Mécanique & Énergie

Boucle d’eau mitigée 1

La boucle d’eau mitigée 1 est destinée exclusivement au chauffage de l’eau de tous les bâtiments de la phase 1 (condos, bureaux et industries). La demande de chaleur est donc sur toute l’année. Les procédés, qui vont alimenter cette boucle en chaleur, produisent de la chaleur aussi sur toute l’année. Ce sont les procédés de réfrigération et de congélation industrielle dans la brasserie et la boulangerie. Les appoints, à ces procédés, seront réalisés par des panneaux thermiques solaires situés sur les toits de l’immeuble de grande hauteur.

Le tableau suivant présente les demandes et apports de chaleur en eau chaude sanitaire de la phase 1 :

Nous observons donc qu’il est possible de combler 94% de la demande totale annuelle d’eau chaude sanitaire qu’en récupération de chaleur et énergie renouvelable.

La figure suivante, montre le schéma de la boucle d’eau mitigée 1 :

 

Boucle d’eau mitigée 2

La boucle d’eau mitigée 2 est destinée au chauffage de l’air et au chauffage de tous les bâtiments de la phase 1 décrits dans le tableau suivant. Les charges d’équipements et d’éclairage seront comblées par Hydro-Québec. Les demandes en chauffage et en refroidissement sont variables selon la période de l’année. Le système alimentant cette boucle est la géothermie avec une chaudière gaz à condensation en appoint.

	Grande tour	Boulangerie	Serre aquaponique	Microbrasserie	Total
Chauffage (kWh)	1 957 505	53 083	35 014	193 755	2 239 358
Refroidissement (kWh)	578 453	294 614	55 647	890 480	1 819 194
Équipements (kWh)	697 369	361 664	163 600	260 686	1 483 319
Éclairage (kWh)	560 722	70 081	814 230	137 083	1 582 117
Total (kWh)	3 794 049	779 441	1 068 491	1482 005	7 123 987
Superficie (m²)	25 000	2 500	5 000	5 000	37 500
Total (kWh/m²)	152	312	214	296	–

La figure suivante, montre le schéma de la boucle d’eau mitigée 2 ainsi que les différents apports et rejets selon les saisons extrêmes, l’été à gauche et l’hiver à droite :

La géothermie fournie 100% des charges de climatisation l’été et 80% de la charge de chauffage l’hiver.

Condos

Le schéma de la suivante représente la ventilation et le chauffage d’un appartement. La thermopompe, alimentée par la boucle d’eau mitigée 2, permet de chauffer un circuit fermé d’eau. Ce circuit d’eau chauffe les radiateurs au périmètre de l’appartement et le serpentin de ventilation lorsque la ventilation est mécanique (air mélangé provenant de l’UTA sur le toit). Quand la ventilation naturelle est possible (vent et température), l’air frais est directement envoyé dans le condo. Le retour de l’air se fait par la cheminée solaire dans les deux configurations. En été, le circuit d’eau passant dans le serpentin, retire la chaleur de l’air et réchauffe la boucle d’eau mitigée 2.

 

Boulangerie

Concernant les systèmes CVCA de la boulangerie, nous avons choisi d’alimenter le chauffage et la climatisation des usines avec la boucle d’eau 2. Les charges de chauffage et de climatisation sont décrites dans la partie de la boucle d’eau mitigée 2. La figure suivante montre le schéma du système. Pour la boulangerie, la ventilation fonctionne avec 100% d’air frais. Une roue enthalpique récupère la chaleur rejetée de l’air évacué.

Synergies

Récupération du CO2

L’aquaponie a besoin d’une grande quantité de CO2 et la brasserie rejette du CO2 lors du procédé de fermentation de la bière. Notre système de récupération permettra de récupérer 22 % des besoins de l’aquaponie.

 

Récupération d’eau de pluie

En utilisant 80% de la toiture de la tour principale de de la phase 1 soit 2675 m², il est possible de récupérer 2 041 408 L d’eau de pluie par année ce qui correspond à 41% de l’eau de toilette utilisée pour toute la phase 1.

Récupération de chaleur des industries

La boucle d’eau mitigée 1 permettra de récupérer la chaleur des procédés de réfrigération et congélation des industries pour chauffer l’eau chaude domestique de la phase 1.

Ventilation hybride

La ventilation naturelle est peu utilisée au Québec, voir même au Canada. Toutefois, notre équipe a choisi d’opter pour une solution innovatrice en sortant du cadre commun. Il s’agit d’un moyen d’optimiser l’utilisation de ressources renouvelables, chose qui selon nous, est un aspect important qui permettra de rendre le site unique et d’aider l’image «verte» de la ville en diminuant la consommation d’énergie.

La partie de gauche de la figure suivante montre les entrées d’air lorsqu’il est possible d’utiliser la ventilation naturelle (température extérieure entre 10 et 18°C), tandis que la partie de droite de la figure montre le système de ventilation mécanique. Pour ce faire, quatre UTA sont installés au sommet des différentes sections. Ceci permet de fournir de l’air neuf ou de l’air mélangé dépendamment des zones. Cet air frais est acheminé via des conduites descendant dans le mur de la tour vers les 54 thermopompes qui permettent d’ajuster la température de l’air et le débit pour chaque section. L’échange thermique se fait via une boucle d’eau liée à un système de géothermie. La tour solaire muni d’une masse thermique à son sommet permet de rejeter l’air chaud vers l’extérieur en été, tandis qu’en hiver l’air chaud est en partie renvoyé dans la géothermie et dans le stationnement sous terrain.

Système CVCA de l’ensemble du site

Le tout devrait se dérouler sur une période d’environ 10 ans pour la construction des phases 1 à 4. La phase 5 sera construite par la suite et sera adaptée en fonction des besoins du site. En suivant le plan initial, cette tour serait constituée de bureaux et de condos et serait similaire à la tour de la phase 1. Pour l’instant nous pouvons donc dire que les mêmes systèmes seraient utilisés pour cette dernière phase.

Phase 2 (Usine, Serre hydroponique, Ateliers)

La phase 2 est séparée en deux groupes de bâtiments distincts. La partie de gauche sur la figure 9 représente une usine alimentaire au niveau du sol avec quelques étages d’ateliers puis des serres hydroponiques sur le toit. Voici la liste des systèmes utilisés dans cette partie :

• Mur solaire photovoltaïque sur le mur sud de l’usine et des ateliers.
• Boucle d’eau mitigée qui reçoit les dégagements de chaleur de l’usine, des ateliers et de la serre afin de l’utiliser pour préchauffer l’air et être utiliser comme chauffage périmétrique.
• Chaudière à gaz à condensation en appoint dans la boucle d’eau.
• Tour d’eau pour contrôler la température de la boucle en été.
• Une thermopompe pour contrôler la température dans chaque environnement.

Phase 2-3-4 (Bureaux et ateliers)

La partie de droite de la phase 2 sur la figure 9, les phases 3 et 4 représentent des bureaux et habitations. Voici la liste des systèmes utilisés dans cette partie :

• Chaudière à gaz à condensation pour chauffer l’eau sanitaire.
• Plainte électrique au périmètre.
• Thermopompe dans chaque unité pour contrôler la température de l’air.
• Construction en béton pour augmenter la masse thermique.
• Petites serres sur les toits.
• Système de récupération de l’eau de pluie pour les toilettes.