Quel est le meilleur investissement durable ? Solaire, géothermie, pompe à chaleur air-eau, etc... ?
Introduction
The first industrial revolution of 1820-1840 was the transition period in human history toward mass production of goods and services. The Concept of Mass Production as known in Europe and the United States, made available a lot of commodities that needed to be sold. Manufacturers and governments in western countries started looking for new markets to sell their manufactured products and at the same time buying raw materials from foreign countries for their manufacturing processes.
The massive international trade of the first industrial revolution is the roots of Globalization and Global interconnection. Over the years, people and countries interconnections kept growing and reached an exponential rate during the digital boom at the end of 90s and beginning of 2000s.
For over a century, despite going through two world wars, many people enjoyed prosperity and abundance of commodities (goods and services). Global Business model was put into questioning after COVID-19 Pandemic. Global Connectedness helped the virus spread into the US and Canada in a very short period of time. Had the COVID-19 pandemic happened in the 18th century in China, People in Canada and the US wouldn't have heard about it.
La connectivité mondiale, qui était en quelque sorte illimitée avant la pandémie de COVID-19, sera plus limitée après celle-ci. Le sentiment d'anxiété laissé par la pandémie poussera les gens à donner la priorité à la production locale d'énergie et de nourriture. Les gens pensent qu'une pandémie similaire est très possible à l'avenir et l'autodurabilité est une autre façon de se préparer à couper les connexions avec les chaînes d'approvisionnement mondiales de biens et de services et à s'appuyer sur les ressources locales jusqu'à la fin de la pandémie.
Trouver le meilleur investissement durable ?
La réponse à la question "Quel est le meilleur investissement durable ?" dépend de nombreux critères tangibles et non tangibles. Les gens peuvent parfois être guidés par la perception d'un bon investissement, même si les chiffres ne confirment pas cette perception. En outre, le statu quo (dans le cas de projets de rénovation) ou le scénario de base (exigences minimales du code du bâtiment dans le cas d'un projet de nouvelle construction) varie en fonction de l'application, de la situation géographique, des sources d'énergie disponibles, des subventions locales, etc.....
Pour trouver le meilleur investissement durable, ce blog abordera les critères d'évaluation pour les projets de nouvelles constructions et les projets de rénovation. Ce qui est judicieux pour l'un peut ne pas l'être pour l'autre.
Nouvelle construction
NIl est beaucoup plus facile de mettre en œuvre des stratégies de conception durable dans une nouvelle construction que dans le cadre d'une rénovation. La planification de concepts tels que le stockage souterrain de l'énergie thermique (UTES), le chauffage ou le refroidissement passif, la ventilation naturelle, etc... n'ajoute pas un coût supplémentaire énorme au coût global du projet. Les sous-paragraphes ci-dessous décrivent un certain nombre de stratégies durables réalisables, efficaces et pourtant abordables dans les projets de construction nouvelle :
Efficient & Smart Building Envelope
La priorité numéro un doit être donnée à la construction d'une enveloppe énergétiquement efficace, puisqu'elle contribue à réduire la demande d'énergie à la source. La durée de vie des composants de l'enveloppe du bâtiment est plus longue que celle des composants des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation ou des systèmes électriques.
When conceiving building envelope, we highly recommend that Engineers and Architects do exceed minimum building code requirements. Exceed to a point when marginal benefits of exceeding becomes less or equal to the marginal cost.
Our Blog RECETTE INTELLIGENTE, EFFICACE ET ABORDABLE DE L'ÉNERGIE NETTE ZÉRO POUR LES MAISONS NEUVES DE PETITE OU GRANDE TAILLE RACCORDÉES AU RÉSEAU AU CANADA provide a recipe for designing and efficient and affordable building envelope.
External Walls and Windows shall be properly oriented for passive heating. Overhangs shall be added to windows facing East, West and South. Overhangs should be designed to allow sun to enter to the indoor space in winter and prevent sun form entering in summer.
En outre, les fenêtres doivent pouvoir être ouvertes pour assurer une ventilation naturelle en été et le système de chauffage, ventilation et climatisation doit être conçu pour assurer un refroidissement gratuit à la mi-saison (avril-mai et octobre-novembre).
Stockage de l'énergie thermique
In the majority of modern Canadian Homes and Businesses, and with the global warming hitting unprecedented high levels, Cooling in summer is becoming a necessity. The growing trend of designing energy efficient envelope reducing heat loss in winter, have a negative effect in summer. In the absence of Passive Cooling and Free Cooling Strategies (the case of most Residential Constructions), Summer Cooling is becoming a significant portion of the annual energy portfolio in both residential and commercial buildings (Please go through this blog: LES CONCEPTEURS RELÈVENT UN NOUVEAU DÉFI POUR LE REFROIDISSEMENT DES BÂTIMENTS DOTÉS D'UNE ENVELOPPE ÉTANCHE À L'AIR ET HAUTEMENT ISOLÉE to better understand the challenge we face in Summer with energy efficient envelope.
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Seasonal Underground Sensible Thermal Energy Storage (SUSTES) turns this disadvantage into an opportunity to reduce annual energy consumption and Green House Gases (GHG) emissions (on the short run) and to reverse global warming (on the long run). SUSTES means collecting the heat extracted in the summer (cooling is no more than heat extraction) and storing it below the slab
L'emplacement du volume de stockage d'énergie thermique sous le bâtiment réduit les pertes de chaleur en hiver, puisque la température à l'intérieur de la maison est stable pendant 12 mois par an et que la température du sol en dessous est également stable.
When Designing a smart and an energy efficient envelope, the volume required to store the summer heat plus the extra thermal energy produced by Solar Thermal Panels, can be fit between concrete slab and bottom of foundations. That eliminate the need to do more excavation on top of what's required for the building's foundation, thus limiting the cost of SUSTES to the cost of Soil Storage Medium and HDPE Pipes for circulating heat transfer fluid (Water or Water and Glycol Mix).
Panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques
Dans les constructions résidentielles actuelles, la chaleur extraite en été, lors du refroidissement des espaces intérieurs, représente entre 1/3 et 1/4 de ce qui est nécessaire pour chauffer les espaces intérieurs en hiver. Le stockage souterrain de l'énergie thermique est donc très utile pour obtenir des enveloppes de chauffage nettes zéro, mais il n'est pas suffisant. Les panneaux solaires thermiques contribuent à fournir les 2/3 à 3/4 restants de la demande annuelle de chauffage (chauffage des locaux et de l'eau chaude sanitaire).
Dans la plupart des grandes villes canadiennes, comme Toronto et Montréal, nous avons environ 700 heures d'ensoleillement en hiver (lorsque la demande de chauffage est à son maximum) et environ 1400 heures d'ensoleillement en été (lorsque la demande de chauffage se limite au chauffage de l'eau domestique). La majorité des systèmes solaires thermiques, conçus pour le chauffage des locaux en hiver, finissent par rejeter l'excédent de chaleur en été.
En disposant d'un système de stockage thermique souterrain, non seulement nous recyclons la chaleur générée par le refroidissement pendant la saison estivale, mais nous réduisons également la taille du système solaire thermique et raccourcissons sa période d'amortissement.
Le rendement annuel des panneaux photovoltaïques se situe entre 15 et 17 % (en tenant compte de l'accumulation de neige en hiver), contre 38 à 42 % pour les capteurs solaires à tubes sous vide. La technologie photovoltaïque est excellente pour produire de l'électricité pour les charges électriques, mais elle est extrêmement coûteuse, inefficace et peu fiable pour des applications telles que le chauffage des locaux ou de l'eau chaude sanitaire.
Énergie géothermique - Pompe à chaleur géothermique en circuit fermé
Les pompes à chaleur géothermiques à circuit fermé ont une performance énergétique annuelle imbattable et une fiabilité et une durée de vie imbattables. Contrairement aux pompes à chaleur conventionnelles refroidies par air, les pompes à chaleur géothermiques à boucle fermée couplées au sol fonctionnent 12 mois par an et le coefficient de performance annuel d'une pompe à chaleur liquide/eau varie entre 2,5 et 3,2.
Les performances relativement élevées des pompes à chaleur géothermiques s'accompagnent d'une prime difficile à justifier dans les États et les provinces où les sources d'énergie de chauffage (telles que l'électricité, le gaz, le propane, le bois, etc...) sont bon marché et largement disponibles. Le coût du creusement d'un échangeur de chaleur géothermique vertical en boucle fermée peut varier entre 12 000 et 15 000 CAD$. De plus, le raccordement de l'échangeur de chaleur souterrain à la pompe à chaleur géothermique (généralement installée à l'intérieur) nécessite de nombreux travaux d'excavation, de génie civil et d'architecture qui dissuadent de nombreux propriétaires d'acheter et d'installer une pompe à chaleur géothermique.
L'énergie géothermique se justifie davantage dans les projets de construction à grande échelle tels que les aéroports, les bâtiments gouvernementaux, les écoles, les universités, etc. .... Ces bâtiments sont construits pour une durée de vie de 70 à 100 ans et il sera plus facile de justifier l'utilisation d'une technologie dont la période de récupération est de 15 à 25 ans et la durée de vie de 50 ans (pour les puits).
De même, dans les régions éloignées, où le terrain n'est pas un problème (comme les fermes, les usines éloignées, etc.), il est logique d'opter pour des pompes à chaleur géothermiques horizontales à circuit fermé. Les boucles horizontales sont moins performantes que les boucles verticales, mais les coûts d'installation sont beaucoup moins élevés, car aucun équipement spécialisé n'est nécessaire pour creuser des tranchées dans les tuyaux horizontaux.
Projets de construction ou de modernisation existants
Le coût direct mesuré de l'efficacité énergétique de la géothermie, de l'énergie solaire ou du stockage thermique est le même pour les projets de construction neuve ou de rénovation d'un bâtiment existant.
L'achat d'un panneau solaire ou d'une pompe à chaleur géothermique est indépendant du type de projet (nouvelle construction ou rénovation), mais les coûts indirects liés à l'intégration de l'énergie solaire géothermique ou de toute autre mesure d'efficacité énergétique augmentent le coût total du projet et rendent la période de récupération trop longue (ce qui n'est pas attrayant pour les clients ou n'a parfois aucun sens pour eux, en particulier lorsque la période de récupération est plus longue que la durée de vie de l'équipement).
Lors de la rénovation d'un projet existant, la première priorité devrait être les propriétés thermiques de l'enveloppe du bâtiment qui réduisent les charges de chauffage et de refroidissement de pointe. La deuxième priorité doit être de rendre l'enveloppe apte au chauffage passif et à la ventilation naturelle. Une fois l'enveloppe du bâtiment optimisée, c'est à ce moment-là que l'on s'attaque au système de chauffage, de ventilation et de climatisation.
Les composants des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation ont une durée de vie comprise entre 5 et 15 ans, tandis que les composants de l'enveloppe du bâtiment ont une durée de vie comprise entre 15 et 30 ans. De plus, une enveloppe énergétiquement efficace signifie un système de chauffage, de ventilation et de climatisation plus petit. Le contraire n'est jamais vrai.
An excellent description of the methods, costs and benefits of alternatives to fossil fuel furnaces.