PCC June 2016

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sommaire

JUIN 2016 VOLUME 11 • NUMÉRO 3

4 6

Éditorial Nouvelles de l’industrie

RAPPORT 2016-17

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La compétitivité met la barre haute

Nouveaux visages, remaniements mécaniques et conception rafraîchie : voilà les points saillants de l’offre 2016 PAR JIL MCINTOSH

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Une seconde vie pour le CO2 – 2 e partie Particularités de cette technologie écologique et applications dans les supermarchés modernes PAR DAVE DEMMA

Système de stockage d’énergie à base de glace dans les bâtiments

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La consommation d’électricité en période hors pointe fait toute une différence sur la facture d’énergie PAR MARK MACCRACKEN

HYDRONIQUE MODERNE

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L’eau de déplace-t-elle trop rapidement ?

De nouvelles perspectives sur une question qui circule depuis longtemps PAR JOHN SIEGENTHALER

Le remplacement de chaudières dans des bâtiments existants

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Si l’opération peut sembler simple, l’effectuer correctement comporte néanmoins quelques défis PAR MIKE MILLER

Mélanger l’eau chaude des réseaux hydronique et potable

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Les concepteurs et installateurs doivent être conscients des problèmes potentiels reliés aux sources de chaleur PAR LANCE MACNEVIN

Index des annonceurs

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SUIVEZ-NOUS SUR @ monpccmag JUIN 2016 | PCC 3

éditorial

Quoi de neuf dans l’industrie?

U

n nouveau regroupement ayant pour but de promouvoir l’efficacité énergétique au Québec a été lancé le 17 mai. Il s’agit de l’Alliance québécoise de l’efficacité énergétique (AQEE), qui entend œuvrer particulièrement auprès des clientèles commerciales, institutionnelles et industrielles. L’Alliance se donne pour mission d’agir de manière impartiale pour aider les consommateurs d’énergie à réduire leur empreinte énergétique et améliorer leur bilan. Elle facilitera également le déploiement de programmes de formation en travaillant de concert avec des institutions d’enseignement et des entreprises spécialisées en formation professionnelle.

Un nouveau programme dédié à la lutte contre les changements climatiques a également été mis en branle le 10 mai : Action-Climat Québec. Disposant d’une enveloppe de 12 M$ répartie sur les deux prochaines années, ce nouveau programme remanié et bonifié s’inscrit dans le cadre du Plan d’action 2013-2020 sur les changements climatiques du gouvernement provincial. Les premières demandes d’aide financière ont été traitées jusqu’au 14 juin 2016, mais d’autres appels de projets suivront à l’automne 2016 ainsi qu’à l’hiver 2017.

Un nouveau groupe-conseil a été formé le 9 mai lors du Sommet Construction 2016 organisé par l’Association des professionnels de la construction et de l’habitation du Québec (APCHQ). Piloté par le ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles, le mandat de cette ressource se veut d’améliorer la consommation en énergie des habitations du Québec, lesquelles constituent à la fois une source de grande consommation énergétique pour la collectivité et de dépenses considérables pour les propriétaires. Lire « Les nouvelles de l’industrie » pour en savoir davantage sur ces trois nouvelles initiatives.

Selon notre habitude à cette période de l’année, nous vous proposons notre rapport sur les véhicules de service. De façon générale, les principaux changements des différents modèles offerts reposent davantage sur une conception rafraîchie et quelques remaniements mécaniques.

C’est également le moment de vous présenter notre section Hydronique moderne, laquelle met cette année l’accent sur la fiabilité des systèmes et leur fonctionnement économique.

Voilà donc les grandes lignes du nouveau que nous vous présentons avant les vacances d’été – que nous vous souhaitons des plus ressourçantes et enrichissantes.

Nous vous donnons rendez-vous en septembre, frais et dispos, pour notre rapport de chauffage annuel et d’autres nouveautés.

Directeur de la rédaction 4 PCC | JUIN 2016

80 Valleybrook Drive, Toronto, ON, M3B2S9 tél.: 416 442-5600 – téléc. : 416 510-5140 www.pccmag.ca

DIRECTEUR DE LA RÉDACTION : Luc Boily 450 622-6035 LBoily.pcc@videotron.ca DIRECTEUR ARTISTIQUE : Guy Rhéaume 514 881-2804 Guyr@metrodesign.ca RÉDACTRICE EN CHEF : Kerry Turner 416 510-5218 KTurner@hpacmag.com RÉDACTRICE EN CHEF ADJOINTE Beth McKay 416 510-5215 BMcKay@hpacmag.com C00RDONNATRICE VENTES ET MARKETING : Kim Rossiter 416 510-6794 KRossiter@hpacmag.com ÉDITEUR ADJOINT : David Skene 416 510-6884 DSkene@hpacmag.com DIRECTEUR DE COMPTES : Stephen Kranabetter 416 510-6791 SKranabetter@hpacmag.com DIRECTRICE DE LA PRODUCTION : Cheryl Fisher 416 510-5194 CFisher@annexbizmedia.com DIRECTRICE DE LA DIFFUSION : Urszula Grzyb 416 442-5600 Ugrzyb@annexbizmedia.com ÉDITEUR : Peter Leonard 416 510-6847 PLeonard@hpacmag.com ANNEX PUBLISHING & PRINTING INC. VICE-PRÉSIDENT : Tim Dimopoulos 416 510-5100 TDimopoulos@annexbizmedia.com PRÉSIDENT-DIRECTEUR GÉNÉRAL : Mike Fredericks mfredericks@annexweb.com Entente de publication postale no : 40065710 Enregistrement no : 10815 Le magazine Plomberie, Chauffage et Climatisation est publié cinq fois par année par le magazine HPAC, propriété d’Annex Business Media East. Le magazine PCC est la plus importante publication francophone s’adressant aux entrepreneurs en mécanique du bâtiment du Québec et à leurs fournisseurs.

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Nous reconnaissons l’aide financière du gouvernement du Canada par l’entremise du Fonds du Canada (FCP) pour nos activités d’édition.

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nouvelles de l’industrie ALLIANCE QUÉBÉCOISE DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE Un nouveau regroupement ayant pour but de promouvoir l’efficacité énergétique au Québec a été lancé le 17 mai. Il s’agit de l’Alliance québécoise de l’efficacité énergétique (AQEE), qui entend œuvrer particulièrement auprès des clientèles commerciales, institutionnelles et industrielles. L’Alliance se donne pour mission d’agir de manière neutre et impartiale pour aider les consommateurs d’énergie à réduire leur empreinte énergétique et améliorer leur bilan grâce aux économies réalisées. Elle agira comme un partenaire de premier plan pour les gouvernements et en complémentarité avec ceux-ci dans le déploiement d’initiatives et de programmes en efficacité énergétique au Québec. Grâce à des partenariats stratégiques et à des comités de travail thématiques, l’AQEE entend également

s’investir dans le développement, le partage et la diffusion de connaissances techniques essentielles à la réalisation de projets d’efficacité énergétique durables. Elle facilitera le déploiement de programmes de formation pour des clientèles variées en travaillant de concert avec des institutions d’enseignement et des entreprises spécialisées en formation professionnelle. Comme première activité de réseautage, l’AQEE organise un tournoi de golf le 18 août au parcours Le Diamant de Mirabel.

Une série d’événements techniques sont également en cours de préparation pour l’automne 2016 et l’hiver 2017 (détails au www.aqee.org).

NOUVEAU PRÉSIDENT À L’ICPC-QUÉBEC Pour une troisième année, les membres de l’Institut canadien de plomberie et de chauffage (ICPC), région du

André Descôteaux (g), nouveau président; Sylvain Fournier, président sortant; et Claude Robitaille, coordonnateur de l’ICPC-Québec

Québec, se sont réunis au restaurant Gibby’s du Vieux-Montréal pour leur assemblée générale annuelle (AGA), le 12 mai dernier. À l’exception du poste de président, le conseil d’administration a été reconduit pour la période 2016-2018. Quant à Sylvain Fournier (Moen), au terme

• Conception et innovation – complexe, comportant des UN GALA HAUT EN COULEUR Irriglobe caractéristiques hors du commun.

La cinquième édition du gala • Relève d’entreprise – Plomberie Notons également que le Maestria Maestria de la Corporation des CC Chabot « Bénévole de l’année » a été décerné maîtres mécaniciens en tuyauterie • Formation et développement à Pierre Laurendeau pour ses du Québec (CMMTQ) s’est tenue professionnels – Mécanique nombreuses années d’implication au le 23 avril à l’hôtel Hyatt Regency Northerm sein de la CMMTQ, et que Laurier de Montréal. Présenté tous les • Prévention en santé et sécurité – Nichols s’est mérité le Maestria deux ans, cet événement fait valoir Plomberie Mario Côté « Reconnaissance » pour une vie de le savoir-faire et l’implication des • Service – Plomberie Fury dévouement et de passion envers entrepreneurs en plomberie et • Implication sociale – Plomberie l’industrie. chauffage. Intégrée au congrès de Jubinville la CMMTQ, l’édition 2016 du gala Voici les autres lauréats des Maestria, qui a rassemblé quelque Félicitations à tous les participants Maestrias 2016 par catégorie : 500 convives, a honoré plusieurs • Développement durable – Plomberie et rendez-vous en 2018 pour un entreprises et individus qui se sont autre événement haut en couleur.

Laroche plus particulièrement démarqués par leurs actions dans une sphère de l’industrie. Les prix ont été remis par un jury indépendant composé d’experts en mécanique du bâtiment. À tout seigneur tout honneur, le Maestria « Réalisation de l’année » a été remis au Groupe Jenaco. Ce Groupe Jenaco reçoit le Maestria « Réalisation C’est André Bergeron (gauche), directeur prix est décerné à général de la CMMTQ qui a remis le Maestria de l’année » de Brigitte Samson, directrice une entreprise ayant Ventes résidentielles et partenariat d’affaires « Bénévole de l’année » à Pierre Laurendeau. relevé avec succès Les deux hommes sont en compagnie d’Édith chez Gaz Métro (extrême gauche). À ses côtés la réalisation d’un Cochrane. (le pouce en l’air), on note la présence d’Édith projet spécialement Cochrane, animatrice du gala.

6 PCC | JUIN 2016

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nouvelles de l’industrie d’un mandat de deux ans bien rempli, il céda sa place à André Descôteaux (Deschênes et fils) avec enthousiasme.

Il profita de l’occasion pour remercier les membres de leur participation aux activités (11 % de plus cette année); les responsables des différents comités pour avoir fait progresser les dossiers; et le coordonnateur de l’Institut, Claude Robitaille, pour avoir orchestré le tout d’une main de maître. Il souligna également la création d’un nouveau comité Chauffage hydronique visant à promouvoir ce secteur. À ce propos, la section Contrôle du programme de certification en chauffage hydronique sera traduite, et la Corporation des maîtres mécaniciens en tuyauterie du Québec (CMMTQ) en offrira la formation. D’ailleurs, il est à noter que le site Internet de l’ICPC comporte désormais un volet en français : www.ciph.com (onglet « Français » dans la barre d’outils). Pour sa part, M. Descôteaux a accepté son nouveau mandat dans un esprit de continuité, même s’il s’est dit conscient qu’il remplaçait « une grosse pointure ».

Il a fait un survol des dossiers à venir dans la prochaine année, incluant le Salon Mécanex/Climatex/Expolectriq/ Éclairage (MCEE) qui se tiendra en avril prochain à la Place Bonaventure.

Finalement, l’Institut a accueilli chaleureusement quatre nouveaux membres : Bélanger UPT, Ventes Mectra, Roth Canada et Thermo 2000.

LANCEMENT DU PROGRAMME ACTIONCLIMAT QUÉBEC Visant à mobiliser les Québécois dans la lutte contre les changements climatiques, le programme Action-Climat Québec (www.mddelcc.gouv.qc.ca/ programmes/ActionClimat) disposera d’une enveloppe de 12 M$ au cours des deux prochaines années. Le ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) a confié l’administration du volet touchant les initiatives d’envergure locale ou régionale – représentant 3 M$ du budget – au Fonds d’action québécois pour le développement durable (FAQDD). Une aide financière maximale de 100 000 $ pourrait être accordée pour un projet local et un montant de 200 000 $ pourrait être versé pour un projet régional. Le nouveau programme Action-Climat Québec, rema8 PCC | JUIN 2016

suite de la page 6

nié et bonifié, s’inscrit dans le cadre du Plan d’action 2013-2020 sur les changements climatiques. Un premier lot de demandes d’aide financière ont été traitées jusqu’au 14 juin. D’autres appels de projets suivront à l’automne 2016 ainsi qu’à l’hiver 2017.

CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE – FORMATION D’UN GROUPE-CONSEIL Parmi les annonces présentées au Sommet Construction 2016 organisé par l’Association des professionnels de la construction et de l’habitation du Québec (APCHQ), notons la formation d’un groupe-conseil qui travaillera à l’amélioration de la consommation énergétique des habitations du Québec, lesquelles constituent à la fois une source de grande consommation énergétique pour la collectivité et de dépenses considérables pour les propriétaires. Différentes avenues écoénergétiques seront proposées par le groupe-conseil, incluant la conversion des bâtiments à des formes d’énergie de rechange. Piloté par le ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles d’ici à la création du guichet unique voué à la transition énergétique, il aura pour mandat de trouver des moyens d’agir sur la consommation énergétique, de proposer des orientations et des actions. Il permettra également de faire le point sur les besoins de l’industrie, des consommateurs et du milieu municipal dans le but de proposer au gouvernement des interventions réalistes, inspirées des meilleures pratiques en efficacité énergétique.

PRIX INNOVATION 2016 – MISES EN CANDIDATURE L’Association de la recherche industrielle du Québec (ADRIQ) recueille actuellement, et ce jusqu’au 26 août, les mises en candidature pour les prix Innovation 2016. La 26e édition du gala – qui se tiendra sous le thème « La relève » en novembre prochain – décernera 4 prix individuels et 11 prix d’entreprises. Il est à noter qu’une nouvelle catégorie est venue s’ajouter – Innovation/Automatisation – grâce à un partenariat avec le Regroupement des équipementiers en automatisation industrielle (REAI) et le Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ). Cette année encore, près de 400 décideurs de l’écosystème d’innovation sont attendus, de même que des invités de renom. Les entre-

prises et les bâtisseurs qui accordent un rôle de premier plan à la recherche industrielle et à l’innovation technologique sont encouragés à se manifester (www.adriq.com, onglets « Activités » et « Galas »).

messages de l’industrie TROPHÉE CONSTRUIRE POUR VENTILEX Le spécialiste de la ventilation Ventilex de Saint-Eustache s’est mérité un trophée Construire après avoir été nommé Entreprise de l’année 2016 par l’Association de la construction du Québec (ACQ) – région Laval/Laurentides; une distinction qui souligne de façon particulière le dynamisme, l’excellence et l’engagement qui contribuent au développement d’une région. Il est à noter que le prix sera officiellement décerné à l’entreprise – qui célèbre actuellement ses 40 ans d’existence – lors du banquet Reconnaissance 2016 de l’ACQ, lequel se tiendra le 1 er octobre prochain. Comme autre nouvelle, la compagnie travaille actuellement à rebâtir le système de ventilation de l’Îlot Voyageur de 375 logements sur huit étages dans le Quartier latin à Montréal. La ventilation de chaque appartement et de chaque tour sera assurée par une

Hughes Vallée (g), directeur général et Yves Rousseau, président de Ventilex

Rénovation de l’Îlot Voyageur dans le Quartier latin

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nouvelles de l’industrie unité de ventilation/climatisation/chauffage à débit variable et de récupération d’énergie à haute efficacité. Ce système, qui permet de réduire considérablement les coûts énergétiques, module le débit d’air en fonction de l’occupation. Le projet devrait être complété à la fin juin.

PROMOTEUR VERT DE L’ANNÉE La Société québécoise des infrastructures (SQI) a remporté le prix Promoteur vert lors de la première édition du gala d’excellence Durabilys du Conseil du bâtiment durable du Canada – section Québec, qui s’est tenu au Palais des congrès de Montréal au printemps.

Ce prix reconnaît la contribution de la SQI à l’avancement de l’aménagement et du bâtiment durables au Québec.

Cet engagement de la SQI à réduire son empreinte écologique se traduit notamment dans l’exploitation des immeubles de son important parc immobilier. À la fin de 2014, 112 de ses édifices – soit 96 % des superficies admissibles – avaient obtenu une certification BOMA BESt, symbole d’excellence en matière de gestion écoresponsable des édifices.

suite de la page 8

De plus, depuis 2005, la SQI vise l’obtention de la certification LEED, qui reconnaît le caractère durable de la construction, pour tous ses nouveaux projets. Elle compte actuellement 22 immeubles certifiés LEED, et 11 autres projets sont en instance de certification.

PRIX TOP GUN VIEGA 2015 Le fabricant de systèmes de raccords en plomberie, chauffage et tuyauterie Viega a récemment annoncé les huit gagnants de ces prix Top Gun canadiens. Au Québec, Francis Longtin s’est illustré en remportant ce prix de prestige, lequel souligne le leadership dans l’industrie, tant en apport de nouvelle clientèle qu’en consolidation de clients existants. Directeur régional des ventes, M. Longtin est établi à Montréal. En plus du territoire québécois, il offre son soutien à l’agence des Maritimes, JF Taylor Enterprises. Les sept autres lauréats nationaux sont Russell Olive, Mike Buck, Kerri Sutter, Dennis Harvey, Robin Taylor, Bob Aagaard et Mike Kubacki.

Francis Longtin, directeur régional des ventes au Québec

RBL A/C EST DÉMÉNAGÉE Prenez note que le siège social de la compagnie RBL A/C inc. a maintenant pignon sur rue au 50, Émilien-Marcoux (local 101) à Blainville. Rappelons que l’entreprise offre un grand choix de systèmes de climatisation, de chauffage, de qualité de l’air et d’appareils écoénergétiques à la fine pointe de la technologie dans la région de l’Est-duQuébec pour les secteurs résidentiel, commercial et industriel.

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Rapport annuel sur les véhicules de service

La compétitivité met la barre haute PAR Jil McIntosh

Nouveaux visages, remaniements mécaniques et conception rafraîchie : voilà les points saillants de l’offre 2016

La concurrence féroce dans l’industrie automobile s’avère toujours porteuse de bonnes nouvelles pour les acheteurs. Les segments rarement mis à niveau auparavant le sont maintenant beaucoup plus souvent en réponse aux besoins des clients.

La plupart des modèles 2016 ont subi des modifications mineures, et certains d’entre eux présentent un nouveau visage. Nissan propose deux nouvelles versions de sa camionnette Titan, tandis que Ford a dévoilé les particularités de sa nouvelle Super

FOURGONNETTES UTILITAIRES PLEINE GRANDEUR

Transit de Ford Un tout nouvel ajout à la gamme de Ford en 2015, la Transit, a été mis à niveau en 2016, offrant désormais deux portes coulissantes sur certains modèles, un éclairage intérieur aux DEL, et un système de communication et d’infodivertissement amélioré. Cette fourgonnette prend la place de la série E maintenant discontinuée (Econoline).

Les choix de moteur sont les suivants : un V6 de 3,7 litres développant 275 HP et 260 lb-pi de couple – pouvant être préparé pour fonctionner au GNV ou au propane – ; un moteur turbocompressé EcoBoost V6 de 3,5 litres développant 310 HP et 400 lb-pi; et un moteur au diesel à cinq cylindres de 3,2 litres développant 185 HP et 350 lb-pi.

Chaque moteur peut être jumelé à une transmission automatique à six rapports.

La Transit est livrée en deux longueurs d’empattement, trois longueurs d’espace utilitaire, trois hauteurs de toit, et roues arrière simples ou doubles. Son volume intérieur

Duty. Toyota a redessiné la Tacoma et Mercedes-Benz offre la nouvelle Metris.

Les fourgonnettes et camionnettes pleine grandeur demeurent le choix de prédilection de la plupart des entrepreneurs, mais il y a aussi une gamme de véhicules de taille moyenne et compacte pour les travaux légers, tels que les appels de service.

varie de 246,7 à 487,3 pieds cubes, avec une charge utile maximale de 4560 lb et une capacité de remorquage pouvant atteindre 7500 lb. La hauteur de l’espace utilitaire varie entre 56,9 et 81,5 pouces.

General Motors Les « jumelles mécaniques » Express de Chevrolet et Savana de GMC comportent quelques nouvelles caractéristiques en 2016. Parmi celles-ci, notons un coussin frontal et un coussin rideau de protection latérale; six anneaux d’ancrage en D; et un système OnStar équipé d’une station Wi-Fi pour un maximum de sept appareils. Une génératrice de 220 ampères et un système à double batterie isolé sont également livrables.

La Savana de GMC offre un moteur V8 de 4,8 litres.

En 2016, la Transit offre désormais deux portes coulissantes sur certains modèles.

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Offerte en version 2500 ou 3500, l’Express/Savana offre un V8 de 4,8 litres développant 285 HP et 295 lb-pi de couple; un V8 de 6,0 litres (329/373) pouvant être préparé pour fonctionner au GNV; et un V8 Duramax au diesel de 6,6 litres (260/525). Chaque moteur est jumelé à une transmission automatique à six rapports.

Une seule hauteur de toit est offerte pour les deux modèles – avec un dégagement maximal de 53,4 pouces dans l’espace utilitaire – mais le modèle 3500 offre également une version allongée.

L’Express/Savana se révèle la seule fourgonnette de style non européen sur le marché et, bien que sa conception de base n’ait pas changée depuis plus d’une décennie, ses caractéristiques ont été régulièrement mise à niveau et son prix demeure compétitif.

Sprinter de Mercedes-Benz Première fourgonnette de style européen ayant fait son entrée sur notre marché, la Sprinter 2016 comprend plusieurs mises à niveau, dont des coussins latéraux et des rideaux gonflables de série, ainsi qu’une boîte à gants verrouillable. Tous les modèles à traction intégrale incluent maintenant un commutateur tout-terrain, auparavant offert en option.

La NV de Nissan est offerte dans la version 1500 avec un toit standard, et les versions 2500 ou 3500 avec un toit standard ou surélevé.

siers suspendus, des capteurs de stationnement arrière et le nécessaire de navigation.

La fourgonnette utilitaire Sprinter est livrable en version 2500 avec toit classique, élevé ou surélevé et en version 3500 avec toit élevé ou surélevé; chaque version en trois longueurs d’espace utilitaire. L’option 4x4 est également offerte pour chacune.

Alimentée exclusivement au diesel, la Sprinter vient avec un moteur à quatre cylindres de 2,1 litres développant 161 HP et 265 lb-pi de couple ou un V6 de 3,0 litres (188/325) en option.

La hauteur de l’espace utilitaire varie de 66,5 à 87,3 pouces et son volume va de 319,1 à 586,1 pieds cubes.

Avec l’arrivée de la Transit de Ford, Mercedes-Benz a ajouté plus de points de vente et de service, et l’entretien s’effectue maintenant au 30 000 km. Le modèle 4x4, destiné aux chantiers boueux, est étonnamment performant.

ProMaster de Ram En 2016, la ProMaster a ajouté l’option d’interrupteurs de tableau de bord auxiliaires de 20 ampères et d’une deuxième batterie. Elle est livrée en versions 1500, 2500 et 3500, avec trois longueurs d’empattement, quatre longueurs de caisse et deux hauteurs de toit. Son volume utilitaire maximal s’élève à 462,9 pieds cubes et son dégagement peut atteindre 76 pouces.

Son moteur à essence est un V6 de 3,6 litres développant 280 HP et 260 lb-pi de couple, jumelé à une transmission automatique à six rapports. Une option au diesel est également offerte avec un quatre cylindres de 3,0 litres développant 174 HP et 295 lb-pi, jumelé à une transmission manuelle automatisée à six rapports.

Les nombreuses versions de la ProMaster offrent beaucoup de choix et ses côtés équarris maximisent l’espace jusqu’au toit. Son rayon de braquage extrêmement serré améliore la maniabilité. La transmission jumelée au moteur diesel fonctionne comme un modèle automatique, sans pédale d’embrayage, mais les changements sont moins fluides et les conducteurs doivent se rappeler de serrer le frein à main, comme il n’y a pas de position « Park ».

NV de Nissan Inchangée en 2016, la NV de Nissan est offerte dans la version 1500 avec un toit classique, et les versions 2500 ou 3500 avec un toit classique ou surélevé. Tous les modèles sont offerts dans une seule longueur.

Deux moteurs à gaz sont disponibles : un V6 de 4,0 litres développant 261 HP et 281 lb-pi de couple ou un V8 de 5,6 litres (317/385), les deux jumelés à une transmission automatique à cinq rapports.

La charge utile peut atteindre 3985 lb, tandis que le remorquage maximal est de 9500 lb. Le volume de l’espace utilitaire s’élève à 323,1 pieds cubes, avec un dégagement de 76,9 pouces. Inspirée d’un habitable de camionnette, la NV fournit plus d’espace pour les pieds que la plupart des fourgonnettes, ce qui plaira aux occupants avec de longues jambes. Parmi ses caractéristiques livrables, mentionnons une console centrale verrouillable pouvant recevoir des dos-

La ProMaster de Ram est la seule fourgonnette pleine grandeur à traction avant, ce qui en réduit le poids.

Avec l’arrivée de modèles concurrents, Mercedes-Benz a ajouté plus de points de vente et de service pour la Sprinter.

JUIN 2016 | PCC 13

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Rapport annuel sur les véhicules de service

CAMIONNETTES PLEINE GRANDEUR General Motors Mécaniquement similaires, les modèles 1500 de la Silverado de Chevrolet et la Sierra de GMC ont vu leur devant redessiné en 2016, et le moteur V8 de 5,3 litres offert est maintenant jumelé à une transmission automatique à huit rapports sur quelques versions. Certains modèles multiplaces Heavy Duty sont équipés d’une servodirection numérique pour améliorer la stabilité et la sensibilité de la direction.

Tous les modèles sont offerts avec une cabine classique, double ou multiplace dans des configurations 4x2 ou 4x4. Les versions 1500 sont livrables avec un moteur V6 de 4,3 litres (285 HP/305 lb-pi de couple), V8 de 5,3 litres (355/383) ou V8 de 6,2 litres (420/460), jumelé à une transmission à six ou huit rapports. Les versions Heavy-Duty sont équipées d’un V8 de 6,0 litres (360/380) ou d’un V8 Duramax au diesel de 6,6-litres (397/765).

Les capacités maximales dépendent d’une variété de facteurs, mais la version 1500 peut atteindre une charge utile de 2260 lb et une capacité de remorquage de 12 000 lb, alors que les versions Heavy Duty peuvent tirer jusqu’à 20 000 lb.

Bien que les camionnettes actuelles affichent toutes de bonnes capacités de chargement et de remorquage, les modèles HD de GM semblent tout faire un peu mieux, spécialement avec la combinaison moteur diesel/transmission Allison. Le marchepied sur le pare-chocs, qui se

Certains modèles multiplaces de la Silverado de Chevrolet (illustrée ici) et des camionnettes Heavy Duty de GMC sont équipés d’une servodirection numérique pour améliorer la stabilité et la sensibilité de la direction.

retrouve sur presque toutes les camionnettes GM, procure également l’accès le plus simple et le plus facile à la caisse.

Série F de Ford La série F demeure le véhicule le plus vendu au Canada.

La F-150 est désormais livrable avec un dispositif d’assistance de remorque en marche arrière, une variable du système d’aide au stationnement permettant à tout conducteur de reculer une remorque, quel que soit son niveau de compétence. La Super Duty actuelle sera remplacée plus tard cette année par un tout nouveau modèle 2017 14 PCC | JUIN 2016

La série F demeure le véhicule le plus vendu au Canada.

(illustré ici) qui, comme le modèle F-150, comportera un châssis en acier à haute résistance et une caisse en aluminium. Tous les détails ne sont pas encore disponibles, mais on s’attend à des mises à niveau des moteurs Super Duty actuels, ainsi qu’un moniteur d’angle mort incluant la longueur d’une remorque et une caméra de recul installée sur la remorque, dont les images se retrouveront sur l’écran de la console.

La F-150 offre deux moteurs atmosphériques – un V6 de 3,5 litres développant 282 HP et 253 lb-pi de couple et un V8 de 5,0 litres (385/387) – ainsi que deux moteurs turbocompressés EcoBoost : un V6 de 2,7 litres (325/375) et un V6 de 3,5 litres (365/420). Nouveau en 2016, le V8 peut être préparé pour fonctionner au GNV ou au propane. Tous les moteurs sont jumelés à des transmissions automatiques à six rapports.

Le modèle Super Duty 2016 est équipé d’un V8 à essence de 6,2 litres (385/405) ou d’un V8 au diesel de 6,7 litres (440/860). La charge utile maximale de la camionnette F-150 est de 3270 lb et sa capacité de remorquage peut atteindre 12 200 lb. Pour la Super Duty, ces capacités s’élèvent à 7050 lb et 31 200 lb respectivement.

L’idée derrière l’EcoBoost est un moteur plus petit et plus économique en carburant, tout en offrant la puissance d’un plus gros cylindré. Il faut toutefois être prudent, car il ne tient pas ses promesses de consommation une fois chargé. Les utilisateurs effectuant beaucoup de remorquages pourront être mieux servis avec une version non turbo.

Titan de Nissan La toute nouvelle camionnette Titan de Nissan a fait son entrée en 2016 avec le modèle XD. Le modèle une demi-tonne suivra en 2017. Si l’apparence entre les deux modèles se révèle similaire, ils reposent sur des châssis différents et l’empattement de la XD est presque un pied plus long. Nissan fait valoir que ce produit comble le fossé entre les camionnettes de service léger et de service intense de la concurrence, en matière de coûts et de capacité.

La XD est équipée d’un V8 au diesel de 5,0 litres Cummins, développant 310 HP et 555 lb-pi de couple, jumelé à une transmission automatique à six rapports.

Un moteur V8 à essence de 5,6 litres développant 390 HP et 401 lb-pi – jumelé à une transmission automatique à sept rapports – arrivera plus tard cette année. Le modèle 16 une demi-tonne offrira des moteurs V6 ou V8 à essence.

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Rapport annuel sur les véhicules de service de 5,7 litres développant 383 HP et 400 lb-pi, d’un V8 de 6,4 litres (410/429) ou d’un six cylindres au diesel de 6,7 litres Cummins – avec transmission manuelle ou automatique – développant un couple maximal de 900 lb-pi.

La charge utile s’élève à 1890 lb pour la 1500 et 7390 lb pour le modèle Heavy Duty, alors que leur capacité de remorquage peut atteindre respectivement 10 640 et 31 210 lb.

Le 3,0 litres de la camionnette Ram est actuellement le seul moteur léger au diesel offert, et son autonomie est estimée à 1225 km sur un réservoir. La 1500 offre également un dispositif de suspension à air autonivelant aux quatre coins, lequel peut modifier la hauteur du camion à volonté. Néanmoins, son poids peut réduire la charge utile considérablement.

La Titan de Nissan vient combler le fossé entre les camionnettes de service léger et de service intense, en matière de coûts et de capacité.

La charge utile maximale de la Titan XD équipée d’un moteur diesel s’élève à 2500 lb et sa capacité de remorquage peut atteindre 12 000 lb. Parmi les options offertes, mentionnons une caméra d’alignement pour l’attelage arrière et un dispositif de vérification autonome des feux arrière (incluant freins et clignotants). Les lecteurs plus attentifs remarqueront que la capacité maximale de la XD s’apparente à celle de la plupart des véhicules concurrents d’une demi-tonne, mais la facilité avec laquelle elle peut s’acquitter des charges plus lourdes pourrait faire la différence pour les acheteurs.

Ram Les changements de la camionnette Ram 1500 ne reposent en 2016 que sur des détails de finition, avec de nouvelles lignes sur les modèles Limited et Rebel. Le modèle Heavy Duty offre également désormais l’assistance au stationnement (avant et arrière).

Côté moteur, la 1500 peut être équipée d’un V6 de 3,6 litres développant 305 HP et 269 lb-pi d’un couple, d’un V8 de 5,7 litres (395/410) ou d’un V6 Ecodiesel de 3,0 litres (240/420). Les deux moteurs V6 sont jumelés à une transmission automatique à huit rapports, tandis que le V8 est livré avec une transmission à six ou huit rapports.

Les versions 2500 et 3500 peuvent être équipées d’un V8

La camionnette Ram 1500 est équipée d’un moteur V8 HEMI de 5,7 litres développant 395 HP et 410 lb-pi de couple.

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Tundra de Toyota Les modèles 4x2 des camionnettes pleine grandeur de Toyota sont livrables avec une cabine classique ou double, tandis que la cabine multiplace s’ajoute aux modèles 4x4. Un moteur V8 de 4,6 litres développant 310 HP et 327 lb-pi de couple est offert en exclusivité avec deux versions à cabine double. Toutes les autres versions sont équipées d’un V8 de 5,7 litres (381/401). Les deux moteurs sont jumelés à une transmission automatique à six rapports.

La charge utile maximale pour la version 4x4 est de 1710 lb et la capacité de remorquage peut atteindre 10 196 lb. La métamorphose de la Tundra a vu son style amélioré, à l’intérieur comme à l’extérieur, incluant des commandes plus conviviales. Cependant, les mises à niveau mécaniques ont été minimes et son plus gros V8 se classe parmi les plus assoiffés de sa catégorie.

CAMIONNETTES DE TAILLE MOYENNE General Motors En 2016, les quasi-jumelles mécaniques Colorado de Chevrolet et Canyon de GMC ont ajouté un moteur Duramax au diesel de 2,8 litres, développant 181 HP et 369 lb-pi de couple, au quatre cylindres de 2,5 litres et V6 de 3,6 litres.

Les modèles équipés du moteur au diesel peuvent remorquer jusqu’à 7700 lb.

La Colorado de Chevrolet offre trois options de moteur.

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Rapport annuel sur les véhicules de service Frontier de Nissan Bien que cette camionnette boive beaucoup et soit mûre pour une métamorphose, la Frontier de Nissan développe toutefois 281 lb-pi de couple avec son V6 de 4,0 litres (une version à quatre cylindres est également offerte) et elle peut remorquer jusqu’à 6500 livres.

PLUS PETITES MAIS IMPOSANTES City Express de Chevrolet/Nissan Bien que chaque version ait son propre style, cette fourgonnette est construite par Nissan, à la fois pour Chevrolet et Nissan. Elle est équipée d’un moteur à quatre cylindres de 2 litres développant 131 HP, jumelé à une transmission à variation continue (CVT). Son espace utilitaire totalise 122,7 pieds cubes, avec un dégagement maximal de 53 pouces, et sa charge utile peut atteindre 1500 lb. Chevrolet offre ce modèle à travers un vaste réseau de concessionnaires et des changements d’huile gratuits sont inclus. La version de Nissan est cependant accompagnée d’une meilleure garantie.

Ridgeline de Honda Malgré le fait qu’elle ne soit généralement pas considérée comme une camionnette de travail, la Ridgeline de type VUS répond néanmoins à certaines utilisations commerciales. Sa toute nouvelle version 2017 épousera un style de camionnette classique, avec un moteur V6 de 3,5 litres, la traction intégrale et un hayon exclusif à double ouverture.

Transit Connect de Ford Ce modèle est livrable avec deux moteurs quatre cylindres : un 2,5 litres qui développe 169 HP et un turbocompressé EcoBoost de 1,6 litre développant 178 HP, chacun d’eux jumelé à une transmission automatique à six rapports. Sa charge utile s’élève à 1630 lb et son espace utilitaire totalise 128,6 pieds cubes (149 avec le siège passager rabattu). Cette fourgonnette peut remorquer 2000 lb.

Photo : Jil McIntosh

La Ridgeline 2017 de Honda peut bien convenir à certains comme véhicule de service.

Tacoma de Toyota Nouveau en 2016, la camionnette Tacoma est livrable avec un quatre cylindres de 2,7 litres ou un V6 de 3,5 litres développant 278 HP, équipé de la technologie écoénergétique s’appuyant sur le cycle d’Atkinson. Sa capacité de remorquage s’élève maintenant à 6500 lb et sa charge utile peut atteindre 1500 lb. Son hayon a été renforcé pour accommoder des charges plus longues. L’équipement de série comprend des coussins gonflables pour les genoux, un hayon verrouillable et des rétroviseurs chauffants.

La nouvelle Metris de Mercedes-Benz est actuellement la seule fourgonnette de taille moyenne sur le marché.

Metris de Mercedes-Benz La nouvelle Metris de Mercedes-Benz est actuellement la seule fourgonnette de taille moyenne sur le marché.

Elle est équipée d’un quatre cylindres turbocompressé à essence de 2,0 litres développant 208 HP et 258 lb-pi de couple. Son espace utilitaire peut atteindre 186 pieds cubes et sa charge utilise maximale s’élève à 2502 lb.

Avec une hauteur hors-tout de 74,4 pouces, elle rentre dans la plupart des stationnements intérieurs. Une porte coulissante électrique est livrable.

ProMaster City de Ram Cette fourgonnette Fiat est équipée d’un quatre cylindres de 2,4 litres qui développe 178 HP, jumelé à une transmission automatique à neuf rapports. Sa charge utile plafonne à 1833 lb, avec 131,7 pieds cubes d’espace utilitaire et 51,8 pouces de dégagement intérieur. Sa puissance de remorquage maximale est de 2000 lb.

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La toute nouvelle Tacoma 2016 de Toyota comprend un hayon verrouillable et renforcé pour des charges plus longues.

n Jil McIntosh est rédactrice et réviseure dans le domaine de l’automobile, avec une spécialité dans les camions et véhicules commerciaux. Elle écrit pour de nombreux titres, y compris le Toronto Star et Autofocus.ca, et est membre de l’Association des journalistes automobile du Canada (AJAC). Son travail (en anglais) peut être consulté au WomanOnWheels.ca.

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réfrigération

PAR DAVE DEMMA

Une seconde vie pour le CO2 2 partie e

Particularités de cette technologie écologique et applications dans les supermarchés modernes

D

ans le premier volet de ce dossier, publié au moins d’avril 2016, il a été question de l’historique et des protocoles des frigorigènes, de même que des principaux indicateurs pour déterminer quel frigorigène pourrait constituer le meilleur choix. En guise de rappel, nous avons discuté des principales raisons ayant redonné de la popularité au dioxyde de carbone (CO2) : ses propriétés environnementales (potentiel de réchauffement planétaire – PRP et potentiel de destruction de l’ozone – PDO), son efficacité énergétique, sa sécurité (inflammabilité et toxicité), son coût et sa disponibilité.

En outre, on a établi que s’il y a des différences entre les systèmes de réfrigération qui utilisent des frigorigènes à base de HCFC/HFC et ceux qui utilisent le CO 2 comme frigorigène, ils existent également de nombreuses similitudes entre eux. Plus important encore, peu importe le frigorigène utilisé, nous transférons toujours de la

chaleur de l’espace réfrigéré vers le médium de réfrigération. Voir l’encadré ci-dessous pour vous familiariser avec certains faits et définitions concernant le CO2.

Nous poursuivons aujourd’hui notre réflexion sur les différentes technologies au CO 2 et leurs applications. Tout d’abord, chaque substance (y compris tous les frigorigènes) comporte un point critique.

Cependant, les frigorigènes couramment utilisés ne se rapprochent jamais des conditions où le système fonctionnerait à proximité du point critique. Par exemple, la température critique pour le R-22 est de 205,1 °F. En termes pratiques, s’il devait arriver que la température de condensation saturée (SCT) se situe à 205,1°F dans un système au R-22, cela signifierait que le côté haute pression du système devrait être de 723,7 psia pour qu’un changement d’état (vapeur à liquide) se produise.

Cette condition ne se produira jamais dans un système au R-22.

Par ailleurs, la température critique pour le CO2 est de 87,9 °F, avec une pression critique d’environ 1055 psig.

De ce fait, un système au CO2 fonc-

FAITS CONCERNANT LE CO2 • PRP = 1 • Approuvé SNAP (Significant New Alternatives Policy) par l’EPA • Classé A1 (ininflammable/non toxique) par l’ASHRAE • Grande capacité de refroidissement volumétrique par rapport à d’autres frigorigènes • Faible viscosité (faible perte de pression et moins de HP requis pour la pompe) • Coefficient de transfert thermique élevé • Compatible avec la plupart des matériaux DÉFINITIONS Point critique : Point sur un diagramme de phases où les phases liquide et vapeur d’une substance ont la même densité (ce qui les rend indiscernables). Voir Figures 1 et 2.

20 PCC | JUIN 2016

tionnant avec un condenseur refroidi à l’air, dont la différence de température est de 10 °F, atteindra sa température critique lorsque la température extérieure arrivera à 77,9 °F. Cela signifie qu’il n’y a pas beaucoup d’endroits où l’utilisation du CO2 ne nécessitera pas une planification de fonctionnement transcritique.

Maintenant, le technicien qui se présente pour la première fois devant un système au CO2 dans un supermarché doit savoir ce qui le différencie d’un système au HCFC/HFC typique.

NEUF DIFFÉRENCES À CONNAÎTRE

u B ien

que les pressions du CO 2 s’avèrent plus élevées que celles des frigorigènes HCFC/HFC, ce n’est pas le premier frigorigène de l’industrie à afficher des pressions sensiblement plus élevées que les frigorigènes principaux qu’on y retrouve. L’exemple le plus récent serait celui du R-410A, dont les pressions dans le système s’avèrent plus élevées que celles du frigorigène R-22. Bien que cette différence d’élévation de pression se situe en deçà de celle du CO2,

Température critique : Température maximale à laquelle la vapeur peut être convertie en liquide en augmentant sa température. Si la vapeur est supérieure à la température critique, elle ne peut pas exister à l’état liquide.

Pression critique : Pression requise pour liquéfier un gaz à sa température critique.

Point triple : Température à laquelle les phases solide, liquide et gazeuse d’une substance coexistent en équilibre. Voir Figure 3.

Sublimation : Transition d’une substance de la phase solide directement à la phase vapeur – ce qui se produit à des températures et des pressions au-dessous du point triple.

Sous-critique : Systèmes au CO2 où le côté haute pression est inférieur à la température critique (87,9 °F) et la pression critique (~1055 psig).

Transcritique : Systèmes au CO2 conçus pour fonctionner à des pressions supérieures à la pression critique de ~1055 psig. Voir Figure 4.

Figure 1 Pression d’enthalpie du R-22

Figure 2 Diagramme logarithmique P/h du CO2

Changement d’échelle

Figure 3 Point triple du CO 2 Phases du CO2

FRIGORIGÈNE R-22 te

e saturé

Pression constante

100 % peur

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Température constante

Cour be de

la va

Volume constant

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Qualité

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Point critique

Pression (bar)

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Point triple

Le CO2 ressemble aux autres frigorigènes, mais...

F)

-°

tu (B

Vapeur

co

En

Volume spécifique (pi3/lb)

Enthalpie (kJ/kg)

Changement d’échelle

Enthalpie (Btu par lb au-dessus du liquide saturé à -40 °F)

il constitue néanmoins un bon exemple que ce n’est pas la première fois qu’un frigorigène de remplacement présente ces propriétés.

y La tuyauterie dans les vitrines réfrigérées doit être isolée.

Offert z

d a n s p l u s i e u r s v e rsions de pureté (par opposition à une seule qualité pour les HCFC/HFC). La qualité Coleman – avec sa pureté de 99,99 % – s’avère la qualité minimale recommandée pour les applications de réfrigération.

v À une température de saturation

donnée, la pression du CO 2 se révélera sensiblement plus élevée que celle des frigorigènes HCFC/ HFC. Par exemple, à une température d’aspiration saturée (SST) de -20 °F, la pression correspondante sera de 200 psig. En raison des pressions plus élevées, de la tuyauterie de type K en cuivre, acier, acier inoxydable ou hybride cuivre/acier pourra être utilisée selon l’application. Par exemple, la pression d’utilisation maximale autorisée pour un système secondaire à basse température au CO2 est de 400 psig. Ce sera donc la valeur nominale des soupapes de sûreté du système. De ce fait, la tuyauterie en cuivre devra comporter une valeur de pression maximale de service autorisée (PSMA) d’au moins 400 psig. La tuyauterie en cuivre de type L de 1- 5/8’’ et 2-1/8’’ ne satisfait pas cette spécification, ce qui signifie que des tuyaux de type K doivent être utilisés pour ces deux dimensions.

{ L e CO 2 possède une meilleure capacité volumétrique de refroidissement comparé aux HFC utilisés couramment. Par exemple, la chaleur de vaporisation latente du R-404A à -20 °F se situe à 81 Btu/ lb-min. Aux mêmes conditions, la chaleur de vaporisation latente du CO2 se situe à 130 Btu/lb-min. Les exigences de débit massique pour le CO 2 seront de ce fait environ 38 % plus faibles, offrant l’avantage de pouvoir installer un plus petit compresseur volumétrique et de plus petits tuyaux. | En raison des pressions de fonc-

tionnement élevées, des soupapes de surpression se retrouveront partout. En effet, à chaque endroit où du CO2 liquide pourFigure 4 Systèmes sous-critique et transcritique du CO 2

w L e

CO 2 peut être utilisé comme f luide de transfert thermique secondaire.

Transcritique

x L’épaisseur de la gaine d’isolation

doit être de 1 po dans des conditions de fonctionnement légères (80 °F au thermomètre sec et 50 % d’humidité relative – HR), de 1-1/2 po dans des conditions normales (85 °F au thermomètre sec et 70 % HR) et de 2 po dans des conditions rigoureuses (90 °F au thermomètre sec et 80 % HR).

Sous-critique

Pression (bar)

Figures 1, 5, 6, 7, 8 : Gracieuseté de Sporlan Valve / Figure 4 : Gracieuseté d’Emerson

Supercritique

Liquide

n sta

Point critique

Enthalpie (kJ/kg) Isothermique (°C) Isochore (m3/kg) Isentropique (kJ/kg.k)

Processus transcritique Processus sous-critique

rait être piégé dans le système par la fermeture d’un robinet d’isolement, il faudra qu’une soupape de surpression soit installée et reliée parallèlement au circuit. Ainsi, le CO2 à haute pression qui pourrait se retrouver dans cette section disposera d’un circuit d’évacuation pour retourner au réservoir principal.

} Charge du système : après l’éva-

cuation, briser le vide du système avec de la vapeur seulement. Le point triple se produit à 75 psig.

Charger du liquide dans un système à une pression inférieure à 75 psig créera des conditions de point triple, ce qui signifie qu’une partie du liquide se transformera en solide. Comme vous ne voulez pas que de la glace sèche se retrouve dans la tuyauterie, le système doit être pressurisé quelque part entre 200 et 250 psig.

SYSTÈMES SUR LE TERRAIN Vous pourriez retrouver quatre types de systèmes au CO2 dans un nouveau supermarché.

SYSTÈME SECONDAIRE AU CO2 – SURALIMENTÉ EN LIQUIDE Ce système utilisera un système de dilatation direct séparé, dont le but est de maintenir un fluide de transfert thermique secondaire à une température donnée. Son concept est semblable à celui d’un système équipé d’un refroidisseur, lequel refroidit d’abord le propylène glycol pour ensuite le pomper jusqu’aux vitrines réfrigérées et les chambres froides, et qui utilise ce dernier comme médium pour transférer la chaleur en provenance des espaces réfrigérés. La différence évidente de ce système repose dans le fait que le CO2 y a remplacé le propylène glycol comme fluide secon- 22 daire.

JUIN 2016 | PCC 21

réfrigération

suite de la page 21

Figure 5 Système secondaire au CO 2 – suralimenté en liquide

Figure 6 Système en cascade au CO 2, basse température et dilatation directe – sous-critique

Pourquoi utiliser le CO 2 pour cette application, étant donné que le glycol a été utilisé avec succès comme fluide secondaire dans les applications à température moyenne? Bien qu’un deuxième état de transfert thermique enlève une certaine efficacité au système – parce que le refroidisseur annule le pompage du frigorigène vers les vitrines réfrigérées et les chambres froides – il permet néanmoins une réduction considérable de la charge de frigorigène. Malheureusement, le glycol ne convient pas comme fluide secondaire dans les applications à basse température. De ce fait, cette méthode de réduction de la charge de frigorigène n’est pas une option dans ces systèmes.

Pour sa part, le CO 2 rend cette option viable. En outre, contrairement au processus sensible à la chaleur du propylène glycol, le CO2 profite de la chaleur pour changer d’état,

ce qui rend son processus plus efficace. Cet avantage, ajouté à celui que le CO2 comporte une meilleure capacité volumétrique de refroidissement, va permettre l’utilisation d’une tuyauterie sensiblement plus petite.

La Figure 5 illustre un diagramme tuyauterie/composants typique pour un système secondaire au CO2 – suralimenté en liquide. Étant un système en cascade, un système au HFC procurera la capacité de transfert thermique nécessaire pour condenser la vapeur de CO2 en liquide. Une caractéristique unique de ce système en cascade est que la partie basse pression de la cascade (la section au CO2) ne requiert pas de compresseur.

Le séparateur vapeur-liquide reçoit le mélange au retour de l’évaporateur, et il sépare les deux phases dans le réservoir. Le liquide dans le bas du réservoir pénètre dans l’entrée de la pompe, ce qui procure

Définitions relatives au système • Dilatation directe : Système de réfrigération qui comprend un compresseur, un condenseur, un serpentin d’évaporateur et des dispositifs d’expansion.

• Frigorigène primaire : Frigorigène utilisé pour abaisser la température d’un fluide de transfert thermique secondaire. Par exemple, les R-404A, R-507 et R-22 peuvent tous agir comme frigorigène primaire.

• Fluide de transfert thermique secondaire : Fluide utilisé pour transférer la chaleur d’un espace réfrigéré à un frigorigène primaire.

• Fluide de transfert thermique secondaire monophasé : Fluide secondaire qui absorbe la chaleur par gain de chaleur sensible (augmentation de température, mais sans changement d’état).

• Fluide de transfert thermique secondaire diphasé : Fluide secondaire qui absorbe la chaleur par gain de 22 PCC | JUIN 2016

la pression différentielle nécessaire pour fournir du CO 2 liquide aux différents évaporateurs connectés au système. Comme dans tout système de réfrigération, un filtre-déshydrateur de liquide principal enlèvera tous les contaminants nocifs du CO2. Le CO2 liquide entrera ensuite dans un collecteur, lequel le répartira dans les différents circuits vers chaque évaporateur.

Voilà ce qu’est un système suralimenté en liquide, dans lequel le CO2 s’écoule déjà vers les évaporateurs à la température d’aspiration saturée nominale. De ce fait, aucun dispositif de dilatation n’est requis. En outre, les évaporateurs sont connectés en prévision d’une suralimentation.

Une électrovanne à l’entrée de l’évaporateur, commandée par un régulateur de température autonome ou par le régulateur central de gestion de l’énergie du système, répartira le débit du CO2 à chaque évaporateur.

La bobine de l’électrovanne sera activée lorsque la température atteindra le point de consigne, ce qui permettra à la vanne de s’ouvrir. Le CO2 liquide circulera à travers l’évaporateur et changera d’état en absorbant la chaleur de l’espace réfrigéré. Un mélange CO2 composé de liquide et de vapeur retournera au séparateur vapeur-liquide : le liquide se déposant au fond et la vapeur demeurant en haut. La température plus froide de l’évaporateur/condenseur en cascade facilitera l’écoulement de la vapeur provenant du séparateur vers le condenseur, changeant son état de

chaleur latente, se traduisant par un changement d’état.

• Système en cascade : Système comportant deux circuits de frigorigène (ou plus), dans lequel l’évaporateur d’un circuit fournit la capacité de transfert thermique nécessaire à la condensation dans le second circuit. Le système évaporateur/condenseur en cascade typique est composé d’un échangeur de chaleur à plaques brasées.

• Cascade – côté haute pression : Circuit de frigorigène dans un système en cascade qui fournit la capacité de transfert thermique vers le condenseur du second circuit.

La chaleur transférée au frigorigène dans ce système est rejetée dans un dispositif qui fait office de puits thermique, typiquement un condenseur refroidi à l’air, un condenseur évaporatif ou un condenseur refroidi à l’eau.

• Cascade – côté basse pression : Circuit de frigorigène dans un système en cascade qui transfère la chaleur d’un espace réfrigéré vers le côté haute pression du système.

vapeur en liquide, réapprovisionnant ainsi la charge liquide du séparateur.

SYSTÈME EN CASCADE AU CO2, BASSE TEMPÉRATURE ET DILATATION DIRECTE – SOUS-CRITIQUE Ce système s’apparente à un système avec cycle de compression de vapeur typique, à l’exception qu’il utilise du CO2 comme frigorigène. La seule différence entre un cycle de compression de vapeur standard et le système en cascade à dilatation directe – sous-critique réside dans le fait que la capacité de transfert thermique nécessaire pour condenser la vapeur à température et pression élevées quittant le compresseur dans un liquide à température et pression élevées est assurée par un système de réfrigération au HFC, dont le transfert thermique a lieu dans un ensemble évaporateur/condenseur en cascade. Voir le diagramme du système à la Figure 6. À partir du compresseur, la vapeur à basse température/basse pression s’écoule des évaporateurs vers le collecteur d’aspiration, où elle est acheminée aux compresseurs en fonction à un moment donné. Comprimée dans les compresseurs, la vapeur en ressortira à température et pression élevées.

Comme cela est courant dans un système au HFC typique alimentant une série de compresseurs, la vapeur de refoulement traversera un séparateur d’huile avant d’entrer dans le condenseur.

Encore une fois, la principale différence de ce système réside dans le fait qu’au lieu de rentrer dans un condenseur traditionnel (refroidi à l’air, à l’eau ou par évaporation), les vapeurs de refoulement rentrent dans un ensemble évaporateur/condenseur en cascade. Ici, le système au HFC fournit la capacité de transfert thermique nécessaire pour condenser le débit massique de la vapeur de refoulement du CO2 en liquide. À partir de ce point, le système est pratiquement identique à un système au HFC standard, le frigorigène circulant dans un récepteur, puis à travers un filtre-déshydrateur, un voyant liquide et un collecteur de liquide. Dans ce système, les ramifications sont alimentées en liquide au besoin. Des détendeurs électriques sont devenus la norme dans les applications à basse température au CO2, faisant subir une baisse de pression au liquide à température et pression élevées pour l’amener à la température d’aspiration saturée nominale du système.

Le mélange de liquide et de vapeur qui rentre dans l’évaporateur absorbe la chaleur de l’espace réfrigéré et se change complètement en vapeur avant d’atteindre la sortie de l’évaporateur. Dans le diagramme de la Figure 6, un régulateur de conduite d’aspiration électrique a été installé pour maintenir la température de l’air de refoulement constante.

SYSTÈME EN CASCADE AU CO2 , SURALIMENTÉ EN LIQUIDE À TEMPÉRATURE MOYENNE/DILATATION DIRECTE À BASSE TEMPÉRATURE – SOUS-CRITIQUE Le diagramme de la Figure 7 illustre ce système hybride, lequel se veut une combinaison des deux précédemment systèmes : le système secondaire au CO2 suralimenté en liquide et le système en cascade au CO2 à basse température et dilatation directe. L’ajout de la section suralimentation en liquide à moyenne température exige que le récepteur soit compatible avec la conception du séparateur liquide/ vapeur. Le liquide dans le séparateur est pompé à la fois aux évaporateurs à basse et moyenne températures; le second agissant comme évaporateur de suralimentation et le premier agissant comme évaporateur de dilatation directe. Le mélange de liquide/ vapeur quittant les évaporateurs à température moyenne et la vapeur de refoulement quittant les compresseurs à basse température sont reliés ensemble par l’intermédiaire d’un raccord en T, pour retourner au séparateur liquide/vapeur. La vapeur s’en voit alors condensée, comme la température plus basse dans l’évaporateur/condenseur en cascade a pour effet de faire monter la vapeur dans le haut du séparateur.

SURPRESSEUR AU CO2 – SOUS-CRITIQUE/TRANSCRITIQUE Le dernier système est le grand-père du développement durable, comme il élimine tout besoin de frigorigène autre que le CO2. De ce fait, dans des conditions ambiantes, lorsque la température de condensation saturée sera supérieure à 87,9 °F, le système devra fonctionner dans la plage transcritique. Comme le CO2 ne se présentera pas sous la forme liquide au-dessus de ce point critique, cela représente un défi qui doit être compensé par la conception et les composants du système, comme illustré à la Figure 8.

Il s’agit d’un système de compression à deux phases (composés), dont

Figure 7 Système en cascade au CO 2, suralimenté en liquide et température moyenne/à dilatation directe et basse température – sous-critique

le principe ne diffère pas beaucoup de plusieurs systèmes au R-22 à deux phases qui ont vu le jour après l’élimination progressive des systèmes au R-502. L’idée générale repose dans le fait que compresser la vapeur dans des systèmes d’évaporateur à basse température dans les deux phases augmente l’efficacité du compresseur en réduisant le taux de compression de fonctionnement de tous les compresseurs.

La vapeur en provenance des systèmes d’évaporateur à basse température entre dans les compresseurs à basse température, ce qui a pour effet d’élever la basse pression à un niveau intermédiaire, correspondant à la pression de vapeur à moyenne température. La vapeur de refoulement en provenance des compresseurs à basse température traverse un séparateur d’huile et se dirige ensuite vers le collecteur d’aspiration jusqu’aux compresseurs à moyenne température. C’est ici que la vapeur quittant les systèmes d’évaporateur à basse température se joint à la vapeur de refoulement à basse température. Le débit massique de l’ensemble du système pénètre maintenant dans les Figure 8 Surpresseur au CO 2, sous-critique/transcritique

24 JUIN 2016 | PCC 23

réfrigération compresseurs à moyenne température. La vapeur de refoulement quittant les compresseurs à moyenne température traverse tout d’abord un séparateur d’huile avant de se diriger vers le condenseur refroidisseur de gaz. Le mot « condenseur » a été biffé ici pour illustrer que nous sommes en présence d’un composant avec un nouveau nom, étant donné qu’à des conditions transcritiques, la vapeur à haute température/haute pression ne se condense pas en liquide.

Maintenant, si les conditions ambiantes sont telles que la température de condensation saturée est inférieure à 87,9 °F, la vapeur de CO2 se condensera en liquide. Dans cette condition, le système adoptera pratiquement un cycle de compression de vapeur typique, le liquide quittant le refroidisseur de gaz pour circuler dans le récepteur et fournir le collecteur en liquide au besoin. Il est à noter que dans ces cas où la température de condensation saturée est inférieure à 87,9 °F, le refroidisseur de gaz transférera la chaleur de la vapeur de refoulement sans qu’un change-

suite de la page 23

ment d’état se produise. Ce mélange « ni liquide ni vapeur » entrera dans le réservoir à vaporisation instantanée, où la « soupape de dérivation » se trouvant à l’intérieur évacuera la haute pression dans le collecteur d’aspiration des compresseurs à moyenne température. Cette procédure réduira suffisamment la pression et la température pour passer sous le point critique et permettre au CO2 de revenir à son état saturé, avec ses phases liquide et vapeur. À partir d’ici, le liquide se rend au collecteur, lequel alimentera chaque évaporateur du système au besoin.

Une application transcritique comporte toutefois quelques problèmes : • En raison de la température de condensation et de la pression élevées, le taux de compression plus élevé réduit l’efficacité du processus de compression.

• La qualité du frigorigène (pourcentage de vapeur) après le processus de dilatation est plus importante dans le système transcritique, ce qui signifie qu’un plus grand débit mas-

sique est nécessaire pour procurer le même débit massique de liquide à l’entrée de l’évaporateur.

• Une partie de la capacité des compresseurs à moyenne température est mobilisée pour faire revenir à l’état sous-critique la masse transcritique de frigorigène se trouvant dans le réservoir à vaporisation instantanée.

Ces éléments ont l’effet combiné de réduire l’efficacité du système, à savoir qu’une capacité de compresseur supplémentaire sera requise pour satisfaire les conditions de charge nominales, au-dessus et en dessous du fonctionnement à l’état sous-critique. n Dave Demma détient un diplôme d’ingénieur en réfrigération. Il a travaillé comme technicien compagnon en réfrigération avant de joindre le secteur manufacturier, où il entraîne régulièrement des groupes d’entrepreneurs et d’ingénieurs.

Pour communiquer avec M. Demma, SVP, acheminez vos questions et commentaires au LBoily.pcc@videotron.ca.

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24 PCC | JUIN 2016

refroidissement

PAR MARK MACCRACKEN

Système de stockage d’énergie à base de glace dans les bâtiments La consommation d’électricité en période hors pointe fait toute une différence sur la facture d’énergie

L

e stockage de l’énergie se retrouve autour de nous sous toutes sortes de formes, du téléphone cellulaire aux véhicules sur la rue. Comme règle générale, il est important de comprendre que l’énergie doit être stockée dans la forme où elle sera utilisée. Le stockage de l’énergie thermique, qui convient aux bâtiments, n’échappe pas à cette règle.

Cette technologie est principalement utilisée pour réduire les coûts d’exploitation, mais elle joue également un rôle dans la réduction de l’impact environnemental des bâtiments.

Le solaire et l’éolien sont des formes d’énergie pure, tandis que les combustibles fossiles sont une forme d’énergie qui intègre le stockage. Cet élément de stockage donne aux utilisateurs d’énergie une certaine latitude entre le moment de la collecte et celui de l’utilisation. De par sa nature intermittente, personne ne peut présumer que l’énergie renouvelable fournie par le soleil et le vent sera disponible quand nous en aurons le plus besoin. C’est là que le stockage d’énergie prend le relais.

L’énergie éolienne, par exemple, a connu une croissance rapide au pays ces dernières années, et tout porte à croire que cette tendance se poursuivra.

Selon Ressources naturelles Canada, on retrouvait plus de 5000 éoliennes dans 225 parcs éoliens – générant une capacité totale installée de près de 10 000 mégawatts – au 31 décembre 2014. La vitesse du vent et la production d’énergie varient selon la saison et le moment de la journée. Il a été prouvé que l’énergie éolienne s’avère plus élevée la nuit que le jour, avec une production d’énergie moyenne de 43 % de la charge maximale pendant les journées d’été et de 67 % pendant les nuits d’été.

En conséquence de cette abondance d’énergie la nuit, les services publics de certaines municipalités sont

allés jusqu’à donner l’énergie renouvelable aux clients. Le stockage d’énergie thermique accorde des avantages similaires aux bâtiments commerciaux en aidant les gestionnaires d’énergie à tirer parti de l’abondance d’énergie nocturne, de plus en plus générée par la production éolienne renouvelable.

Outre les avantages de promouvoir l’énergie renouvelable, les propriétaires d’immeubles et les ingénieurs disposent d’un autre moyen d’atteindre trois objectifs principaux : des solutions de développement durable, un fonctionnement flexible de l’installation de refroidissement et des coûts d’exploitation réduits.

COÛTS D’EXPLOITATION RÉDUITS : ÉNERGIE DIURNE VS NOCTURNE Si l’essence était à moitié prix la nuit, quand feriez-vous le plein de votre réservoir? Au prix du jour (en période de pointe), l’électricité est le double du prix de la nuit (en période hors pointe).

Comment se fait-il que si peu de gens tournent cette situation à leur avantage dans le domaine du bâtiment? Il est important de noter qu’en tenant compte du dollar d’aujourd’hui, le prix de l’électricité hors pointe est le seul type d’énergie qui n’a pas augmenté au cours des deux dernières décennies.

Pour ceux qui paient leur énergie selon une tarification horaire, cette différence de prix ne peut être évitée.

Néanmoins, beaucoup de gens ne réalisent pas que cette différence se révèle également présente chez les clients bénéficiant d’un contrat d’électricité à prix fixe. On pourrait penser qu’un tarif à prix fixe signifie que les utilisateurs d’énergie paient le même prix, peu importe quand ils choisissent de la consommer, ce qui n’est malheureusement pas tout à fait le cas. En Ontario, par exemple, toute entreprise qui consomme plus de 250 000 kWh d’électricité par an paie un prix de gros. Ce

prix de gros s’avère dynamique, en fonction de l’offre et la demande d’énergie et de la consommation énergétique du fournisseur de services local.

En plus d’une tarification horaire, les entreprises doivent également payer des coûts d’approvisionnement aux fournisseurs d’énergie, lesquels comprennent les frais reliés à transmission, au réseau de distribution et à la capacité de production. Certains de ces frais fluctuent en fonction de la quantité d’énergie utilisée, mais d’autres se basent sur l’utilisation en période de pointe. Par exemple, les très grands consommateurs d’électricité (plus de 5 MW) ontariens doivent payer une facture d’ajustement global, laquelle tient compte des cinq heures de plus fortes demandes électriques (kW) dans le réseau durant l’année précédente. Ces heures sont appelées les « 5 CP » ou pointes coïncidentes. Éviter ces pointes s’avère crucial pour garder une facture énergétique aux coûts réguliers. La facture d’ajustement global ajoute 400 $ par pointe de kW par an. Les petites entreprises – qui consomment entre 50 kW et 5 MW – paient un prix de gros, auquel s’ajoute une facture d’ajustement global qui varie en fonction des kW consommés. Il y a aussi des frais à demande, lesquels varient de 6,00 à 10,00 $ par kW. Ces frais sont considérables; sans surveillance, ils peuvent devenir la dépense principale de la facture d’électricité. Ces derniers se basent sur la plus grande demande d’électricité d’un bâtiment, normalement attribuable à la climatisation. À la lumière de ces faits, la stratégie à adopter devient évidente : installer une technologie qui permet d’acheter la nuit, lorsque les prix sont bas, et consommer l’énergie stockée pendant la journée, lorsque les prix sont élevés.

Si votre contrat est fixe, négociez en utilisant la courbe de charge comme levier (la plus plane possible) et passez à la tarification horaire pour profiter des 26 prix hors pointe.

JUIN 2016 | PCC 25

refroidissement

suite de la page 25

UN SYSTÈME QUI DÉPASSE LES ATTENTES Le premier bâtiment équipé d’un système de refroidissement par stockage thermique dans la région de Waterloo se trouve au Renison University College. Le système a été conçu en partenariat avec WalterFedy à Kitchener en Ontario et Trane. Le collège, qui est en activité toute l’année, s’étend sur un terrain de six acres et il abrite des bureaux, des salles de classe, des bibliothèques, des cafétérias et des résidences pour des milliers d’étudiants. À l’été 2015, le collège a réalisé un agrandissement de 35 000 pi2 (3252 m2), ce qui entraîna la construction d’un nouveau bâtiment d’enseignement de trois étages. Étant donné que la province de l’Ontario paie son électricité à un prix parmi les plus élevés en Amérique du Nord, il était important de concevoir des systèmes CVCA qui minimiseraient sa consommation, particulièrement pendant les périodes de pointe dispendieuses. Plutôt que d’ajouter un refroidisseur de 90 tonnes pour climatiser les nouveaux locaux, l’équipe de conception a réduit cette capacité à 52 tonnes, jumelant le système à des réservoirs de stockage d’énergie. De ce fait, la consommation d’électricité utilisée pour climatiser peut être entièrement effectuée pendant les périodes hors pointe.

Le refroidisseur génère de la glace, laquelle est stockée dans des réservoirs d’énergie durant la nuit lorsque les prix de l’énergie sont à leur plus bas. Le jour venu, la glace est fondue et utilisée pour refroidir un fluide de transfert thermique, lequel refroidit l’air qui est pompé à travers l’immeuble pour fournir le confort à ses occupants.

En choisissant un plus petit refroidisseur, WalterFedy a pu économiser plus que suffisamment pour payer les réservoirs de stockage – rendant les coûts différentiels d’utilisation du stockage d’énergie pratiquement nuls. Une partie du financement de l’agrandissement a été accordée dans le cadre du programme Économiser l’énergie

Si le bâtiment n’est pas équipé d’un compteur à intervalles, un prix de gros pondéré pourra constituer une option.

Enf in, considérez les incitatifs offerts. Bien que vous n’économiserez pas nécessairement des montants astronomiques sur vos coûts de climatisation, les services publics offrent souvent des programmes à la grandeur du réseau visant à encourager les entreprises à réduire leur demande de pointe, afin de leur éviter de construire plus d’infrastructures. Actuellement, les systèmes de stockage d’énergie thermique peuvent être admissibles à un montant de 800 $/kW en Ontario.

FONCTIONNEMENT FLEXIBLE DE L’INSTALLATION DE REFROIDISSEMENT Il est facile de prof iter des différentes structures de taux et de tarification avec un système de stockage d’énergie thermique, car il offre plusieurs choix opérationnels au gestionnaire d’énergie. Par exemple, par une chaude journée d’été, un refroidisseur et des réservoirs de stockage thermique peuvent travailler en tandem pour assurer le refroidissement. Quand les taux montent en flèche et que le 26 PCC | JUIN 2016

Renison University College – premier bâtiment équipé d’un système de refroidissement par stockage thermique dans la région de Waterloo.

de l’Ontario et, par conséquent, les économies devaient être suivies et validées. WalterFedy a analysé le rendement de la technologie en août 2015, un mois pendant lequel la température extérieure excède les conditions de conception. Malgré cela, les économies ont été supérieures à ce qui avait été prédit avant l’installation du système, avec 97 % de l’électricité consommée pour le système de climatisation en dehors des heures de pointe, soit entre 19 h 00 et 7 h 00. La demande d’électricité en période de pointe pour un refroidisseur classique à l’air avait été établie à 95 kW. Au mois d’août 2015, le nouveau système n’a pas dépassé 6,4 kW pendant ces périodes, soit entre 11 h 00 et 17 h 00 – ce qui représente une réduction de 88,6 kW. Sites de référence (en anglais) https://uwaterloo.ca/renison – www.walterfedy.com – www.calmac.com

point de consigne de la demande est atteint ou si l’entretien d’un refroidisseur est nécessaire, les refroidisseurs peuvent être fermés et le bâtiment peut s’alimenter uniquement à même le stockage thermique, réduisant ainsi la demande en période de pointe et, conséquemment, les coûts de refroidissement de façon spectaculaire.

Lorsque le temps est plus frais, mais que de la climatisation s’avère encore requise, on peut seulement utiliser un refroidisseur pendant la nuit pour remplir les réservoirs de stockage, et les vider ensuite durant le jour. Chaque bâtiment ou campus est différent.

Après avoir examiné les taux d’occupation, les conditions météorologiques et les tarifs des services publics, un gestionnaire de bâtiment peut décider de l’horaire qui convient le mieux. Les commandes d’aujourd’hui permettent même un accès à distance à partir d’un téléphone ou d’une tablette pour favoriser la flexibilité de fonctionnement de l’installation de stockage thermique.

SOLUTIONS DURABLES Selon un rapport commandé récemment par le Conseil du bâtiment

durable du Canada (CBDCa), l’industrie du bâtiment écologique est en pleine croissance au pays. Un facteur clé de cet élan se veut la demande de constructeurs et de concepteurs en mesure de livrer des bâtiments écologiques, et un désir dominant chez les entreprises de faire de la durabilité une démarche centrale de leurs pratiques commerciales. Comme preuve de cette tendance, nous n’avons qu’à considérer les bâtiments LEED, pour lesquels les systèmes de stockage d’énergie thermique permettent de cumuler des points, dans la catégorie Énergie et atmosphère. Il y avait 31 bâtiments homologués LEED au Canada en 2005.

Il y en avait plus de 2500 en 2015. Le stockage d’énergie thermique s’avère un élément clé lorsqu’un propriétaire d’immeuble cherche à investir dans un bâtiment plus écologique.

MISE EN PLACE DU SYSTÈME Il y a deux moments davantage opportuns pour installer un système de stockage d’énergie à base de glace : pendant la construction d’un bâtiment et lorsqu’un refroidisseur a besoin d’être remplacé. Quand un projet de construc-

tion est en chantier, le coût d’installation d’un système de stockage d’énergie thermique se révèle comparable à celui d’un système traditionnel.

Si une nouvelle construction offre une excellente occasion pour implanter un système de stockage d’énergie thermique, plusieurs projets de rénovation peuvent également en tirer profit. Par exemple, un système de stockage d’énergie à base de glace permet à un bâtiment de réduire la taille de son équipement CVCA, et de le rendre plus efficace et moins dispendieux. En effet, l’ajout de ce système enlèvera au refroidisseur et ses périphériques toute la tâche de climatiser l’ensemble du bâtiment pendant les périodes de pointe coûteuses. Le fournisseur de services en ressentira aussi les effets, comme le réseau sera délesté de cette charge en période d’affluence grâce à l’alimentation du bâtiment par sa réserve énergétique.

Le stockage d’énergie peut également être intégré aux projets d’agrandissement. Ajouter des pieds carrés signifie des besoins accrus en refroidissement. Au lieu d’acheter un plus grand refroidisseur, un système de

stockage d’énergie thermique pourrait satisfaire la charge additionnelle de l’agrandissement. Si un bâtiment dispose déjà d’un système de stockage thermique, le simple ajout de nouveaux réservoirs pourrait compenser la demande accrue en refroidissement.

ENTRETIEN ET FONCTIONNEMENT De nos jours, grâce aux avancées en matière de commandes et de pompes, les systèmes de stockage d’énergie thermique s’avèrent plus simples que jamais. Le fonctionnement du système est facile et la convivialité a grandement été améliorée pour l’opérateur.

L’entretien d’un système à base de glace est minime. Le niveau d’eau des réservoirs doit être vérifié une fois par an pour s’assurer qu’il est à la bonne hauteur. Au même moment, la concentration et l’état du fluide de transfert thermique devraient être vérifiés et traités, si nécessaire. Comme il n’y a pas de pièces mobiles dans les réservoirs de stockage, il n’y a pratiquement pas plus d’ «usures » que dans un système sans stockage. En plus de nécessiter un entretien minimal, les réservoirs sont reconnus pour durer des décen-

nies, et même survivre aux bâtiments dans lesquels ils ont été installés.

Tout compte fait, il existe de nombreuses raisons pour avoir recours au stockage d’énergie. Les ingénieurs et les entreprises canadiennes sont dans une position privilégiée pour en profiter. Le stockage d’énergie thermique permet, non seulement de contribuer à l’avancement de la cause du développement durable, mais il offre également la possibilité de réduire considérablement les coûts de refroidissement et d’assurer un fonctionnement plus flexible de l’installation de refroidissement. n Mark MacCracken est PDG de Calmac Manufacturing Corporation. Il détient un baccalauréat en génie mécanique, est titulaire de trois brevets américains et est membre agréé (fellow) LEED. Sites de référence

http://www.rncan.gc.ca/energie/ renouvelable-electricite/7296 (français) http://www.ieso.ca/Pages/Power-Data/ default.aspx (français) https://www.llnl.gov/news/powergeneration-blowing-wind (anglais)

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JUIN 2016 | PCC 27

DÉBITS

PAR JOHN SIEGENTHALER

L’EAU SE DÉPLACE-T-ELLE TROP RAPIDEMENT ?

HYDRONIQUE I MODERNE 2016

De nouvelles perspectives sur une question qui circule depuis longtemps

l y a une question sur le chauffage hydronique qui revient encore et encore : Si l’eau se déplace trop rapidement dans un circuit hydronique, est-ce que la chaleur qu’elle renferme pourra ne pas être transférée aux émetteurs de chaleur lors de son passage? La réponse, du seul point de vue du transfert thermique, est non. Mais plutôt que de me croire sur parole, je vais vous en démontrer la vérité.

LA CONVECTION IMPORTE La puissance calorifique de tout émetteur de chaleur hydronique est régie par les trois modes de transfert thermique. Par exemple, avant qu’un plancher rayonnant puisse libérer de la chaleur dans une pièce par radiation thermique et, dans une moindre mesure, par convection naturelle, la chaleur du fluide doit passer à travers la paroi des tuyaux (par convection) et ensuite traverser les matériaux du plancher (par conduction). Ainsi, la puissance calorifique d’un plancher rayonnant ou de tout autre émetteur de chaleur hydronique dépend du transfert thermique par convection entre l’écoulement d’eau et la paroi intérieure de l’émetteur de chaleur. La surface de la zone de contact, la différence de température entre Figure 1 – Écoulement à l’intérieur d’un tuyau

POUR DES SYSTÈMES FIABLES ET PLUS ÉCONOMIQUES · Vitesse du fluide dans les réseaux hydroniques · Remplacement judicieux des chaudières 28 PCC | JUIN 2016

paroi du tuyau couche limite du fluide se déplaçant lentement au bénéfice de la convection profil de vitesses du fluide (notez que la vitesse diminue à l’approche de la paroi)

centre de l’écoulement

la chaleur de l’eau traverse la couche limite et la paroi du tuyau pour imprégner les matériaux environnants

le fluide et la surface mouillée, ainsi que le coefficient de convection régissent la convection. Cette dernière peut être estimée à l’aide de calculs complexes qui reposent sur des variables telles que les propriétés physiques du fluide, la géométrie de la surface et de la vitesse du fluide.

Néanmoins, vous ne devez pas être un érudit en mathématiques pour comprendre comment le processus fonctionne. Imaginez simplement un fluide circulant dans un tuyau, tel qu’illustré à la Figure 1. Une mince « couche limite » de fluide longe plus lentement la paroi intérieure alors que la plus grande partie du fluide se déplace à des vitesses plus élevées à mesure que nous arrivons au centre de l’écoulement.

Comme les molécules de fluide circulant dans la couche limite ne se mélangent pas de façon dynamique avec celles qui circulent au centre de l’écoulement, elles libèrent de la chaleur dans la paroi du tuyau et se refroidissent davantage que les molécules au centre. Cette situation limite le taux de transfert thermique vers la paroi du tuyau, en particulier si l’écoulement s’avère laminaire plutôt que turbulent. Vous pouvez même visualiser la couche limite comme une mince couche d’ « isolation liquide » entre la chaleur contenue au centre de l’écoulement et la paroi plus froide du tuyau.

Plus le débit dans le tuyau est élevé, plus la couche limite est mince, et moins elle limite le transfert thermique entre le centre de l’écoulement et la paroi du tuyau. Ainsi, tous les autres éléments étant égaux, des débits plus élevés augmentent toujours le transfert thermique par convection, ce qui stimule la puissance thermique de tout émetteur de chaleur hydronique.

FAITES LA VÉRIFICATION Cet effet est documenté dans les évaluations thermiques de plusieurs types d’émetteurs de chaleur. Par exemple, la puissance calorifique pour une plinthe à ailettes est souvent mentionnée pour des débits arbitraires de un gallon par minute (gpm) et quatre gpm. La puissance pour le débit à quatre gpm sera toujours légèrement supérieure que celle pour le débit à un gpm (toutes les autres condi-

Q f = Q 1 x (f 0,04) Où : Qf = puissance calorifique au débit f (Btu/h/pi) Q1 = puissance calorifique au débit 1 gpm (Btu/h/pi) f = débit à travers la plinthe (gpm) 0,04 = exposant Voici un exemple : Supposons que la puissance calorifique nominale d’une plinthe à ailettes est de 550 Btu/h/ pi à une température d’eau de 180 °F et à un débit de un gpm. Comparez la puissance de cette même plinthe à un débit de cinq gpm (toujours à 180 °F).

Qf = Q1 x (f 0,04) = 550 x (50,04) = 550 x (1,066) = 587 Btu/h/pi Le graphique de la Figure 2 illustre comment cette formule évalue la puissance calorifique de la plinthe à des débits jusqu’à 10 gpm. Bien qu’il y ait une nette augmentation de la puissance calorifique avec l’augmentation du débit, l’ampleur de l’augmentation demeure plutôt faible. Par exemple, l’augmentation du débit de un à quatre gpm génère seulement une augmentation de la puissance calorifique d’environ six pour cent.

Maintenant, jetez un coup d’oeil aux données de puissance pour des convecteurs équipés d’un ventilateur ou d’une soufflante. Si vous ne disposez pas d’un catalogue à portée de main, la puissance d’un petit convecteur mural dont l’entrée d’eau est à température fixe est tracée à la Figure 3. Encore une fois, on constate que l’augmentation du débit à travers le serpentin augmente la puissance calorifique. Comme pour les plinthes, l’augmentation est cependant faible à des débits plus élevés. Vous remarquerez également que la puissance calorifique augmente à des vitesses de ventilateur plus élevées. Cela se produit pour la même raison que celle du côté de l’eau de l’émetteur Figure 3 – Puissance d’un petit convecteur mural dont l’entrée d’eau est à température fixe

4500

1,1

1,09

Puissance calorifique (Btu/h)

Facteur multiplicateur de la puissance calorifique

Figure 2 – Évaluation de la puissance calorifique

d’une plinthe

tions demeurant identiques). Il y a des années, l’Hydronics Institute des États-Unis a développé la formule suivante pour estimer l’augmentation de puissance calorifique d’une plinthe à ailettes à des débits au-dessus de un gpm.

1,08 1,07 1,06 1,05 1,04 1,03

3500 3000 2500 2000 1500 1000

1,02

500

1,01 1

4000

1

2

3 4 5 6 7 8 Débit dans la plinthe (gpm)

9

10

0

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Débit de l’eau (gpm) JUIN 2016 | PCC 29

30

HYDRONIQUE MODERNE 2016

SUITE DE LA PAGE 29

de chaleur – des débits plus rapides réduisent l’épaisseur, donc la résistance thermique de la couche limite entre le flux d’air principal et la surface du serpentin.

Qu’en est-il des circuits du plancher chauffant? Le graphique de la Figure 4 illustre la puissance calorifique ascendante d’un circuit de 250 pieds de long d’un tuyau en PEX 1/2 po encastré dans une dalle de béton nu de quatre pouces, à 12 po de distance. La température de l’eau d’alimentation est de 110 °F. La seule chose qui change est le débit.

L’augmentation du débit se traduit à nouveau par une augmentation de la chaleur calorifique ascendante. Les gains sont beaucoup plus marqués à des débits inférieurs qu’à des débits supérieurs. À 0,2 gpm, seulement 10 % du débit maximal apparaît sur le graphique – le circuit libère environ 44 % de la puissance calorifique maximale. L’augmentation du débit de un à deux gpm augmente seulement la puissance calorifique d’environ 11 %.

Prenez le circuit du plancher chauffant de 250 pieds en PEX 1/2 po de notre exemple précédent. À un débit de un gpm et une température d’alimentation de 110 °F, ce circuit libère 7117 Btu/h. L’augmentation du débit à deux gpm avec la même température d’alimentation augmente la puissance calorifique à 7902 Btu/h (une modeste augmentation de 11 %).

La perte de charge du circuit à un gpm est de 9,98 pi.

La perte de pression correspondant à cette perte de charge se situe à 4,3 psi. En supposant qu’un petit circulateur à rotor noyé fonctionnant à 25 % d’efficacité globale fournit le débit et la charge, la puissance électrique nécessaire pour faire fonctionner ce circuit peut être calculée comme suit :

L’ENVERS DE LA MÉDAILLE Espérons que vous êtes convaincus que la puissance calorifique de tout émetteur de chaleur hydronique augmente avec l’augmentation du débit. Du point de vue du transfert thermique uniquement, un débit plus rapide est toujours mieux.

Cependant, le transfert thermique n’est pas le seul élément qui doit être pris en considération lors de la conception des systèmes hydroniques. Des préoccupations de perte de charge, d’érosion de la tuyauterie et de coûts de fonctionnement du système pèsent également lourd dans la balance lors du choix des débits et, conséquemment, de la tuyauterie et des circulateurs. Voici l’envers de la médaille des vitesses d’écoulement élevées.

Un inconvénient non négligeable du débit élevé est la forte augmentation des coûts de fonctionnement. Chaque fois qu’il y a écoulement à travers un élément de tuyauterie, il y a une perte de charge, laquelle s’avère inévitablement associée à une puissance d’entrée du circulateur.

Ainsi, chaque composant hydronique a un coût de fonctionnement. Voici un exemple de la rapidité avec laquelle le coût de fonctionnement peut grimper à mesure que le débit augmente.

Où : W = puissance électrique requise à l’entrée du

circulateur (watts) f = débit (gpm) ΔP = perte de pression (psi) 0,25 = efficacité globale présumée du circulateur

(décimal pour cent)

Puissance calorifique ascendante (Btu/h)

Figure 4 – Puissance calorifique ascendante

8000 7000 6000

127,6 $

5000 4000

3800 $

Où : CT = coût total de fonctionnement pour une période de N années ($) C1 = coût de fonctionnement pour la première année ($) i = taux d’inflation sur le coût annuel (décimal pour cent) N = nombre d’années dans le cycle de vie

3000 2000 1000 0

En supposant que le circuit fonctionne 3000 heures par an dans une région où l’électricité coûte 0,10 $/kWh, le coût annuel en électricité pour le fonctionnement de ce seul circuit s’élève à 2,24 $ – probablement moins que vous avez payé pour votre dernier hamburger.

Maintenant, doublons le débit à travers le circuit à deux gpm. La perte de charge du circuit grimpe à 33,58 pi et la perte de pression correspondante se situe à 14,4 psi.

En supposant la même efficacité du circulateur, la puissance électrique nécessaire pour faire fonctionner le circuit grimpe à 50 watts. Le coût annuel en électricité de ce circuit dans les mêmes conditions s’élève maintenant à 15 $.

La différence de coût pour faire fonctionner ce circuit à deux gpm plutôt qu’à un gpm se solde à 12,76 $ par année. Gardez à l’esprit qu’il s’agit d’un seul circuit et d’une seule année. En supposant que 10 circuits identiques fonctionnent pendant 20 ans, et que le taux d’inflation annuel de l’électricité s’élève à 4 %, les coûts additionnels de fonctionnement se révèlent stupéfiants.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Débit du circuit (gpm)

30 PCC | JUIN 2016

Dépenser 3800 $ de plus en électricité pour atteindre une puissance calorifique 11 % plus élevée (avec une consommation de combustible 11 % plus élevée pour produire 32 cette chaleur) n’a tout simplement pas de sens.

Unités de traitement de l'eau remplissage pour réseau hydronique L'eau est le « système circulatoire » des réseaux hydroniques. Tout comme nous nous efforçons de maintenir la santé de notre propre système circulatoire, il est important de maintenir la « santé » de l'eau et des solutions à base d’eau qui circulent à l’intérieur des réseaux hydroniques que nous construisons et entretenons.

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HYDRONIQUE MODERNE 2016

SUITE DE LA PAGE 30

DEMEUREZ CONSERVATEUR Un autre effet associé à une vitesse d’écoulement accrue est le potentiel d’érosion des tuyaux de cuivre. Selon un rapport publié par la National Association of Corrosion Engineers, le débit soutenu dans un tuyau de cuivre ne devrait pas excédé quatre pieds par seconde pour éviter des problèmes d’érosion potentiels. Cette valeur correspond à la vitesse limite souvent imposée pour éviter un bruit d’écoulement désagréable dans les tuyaux installés dans des locaux occupés.

Selon une référence, la tuyauterie en PEX peut résister sans dommage à des vitesses d’écoulement soutenues de plus de 90 pieds par seconde à des températures élevées.

Toutefois, ces vitesses sont complètement en dehors des paramètres de conception des systèmes pratiques des points de vue de la perte de charge, du bruit d’écoulement et des coûts de fonctionnement. Ma suggestion est de dimensionner la tuyauterie en PEX pour atteindre la vitesse d’écoulement maximale de quatre pieds par seconde.

Figure 5 – Débits correspondant aux vitesses

d’écoulement

Type/dimension de tuyau

Débit MINIMUM

Débit MAXIMUM

pour une vitesse de 2 pi/s (gpm)

pour une vitesse de 4 pi/s (gpm)

cuivre 3/8“

1,0

2,0

cuivre 1/2“

1,6

3,2

cuivre 3/4“

3,2

6,5

cuivre 1“

5,5

10,9

cuivre 1-1/4“

8,2

16,3

cuivre 1-1/2“

11,4

22,9

cuivre 2“

19,8

39,6

cuivre 2-1/2“

30,5

61,1

cuivre 3“

43,6

87,1

PEX 3/8“

0,6

1,3

PEX 1/2“

1,2

2,3

PEX 5/8“

1,7

3,3

PEX 3/4“

2,3

4,6

PEX 1“

3,8

7,5

PEX 1-1/4“

5,6

11,2

PEX 1-1/2“

7,8

15,6

PEX 2“

13,4

26,8

PEX-AL-PEX 3/8“

0,6

1,2

PEX-AL-PEX 1/2“

1,2

2,5

PEX-AL-PEX 5/8“

2,0

4,0

PEX-AL-PEX 3/4“

3,2

6,4

PEX-AL-PEX 1“

5,2

10,4

32 PCC | JUIN 2016

La Figure 5 énumère les débits correspondant à la vitesse d’écoulement de quatre pieds par seconde pour les dimensions courantes de tuyauterie de cuivre, PEX et PEX-ALPEX. Elle énumère également les débits correspondant à la vitesse d’écoulement de deux pieds par seconde. Ces débits minimaux sont recommandés pour provoquer un entraînement par bulles d’air.

CONSIDÉREZ LA MOYENNE Enfin, si vous pensez encore que l’eau puisse aller trop vite pour que la chaleur soit transférée, considérez la situation suivante comme une démonstration rationnelle que ce n’est pas le cas.

Une plinthe à ailettes fonctionne à trois débits différents, à la même température d’eau de 180 °F à son entrée et à la même température ambiante de l’air (voir Figure 6).

Figure 6 – Plinthe à ailettes à trois débits différents T entrée = 180 ºF

T sortie = 160 ºF

débit faible température moyenne de l’eau = 170 ºF

T entrée = 180 ºF

T sortie = 170 ºF

débit moyen

température moyenne de l’eau = 175 ºF

T entrée = 180 ºF

T sortie = 178 ºF

débit élevé

température moyenne de l’eau = 179 ºF

À faible débit, la perte de température dans l’émetteur de chaleur est de 20 °F, et la température moyenne de l’eau à l’intérieur est de 170 °F. Lorsque le débit est augmenté à un niveau moyen, la température à la sortie s’élève à 170 °F et la température moyenne de l’eau à l’intérieur est de 175 °F. Finalement, lorsque le débit est augmenté à un niveau élevé, la température à la sortie est de 178 °F, soit un simple 2 °F plus bas que la température à l’entrée. La température moyenne de l’eau à l’intérieur est de 179 °F. Dans tous les cas, la température moyenne de l’eau à l’intérieur de l’émetteur de chaleur augmente quand le débit augmente. Augmenter la température moyenne de l’eau à l’intérieur de tout émetteur de chaleur a toujours pour effet d’augmenter la puissance calorifique. Il n’y a tout simplement aucun moyen d’échapper à la physique de la situation.

CE N’EST PAS LE CAS La prochaine fois que vous entendrez quelqu’un se plaindre que son système ne libère pas suffisamment de chaleur parce que l’eau circule trop vite à travers les émetteurs de chaleur, veuillez vous servir des éléments de cet article pour le convaincre que ce n’est pas le cas. Aussi, assurez-vous qu’ils comprennent bien les conséquences d’un débit excessif. Des centaines, voire des milliers de dollars sont généralement en jeu. n John Siegenthaler, PE, est ingénieur en mécanique – diplômé du Renssellaer Polytechnic Institute – et ingénieur professionnel agréé. Il compte plus de 35 ans d’expérience en conception de systèmes de chauffage hydroniques modernes. Son plus récent livre « Heating with Renewable Energy » a été lancé en début d’année.

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HYDRONIQUE MODERNE 2016

CHAUDIÈRES

PAR MIKE MILLER

LE REMPLACEMENT DE CHAUDIÈRES DANS DES BÂTIMENTS EXISTANTS

globale du bâtiment. Il serait judicieux d’effectuer une analyse de la perte thermique pertinente à l’enveloppe actuelle du bâtiment. Vous pourriez découvrir qu’une installation de chauffage de plus petite capacité pourrait très bien faire le travail maintenant.

Le bâtiment a peut-être été mis à niveau sans que des changements aient été apportés aux émetteurs de chaleur. Les unités de chauffage (ventiloconvecteurs, plinthes et radiateurs) du bâtiment pourraient donc être surdimensionnées pour l’enveloppe actuelle. La température du fluide de distribution requise pour chauffer ce bâtiment rénové pendant le jour plus froid de l’année pourrait désormais être inférieure à celle du système originalement conçu. Cette information pourrait avoir un impact sur le choix du type de chaudière de remplacement.

QUELLE EST L’APPLICATION? L’application desservie par la chaudière doit être prise en compte. Le système comprend-il plusieurs charges à haute température nécessitant un fonctionnement avec point consigne la plupart du temps? Ces charges peuvent reposer sur des besoins accrus en eau chaude domestique, des piscines, des spas et peut-être même des ventiloconvecteurs; en fait, tout ce qui nécessite que le fluide soit généré entre 170 et 180 °F pendant la plus grande partie du fonctionnement. Si tel est le cas, une chaudière sans condensation pourrait mieux Si l’opération peut sembler simple, l’effectuer correctement convenir à cette application. comporte néanmoins quelques défis S’il n’y a aucune raison justifiant que la chaudière fonctionne à haute température la majorité de sa durée de uand vient le temps de remplacer une chaudière, il vie, un modèle à condensation pourrait s’avérer la meilleure s’agit d’une excellente occasion d’offrir une valeur option. Les chaudières à condensation fonctionnent beaucoup ajoutée à vos clients. Effectuer la tâche correctement plus efficacement à long terme si elles peuvent fonctionner en vous permettra également de vous démarquer de la mode condensation la plupart du temps. La condensation se concurrence. Il s’agit de garder à l’esprit l’ensemble des facteurs produit lorsque la température du fluide de retour est égale qui auront un impact sur l’investissement global consacré à ce ou inférieure à 130 °F. remplacement, sans oublier l’efficacité opérationnelle à venir Traditionnellement, les petites chaudières sans condensation et un cycle de vie prolongé de l’équipement. se révèlent des chaudières marche/arrêt, alors que les grosses Si la chaudière semble avoir fait défaut chaudières sans condensation peuvent prématurément, cherchez-en la cause en être des modèles étagés ou modulants tout premier lieu. La défaillance étaitutilisant des brûleurs à air soufflé ou des elle liée au débit, aux cycles courts, à ensembles à gaz modulants. Les petites la tuyauterie ou à l’âge? Si le problème chaudières à condensation comprennent n’est pas lié à l’âge, prendre le temps à typiquement des capacités de modulation, La condensation se produit lorsque cette étape-ci d’identifier et d’éliminer ce qui permet un meilleur rendement de les gaz de combustion se condensent. la cause de la défectuosité vous assurera fonctionnement.

Différentes chaudières ou différentes un client satisfait. Ce que vous ne devriez conceptions de systèmes, ainsi que pas faire c’est de remplacer une chaudière NOMBRE DE CHAUDIÈRES la différence de température des défectueuse par un modèle identique sans Selon la taille de la chaudière à remplacer grands réseaux peuvent favoriser tenir compte des points suivants. et l’espace disponible dans la salle la condensation à des températures mécanique, il peut être judicieux de de retour plus élevées que ça ou DIMENSIONNEMENT DE L’ÉQUIPEMENT remplacer une seule chaudière par deux l’empêcher à des températures Quand vient le temps de remplacer une (ou plus) chaudières plus petites générant plus basses. Considérez toujours la chaudière, ne supposez pas qu’elle a été la même quantité de Btu/h. L’utilisation conception de la chaudière et notez initialement dimensionnée en tenant de plusieurs unités offre l’avantage de tirer ses avantages de fonctionnement. compte de la charge du bâtiment. En parti de la redondance, étant donné que L’ajout d’un drain de condensation fait, l’équipement de chauffage s’avère la conception du système se base sur le approprié sera nécessaire. généralement surdimensionné et, parfois jour le plus froid de l’année – une situation même, exagérément surdimensionné. Mis que l’on rencontrera peut-être deux ou à part des coûts de fonctionnement inutilement élevés, le trois jours par an. Une installation à chaudières multiples surdimensionnement peut avoir été un facteur contribuant permet un meilleur usage de l’équipement de chauffage selon au remplacement prématuré de la chaudière. les besoins ponctuels du bâtiment.

Le bâtiment peut avoir bénéficié de mises à niveau au Par exemple, supposons que vous remplaciez une grosse fil des ans – meilleures fenêtres, isolation supplémentaire, chaudière par deux chaudières marche/arrêt plus petites. remplacement de la tuyauterie de distribution, etc. – lesquelles Chacune fournirait 50 % de la charge. Trois chaudières 36 pourraient avoir eu une incidence sur la perte thermique fourniraient 33 % de la charge, et ainsi de suite.

Q

À propos de la condensation

34 PCC | JUIN 2016

NOUS LES AVONS SURPASSÉES EN NOMBRE AUCUNE AUTRE CHAUDIÈRE À CONDENSATION N’AFFICHE DE MEILLEURS CHIFFRES QUE LA FTXL .

MC

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Au moment de choisir une chaudière, attardez-vous à l’application qu’elle servira.

Si la chaudière de remplacement s’avère une chaudière à modulation unique, et selon son taux de variation de débit, elle pourra régler sa puissance n’importe où entre son taux de modulation minimum et 100 %. Les taux de modulation de certaines chaudières plus récentes peuvent atteindre 10 à 1, ce qui signifie que la chaudière peut fonctionner entre 10 et 100 % de sa capacité. Plusieurs autres chaudières modulantes offrent un taux de modulation de 5 à 1, ce qui leur permet de fonctionner entre 20 et 100 % de leur capacité.

SYSTÈME DE COMMANDE Y a-t-il un système de commande qui gère le parc de chaudières en fonction des besoins du bâtiment? S’il y en a un, il devra être pris en compte dans le processus de prise de décision.

Assurez-vous de sa capacité à gérer le nombre et les types de chaudières que vous choisirez. Votre proposition peut également inclure la mise à niveau des commandes. Le coût de cette dernière pourrait s’avérer minime en comparaison du retour sur investissement ou de l’amortissement sur le cycle de vie du système complet.

Les commandes se révèlent un composant inestimable de toute installation de chauffage. Si votre système n’en comporte aucune actuellement, il est temps d’y remédier.

L’ajout le plus élémentaire apporté par une commande se veut la capacité de réinitialiser la température de l’eau acheminée au bâtiment en fonction de la température extérieure, comme cette dernière est directement reliée à la perte thermique d’un bâtiment.

Si vous optez pour une installation à plusieurs chaudières, choisissez une commande qui peut gérer les types de chaudières sélectionnées (modulantes, marche/arrêt ou peut-être une combinaison des deux) et qui peut procurer des fonctions logiques supplémentaires, telles que la rotation du fonctionnement des chaudières (en intervalles égaux).

Pour les chaudières sans condensation, la commande assurera la protection de la température de retour du fluide par l’intermédiaire d’un dispositif de mélange. Dans le cas d’un bâtiment comptant déjà plusieurs chaudières, dont une seule unité a fait défaut, la commande doit pouvoir exclure la ou les vieilles unités moins performantes de l’opération de rotation, afin de favoriser le ou les nouveaux modèles plus efficaces.

TUYAUTERIE, POMPAGE ET VENTILATION Selon le type de chaudière(s), vous pourriez être ou ne pas être en mesure de pomper tout l’écoulement du réseau 36 PCC | JUIN 2016

HYDRONIQUE MODERNE 2016 à travers la ou les chaudière(s) directement. Plusieurs des récentes chaudières à faible masse doivent être découplées de façon hydraulique de la boucle principale du bâtiment, particulièrement lorsque la capacité totale du système s’obtient par plusieurs chaudières. Dans ce cas, le débit de la boucle primaire sera égal à la fraction du débit attribuable à une chaudière dans l’ensemble du système. Par exemple, supposons que la différence de température (ΔT) entre l’alimentation et le retour dans une installation de trois chaudières s’élève à 20 °F. Trois chaudières d’une capacité identique de 600 000 Btu/h généreront un débit de 20 gpm chacune, pour un débit total de 60 gpm dans le système : gpm = Btu/h / (ΔT x 500) La séparation hydraulique est assurée par un collecteur à faible perte, un ensemble de deux tés rapprochés (primaire/ secondaire) ou d’autres raccords d’ingénierie visant le même objectif. Quel que soit le dispositif, il dissocie physiquement les appareils du système. Chaque chaudière peut ainsi être jumelée à la pompe qui lui convient en dimension, afin d’assurer un débit suffisant jusqu’à son échangeur de chaleur. De plus, la sortie de la pompe peut être commandée en fonction des exigences de séquence de démarrage de sa chaudière.

Les besoins de ventilation et de combustion de la chaudière peuvent avoir changé depuis l’installation d’un nouveau dispositif – toujours vérifier le manuel d’instructions du fabricant de la chaudière pour une intégration appropriée.

AUTRES DÉTAILS AUXQUELS S’ATTARDER Lorsque vous procédez au remplacement d’une chaudière, vérifiez également les composants suivants pour assurer la longévité de votre nouvel équipement.

Vérifiez la fonctionnalité du réservoir de dilatation existant.

Vous pouvez vérifier son fonctionnement en regardant le manomètre du système lorsque la ou les chaudière(s) se met(tent) en marche. Son but est d’accommoder l’augmentation de pression d’un système résultant de la dilatation du fluide chauffé.

Si le réservoir de dilatation est fonctionnel, le manomètre maintiendra sa pression. S’il est défectueux, la pression augmentera, peut-être même au point de déclencher la soupape de surpression.

Assurez-vous qu’un dispositif fonctionnel est en place pour éliminer l’air et la saleté dans le système, particulièrement après avoir travaillé sur une installation de chaudières, comme l’air et la saleté pourront s’avérer néfastes pour les nouveaux et anciens composants. La présence d’un tel dispositif continuellement en fonction dans un réseau à boucle fermée pouvant comporter des composants ferreux s’avère toujours judicieuse.

Certains fabricants de chaudières sont très stricts sur la qualité du fluide et peuvent exiger l’utilisation d’inhibiteurs et d’additifs particuliers. Cet aspect devrait être validé auprès du fabricant.

Bien que plusieurs éléments soient à considérer, le temps investi pour effectuer un remplacement correctement vous procurera un système sans problème, vous libérant ainsi du temps pour développer vos affaires et augmenter vos profits. Prenez le temps d’évaluer correctement la situation de la chaudière – le retour sur investissement en vaut la peine. n Mike Miller est directeur des ventes, service des bâtiments chez Taco Canada ltée. Il est également président du Conseil canadien de l’hydronique (CCH). Pour communiquer avec M. Miller, SVP, acheminez vos questions et commentaires au LBoily.pcc@videotron.ca.

Photo : Laars Heating Systems

SUITE DE LA PAGE 34

plomberie

PAR LANCE MACNEVIN

Mélanger l’eau chaude des réseaux hydronique et potable Les concepteurs et installateurs doivent être conscients des problèmes potentiels reliés aux sources de chaleur

N

ous savons tous que le chauffage rayonnant hydronique s’avère une technologie confortable, si efficace qu’un plancher chauffant peut souvent satisfaire la perte thermique d’un bâtiment avec un fluide à basse température, même en dessous de 115 °F (46 °C). Cela donne aux systèmes de chauffage rayonnant la souplesse d’être reliés à une variété de sources de chaleur, y compris des chauffe-eau, sous réserve des codes et exigences régionales.

En fait, la norme CSA B214-12 autorise les applications combinant le chauffage des locaux et de l’eau, du moment que le chauffe-eau est « conçu par le fabricant pour ces applications à double usage » et qu’il répond à certains standards de produits spécifiques. Cette utilisation d’un chauffe-eau fournit une source peu coûteuse d’eau chaude pour les petits systèmes de chauffage rayonnant, ce qui réduit le coût initial d’une source de chaleur séparée.

Cependant, les installateurs doivent être conscients qu’en optant pour un tel système combiné, le réseau d’eau potable entrera en contact avec des composants du système de chauffage hydronique tels que des tuyaux, ventiloconvecteurs, vannes, réservoirs de dilatation et collecteurs. Ces derniers pourraient occasionner des problèmes de santé et de sécurité potentiels, dont voici les principaux.

Photo : iStock

u Certains composants de chauffage hydronique ne sont

pas destinés ou homologués pour une utilisation avec l’eau potable. Ces éléments peuvent comprendre des radiateurs, tuyaux et raccords, ventiloconvecteurs, mitigeurs, réservoirs de dilatation ou collecteurs de distribution. Ces éléments ne sont pas nécessairement marqués d’une mention « non potable ». En fait, l’absence d’une

mention « eau potable » peut être le seul indice sur la vocation de ces éléments. Ces composants hydroniques peuvent contenir du plomb dans les alliages de cuivre; des traces d’huile – lesquelles sont acceptables dans les réseaux hydroniques mais pas dans ceux d’eau potable –; ou d’autres matériaux dont le contact avec l’eau potable n’est pas approuvé.

Voilà pourquoi la norme CSA B214-12 stipule : «Toute tuyauterie, tout composant et tout dispositif de transfert de chaleur qui entre en contact avec l’eau potable doit être homologué pour cet usage. »1 Par conséquent, ne supposez pas que tout produit vendu pour un réseau hydronique est automatiquement testé et approuvé pour un réseau d’eau potable. Si des composants non homologués pour l’eau potable sont installés dans un réseau destiné à la consommation humaine, et qu’ils entrent en contact avec elle, alors ce type d’installation viole probablement la réglementation, peut contaminer l’eau potable et peut annuler la garantie du produit.

v L’eau douce contient habituellement beaucoup d’oxygène

et de particules dissoutes telles que des désinfectants comme du chlore ou de la chloramine. Certains composants hydroniques peuvent être corrodés ou autrement endommagés au contact de ces substances.

Par exemple, si vous installez un mitigeur ou un circulateur avec un corps en fer dans un système combiné, ce composant pourrait commencer à rouiller immédiatement. Un scellant ou un joint de vanne hydronique en caoutchouc ou en plastique pourrait être attaqué par des désinfectants dans l’eau douce et provoquer une fuite.

38 Ou encore, le tube de plastique en lui-même pourrait ne JUIN 2016 | PCC 37

plomberie pas être destiné au contact avec de l’eau chaude chlorée (bien que la plupart des tubes le soient) et faire défaut prématurément. De ce fait, lors de la réalisation d’un système combiné, l’installateur doit vérifier que chaque composant est approuvé et recommandé pour utilisation avec l’eau potable, afin d’éviter une défaillance prématurée du produit.

w La bactérie Legionella pneumophila (légionelle) se trouve

autant dans les deux réseaux d’eau potable que ceux d’eau non potable, particulièrement avec de l’eau stagnante entre 95 °F (35 °C) et 122 °F (50 °C). Cette bactérie peut causer la légionellose ou maladie du légionnaire : une forme sévère, souvent mortelle, de pneumonie principalement contractée lorsqu’une bruine ou une vapeur contenant de la légionelle est inhalée. Cette maladie a reçu son nom en 1976, lorsque des membres de l’American Legion qui assistaient à un congrès à Philadelphie ont été frappés d’une pneumonie atypique (infection pulmonaire). La légionelle fait à nouveau la manchette de nos jours avec plusieurs éclosions qui se déclarent dans des grandes villes, faisant encore d’innocentes victimes. Notre société est vulnérable, et l’industrie de la plomberie doit faire ce qu’elle peut pour protéger le public.

Dans un réseau hydronique/eau potable partageant le même chauffe-eau, l’eau provenant du réseau de distribution de chaleur se mélangera inévitablement avec l’eau chaude domestique chaque fois que le système de chauffage sera activé. Après de longues périodes d’inactivité, comme après l’été, l’eau de chauffage a stagné pendant des semaines ou des mois, ouvrant la porte à la prolifération de la légionelle.

Cette situation expose potentiellement les utilisateurs de l’eau chaude domestique au contact de la bactérie par des douches et autres utilisations de l’eau chaude. Pour éviter ce problème, la norme CSA B214-12 exige qu’« un moyen soit prévu pour éviter la stagnation de l’eau potable dans un système de chauffage hydronique par le recyclage ou le rinçage du contenu au moins une fois toutes les 24 h ».2 Cependant, si la minuterie utilisée pour mélanger l’eau fait défaut ou est désactivée, un risque grave pour la santé demeure toujours présent. Des études stipulent que pour tuer de façon efficace

suite de la page 37 la légionelle, l’eau de rinçage doit dépasser la température de 160 °F (71 °C) à travers tout le réseau de tuyauterie, et ce, pendant une période d’au moins 30 minutes. À des températures plus basses, certaines bactéries demeureront protégées à l’intérieur du biofilm qui tapisse les tuyaux. Cependant, approvisionner un réseau de tuyauterie encastré dans le béton avec de l’eau aussi chaude peut endommager le béton ou tout revêtement de sol avec lequel il est en contact. Des risques similaires s’appliquent également aux autres techniques d’installation de systèmes rayonnants. Un rinçage approprié ne s’avère pas une option judicieuse du point de vue du système de chauffage – sans parler du fait qu’il peut être dangereux de régler le chauffe-eau à une température supérieure à 160 °F, peu importe la durée.

RISQUES ET AVANTAGES Des installations combinant le chauffage des locaux et de l’eau domestique, où le réseau de plomberie partage une source de chaleur et l’eau d’un réseau de distribution hydronique sont autorisées dans certaines circonstances et en utilisant un équipement spécifiquement approuvé pour cet usage. Cette disposition permet de réduire le coût initial d’aménager un petit système de chauffage rayonnant.

Néanmoins, les concepteurs et installateurs de ces systèmes combinés doivent être conscients des problèmes potentiels. Ces préoccupations peuvent être évitées en utilisant un chauffe-eau à double usage où l’eau potable et l’eau hydronique ne se mélangent pas, ou en utilisant des échangeurs de chaleur approuvés pour séparer l’eau potable du fluide hydronique. n Lance MacNevin, ing., est directeur de l’ingénierie de la division Bâtiment et construction de la Plastics Pipe Institute. Il est également membre du comité technique de la norme B214 du groupe CSA. M. MacNevin est titulaire d’un diplôme en génie mécanique de l’Université du Nouveau-Brunswick.

Pour plus d’informations sur la maladie du légionnaire, visitez le site http://canadiensensante.gc.ca/healthy-living-vie-saine/environmentenvironnement/air/index-fra.php RÉFÉRENCES : 1,2 CAN/CSA-B214-12 – Code d’installation pour les systèmes hydroniques de chauffage, troisième édition, www.shop.csa.ca

INDEX DES ANNONCEURS

ACO Systems www.acocan.ca..........................................................................10 Adrian Steel www.adriansteel.com..................................................................17 Caleffi www.caleffi.com.........................................................................31 Canarm www.canarm.com.......................................................................2 Deschênes www.deschenes.ca......................................................................19 GM parcs.gm.ca...............................................................................15 IBC www.ibcboiler.com......................................................................33 IPEX www.ipexna.com........................................................................9 Liberty Pumps www.libertypumps.com................................................................11 Lochinvar www.Lochinvar.com.....................................................................35 Master Group www.master.ca...........................................................................39 Navien www.Navien.com.......................................................................5 Taco www.tacocomfortsolutions.com.....................................................7 Watts www.PowersControls/IntelliStation................................................40 38 PCC | JUIN 2016

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