ARCHIVÉE - CVC

Le chauffage, la ventilation et la climatisation (CVC) sont parmi vos utilisations de l'énergie les plus importantes; toutefois, ces systèmes jouent un rôle critique pour assurer le niveau de confort et de satisfaction de vos clients. Si votre établissement est trop chaud ou trop froid, vous pouvez vous attendre à des plaintes. La qualité d'air est une autre considération importante, surtout dans les secteurs cloisonnés ou sujets à de fortes concentrations d'odeurs. Assurez-vous que les composantes des systèmes CVC sont complémentaires afin d'obtenir un rendement optimal, surtout si le système de ventilation distribue tant l'air chauffé que l'air climatisé.

Il y a plusieurs types de systèmes CVC, mais au Canada, la plupart des hôtels et des restaurants utilisent des systèmes monoblocs indépendants qui combinent le chauffage, la ventilation et la climatisation. Les unités de toiture sont souvent utilisées pour les bâtiments d'un étage à une zone, tels que des restaurants. Les unités de CVC terminales ou climatiseurs terminaux autonomes (packaged terminal air conditioners ou PTAC) sont d'utilisation courante dans les chambres d'hôtel ou de motel de dimensions petites ou moyennes et sont généralement montées sur un mur extérieur ou sous une fenêtre; elles permettent le réglage par les clients. Les unités de type ventilo-convecteur (fan coil units) sont des composantes d'un système central utilisées dans des installations d'hôtel de moyenne à grande dimension. Dans ces systèmes, l'air est propulsé à travers des serpentins qui sont alimentés en eau chaude ou froide à partir d'une centrale d'énergie. L'eau chaude est produite par des chaudières et l'eau froide, par des refroidisseurs. Des économies peuvent aussi être réalisées par l'utilisation efficiente de tours de refroidissement, d'appareils de traitement de l'air, d'échangeurs de chaleur air-air, de pompes à chaleur et d'autres équipements CVC.

Mesures d'économies courantes en CVC

• Choisir le bon système pour votre établissement lorsque votre système CVC a besoin d'être remplacé, à la fin de sa vie utile. En plus de l'efficacité énergétique, la puissance, le poids, le coût d'entretien et le niveau de bruit sont aussi des caractéristiques importantes à considérer.
• Les appareils de traitement de l'air devraient être assortis d'économiseurs d'air extérieurs pour que l'air extérieur puisse être utilisé pour le refroidissement naturel à l'automne et au printemps ainsi que pendant les fraîches nuits d'été, lorsque le niveau d'humidité n'est pas trop élevé.
• Les thermostats intelligents permettent de programmer des températures limites de chauffage et de refroidissement pour contrôler les niveaux inutilement hauts ou bas choisis par les clients; de plus, ils offrent des contrôles et des affichages numériques qui donnent de l'information plus précise que les modèles traditionnels.
• L'abaissement de température de nuit nécessite l'installation d'un thermostat automatique qui réduit la température lorsque le restaurant est fermé.
• Les ventilateurs-récupérateurs de chaleur (VRC) et les ventilateurs-récupérateurs d'énergie (VRE) ont des ventilateurs d'entrée et d'évacuation équilibrés qui satisfont tous les besoins de ventilation sans produire de déséquilibre de pression ou de courants d'air indésirables. Les VRC affichent des taux d'efficacité aussi élevés que 85 à 95 p. 100 avec une période de récupération approximative de 3,5 années. Ce type d'équipement devrait être considéré dans tous les cas où l'air est évacué de façon continue et où il faut une ventilation ou une entrée d'air appoint.
• Les entraînements à vitesse variable ou variateurs de vitesse, décrits dans la section « Moteurs et entraînements », peuvent être utilisés avec les systèmes de ventilation à volume d'air variable (VAV), pour régler la vitesse des ventilateurs selon les besoins requis. Par exemple, dans la cuisine vous pouvez relier le fonctionnement des ventilateurs et des brûleurs pour réduire la consommation en période de cuisson hors pointe. Assurez-vous que l'évacuation n'est pas réduite au point de permettre aux odeurs d'être transportées dans d'autres secteurs de votre établissement.
• L'isolation de zone et le contrôle de la ventilation selon la demande permettent de réduire le taux de ventilation dans les secteurs où le niveau de dioxyde de carbone est bas. Cela peut impliquer d'ajouter des entraînements à fréquence variable (mentionnés dans la section « Moteurs et entraî-nements ») et des registres d'air, ainsi que de réduire la quantité d'air extérieur utilisée. En réduisant le débit d'air, vous pouvez non seulement diminuer la consommation d'énergie due à la ventilation, mais aussi celle requise pour le refroidissement et le chauffage.
• L'isolation amovible et réutilisable est un type d'isolation ininflammable pour la tuyauterie, les soupapes et les garnitures; la période de récupération à la suite de l'installation de ce matériau est de l'ordre de quatre mois ou plus. Ce type d'isolant permet un accès plus facile aux pièces isolées et peut facilement être remplacé. L'isolation traditionnelle qui est enlevée ou endommagée lors de travaux d'entretien n'est souvent jamais remplacée, ce qui se traduit par d'énormes pertes ou gains de chaleur, de la condensation ou des risques reliés à la sécurité.
• L'entretien approprié est important dans tout système. Sans un entretien adéquat, les coûts d'exploitation risquent d'être plus élevés, la durée de vie de l'équipement plus courte, et des réparations coûteuses peuvent survenir. Ceci est particulièrement vrai dans le cas des tours de refroidissement, qui sont sujettes aux dépôts calcaires, à l'encrassement des buses (gicleurs), à la croissance d'espèces biologiques, à une faible circulation d'air et à un faible rendement des pompes de circulation; les frais d'exploitation peuvent alors grimper de 10 à 25 p. 100. Dans les appareils de traitement de l'air, l'ajout de filtres à haute efficacité diminue l'accumulation de poussière ainsi que les risques de contamination dans les réseaux de distribution d'air. Dans les chaudières neuves, l'entretien adéquat peut entraîner des économies de l'ordre de 20 p. 100. Pour plus d'information sur l'entretien, reportez-vous à la section « Recommandations » de ce guide.

Mesures spécifiques reliées au chauffage

• Les chaudières à condensation à haute efficacité peuvent vous permettre d'économiser beaucoup d'énergie quand vient le temps de remplacer vos anciennes chaudières. Avec une période de récupération d'environ 2 à 6 ans comparativement aux chaudières de qualité moyenne, ces appareils peuvent réaliser des efficacités saisonnières aussi hautes que 96 p. 100 (contre 75 p. 100 pour de vieilles chaudières). Leur coût initial est de l'ordre du double d'une chaudière de qualité moyenne; par exemple, elles pourraient nécessiter une modernisation du réseau de tuyauterie ou des unités terminales de chauffage.
• Les économiseurs sont des échangeurs de chaleur qui récupèrent l'énergie des fumées et des gaz de combustion pour préchauffer l'adduction d'eau à la chaudière. En raison d'un coût moyen d'installation de 35 000 $ et une augmentation d'efficacité de 5 à 10 p. 100, la période de récupération approximative d'un tel investissement est de 4 à 10 ans dans de gros établissements.
• Les préchauffeurs d'air utilisent les gaz chauds de cheminée pour préchauffer le carburant et l'air avant la combustion. Leur coût moyen d'installation est de 15 000 $, et la période de récupération, d'environ 2,5 à 3,5 ans.
• L'ajustement de la combustion de chaudière et le dispositif de compensation de l'oxygène minimisent la perte d'énergie en réduisant l'excès d'air ou de combustible dans la chaudière. Un système de contrôle automatisé d'équilibrage de l'oxygène réduit les coûts d'exploitation en assurant le maintien du rapport approprié de combustible et d'air. Avec un coût type d'installation de 10 000 $ pour une chaudière de 300 HP, ces unités peuvent donner des réductions d'énergie de 1 à 5 p. 100 avec une période de récupération d'environ 5 ans.
• La récupération de chaleur de l'eau de purge qui s'écoule continuellement des chaudières s'effectue par l'utilisation d'un échangeur de chaleur. Le prix de tels systèmes varie de 10 000 $ à 35 000 $ en fonction de la quantité de vapeur produite, et la période de récupération est d'environ 6,5 ans.
• Le système de contrôle et de surveillance continue de purge des chaudières réduit la perte d'eau chaude qui s'en écoule continuellement. La période de récupération de tels systèmes, qui coûtent entre 2 500 $ et 6 000 $, est d'environ 5 ans.
• Les registres automatiques de cheminée évitent que la chaleur résiduelle soit évacuée par le conduit de fumée, diminuant ainsi la quantité d'air qui passe par l'échangeur de chaleur de la chaudière et améliorant le niveau de confort pendant les mois d'hiver en retenant l'humidité dans le bâtiment.

Mesures spécifiques reliées au refroidissement

• Les refroidisseurs à haute efficacité ont des contrôles, des condenseurs et des compresseurs améliorés par rapport à ceux des modèles réguliers. Par contre, leurs coûts supérieurs n'engendrent pas toujours une période de récupération intéressante, et ils ne peuvent compenser les inefficacités des autres composantes du système de refroidissement telles que les pompes, les tours de refroidissement ou les contrôles.
• Le choix de réfrigérant peut à lui seul faire économiser de l'énergie. Par exemple, les refroidisseurs qui utilisent le HCFC-123 ont actuellement le plus haut niveau d'efficacité à 0,49 kW par tonne.
• Le stockage d'énergie thermique (SET) permet d'emmagasiner de l'eau froide afin de l'utiliser plus tard pour refroidir l'air. Cette stratégie est particulièrement utile pour réduire la demande de pointe durant les jours d'été. La période de récupération d'une telle mesure est de l'ordre de 10 ans.

Le vocabulaire du CVC

Le Btu/h mesure la puissance calorifique des chaudières ou la puissance frigorifique des refroidisseurs, c'est-à-dire la quantité de chaleur ou de froid généré par heure. Cette unité équivaut à 0,000295 kW ou à 0,000001055 GJ/h (un millionième de gigajoule par heure).

Le HP (horsepower) d'une chaudière équivaut à 33 520 Btu/h, à 9,8 kW, à 15,7 kg/h de vapeur ou à 0,0353636 GJ.

L'efficacité d'une chaudière peut être calculée facilement en divisant la quantité d'énergie produite par la quantité d'énergie d'entrée, puis en multipliant par 100. On considère des facteurs tels l'efficacité de combustion et l'efficacité d'échange thermique de la chaudière.

L'efficacité d'un refroidisseur de grande capacité est décrit en kW/tonne, soit le rapport entre la puissance d'entrée et le nombre de tonnes de refroidissement produites. Une tonne est la quantité d'énergie requise pour faire fondre une tonne impériale de glace et équivaut à 12 000 Btu/h ou à 3,516 kW thermiques.

Le taux de rendement énergétique est utilisé pour mesurer le rendement des refroidisseurs plus petits et des unités de toiture. Il est calculé en divisant la puissance de refroidissement en Btu/h par la puissance d'entrée en watts. Plus le taux de rendement énergétique est élevé, plus l'unité est efficace. Une pompe à chaleur standard peut avoir une valeur de 8,9, alors qu'une unité à haute efficacité peut atteindre une valeur de 10,0.

Le coefficient de performance est le rapport entre l'énergie produite et l'énergie consommée. Plus il est élevé, plus le refroidisseur ou la pompe à chaleur est efficace.

Le taux de rendement énergétique saisonnier s'applique à des unités de toiture ayant une puissance de refroidissement de moins de cinq tonnes. Ce taux varie d'une saison à l'autre; il est calculé selon des charges résidentielles représentatives.