Les défis et les avantages de l’ingénierie durable

Le district scolaire de Mount Prospect, dans l’Illinois, a été confronté à un grand défi. Ils avaient besoin de rénover un bâtiment scolaire des années 1960 qui comprenait une école maternelle, un jardin d’enfants et un centre administratif, et ils voulaient rendre le bâtiment net zéro en carbone et en énergie à un coût raisonnable.

Le district a embauché la société d’ingénierie IMEG pour gérer le projet de rénovation des sentiers fluviaux. IMEG a une longue histoire de projets ambitieux, signant le défi MEP 2040, qui appelle à la neutralité carbone sur tous les projets de construction d’ici 2030.

La carboneutralité est un objectif louable, mais il n’est pas facile à atteindre. IMEG, Trane et d’autres collaborateurs ont travaillé en étroite collaboration pour résoudre de multiples problèmes techniques afin de faire de River Trails un modèle de construction durable.

Transformer un vieux bâtiment en un chef-d’œuvre de la neutralité carbone

Bien que le coût puisse être un problème lors de la construction ou de la modernisation de structures pour atteindre la carboneutralité, River Trails a bénéficié d’une subvention de 2 millions de dollars de l’Illinois Clean Energy Foundation. Le projet a également mis en évidence l’engagement du district scolaire de River Trails envers la durabilité, à la fois pour réduire les coûts énergétiques et servir de modèle pour les autres.

L’ingénieur mécanique de l’IMEG, Ted Dodas, qui a aidé à diriger le projet, et son équipe ont été tenus de respecter des règles strictes régissant l’enveloppe du bâtiment et les sources d’énergie, afin de répondre aux normes de construction écoénergétiques du projet et à la certification net zéro.

L’école a été construite à l’origine en 1966, avec un parement en briques, des parpaings et un espace d’air. L’une des premières étapes de l’équipe a été de renforcer cet extérieur et d’ajouter de l’isolation.

Le chauffage et la climatisation étaient une autre priorité absolue. Avec le soutien de Trane, l’équipe a examiné une variété de systèmes CVC et a effectué une analyse coûts-avantages approfondie pour obtenir les meilleurs résultats en matière de durabilité. Ils ont finalement conçu des River Trails autour du système de débit de réfrigérant variable (VRF) Trane® / Mitsubishi Electric . Étant donné que le système comporte plusieurs unités, les ingénieurs ont pu construire une tuyauterie distribuée, aidant les architectes à concevoir des salles de classe plus esthétiques.

« Il se peut que vous ne voyiez qu’un diffuseur de cassettes dans les salles de classe, ce qui lui donne un aspect fini, plutôt que d’être simplement une pièce d’équipement », a déclaré M. Dodas. « Les plafonniers installés dans les salles de classe ont éliminé les conduits et accéléré le processus d’installation. Nous avons réalisé de nombreuses économies sur le plan mécanique en utilisant la technologie VRF.

La solution de la pompe à chaleur

L’un des défis était de trouver la bonne combinaison de sources d’alimentation. Initialement, le système a été conçu avec trop de chaleur électrique pour répondre aux exigences de certification. Le gaz aurait enfreint les règles de l’organisme de certification et la géothermie (qui puise de la chaleur dans la Terre) aurait été trop chère.

Mitch Kelley et Austin Fiegel, ingénieurs chez Trane, ont aidé l’équipe IMEG à découvrir de nouvelles solutions. Dodas et ses collègues proposaient des idées différentes, et l’équipe de Trane a fait des recommandations basées sur la façon dont les technologies existantes pourraient fonctionner à River Trails. Ils ont finalement choisi les pompes à chaleur aérothermiques Horizon de Trane, qui sont bien adaptées au confort et aux économies d’énergie.

« Heureusement, Trane peut placer des pompes à chaleur dans les unités sur le toit », a déclaré M. Dodas. « Nous pouvons utiliser les pompes à chaleur la majeure partie de l’année, chaque fois que les températures sont supérieures à zéro degré Fahrenheit. Nous n’avons besoin d’utiliser notre bobine électrique que lorsqu’elle tombe en dessous de zéro. C’était un véritable moment d’eurêka pour nous.

La participation de l’actionnaire dans Net Zero

L’atteinte de la neutralité carbone commence par la conception, la construction et l’équipement, mais dépend de l’utilisation du bâtiment. Pour cela, les propriétaires jouent un rôle essentiel.

« Nous pourrions installer un système beaucoup plus efficace que ce que nous avons fait à River Trails », a déclaré M. Dodas, « mais si le propriétaire l’exploite plus qu’il ne le devrait, il ne fait que gaspiller de l’énergie. Nous voulons établir des relations et éduquer les propriétaires. En fin de compte, ils doivent être conscients de la façon dont ils exploitent leur(s) bâtiment(s) et de la façon dont cela affecte la consommation globale d’énergie.  

La structure de River Trails est subdivisée entre les bureaux du district, l’administration de l’école et l’école proprement dite. Chaque section a des horaires et des niveaux d’activité différents – les administrateurs ont tendance à être plus stationnaires que les enfants de l’école primaire.

IMEG a travaillé en étroite collaboration avec ses clients de River Trails pour comprendre les horaires variés et développer un système qui s’adapterait à cette complexité. Dodas a de nouveau collaboré avec Fiegel et Kelley de Trane pour interpréter les données en temps réel des systèmes de contrôle Trane et développer un plan d’économie d’énergie solide.

« Nous avons effectué des diagnostics hebdomadaires pour voir comment ils fonctionnaient dans le bâtiment », a déclaré Dodas. « Pendant un moment, j’ai vu des pics électriques à 7 heures du matin. Alors, que se passe-t-il à 7 heures du matin ? Les enseignants entrent-ils par une porte particulière ? Heureusement, nous disposons d’excellentes commandes Trane, et je peux dire quelles pièces d’équipement fonctionnent, et travailler avec le propriétaire pour déterminer quelles portes les gens utilisent et s’il existe de meilleures options. Mais ce n’était qu’un scénario parmi d’autres.

Parfois, la solution est aussi simple que de changer lorsque l’équipement est allumé ou éteint. En établissant une relation avec le propriétaire et en comprenant comment le bâtiment est utilisé, IMEG peut chronométrer précisément le moment où les systèmes sont actifs. Même ces petits ajustements peuvent permettre d’économiser des milliers de dollars chaque année.

« Être économe enénergie n’est plus vraiment une option », a déclaré Dodas. « Et c’est formidable ce que font Trane et d’autres acteurs de l’industrie, en adaptant leurs systèmes pour augmenter leur efficacité. En fin de compte, c’est ce type d’innovation qui nous a aidés à atteindre la carboneutralité pour River Trails. Cela a rendu notre travail beaucoup plus facile.