Les piscines et la cote ENERGY STAR aux États-Unis et au Canada

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Aperçu

L’objectif de la cote ENERGY STAR est d’offrir une évaluation équitable du rendement énergétique d’une propriété, par rapport à des propriétés semblables, en tenant compte du climat, des conditions météorologiques et des activités commerciales de la propriété. Les piscines, par elles-mêmes, ne sont pas admissibles à la cote ENERGY STAR. Cependant, comme une piscine est une installation commune et très énergivore dans d’autres types de bâtiments commerciaux (p. ex., hôtels et écoles), la cote ENERGY STAR permet certains ajustements pour tenir compte de la présence d’une piscine. Le but de la cote ENERGY STAR est d’attribuer une cote de rendement énergétique à l’utilisation principale du bâtiment, et non à la piscine.

• Approche technique. Un modèle est créé pour permettre une estimation de la consommation d’énergie liée à la piscine. Cette consommation estimative est soustraite de l’énergie à la source réelle du bâtiment, donnant ainsi une estimation de la consommation énergétique du bâtiment sans sa piscine. On peut ainsi évaluer la consommation du bâtiment comme si celui-ci n’avait pas de piscine.
• Types de propriétés. Une piscine intérieure ou extérieure chauffée peut être entrée pour tous les types de propriété admissibles. Ces données seront alors intégrées au calcul de la cote ENERGY STAR. Il n'existe aucun ajustement ou calcul pour les piscines non chauffées, car celles-ci consomment beaucoup moins d'énergie que les piscines chauffées et influent beaucoup moins sur la consommation énergétique de la propriété au complet.
• Ajustements. Le modèle de la piscine repose sur des hypothèses d’ingénierie au sujet des besoins énergétiques d’une piscine, qui sont les suivants :
• Chauffage. Prise en compte de l’énergie nécessaire pour maintenir une température constante tout en tenant compte de la perte de chaleur due aux phénomènes de convection, d’évaporation et de rayonnement.
• Pompage. Prise en compte de l’énergie associée à la circulation de l’eau de la piscine.
• Date de publication. Le modèle est mis à jour régulièrement parallèlement à la mise à jour des normes industrielles en matière de conception et de fonctionnement et à l’accès à des données d’ingénierie améliorées :
  • Dernière mise à jour : Août 2023
  • Publication initiale : janvier 2004

Le présent document contient des renseignements détaillés sur la façon dont la cote ENERGY STAR tient compte de la présence d’une piscine. Il est possible d’obtenir plus d’information sur la démarche générale pour concevoir la cote ENERGY STAR en consultant le document de référence technique pour la cote ENERGY STAR (PDF, 686 KB).

Les prochaines sections du document fournissent des précisions sur l’élaboration du modèle relatif aux piscines :

• Aperçu
• Contexte théorique
• Piscines intérieures
• Piscines extérieures
• Exemple de calcul
• Annexe
• Références

Contexte théorique

Le modèle technique pour prédire la consommation énergétique d’une piscine s’appuie sur les lois fondamentales de physique appliquées aux piscines et leur interaction sur leur espace environnant. L’énergie totale que consomme une piscine chauffée correspond à la somme de la consommation énergétique pour chauffer l’eau de la piscine plus la consommation électrique de la pompe de la piscine. La perte de chaleur d’une piscine comprend les pertes par évaporation, par convection, par rayonnement à grande longueur d’onde par temps froid et par conduction des surfaces latérales vers le sol. Dans le cas des piscines extérieures, la perte de chaleur est compensée par les gains thermiques dus au rayonnement solaire. On peut évaluer la consommation électrique de la pompe de la piscine en fonction de la charge hydraulique, de la taille de la piscine, de son efficacité et de son temps de fonctionnement. La consommation d’énergie pour le chauffage représente une part beaucoup plus importante de la consommation totale que la dépense énergétique liée au travail de la pompe.

La consommation d’énergie de la piscine s’exprime au moyen de la formule ci-dessous. On trouvera dans l’annexe une présentation détaillée des calculs particuliers pour chaque terme.

Énergie_piscine = Énergie_évaporation + Énergie_convection + Énergie _rayonnement - Rayonnement solaire + Énergie_pompe

Le modèle utilise les hypothèses suivantes :

• Chauffage de la piscine intérieure. Pour les piscines intérieures, seules l’évaporation et la convection sont considérées comme des facteurs importants de la perte de chaleur.
• Chauffage de la piscine extérieure. Pour les piscines extérieures, l’évaporation, la convection et le rayonnement solaire sont considérés comme des facteurs importants de la perte de chaleur.
• Pertes par conduction. La perte de chaleur par conduction à travers les surfaces latérales et le fond de la piscine étant minime, elle n’est pas prise en compte.
• Température. Les piscines fonctionnent à une température fixe durant toute l’année.
• Chauffage de l’eau d’appoint. La charge de chauffage de l’eau d’appoint n’est pas prise en compte.
• Convection. Le modèle utilise un coefficient fixe de transfert de chaleur par convection.
• Énergie à la source. Les calculs partent de l’hypothèse que l’eau de la piscine est chauffée au moyen du gaz naturel et qu’un moteur électrique assure le pompage. Le mode de conversion de l’énergie du site à l’énergie à la source est différent selon le pays (É.-U. ou Canada).^{Note de bas de page 1}
• Données de l’équation. Le modèle utilise des valeurs fixes pour la plupart des variables afin de minimiser les entrées de données par l’utilisateur. Les valeurs reposent sur des jugements techniques et sur une analyse de sensibilité paramétrique.

Piscines intérieures

The On trouvera à l’annexe un résumé des équations basées sur des données techniques normalisées, que l’on peut utiliser pour calculer chaque élément qui contribue à la consommation d’énergie (p. ex., la convection). Ces équations standard nécessitent plusieurs données hypothétiques pour des facteurs tels que la température de l’eau de la piscine. La figure 1 présente les paramètres d’entrées qu’utilise l’EPA dans les équations, ainsi qu’une explication des valeurs choisies. Certaines de ces valeurs sont des quantités connues, tandis que d’autres sont des estimations basées sur des pratiques de fonctionnement et des estimations techniques. Cependant, pour plusieurs variables telles que la température de l’eau et le taux d’humidité relative de la piscine, les valeurs peuvent différer en fonction de l’utilisation de la piscine. Une analyse de sensibilité a été effectuée pour évaluer différentes valeurs pour plusieurs variables, suivie d’un examen des répercussions de chaque variable sur la consommation énergétique totale de la piscine, ainsi que des cotes ENERGY STAR obtenues dans Portfolio Manager pour les bâtiments dotés de piscines intérieures. Une combinaison des valeurs a été ensuite choisie pour fournir un ajustement raisonnable à la cote ENERGY STAR.

À partir des valeurs indiquées à la figure 1, le système génère une forme simple de chaque équation indiquée dans l’annexe. La figure 2 présente un résumé de ces équations simples et, dans la partie du bas, une équation combinée finale, qui inclut tous les éléments contribuant à la consommation d’énergie. Cette équation correspond à une équation générale pour calculer la consommation à la source annuelle d’une piscine intérieure, à partir des trois facteurs suivants : la superficie de la piscine, le facteur d’activité et le rapport énergétique source-site.

Dans Portfolio Manager, les utilisateurs ont le choix entre trois tailles de piscine standard (récréative, bassin de 25m, ou olympique). Portfolio Manager supposera une certaine superficie selon la taille sélectionnée. Le facteur d’activité est basé sur le type de propriété et ne requiert pas d'entrer une donnée séparée, car Portfolio Manager génère cette donnée en fonction du type d’utilisation qui occupe plus de 50 % de la superficie totale. Les valeurs relatives au facteur d’activité sont indiquées dans la figure 1. En tenant compte des trois tailles de piscines disponibles et des trois facteurs d’activité, la figure 3 présente les ajustements exacts pertinents à la piscine.

Veuillez noter que les ajustements d’énergie relatifs à la piscine que présente la figure 3 sont présentés en différentes unités pour les É.-U. et le Canada. La cote ENERGY STAR aux États-Unis est établie au moyen d’unités de kBtu d’énergie, alors que la cote ENERGY STAR au Canada est établie en gigajoules (GJ) d’énergie. Bien que les calculs dans Portfolio Manager s’effectuent avec différentes unités, les résultats finaux pour n’importe quelle propriété (aux États-Unis ou au Canada) s’afficheront au choix en kBtu ou en gigajoule (GJ).

Piscine exterieures

Le calcul de la consommation énergétique des piscines extérieures est plus difficile à effectuer que pour les piscines intérieures en raison de la plus grande variabilité des paramètres d’entrée servant à établir les équations de l’annexe. Voici, en particulier, les paramètres susceptibles de présenter des variations notables :

• V. Vitesse du vent
• T_w. Température de l’eau de la piscine
• T_a. Température de l’air ambiant
• Φ. Humidité relative de l’air ambiant
• Rayonnement solaire. Dépend des suppositions concernant le niveau d’ensoleillement de la surface
• t_o. Le temps durant lequel une piscine est utilisée pendant l’année

Pour comprendre la gamme de la consommation énergétique des piscines extérieures, on a effectué une analyse de sensibilité paramétrique afin de calculer les estimations de consommation à partir de plusieurs valeurs appliquées à chacun des paramètres d’entrée susmentionnés. Dans le cas des variables qui varient en fonction du climat, l’examen a porté sur six villes différentes : Boston, Chicago, Denver, Miami, Phoenix et Portland (en Oregon). Dans les deux villes les plus chaudes (Miami et Phoenix), on a supposé que les piscines extérieures étaient ouvertes d’avril à octobre; pour l’analyse des quatre autres villes, on a supposé que ces installations étaient ouvertes de juin à août.

On a observé qu’il existait un large éventail des données estimatives de la consommation énergétique. En raison de cette forte variabilité, des questions supplémentaires dans Portfolio Manager auraient été nécessaires pour obtenir une évaluation plus exacte de la consommation énergétique des piscines. Mais, étant donné que Portfolio Manager a pour but d’évaluer le rendement énergétique du bâtiment et non celui de la piscine connexe, cette approche a été jugée trop complexe pour l’application. On recommande plutôt d’installer des compteurs divisionnaires (des sous-compteurs) pour faire le suivi de la consommation dans les piscines extérieures. L’énergie consommée par la piscine devra ensuite être soustraite du compteur principal et exclue de Portfolio Manager, pour permettre une évaluation du bâtiment seulement.

Dans certains cas, il pourrait être impossible d’utiliser des sous-compteurs pour exclure la consommation des piscines extérieures. Portfolio Manager permettra quand même une analyse comparative du bâtiment et appliquera une estimation conservatrice pour les données de consommation de la piscine. L’estimation est basée sur l’ajustement minimal défini à l’aide de l’analyse de sensibilité paramétrique, avec un calcul de la moyenne pour les lieux compris dans l’analyse précisée à la figure 4. Étant donné qu’il s’agit d’une estimation conservatrice, la méthode la plus précise est d’effectuer un sous-comptage de l’énergie consommée par la piscine et d’en soustraire le résultat de la consommation totale pour n’entrer dans Portfolio Manager que la consommation énergétique du bâtiment principal.

Example calculation

Le calcul de la cote comporte cinq étapes. Celles-ci sont présentées dans le document de référence technique pour la cote ENERGY STAR (PDF, 686 KB). Voici un exemple pour une école aux États-Unis dotée d’une piscine.

1 L’utilisateur inscrit les données relatives au bâtiment dans Portfolio Manager

• Douze mois de données de consommation énergétique pour tous les types d’énergie (valeurs annuelles, fournies sous forme d’entrées de compteurs mensuels).
• Renseignements physiques sur le bâtiment (taille, emplacement, etc.) et détails concernant l’utilisation et l’activité du bâtiment (heures d’exploitation, etc.).