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

Table des matières Exemple de consommation énergétique Le projet Simulations énergétiques Réfrigération vs Chauffage Solution retenue Amélioration futur Conclusion

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

Ancien réfrigérateur

Nouveau réfrigérateur 6x inférieur

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

Communauté Cris de Mistissini Population 3467 Signification Grosse Roche Distances 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

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

Centre communautaire de Mistissini (68 500 pi2) Un aréna, 8 mois/ans (17 000 pi2) 1300 spectateurs (10 500 pi2) 6 vestiaires (5 400 pi2) Centre communautaire (33 000 pi2) Gymnase – refuge d’urgence Cuisine Fitness Bureaux – Salle de conférence Bibliothèque – Grand hall

Centre communautaire de Mistissini

Centre communautaire de Mistissini

Centre communautaire de Mistissini

Contraintes de conception Refuge d’urgence 700 personnes 15 000 cfm air frais Autonomie > 5 jours 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 Température intérieure des gradins: 59°F

Simulations énergétiques Logiciel DOE2.1E 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

Consommation aréna référence (tout électrique) 2 544 000 kWh/ an  232 500 $/ an

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

Rejet de chaleur vs. Chauffage RT 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 l00% chaleur rejetée Chauffage à basse température (max 100°F) Thermopompes

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

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

Solutions retenues aréna Récupération totale de la chaleur rejetée par les compresseurs 3 unités de 2 compresseurs (R404A)  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 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 CO2 Préchauffage de l’eau chaude domestique par thermopompes Chaudière à huile pour le préchauffage de l’air frais et l’urgence

Schéma

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

Dimensionnement des puits Centre communautaire de Mistissini DOE-2.1E-133 5/12/2005 2:03:51 PDL RUN 1 Propose REPORT- PS-C EQUIPMENT PART LOAD OPERATION WEATHER FILE- ROBERVAL 1968 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- TOTAL ANNUAL FALSE ELEC THERMAL HOURS AT PERCENT PART LOAD RATIO HOURS LOAD LOAD USED USED EQUIPMENT (MBTU) (MBTU) (KWH) (MBTU) 0 -- 10 -- 20 -- 30 -- 40 -- 50 -- 60 -- 70 -- 80 -- 90 -- 100 - 110+ ----- ------ ------ ------ ------ ELEC-HW-BOILER 4438 659 615 537 446 369 314 284 111 33 1 7807 1666.5 0.0 488285. 0.0 4438 659 615 537 446 369 314 284 111 33 1 OPEN-REC-CHLR 0 6579 470 373 293 221 185 137 108 201 193 8760 534.2 0.0 161631. 0.0 0 6579 470 373 293 221 185 137 108 84 310 COOLING-TWR 7332 744 307 255 92 26 3 1 0 0 0 8760 1076.8 0.0 16728. 0.0 7332 744 307 255 92 26 3 1 0 0 0

Déshumidificateur

Salle mécanique I

Salle mécanique II

Puits géothermiques

Économies d’énergie Économies 1 559 000 kWh/ an  - 61% Référence Proposé 985 300 kWh/ an  74 700 $/ an 2 544 000 kWh/ an  232 500 $/ an Économies 1 559 000 kWh/ an  - 61% 157 800 $/ an  - 67% 460 tonnes de CO2

Coûts A venir

Érection structure

Fosse à neige

Puit test géothermie

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

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%

Conclusions A venir

Merci ! QUESTIONS ?