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Le nouveau siège social de la CCQ - Stratégies et technologies éconergétiques

20 septembre 2011
Par Astrid Willaert *

Pour son nouveau siège social, la Commission de la construction du Québec (CCQ) a misé sur la transparence et la sobriété, en privilégiant l’efficacité énergétique du bâtiment.

Suivi du projet :
- Le projet
- L’aménagement du site

Stratégies et technologies éconergétiques

Dans le but d’apposer la certification LEED-NC, niveau Argent, sur son nouveau siège social, la CCQ devait sortir des sentiers battus pour la conception des systèmes énergétiques. La CCQ se veut un exemple dans le domaine de la construction ; il fallait donc démontrer qu’esthétique et performance énergétique peuvent faire la paire.

Le nouveau bâtiment est orienté de manière à s’intégrer dans la trame existante, il est donc érigé dans le prolongement du bâtiment voisin (l’ancien édifice CRIQ abritant principalement le Bureau régional de Montréal de la CCQ). La façade longitudinale de l’édifice, à 45° par rapport au sud, est parallèle à l’autoroute Métropolitaine. L’orientation et les surfaces de vitrages suivant l'exposition au soleil et aux vents donnent le ton sur la réflexion bioclimatique.

Le bâtiment est étroit, pour maximiser les zones passives, et la façade sud-est du bâtiment est entièrement vitrée, pour profiter d’un maximum d‘apports solaires et obtenir un effet de transparence. L’éclairage naturel recueilli fait partie d’une approche éconergétique. Tous les murs-rideaux intègrent des vitrages triples (R 3,3 et SC=0,26) pour minimiser les pertes thermiques en hiver.

L’enveloppe du bâtiment est un des points forts de ce projet. L’innovation la plus importante est le choix du revêtement extérieur : une façade ventilée en céramique. La particularité du système choisi, le Kera twin K20, produit par la société allemande Agrob-Buchtal, est la technologie Hydrotect et son dioxyde de titane (TiO2) incorporé dans la céramique lors de la cuisson. Cette molécule joue l’effet d’un catalyseur sous l’effet de la lumière : elle accélère la réaction de décomposition des polluants comme les oxydes d’azote (NOx) et confère à l’oxygène de l’air des propriétés antibactériennes et autonettoyantes.

« L’utilisation de ce système comme revêtement de façade est une première en Amérique », indique Joël Champagne, directeur du projet de construction à la CCQ. Cette façade ventilée apportera un confort intérieur additionnel à l’édifice, déjà doté d’une enveloppe performante (valeur isolante des murs : RSI 3,47 à 3,61 {R 19,7 à 20,5}). Pour limiter encore davantage la charge de refroidissement, une membrane de toit à fort albédo a été installée.

Le mur-rideau permettra un éclairage naturel important garantissant une consommation réduite pour l’éclairage. Les postes de travail seront agencés en aire ouverte, près des façades, avec un noyau de bureaux fermés décentralisés vers la façade nord-ouest. Grâce à cet aménagement, « trois rangées de bureaux auront accès à la lumière naturelle et à la vue, soit près de 80 % des travailleurs », souligne Joël Champagne.

Deux niveaux différents d’éclairage seront donc installés, afin de réguler indépendamment, avec détecteur de présence et de luminosité, les secteurs de travail. Les bureaux centraux pourront profiter d’un apport de lumière artificielle, alors que les aires proches de la façade baigneront dans la lumière naturelle.

En plus des brise-soleil verticaux installés sur la façade principale, un système de stores automatisés régulera l’apport solaire lumineux et calorifique. La combinaison d’une horloge et d’un luxmètre permettra de programmer la position des stores en fonction de la luminosité, de l’horaire, de l’orientation, de l’étage et de l’occupation, selon trois positions : fermés, partiellement ouverts, et ouverts. Leur position sera optimisée pour que lors de périodes de grandes chaleurs, l’énergie accumulée la journée puisse s’échapper la nuit.

À l’inverse, en hiver, il faudra prioriser les apports passifs et garder au maximum la chaleur captée dans la journée. Ce système sera entièrement automatisé et centralisé, afin de conserver une harmonie visuelle de cette façade transparente. « Dans quelques mois, nous pourrons voir tous les stores fonctionner à l’unisson. Cela devrait être impressionnant », dit Joël Champagne.

Les systèmes d’éclairage, de ventilation, de chauffage et d’occultation seront eux aussi contrôlés de façon centralisée. « Le but est d’avoir une interaction entre tous les systèmes de gestion énergétique du bâtiment », explique le directeur du projet.

Le chauffage du bâtiment sera généré par deux chaudières à hautes performances au gaz naturel, qui alimenteront une boucle d’eau chaude basse température. La boucle basse température desservira les cabinets encastrés, un système de chauffage périphérique, le long des murs-rideaux et les cassettes de diffusion à volume d’air variable. Le système de chauffage périphérique a été testé en laboratoire à l’École de technologie supérieure, afin de prouver la faisabilité du système : permettre le chauffage de l’air sur toute la hauteur des murs-rideaux.

Aussi, la ventilation est axée sur la performance et l’autonomie : le système d’apport d’air neuf a été étudié pour permettre une autonomie de chaque plancher, mais aussi de chaque bureau. Chaque étage possède une salle mécanique qui distribuera l’air. Ensuite, le système de contrôle permettra d’alimenter indépendamment chaque unité, en fonction de la présence et de la température. La récupération de chaleur se fera à deux niveaux. Une roue thermique permettra un échange de chaleur entre l’air extrait et l’air neuf. Aussi le système de refroidissement de la salle des serveurs offrira une récupération de chaleur des procédés par une boucle au glycol. L’air extérieur sera donc préchauffé (ou prérefroidi) avant d’être injecté dans le bâtiment.

* Astrid Willaert est stagiaire chez Écobâtiment

Les cibles
  • Réduction de la consommation énergétique de l’ordre de 47 % par rapport à un bâtiment similaire conforme à la référence du CMNÉB ;
  • Économie d’énergie correspondant à 6,8 TJ par année ;
  • Économie d’énergie équivalant à un budget de 120 000 dollars par année.

 

Une enveloppe performante

Vitrages :

  • mur-rideau au sud, composé de vitrage triple, de facteur RSI 3,3 et SC 0,26 ;
  • surface de vitrage minimisée au nord-est et sud-ouest ;
  • ouvertures autres que mur-rideau en double vitrage, de facteur RSI 2,8 et SC=0,31 ;
  • pellicule faible émissivité (low-e) sur tous les vitrages.


Performances de l’enveloppe :

  • façade ventilée en céramique, « mangeuse de NOx » ;
  • mur de facteur isolant RSI 3,47 à 3,61 (R de 19,7 à 20,5) ;
  • toiture à fort albédo, de facteur isolant RSI 6,16 (R 35) ;
  • soffite (plancher du RDC, sur stationnement) de facteur isolant RSI 2,71 (R-15,4).

 

Une innovation énergétique

Du point de vue énergétique, une innovation se démarque plus que les autres. Un système de cabinets de chauffage encastrés à basse température permet de réchauffer l’air à proximité du mur-rideau :

  • cabinets composés d’un ventilateur et d’un système à eau chaude basse température encastrés dans la dalle, tout le long du mur-rideau ;
  • convection forcée pour que l’air chaud atteigne les 12 pieds de haut du mur-rideau ;
  • cabinets de chauffage en série par baie, et systèmes en parallèle à chaque colonne, permettant une uniformité du préchauffage et des interruptions de service par secteur ;
  • système de chauffage avec récupération de chaleur des procédés, avec boucle au glycol, complété par deux chaudières au gaz naturel.

 

Des technologies de pointe

Les technologies choisies pour le siège social illustrent la volonté de la CCQ de se montrer responsable et engagée dans l’efficacité énergétique.
Du point de vue éclairage par exemple, des efforts ont été menés pour bénéficier au maximum de la lumière naturelle, et minimiser la consommation énergétique :

  • équipement luminaire de fluorescents T5 et ballast électronique ;
  • réglage de l’éclairage en fonction de la présence et de la luminosité, sur deux niveaux : aires périphériques profitant au maximum de la lumière naturelle, et aires centrales, nécessitant un apport artificiel ;
  • diminution de la pollution lumineuse à l’extérieur avec éclairage à DEL.


Chauffage et ventilation :

  • réseau d’eau chaude basse température ;
  • deux chaudières au gaz naturel, à haute efficacité (93 %) et « low NOx », de 545 kW chacune, complètent la récupération de chaleur ;
  • préchauffage de l’eau du circuit de chauffage par le système de refroidissement de la salle des serveurs ;
  • chauffage du périmètre extérieur par les cabinets de chauffage sous les fenêtres ;
  • récupération de chaleur de l’air extrait par roue thermique ;
  • chauffage de l’air neuf par un circuit au glycol (récupération de chaleur des procédés) ;
  • réchauffe terminale au niveau des boîtes de ventilation, aux bureaux.


Le système de refroidissement est géré par trois (3) thermopompes différentes :

  • une 250 T, de fonctionnement estival, destinée au refroidissement des locaux ;
  • une 65 T qui complète la première en période de pointe, pour la période hivernale, ou encore comme secours à l’autre thermopompe de même capacité ;
  • une deuxième 65 T destinée au refroidissement des serveurs.


Le système de refroidissement des serveurs possède trois niveaux de redondance :

  • circuit de refroidissement air-eau couplé à la thermopompe de 65 T ;
  • possibilité d’utilisation de la première thermopompe de 65 T en cas d’interruption de la thermopompe dédiée aux serveurs ;
  • génératrice d’urgence pour fournir l’énergie nécessaire à l’une ou l’autre des thermopompes en cas de panne du réseau électrique.
    • Installation d’un raccordement électrique au niveau du stationnement pour brancher une génératrice externe en cas de dysfonctionnement de la génératrice permanente.
    • Installation d’un raccordement de plomberie au niveau du stationnement pour brancher un refroidisseur externe en cas de dysfonctionnement de la thermopompe 65 T.
    • Récupération de la chaleur du système de refroidissement en hiver pour chauffage du bâtiment, avec débitmètre pour calculer la quantité d’énergie récupérée de la salle des serveurs.


Les réseaux sont équipés de pompes à débit variable.

Systèmes de contrôle centralisés pour l’éclairage, les stores mécaniques, le chauffage et la climatisation.