Université Bishop's Système de chauffage urbain geothermique

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1 Université Bishop's Système de chauffage urbain geothermique Une entreprise indépendante de services éconergétiques Rendez-vous Programme Bâtiments 12 décembre 2011

2 Ordre de la présentation 1. Contexte 2. Problématique 3. Solution apportée 4. Résultats attendus et réels 5. Questions 2

3 Contexte t

4 Contexte Appel d offres en 2008 pour un projet en mode «ESE» Soumission de 3 entreprises en services énergétiques pour un projet global l d économie d énergie clé-en-main avec coûts et résultats garantis Attribution du contrat en 2010 Projet décomposé en 2 phases: : Décentralisation des systèmes de chauffage : 2012 Système de chauffage géothermique Suivi du projet sur 10 ans 4

5 Problématique

6 Problématique Système de chauffage centralisé à la vapeur Campus universitaire composé de plus de 20 bâtiments Chauffage: réseau de vapeur souterrain à 100 PSIG (328F) Environ 600m (2 000 ) de tuyaux souterrains 6

7 Problématique 7

8 Problématique Système de chauffage centralisé à la vapeur Production de vapeur relativement efficace 8

9 Problématique Système de chauffage centralisé à la vapeur Distribution très inefficace Purgeurs de vapeur Évents Purges Tuyaux pré-isolés enfouis ou dans tunnels Fuites nombreuses Gazon au mois de janvier! 9

10 Conversion à l eau chaude Problématique Vapeur / eau chaude Échangeurs vapeur/ecc ou vapeur/ecd 1 seul bâtiment avec chauffage périmétrique à la vapeur Serpentins de ventilation à la vapeur Quelques humidificateurs à vapeur directe 10

11 Conversion à l eau chaude Problématique Conversion vapeur / eau chaude Options: Production centralisée d ECC decc Production décentralisée d ECC Combinaison ou autre 11

12 Conversion à l eau chaude Problématique 12

13 Conversion à l eau chaude Problématique Production centralisée d ECC Solution #1 Alimenter en série (problème de température) Remplacer la tuyauterie de vapeur ($$$) Changer les éléments terminaux ($$$$$) 13

14 Conversion à l eau chaude Problématique Production centralisée d ECC Problème #2 Centralisé = eau à 180F dans les tuyaux souterrains Pertes de chaleur plus faibles mais quand même importantes Solution #2 Isoler/remplacer les tuyaux souterrains ($$$) Conversion complète à basse température ($$$$$$$$!) 14

15 Conversion à l eau chaude Problématique Production centralisée d ECC Avantages Une seule centrale thermique Équipements moins nombreux Possibilité d optimiser la production en un seul endroit 15

16 Conversion à l eau chaude Problématique Production décentralisée d ECC Problème #1 Multiplication des équipements Redondance décentralisée = redondance multipliée Solution #1 Aucune! 16

17 Conversion à l eau chaude Problématique Production décentralisée d ECC Avantages Aucunes pertes thermiques dans le sol Opération de chaque bâtiment selon ses propres besoins Possibilité d opérer en mode condensation Désavantage: Optimisation énergétique doit être faite à plusieurs endroits 17

18 Conversion à l eau chaude Problématique Centralisé Décentralisé Pertes thermiques x Nombre d équipements x Opération personnalisée x Facilité d optimisation x Efficacité des chaudières x 18

19 Solution apportée

20 Critères à considérer Solution apportée Période de retour sur l investissement Maximiser les économies énergétiques Subventions disponibles Énercible (H-Q) Gaz Métro MELS Solutions flexibles Solutions innovatrices 20

21 Solution apportée Solution retenue Conversion vapeur eau chaude décentralisée Système géothermique (chauffage/climatisation) Chauffage en deux stages de compression Récupération é de la chaleur des refroidisseurs existants t Récupération de la chaleur des évacuateurs de laboratoires Récupération de la chaleur de condensation des chaudières 21

22 Solution apportée Solution retenue Climatisation Boucle d énergie Géothermie Chauffage 22

23 Solution apportée Solution retenue 23

24 Solution apportée Solution retenue 24

25 Solution apportée Solution retenue Démolition de la chaufferie centrale (vapeur) Construction de 11 chaufferies (eau chaude) Chauffage en deux stages de compression Récupération é de la chaleur des refroidisseurs existants t Récupération de la chaleur des évacuateurs de laboratoires Récupération de la chaleur de condensation des chaudières 25

26 Solution retenue - Chauffage Solution apportée Chauffage en deux stages de compression Premier stage: géothermie boucle d énergie 2 refroidisseurs à vis 30 24F à l évaporateur 84 90F au condenseur MBH produits chacun (design) COPchauffage = 4,5 (design) 26

27 Solution retenue - Chauffage Solution apportée 27

28 Solution retenue - Chauffage Solution apportée Deuxième stage: boucle d énergie chauffage Plusieurs refroidisseurs à spirale décentralisés 90 75F à l évaporateur F au condenseur MBH produits au total (design) COPchauffage = 3,0 à 3,4 (design) 28

29 Solution retenue - Chauffage Solution apportée 29

30 Solution retenue - Chauffage Avantages du système Solution apportée 1 stage: techniquement ( théoriquement) impossible Température faible dans les tuyaux souterrains Réduction des pertes thermiques Production de chaleur répartie entre 1 er et 2 e stages Réduction du débit requis dans la boucle d énergie Économies importantes en chauffage Possibilité de chauffage et climatisation simultanément (souhaitable?) 30

31 Solution retenue - Chauffage Avantages du système Solution apportée Centralisé Décentralisé Pertes thermiques x Nombre d équipements x Opération personnalisée x Facilité d optimisation x Efficacité des chaudières x 31

32 Solution retenue - Chauffage Avantages du système Solution apportée Centralisé Décentralisé Pertes thermiques x Nombre d équipements x Opération personnalisée x Facilité d optimisation Efficacité des chaudières x 32

33 Solution retenue - Refroidissement Solution apportée Chaleur des refroidisseurs puits géothermiques Conversion des condenseurs à l air Connexion à la boucle d énergie Contournement des refroidisseurs géo en mode clim Recharge des puits 33

34 Solution apportée Solution retenue Récupération évacuateurs Récupération de la chaleur des évacuations Évacuation de laboratoires ( PCM) Installation de caissons de récupération avec clim Climatisation et rejet dans la boucle d énergie via les refroidisseurs (1 700 MBH) 34

35 Solution apportée Solution retenue Récupération chaudières Récupération de la chaleur de condensation Problème: Solution: Réseaux de chauffage = haute température ( F) Incompatible avec la condensation Chaudières avec récupérateur de cheminée Circulation de la boucle d énergie (basse température) dans le récupérateur condensation importante 35

36 Récapitulation chauffage dominant Solution apportée Climatisation (faible) Récupération évacuateurs Boucle d énergie Récupération é chaudières Géothermie Thermopompes (ECC + ECD) 36

37 Solution apportée Récapitulation refroidissement dominant Climatisation Boucle d énergie Géothermie Thermopompes (ECC + ECD) 37

38 Projet en 2 phases Solution apportée Vapeur nécessaire au chauffage ( ) Phase 1: Décentralisation des chaufferies Chaufferie centrale inutile Tuyaux souterrains disponiblesibl Phase 2: Système géothermique Forage des puits (57) 1 er stage de compression dans la chaufferie centrale Distribution de la chaleur via tuyaux souterrains 2 e stage de compression dans les chaufferies terminales 38

39 Autres avantages Solution apportée Système flexible (permet certains ajouts) Efficacité accrue du système de refroidissement Redondance additionnelle 39

40 Résultats t

41 Résultats Résultats attendus Économies d énergie d environ $/an m3 de gaz naturel Équivalent au chauffage d environ 350 résidences de pi litres d huile # tonnes CO 2, 1400 voitures, 62% de réduction Amélioration du confort thermique Réduction des besoins d entretien 41

42 Résultats Résultats réels Résultats très préliminaires Plusieurs modifications apportées au campus en plus du projet Octobre 2011 = premier mois d hiver sans vapeur 42

43 Résultats Résultats réels 39% d économies de gaz naturel entre octobre 2009 et octobre 2011 sans système géothermique 43

44 Résultats Canada É-U Pays développés Québec 44

45 Résultats Université Bishop s Vision à long terme Élimination graduelle des combustibles fossiles Chauffage Transport Réduction de la consommation d électricité Chauffage Refroidissement Éclairage Amélioration des contrôles Objectif: progresser vers un campus carbo-neutre 45

46 Questions

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