Modification proposée 1860

On fait souvent abstraction des installations d'eau sanitaire en tant qu'utilisateur final d'énergie. Outre pour le remplacement de l'équipement central, ces installations peuvent demeurer intactes pendant la durée de vie du bâtiment, ce qui équivaut parfois à plusieurs décennies. Les transformations apportées aux bâtiments existants permettent d'améliorer les installations d'eau sanitaire et tous les composants connexes afin qu'ils soient conformes aux exigences actuelles du CNÉB. Cependant, puisque les travaux de rénovation dans les bâtiments existants sont généralement plus coûteux que la construction de nouveaux bâtiments, les exigences énoncées à la partie 6 applicables à ces améliorations doivent être adaptées pour maintenir un niveau de rentabilité acceptable.

En raison de leur simplicité, l'application totale des exigences de la partie 6 n'entraîne que des coûts supplémentaires minimes à la transformation d'un bâtiment existant, même en incluant la pose de nouvelles installations ou de nouveaux composants.

La seule exception à ces exigences concerne le calorifugeage de la tuyauterie de distribution. Puisque la tuyauterie de distribution se situe souvent derrière les murs et dans les gaines, elle peut être plus difficile d'accès et l'espace l'entourant peut être limité. Par conséquent, la rentabilité de l'ajout de calorifuge dans les bâtiments existants est généralement faible. Un tel ajout est jugé rentable seulement lorsqu'on effectue une modification considérable aux caractéristiques d'une installation existante.

Étant donné que des travaux d'une telle ampleur entraînent assurément une chaîne de répercussions sur les installations existantes, le seuil pour établir ce qui constitue une « modification considérable » a été fixé à 60 %. Dans ces conditions, on considère qu'il est rentable d'élargir ces travaux de transformation pour faire en sorte que le réseau de distribution entier soit calorifugé. En outre, les exigences de calorifugeage offrent également plusieurs options qui dépendent des choix faits lors de l'étape de la conception.

Par conséquent, la présente modification proposée introduit un compromis raisonnable pour chaque cas, qui répond à l'intention du CNÉB tout en assurant un niveau de rentabilité acceptable.

Comparaison des économies d'énergie entre la modification proposée et les pratiques actuelles sur le marché

Les lignes directrices relatives à l'analyse des répercussions pour la transformation des bâtiments existants exigent l'évaluation des modifications proposées pour de nombreuses versions de bâtiments. La mesure clé de l'analyse des répercussions est la différence marginale entre la pratique actuelle sur le marché et la modification proposée.

Étant donné que les exigences prescriptives relatives à la transformation des bâtiments sont applicables uniquement lorsque les transformations sont effectuées, la mesure permettant d'évaluer les répercussions de ces exigences est établie comme étant la comparaison entre les nouvelles exigences prescriptives et les pratiques qui seraient normalement mises en application en l'absence de telles exigences (c.-à-d. la pratique actuelle sur le marché). Dans le cadre de la présente analyse, quatre versions de bâtiments non transformés ont été sélectionnées :

• Avant 1980 (variable BTAPPRE1980 dans les figures 1 à 3 et les tableaux 3 à 7)
• 1980–2010 (variable BTAP1980TO2010 dans les figures 1 à 3 et les tableaux 3 à 7)
• CNÉB 2011 (variable NECB2011 dans les figures 1 à 3 et les tableaux 3 à 7)
• CNÉB 2015 (variable NECB2015 dans les figures 1 à 3 et les tableaux 3 à 7)

La pratique actuelle sur le marché correspond à la conformité au CNÉB de 2017, et le code proposé correspond au CNÉB de 2020.

Pour calculer la différence marginale de consommation énergétique, un modèle représentant les versions a été créé (voir https://github.com/NREL/openstudio-standards/tree/master/lib/openstudio-standards/standards/necb). Ensuite, l'équipement de chauffage de l'eau sanitaire du modèle a été modifié pour le rendre conforme aux exigences du CNÉB de 2017, puis l'intensité énergétique a été calculée. La même méthode a été utilisée pour les exigences du CNÉB de 2020. La différence marginale de consommation énergétique correspond à la différence entre les valeurs de ces deux intensités énergétiques.

Ce processus a été appliqué à toutes les versions de 16 archétypes de bâtiments répartis dans 31 endroits au Canada (et, par la suite, regroupées par région).

Le résumé des résultats des simulations est divisé par région et présenté à l'aide de la figure 1 (diminution de l'intensité de consommation énergétique) et la figure 2 (pourcentage de réduction). Les valeurs positives signifient des économies d'énergie.

Figure 1. Différence marginale de l'intensité énergétique pour divers archétypes et versions de bâtiments dans différentes régions du Canada

Figure 2. Différence marginale de l'intensité énergétique en pourcentage pour divers archétypes et versions de bâtiments dans différentes régions du Canada

Les résultats montrent des économies d'énergie dans certaines régions, alors que celles-ci sont négligeables ailleurs (en C.-B., au Québec et dans le Nord) en raison de l'utilisation de chauffe-eau électriques dans les archétypes situés dans ces régions. Compte tenu de cette pratique actuelle sur le marché, la performance des chauffe-eau électriques est semblable aux exigences prescrites dans le CNÉB. La seule différence est l'ajout de la prescription d'une limite de la déperdition en régime de veille au CNÉB de 2020, mais qui ne figure pas dans le CNÉB de 2017. Puisque les déperditions en régime de veille dépendent du volume du réservoir, on observe des économies d'énergie minimes dans les archétypes dotés de chauffe-eau plus volumineux (p. ex., les immeubles d'habitation de moyenne et de grande hauteur) et des économies d'énergie presque nulles dans les archétypes dotés d'installations moins volumineuses.

De manière générale, puisque seules les dispositions relatives aux installations de chauffage de l'eau sanitaire ont été modifiées, la diminution de la consommation énergétique totale pour les archétypes de chaque région (illustrée à la figure 1) est assez constante parmi les versions de bâtiments. Les variations mineures des économies totales sont dues à l'effet croisé entre les modifications de la performance des chauffe-eau et leurs effets thermiques sur le bâtiment. La seule variation importante est observée dans les petits et les grands hôtels, car la différence des profils de demande en eau pour ces archétypes est supérieure entre la version CNÉB 2015 et les versions antérieures. Cette variation est illustrée à la figure 3, dans laquelle on présente l'intensité de consommation énergétique pour le chauffage de l'eau sanitaire de chaque archétype (regroupé par version) et on met en évidence les économies d'énergie du chauffage de l'eau sanitaire réalisées grâce au CNÉB de 2020.

Figure 3. Intensité énergétique pour le chauffage de l'eau sanitaire au Canada selon l'archétype et la version

Perte de chaleur des tuyaux d'eau sanitaire chaude : non calorifugés ou calorifugés

Le paragraphe 13.6.2.1. 4) proposé exige le calorifugeage partiel de réseaux de distribution non calorifugés précis lorsque toute transformation apportée au réseau est jugée comme étant considérable. Les économies d'énergie réalisées suite au calorifugeage des réseaux de distribution non calorifugés ont été calculées comme suit :

1. Les différences de perte de chaleur par unité de longueur ont été évaluées pour chaque cas, et incluent divers types de tuyaux et diamètres.
2. Pour les petits hôtels, on a établi des longueurs et des diamètres de tuyaux représentatifs d'un système à recirculation distribuant de l'eau sanitaire chaude à chaque suite.
3. La diminution annuelle de consommation énergétique a été calculée en supposant le fonctionnement continu du système à recirculation.

Les systèmes à recirculation sont communs dans certains archétypes de bâtiments dotés d'une installation d'eau sanitaire chaude centrale, comme les hôtels et les immeubles résidentiels à logements multiples. Ces systèmes sont aussi parfois installés dans d'autres types d'usages, comme les immeubles à bureaux et les établissements communautaires. Aux fins de la présente analyse, on a déterminé que l'archétype des petits hôtels est un exemple adéquat qui peut être étendu ou restreint afin de représenter d'autres archétypes.

1) Estimation du taux de perte de chaleur par unité de longueur de tuyau

Les différences de pertes de chaleur par unité de longueur ont été calculées à l'aide de l'outil 3EPlus piping insulation calculator du NAIMA (https://www.3eplus.org/) (mentionné dans le ASHRAE Handbook — Fundamentals), conformément à la norme ASTM C680, « Standard Practice for Estimate of the Heat Gain or Loss and the Surface Temperatures of Insulated Flat, Cylindrical, and Spherical Systems by Use of Computer Programs ». L'analyse présume un transfert de chaleur en régime stable unidimensionnel, c'est-à-dire que le coefficient R du tuyau est négligeable puisque la température du côté intérieur du tuyau est presque égale à la température de l'eau. L'évaluation a été effectuée dans les conditions suivantes :

• tuyauterie en acier, en cuivre et en PVC (polymère)
• tuyaux d'un DN de 0,5 po, 0,75 po, 1 po, 1,5 po et 2 po (1 m de long)
• eau à 60 ^°C et air ambiant à 20 ^°C
• isolant en fibre minérale de type 1, 850 ^°F
  
  • conductivité thermique : 0,036 W/(m×K) à 38 ^°C
  • épaisseur de 0 mm ou 25,4 mm
• ε = 0,9 gaine tout usage

Tableau 1. Perte de chaleur des tuyaux par unité de longueur de tuyau pour différents diamètres et épaisseurs de calorifuge

Figure 4. Perte de chaleur des tuyaux non calorifugés

Figure 5. Perte de chaleur des tuyaux calorifugés⁽¹⁾

Note :

(1) Les valeurs de perte de chaleur sont identiques pour les tuyaux calorifugés en acier et ceux en cuivre.

2) Estimation du taux de perte de chaleur des tuyaux pour les petits hôtels

Le système à recirculation (tuyauterie d'alimentation et de retour) conçu pour les petits hôtels est divisé selon les diamètres de tuyaux suivants :

• 300 m, DN de ½ po
• 100 m, DN de ¾ po
• 100 m, DN de 1 po
• 90 m, DN de 1-1/2 po

Les taux estimés de perte de chaleur totale des tuyaux non calorifugés et calorifugés ainsi que la réduction du taux de perte de chaleur due au calorifuge (d'une épaisseur de 25,4 mm) sont indiqués au tableau 2.

Tableau 2. Taux de perte de chaleur des tuyaux et réduction du taux de perte de chaleur due au calorifuge pour les petits hôtels

3) Demande totale de chauffage de l'eau sanitaire (consommation d'énergie des chauffe-eau + perte de chaleur des tuyaux) pour les petits hôtels

Les données relatives à la consommation annuelle totale du chauffage de l'eau sanitaire (consommation d'énergie des chauffe-eau + perte de chaleur des tuyaux) sont exprimées en kWh/an et sont présentées à l'aide du tableau 3 (tuyaux non calorifugés) et du tableau 4 (tuyaux calorifugés). On a supposé un réseau de tuyauterie en cuivre et un fonctionnement continu. Un ensemble des résultats correspondants, ceux-ci exprimés en kWh/m²/an, est présenté à l'aide du tableau 5 et du tableau 6. Finalement, le tableau 7 présente un résumé des économies d'énergie pour l'installation complète, avec et sans calorifuge.

Tableau 3. Consommation d'énergie totale du chauffage de l'eau sanitaire (tuyaux non calorifugés)

Tableau 4. Consommation d'énergie totale du chauffage de l'eau sanitaire (tuyaux calorifugés)

Tableau 5. Intensité énergétique totale du chauffage de l'eau sanitaire (tuyaux non calorifugés)

Tableau 6. Intensité énergétique totale du chauffage de l'eau sanitaire (tuyaux calorifugés)

Tableau 7. Résumé des économies de chauffage dues au calorifugeage des tuyaux

Les exigences relatives à la transformation des installations d'eau sanitaire dans les bâtiments existants peuvent être appliquées à l'aide des moyens et des ressources utilisés pour la mise en application des exigences prescriptives de la partie 6 du CNÉB.

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