innovation dans l habitation

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1 innovation dans l habitation Grandin Green : À l avant-garde de l innovation dans les collectifs d habitation Description Nom : Grandin Green Endroit : Edmonton (Alberta) (5 400 degrés-jours de chauffage en deçà de 18 C) Gestion : Grandin Green Strata Title Housing Cooperative Ltd. Figure 1 : Élévation sud-ouest de l immeuble Grandin Green Description Grandin Green est un collectif d habitation de 15 étages construit en à Edmonton, en Alberta. Il s agit de l un des premiers immeubles résidentiels construits au Canada à intégrer de nombreuses innovations destinées à réduire la consommation d énergie et d eau, ainsi qu à relever la qualité du milieu intérieur. De plus, c est le premier collectif d habitation à être conçu conformément aux dispositions du Programme d encouragement pour les bâtiments commerciaux (PEBC) mis sur pied par Ressources naturelles Canada, qui requièrent que les bâtiments aient une consommation énergétique annuelle de 25 % inférieure à ce que prévoit le Code modèle national de l énergie pour les bâtiments (CMNÉB). Promoteur : The Communitas Group Ltd. Architecte : GKO Architects Consultant en enveloppe du bâtiment : Building Science Engineering Ltd. Année d achèvement : 2001 Type de construction : Neuf, incombustible Milieu : Urban Aire de bâtiment totale : m 2 (plus garage souterrain chauffé de m 2 ) Étages : 15 Usage d bâtiment : Résidentiel, coopérative en copropriété Répartition : 55 logements, des fins sociales et de conditionnement physique Certification : Programme d encouragement pour les bâtiments commerciaux (PEBC) de RNCan

2 Le bâtiment comporte également un système d isolation des façades avec enduit (SIFE) qui respecte de nombreux principes énoncés dans le Guide des règles de l art de la SCHL consacré aux systèmes d isolation des façades avec enduit (SIFE). La SCHL a retenu les services d un consultant expert en enveloppe de bâtiment pour soutenir le promoteur au cours des étapes de la conception, de la réalisation et de la mise en service. Après 5 ans d exploitation, la SCHL a invité le conseil d administration de Grandin Green à participer à une vérification de la véritable consommation d énergie annuelle en vue de déterminer à quel point le bâtiment a atteint ses objectifs d efficacité énergétique fixés à l origine. Forte de l appui du conseil d administration, la SCHL a confié à un consultant en énergie le mandat de mener la vérification. Généralités Le bâtiment présente un agencement généralement uniforme d un étage à l autre, chacun dénombrant quatre logements. Les logements sont offerts en deux tailles et en trois configurations générales : une chambre plus pièce de détente, deux chambres avec pièce de détente, ou trois chambres. Les balcons expansifs constituent une caractéristique clé. Les installations communautaires désignent une salle de réception, une bibliothèque, une salle d exercices, un logement réservé aux invités, des bureaux et des salles de toilette. L immeuble est organisé selon la formule de coopérative en copropriété. Les occupants sont constitués presque exclusivement de personnes seules et de couples d âge moyen ou avancé, dont bon nombre sont retraités. Leur style de vie varie énormément et de nombreux occupants voyagent beaucoup, laissant leur logement inoccupé pendant leur absence. Emplacement Le Grandin Green est un ensemble résidentiel de densification urbaine. En effet, l immeuble a été construit à l emplacement même où se situaient jadis des maisons individuelles. L emplacement, situé du côté nord de la rivière Saskatchewan-Nord, offre un accès direct au centre-ville d Edmonton en plus des occasions récréatives qu offre la vallée de la rivière Saskatchewan-Nord. L orientation du bâtiment permet à tous les logements d avoir une vue sur la vallée de la rivière et de tirer parti des gains solaires passifs. Enveloppe du bâtiment Les murs extérieurs sont revêtus d un système d isolation des façades avec enduit, dont la valeur de résistance thermique nominale (RSI) équivaut à 2,71 (R 15). La valeur RSI des collectifs d habitation classiques construits à l époque correspond à 1,76 (R 10). Le système a été réalisé conformément aux principes énoncés dans le Guide des règles de l art SCHL consacré aux systèmes d isolation des façades avec enduit. En règle générale, le système mural comporte un revêtement de stucco acrylique qui adhère aux panneaux rigides d isolant de polystyrène de 90 mm. L isolant est fixé mécaniquement à travers le pare-air et les poteaux d ossature d acier sont couverts de plaques de plâtre pour usage extérieur. Aucun isolant n a été mis en œuvre dans les vides de l ossature en acier. Cette façon de procéder permet de protéger la structure d appui et le pare-air/pare-vapeur, en plus de prévenir la formation de condensation interstitielle dans les murs extérieurs. Le système VisionWall MD fait appel à des fenêtres à faible émissivité comportant deux pellicules syspendues entre les vitrages. La valeur nominale RSI diffusée est de 1,17 (R 6,6). Le choix a été arrêté sur ce système puisqu il confère à chaque logement une aire de vitrage plutôt élevée pour tirer partie de la vue, de l éclairage naturel et des gains solaires. Les fenêtres peu nombreuses des façades est, nord et ouest sont à double vitrage, à faible émissivité, logées dans un dormant en fibre de verre. Le toit plat de l immeuble comporte 100 mm d isolant de polystyrène assorti d une valeur RSI de 3,5 (R 20). Le plan de mise en service de l enveloppe du bâtiment visait à faire en sorte que le système mural soit bien exécuté et réduise les risques de fuites d air et de diffusion de vapeur d eau. Des pans de mur ont été construits et mis à l essai au cours des travaux dans le but d en vérifier la qualité et de faire part des résultats à l équipe de construction. Conditionnement des lieux Le chauffage de chacun des logements est assuré par un ventilo-convecteur qui fait circuler l air chaud grâce à des grilles disposées en partie supérieure des murs. Le ventilo-convecteur se trouve dans le local technique de chaque logement. Aucun dispositif de chauffage périmétrique n a été installé en raison de la performance thermique élevée de l enveloppe du bâtiment. L eau chaude alimentant les ventilo-convecteurs provient d une chaudière centrale au gaz naturel, d efficacité moyenne. De nombreux logements sont équipés d un foyer au gaz naturel, qui, outre l aspect esthétique, assure du chauffage d appoint. Les logements ne sont pas climatisés, puisqu on espérait que la performance des fenêtres, la masse thermique élevée de la structure en béton et la ventilation mécanique en supprimeraient la nécessité. Par contre, bon nombre de propriétaires ont depuis installé un climatiseur dans leur logement par souci de confort l été. 2 Société canadienne d hypothèques et de logement

3 L air alimentant les corridors est refroidi pendant les mois d été. Le hall du rez-dechaussée et les aires récréatives/sociales du dernier étage sont cependant climatisés. La chaudière centrale à gaz assure le chauffage des aires communes et du garage de stationnement. Eau chaude domestique Quatre chaudières au gaz naturel, d efficacité moyenne, approvisionnent les logements en eau chaude. Deux chaudières situées au sous-sol desservent les logements de la moitié inférieure du bâtiment alors que les deux autres situées dans le hors-toit desservent les logements de la moitié supérieure du bâtiment. Ventilation L immeuble Grandin Green est l un des rares collectifs d habitation à offrir un système de ventilation à l intérieur des logements. En effet, chaque logement est équipé d un ventilateur récupérateur de chaleur (VRC) qui approvisionne en air frais chaque pièce du logement tout en évacuant l air de la salle de bains et de la cuisine (figure 2). Le VRC achemine de l air extérieur tempéré au plénum d air de reprise du ventilo-convecteur où il se mélange à l air du circuit de reprise avant d être distribué Figure 2 : Raccordement du VRC du logement au système de cbauffage à air pulsé dans toutes les pièces du logement par le système à air pulsé. Les VRC des logements d extrémité sont raccordés à des conduits latéraux à travers les murs extérieurs. Les VRC des logements centraux reçoivent de l air extérieur depuis un plénum central vertical raccordé à un appareil extérieur de traitement de l air situé dans le hors-toit puisque seul le conduit d extraction pouvait être raccordé latéralement à l extérieur en raison de l espace limité. Cette technique offre bien des avantages par rapport aux installations traditionnelles : alimentation continue en air frais dans toutes les pièces; évacuation continue permettant d éliminer les odeurs et le surplus d humidité relative; récupération de la chaleur de l air extrait pour tempérer l air provenant de l extérieur; fonctionnement régi par les occupants; possibilité de fermer l installation au besoin (vacances, heures d inoccupation du logement); possibilité de réduire la capacité du système central d alimentation en air des corridors; possibilité d isoler les logements les uns des autres et les corridors communs. La ventilation des corridors est assurée par un système traditionnel. Puisque les logements sont équipés d un système de ventilation individuel (et que l étanchéité des portes séparant les logements des corridors empêche l air des corridors de parvenir jusque dans les logements), la capacité du système d alimentation en air des corridors a pu être réduite. Cela a permis de réaliser des économies sur le coût des immobilisations et les frais de fonctionnement liés à l acheminement de l air tempéré aux corridors. Éclairage des aires communes La direction de l immeuble a pris des mesures pour réduire la consommation d électricité dans les aires communes en remplaçant les appareils d éclairage des corridors par des appareils fluorescents de faible puissance ou par des ampoules fluorescentes compactes. L éclairage des issues a été remplacé par des appareils à diodes électroluminescentes (DEL). Des détecteurs de mouvement visant à contrôler l éclairage ont été installés dans bien des endroits, notamment dans les corridors communs, le garage de stationnement et les locaux de service/d entreposage. Accessoires de plomberie Tous les logements sont équipés d une toilette 6 L, d un lave-linge à axe horizontal Energy Star MD, de robinets et de pommes de douche à faible débit. Consommation d énergie L immeuble Grandin Green a été conçu pour consommer 25 % moins d énergie que s il avait été réalisé selon les dispositions du CMNÉB. Pour juger à quel point l objectif de conception a été atteint, on a effectué une analyse énergétique qui a nécessité la création d un modèle de simulation énergétique pour le bâtiment, concilié le modèle à l aide des factures de services publics et des données météorologiques échelonnées sur une période de trois ans, estimé la consommation totale annuelle d énergie du bâtiment et les points de consommation d énergie, et cerné, le cas Société canadienne d hypothèques et de logement 3

4 Consommation annuelle d énergie selon l usage (total = 195 kwhem 2 ) Chauffage de l eau domestique 34,5 kwhe/m 2 18 % Chauffage des locaux 97,9 kwhe/m 2 50 % Barbecue Éclairage 3,8 kwhe/m kwhe/m 2 1 % 10 % Appareils/ équipement/ climatisation 28,9 kwhe/m 2 15 % Pompes/ ventilateurs 11,3 kwhe/m 2 6 % Figure 3 : Consommation annuelle d énergie selon l usage échéant, d autres possibilités en matière d efficacité énergétique. Les factures de gaz naturel et d électricité fondées sur les relevés des compteurs d électricité et de gaz naturel des aires communes de même que les factures d électricité de 35 des 55 logements ont servi lors de l analyse. Enfin, la consommation annuelle d énergie du bâtiment a été comparée à celle de collectifs d habitation traditionnels et à quelques autres collectifs innovateurs qui ont été réalisés au Canada ces dernières années. kwhe kwhe Mois Figure 4 : Consommation mensuelle de gaz naturel Consommation mensuelle d électricité des logements et des aires communes Chauffage des locaux Chauffage de l eau Logements Aires communes Consommation énergétique annuelle D après les données des services publics réparties sur trois ans, la consommation énergétique annuelle totale du bâtiment a été de 195 kwhe/m 2. La figure 3 montre la consommation annuelle d énergie selon l usage. Le chauffage des locaux et l eau chaude domestique comptent pour environ 67 % du total de la consommation d énergie annuelle. Figure 5 : Consommation mensuelle d électricité La figure 4 montre la consommation mensuelle de gaz naturel à l égard du chauffage des locaux et du chauffage de l eau, et la figure 5 la consommation mensuelle d électricité des logements et des aires communes. La consommation de gaz naturel varie évidemment selon la saison. La consommation d électricité enregistre une Mois tendance à la hausse au cours de l été partiellement en raison du conditionnement de l air des corridors. La consommation annuelle d électricité des logements dépasse celle des aires communes par environ 25 %. 4 Société canadienne d hypothèques et de logement

5 Le tableau 1 permet de comparer la consommation annuelle totale d énergie par rapport à l objectif du PEBC fixé à l origine, à d autres collectifs traditionnels et à trois collectifs innovateurs pour lesquels la consommation d énergie est connue. Bâtiment Endroit (degrés-jours de chauffage DJ) Total de la consommation d énergie annuelle normalisée (aire de plancher seulement) Total de la consommation d énergie annuelle normalisée (aire de plancher et degrés-jours) Consommation annuelle d eau m 3 /logement kwhe/m 2 /DJ kwhe/m 2 Grandin Green (PEBC) Governors Road (PEBC) Almon Street (PEBC) Conservation Co-op Edmonton, Alberta (5 400) Dundas, Ontario (3600) Halifax, Nouvelle- Écosse (4 100) Ottawa, Ontario (4 600) 195 0, , , , Collectif type* Tous endroits 278 N.D. 216 * consommation annuelle obtenue de la base de données de la SCHL portant sur 88 collectifs d habitation répartis dans toutes les régions du Canada (âges, tailles et usages différents) Tableau 1 :Total de la consommation d énergie annuelle normalisée L immeuble Grandin Green enregistre la plus forte consommation d énergie annuelle totale de tous les bâtiments PEBC construits à ce jour, mais il faut s y attendre puisque les conditions hivernales d Edmonton sont de loin les plus rigoureuses. Lorsque la consommation d énergie est normalisée selon l aire de plancher chauffée et les degrés-jours de chauffage, l immeuble Grandin Green enregistre la plus faible consommation d énergie normalisée parmi les bâtiments relevés jusqu à présent. Pertes de chaleur La figure 6 indique où il se consomme de l énergie pour compenser les charges de pointe en matière de chauffage de locaux. Les murs, les fenêtres, les infiltrations et la ventilation sont principalement en cause. 150,1 99,1 3,8 85,3 Figure 6 : Charges de pointe en matière de chauffage Véritable consommation d énergie annuelle par rapport aux objectifs PEBC fixés à l origine On a découvert que la véritable consommation d énergie était supérieure aux projections établies dans le cadre du PEBC, l écart annuel s établissant à 11,4 % pour l électricité et à 27,4 % pour le gaz naturel. Par contre, les écarts sont attribuables au chauffage du garage de stationnement, à la climatisation 153,7 30,0 Murs Toit Portes et fenêtres Aires souterraines Infiltrations Ventilation (VRC compris) des logements, aux charges supérieures des prises de courant, qui n ont pas été pris en considération dans les projections originales de consommation d énergie du PEBC. Lorsque la consommation d énergie estimative imputable au garage de stationnement et à d autres usages est soustraite de la consommation d énergie totale du bâtiment, la consommation d énergie totale redressée suit de près l objectif du PCEB. Voilà qui Société canadienne d hypothèques et de logement 5

6 en dit long sur l efficacité énergétique continue du bâtiment et sur la capacité de l initiative du PCEB à donner lieu à des prévisions significatives et à des bâtiments éconergétiques. Consommation d eau La consommation d eau annuelle totale correspondait à m 3 ou à 114 m 3 par logement, par année. Voilà qui se compare favorablement à la consommation d eau annuelle des autres bâtiments PCEB et non- PCEB dont fait état le tableau 1. La différence de consommation est probablement due à la composition démographique de l immeuble. En effet, la Conservation Co-op est surtout occupée par des familles et il est bien établi que les familles consomment davantage d eau par ménage que les personnes âgées ou les ménages constitués d une ou deux personnes. L immeuble Governor s Road est occupé par des retraités qui sont reconnus pour consommer le moins d eau par ménage. La consommation d eau du bâtiment est davantage réduite puisque bien des occupants sont absents pendant les mois d hiver. Futures possibilités en matière d efficacité énergétique L immeuble Grandin Green est un collectif d habitation éconergétique bien entretenu et bien exploité, mais, surtout lors des calendriers de travaux périodiques de réparation et de remplacement, des occasions se présenteront de réduire la consommation d énergie : remplacement des chaudières de production d eau chaude domestique par des appareils à condensation; réduction ou optimalisation de la circulation de l air de ventilation des corridors; commandes des VRC dans les logements pour en limiter l utilisation pendant les heures d inoccupation; remplacement ultérieur des ventiloconvecteurs et des VRC par des appareils équipés de moteurs à courant continu sans balais; étude des possibilités d abaisser la température de l air du garage de stationnement. Financement des innovations Le coût supplémentaire des nombreuses innovations apportées au bâtiment ont été financées par un prêt «écologique» d environ $ par logement. Les intérêts mensuels par logement sont compensés par les économies d énergie correspondantes. Résumé L immeuble Grandin Green a réussi à atteindre ses objectifs d efficacité énergétique énoncés dans le PCEB de Ressources naturelles Canada. L immeuble est non seulement efficace sur le plan de la consommation de l énergie (et de l eau), mais ses systèmes de chauffage des locaux et de ventilation servent à maintenir un milieu intérieur confortable et bien ventilé. L équipe d aménagement a été en mesure d exploiter de nombreuses innovations techniques au cours de la conception et de la construction du bâtiment, qui étaient plutôt inhabituelles à l époque de sa réalisation. Par conséquent, le bâtiment compte parmi les premiers collectifs d habitation à atteindre une performance élevée. Les occupants continuent toujours aujourd hui à tirer parti de ces investissements. Remerciements La SCHL tient à remercier le conseil d administration et les occupants de l immeuble Grandin Green de leur appui, de leur collaboration et leur apport aux fins de l étude. La SCHL tient également à remercier l entreprise GF Shymko & Associates Inc. qui a effectué l étude et rédigé les rapports desquels s inspire le présent document , Canada Mortgage and Housing Corporation Printed in Canada Produced by CMHC Société canadienne d hypothèques et de logement 6