l’aréna.

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ACÉTATE 29 : Exemple : Québec, CanadaSupermarché de Repentigny

Le supermarché Loblaws de Repentigny, au Nord-Est de Montréal est un projet dedémonstration de mesures d’efficacité énergétique appliquées à un magasin de10 000 m2. Des boucles secondaires sont utilisées aussi bien du côté chaud que du côtéfroid des groupes frigorifiques. Les systèmes frigorifiques qui alimentent les comptoirsréfrigérés rejettent leur chaleur dans une boucle à température moyenne, capable defournir 250 kW de chauffage aux locaux et à l’air de ventilation. Les systèmesfrigorifiques qui alimentent les congélateurs sont refroidis par une autre bouclesecondaire, à plus basse température qui fournit 220 kW de chaleur en alimentant despompes à chaleur qui en relève le niveau de température. En été, ces mêmes pompes àchaleur peuvent être configurées en mode climatisation. Un désurchauffeur fournit l’eauchaude sanitaire. Les systèmes de réfrigération à basse température bénéficient dusous-refroidissement du gaz réfrigérant condensé.

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ACÉTATE 29 : Exemple : Québec, CanadaSupermarché de Repentigny (suite)

C’est la boucle secondaire qui distribue le froid aux comptoirs réfrigérés qui sous-refroiditle réfrigérant condensé du système des congélateurs.

De plus, les compresseurs utilisés permettent de varier la pression à leur sortie, et doncla température de condensation selon les besoins de chauffage du bâtiment et latempérature extérieure.

ACÉTATE 30 : Exemple : Québec, CanadaSupermarché de Repentigny (résultats)

Le supermarché de Repentigny n’a aucun système de chauffage ni chaudière de secourset n’utilise aucun combustible. On ne peut mieux illustrer l’intérêt de l’intégration des

systèmes de chauffage et de réfrigération dans un supermarché. Des systèmes demesure ont été installés sur ce projet et on procède actuellement au suivi de sesperformances. On a déjà pu constater que la consommation d’énergie est 20 % plusfaible que celle d’un supermarché équivalent dans la même région et que les émissionsde gaz à effet de serre ont été réduites de 75 %. Ces réductions d’émissions de gaz àeffet de serre ne sont pas seulement dues à l’élimination des besoins en combustiblefossile, mais aussi et surtout à cause de la réduction des fuites de gaz réfrigérants. Cesinstallations ont été mises en route sans aucune mauvaise surprise, leur mise au points’est faite avec un minimum d’intervention et elles fonctionnent sans aucun incidentdepuis avril 2004.

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ACÉTATE 31 : Exemple : Québec, Canada

Patinoire de Val-des-Monts La patinoire municipale de Val-des-Monts, au Nord-Est d’Ottawa a adopté un grandnombre de mesures visant à réduire la consommation énergétique et les impactsenvironnementaux de ce bâtiment. Les systèmes de chauffage, de réfrigération et declimatisation sont entièrement intégrés au moyen d’une boucle secondaire qui récupèrela chaleur des groupes frigorifiques. Cette boucle alimente un chauffage à bassetempérature par plancher radiant et une pompe à chaleur qui produit l’eau chaudesanitaire et nécessaire pour surfacer la glace. Les rejets thermiques servent également àchauffer les fondations sous la dalle du bâtiment, à fondre la neige produite par lamachine à surfacer la glace. Les surplus restants peuvent être stockés ou envoyés versun bâtiment municipal voisin, pour le chauffer.

Le système comprend trois types de stockage : une réserve de 2 000 L d’eau chaude,une masse thermique comprise entre les fondations et la dalle de la patinoire danslaquelle on stocke du froid, et un réseau horizontal de boucles fermées qui sertd’échangeur de chaleur enfoui dans le sol. Les deux premiers modes de stockagethermique répondent à des besoins de quelques heures à court terme. Le dernier modede stockage permet de stocker de l’énergie chaude ou froide d’une saison à l’autre.

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ACÉTATE 32 : Exemple : Québec, CanadaPatinoire de Val-des-Monts (suite)

Deux techniques ont permis de réduire l’énergie de pompage du fluide secondaire derefroidissement de la dalle de la patinoire. D’abord, la configuration du réseau detuyauterie permet à ce fluide froid de traverser 5 fois la dalle de la patinoire, au lieu de 2,comme cela se fait habituellement. Ensuite, on a utilisé six pompes en cascade, de3 chevaux-vapeur chacune, ce qui permet de faire varier le débit de fluide réfrigérant enfonction des besoins de la glace de la patinoire.

Les installations frigorifiques de Val-des-Monts ont été conçues en fonction de son climatfroid en hiver : les compresseurs peuvent travailler à différents taux de compression, cequi permet de réduire la température de condensation lorsque de basses températuresextérieures le permettent.

Un plafond très réfléchissant et à basse émissivité dans l’infra-rouge permet d’optimiserles besoins d’éclairage artificiel. Cet éclairage est réalisé au moyen de lampe à très haut

rendement. Une puissance électrique de 10,5 kW suffit ainsi à éclairer cette patinoire,cette valeur est à comparer à celle typique habituelle pour une patinoire de mêmesdimensions, soit 25 kW.

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ACÉTATE 33 : Exemple : Québec, CanadaPatinoire de Val-des-Monts (résultats)

L’ensemble des mesures d’efficacité énergétique implantées dans la patinoire ont amenédes économies d’exploitation significatives à la municipalité de Val-des-Monts. Elles ontde plus permis de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre. Laconsommation d’énergie de la patinoire de Val-des-Monts est 60 % moins élevée quecelle de la même patinoire construite selon le code modèle canadien. C’est ce qui estillustré par la figure ci-contre qui montre la consommation énergétique moyennemensuelle de la patinoire de Val-des-Monts en comparaison de la moyenne desconsommations de 40 autres patinoires comparables au Québec, au cours de l’hiver2001-2002. De plus, la demande de pointe de l’aréna de Val-des-Monts est 50 % plusbasse que la moyenne des arénas du Québec. Le total des économies réalisées auniveau des économies d’énergie et de la puissance facturée est de l’ordre de 60 000 $par année.

Grâce à l’utilisation de groupes frigorifiques compacts hermétiques et de bouclessecondaires de fluides refroidissants, l’aréna complet n’utilise que 36 kg de gazréfrigérant de synthèse au lieu des 500 kg typiquement utilisés dans ce typed’installation. C’est ce qui contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre deplus de 90 % à Val-des-Monts par rapport à une patinoire typique.

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ACÉTATE 34 : Exemple : Québec, CanadaPatinoire de Val-des-Monts (suite)

De plus, le type de réfrigérant utilisé n’a pas d’impact sur la couche d’ozoneatmosphérique.

Lorsqu’il faut la remettre en service à la fin de l’été, ou l’arrêter en fin de saison, l’arénade Val-des-Monts n’exige aucune compétence particulière. Ainsi, il n’y a pas besoin dedonner de contrat de service à une entreprise spécialisée. Dans d’autres circonscriptions,cependant des règlements locaux peuvent l’imposer.

Le chauffage des gradins par plancher radiant est très apprécié pour son confort par lesspectateurs de l’aréna de Val-des-Monts.

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ACÉTATE 35 : Modèle RETScreen® pour projets d’efficacité énergétiquedans les arénas et les supermarchés

Le modèle RETScreen pour projets d’efficacité énergétique dans les arénas et lessupermarchés peut être utilisé dans le monde entier pour aisément évaluer leséconomies d’énergie, les coûts globaux sur la durée de vie et les réduction d’émissionsde gaz à effet de serre de projets d’adoption de techniques performantes de réfrigérationou d’autres mesures d’efficacité énergétique. Le modèle permet d’évaluer l’impact detelles mesures appliquées aux supermarchés et aux arénas, en incluant les patinoires dehockey et de curling. Ces mesures comprennent l’intégration des systèmes de chauffageet de réfrigération qui permet de combler tous les besoins thermiques de ce type debâtiments, incluant le chauffage, la fourniture d’air neuf de ventilation et la productiond’eau chaude, en utilisant uniquement la chaleur rejetée par les machines frigorifiques.Le modèle tient compte des fuites de gaz réfrigérant de synthèse qui peuvent êtreconsidérablement réduites au moyen de boucles utilisant un fluide secondaire, ce quiabaisse d’autant les émissions de gaz à effet de serre.

Il y a d’autres mesures d’efficacité énergétique prises en compte par le modèle :l’amélioration de l’éclairage et la diminution du rayonnement infra-rouge émis par leplafond, le taux de compression variable des groupes frigorifiques, l’épaisseur de glace etde la couche de béton au-dessus du réseau de tuyauterie de refroidissement de lapatinoire et d’autres mesures abordées dans cette présentation.

Le modèle RETScreen offre aux utilisateurs de choisir plusieurs devises, plusieurssystèmes d’unités et comprend des outils auxiliaires d’aide à l’analyse d’un projet.

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ACÉTATE 36 : Conclusions

Les supermarchés et les arénas sont d’importants consommateurs d’énergie. Cette

présentation a permis de montrer qu’il existe des mesures rentables d’économiesd’énergie et d’amélioration des installations frigorifiques des arénas et dessupermarchés. Ce ne sont pas uniquement les économies d’énergie qui sont en jeu dansces projets mais aussi d’importantes réductions des émissions de gaz à effet de serre àcause des fuites de réfrigérants de synthèse.

Grâce à l’intégration des procédés de production de froid et de chaleur, il est possible decombler en très grande partie les besoins de chauffage des supermarchés ou desarénas, à partir des rejets thermiques des groupes frigorifiques. Dans certains cas, il estmême possible d’éliminer tout recours à un combustible ou à une chaufferie pourchauffer ces bâtiments.

RETScreen calcule les économies d’énergie et la réduction des émissions de gaz à effetde serre d’une vaste gamme de mesures d’efficacité énergétique et d’amélioration des

installations frigorifiques applicables aux supermarchés et aux arénas. Grâce à cescalculs, RETScreen réduit considérablement les coûts de réalisation des étudespréliminaires de faisabilité.

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ACÉTATE 37 : Questions?

Voici la fin du module de formation Analyse de projets d’efficacité énergétique dans lessupermarchés et les arénas du cours d’analyse de projets d’énergies propres deRETScreen International.

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cours eesa

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