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1 1 Business Powerpoint Proposal RÉCUPÉRATION D ÉNERGIE DES GAZ DE COMBUSTION PAR THERMOPOMPAGE Jean-Philippe Hardy, ing., M.Sc.A., CEM, CMVP Directeur de l ingénierie

2 Plan 2 1 INTRODUCTION 2 THÉORIE ET CONTEXTE 3 APPLICATION 4 ENJEUX TECHNIQUES 5 RÉSULTATS MESURÉS 6 CONCLUSION

3 Introduction 3 UTILISATION DU GAZ NATUREL AU QUÉBEC (1) 74 PJ dans le secteur commercial et institutionnel (1,95 x10 9 m 3 ) 169 PJ dans le secteur industriel (4,46 x10 9 m 3 ) Représente environ 13 Mt CO 2 sur 83 Mt total (16%) Très grande proportion associée à la combustion pour la production de chaleur (1) Whitmore, J. et P.-O. Pineau., État de l énergie au Québec 2017, Chaire de gestion du secteur de l énergie, HEC Montréal, décembre 2016

4 Introduction 4 PERTES D ÉNERGIE ASSOCIÉES En assumant 20% de pertes en moyenne par les gaz de combustion m 3 de pertes dans le secteur commercial et institutionnel m 3 de pertes dans le secteur industriel Émissions d environ 2,6 Mt CO 2

5 Introduction 5 POLITIQUE ÉNERGÉTIQUE 2030 DU QUÉBEC Cible no 1 : améliorer de 15 % l efficacité avec laquelle l énergie est utilisée Aucun objectif de réduction de la consommation de gaz naturel Énergie de transition privilégiée Souhait d accroitre la production de GN renouvelable

6 Introduction 6 CONSTATS Priorisation des énergies renouvelables, mais consommation de gaz naturel va persister longtemps Potentiel intéressant pour les bâtiments existants et nouveaux Aligné avec les objectifs québécois en matière de développement énergétique

7 THÉORIE ET CONTEXTE 7

8 Théorie et contexte 8 COMBUSTION DU GAZ NATUREL CH O 2 + chaleur CO H 2 O + CHALEUR

9 Théorie et contexte 9 Amélioration importante de l efficacité des brûleurs et des échangeurs depuis ans Meilleure combustion et meilleur transfert entre les gaz de combustion et le fluide = température des gaz plus faibles (moins de pertes)

10 Théorie et contexte 10 EFFICACITÉ SELON TEMPÉRATURE DES FUMÉES ET EXCÈS D AIR (SANS CONDENSATION)

11 Théorie et contexte 11 COURBE D EFFICACITÉ TYPIQUE CHAUDIÈRE À CONDENSATION

12 Théorie et contexte 12 ÉNERGIE PERDUE - RÉCUPÉRABLE

13 Théorie et contexte 13 ÉNERGIE «HAUTE QUALITÉ» VS «FAIBLE QUALITÉ»

14 Théorie et contexte 14

15 Théorie et contexte 15 Le défi : comment récupérer cette énergie de «faible qualité»? Réseau de chauffage : faible différence de température avec les gaz de combustion ECD : intermittence, faible demande par rapport à l énergie disponible Second réseau basse température rarement disponible Réseau de récupération requis, à basse température (réseau d eau glacée ou réseau dédié)

16 Théorie et contexte 16

17 APPLICATION 17

18 Application de la récupération par thermopompage 18 Objectif : augmenter la récupération d énergie pour aller chercher le maximum de chaque m 3 consommé. Récupérateurs actifs ou passif/actif. Stages multiples : Récupération «passive» priorisée (surtout sensible) Récupération «active» par thermopompage de l énergie à faible température (surtout latent)

19 Application de la récupération par thermopompage 19 CONFIGURATION DE L UNITÉ DE RÉCUPÉRATION EN SÉRIE Une seule cheminée Non compatible avec chaudières gaz - huile Perte de pression et ventilateur de contrôle de tire Ébullition du liquide Plein débit des gaz de combustion Une unité par cheminée

20 Application de la récupération par thermopompage 20 CONFIGURATION DE L UNITÉ DE RÉCUPÉRATION EN PARALLÈLE Cheminée additionnelle Compatible avec chaudières gaz - huile Ventilateur requis Possibilité d optimiser la capacité Stratégie de contrôle pour débit de fumées aspirées Une unité peut être connectée à plusieurs cheminée

21 Application de la récupération par thermopompage 21 CONFIGURATION DE L UNITÉ DE RÉCUPÉRATION VENTILATEUR EN AMONT / EN AVAL Débit massique identique, débit volumique très différent! (environ 30% de moins entre 300F et 70F) Attention ACFM vs SCFM! Milieu haute température / corrosif Pression différentielle par rapport à l air ambiant SERPENTINS Milieu haute température / corrosif CAISSON Captation de l eau de condensation Étanchéité

22 Application de la récupération par thermopompage 22 THERMOPOMPE EAU-EAU Température au condenseur vs réseau Température à l évaporateur vs capacité de récupération vs COP Modulation et inertie

23 ENJEUX 23

24 Enjeux techniques 24 IMPACT DE L EXCÈS D AIR DE COMBUSTION Débit de fumées Seuil de condensation Sélection de l unité, ventilateur, serpentins EXCÈS D'AIR TEMPÉRATURE DE CONDENSATION 0% 139,2 5% 137,5 10% 135,9 15% 134,4 20% 133,0 25% 131,6 30% 130,3 35% 129,0 40% 127,8 45% 126,6 50% 125,5 55% 124,4 60% 123,4 65% 122,4 70% 121,4

25 Enjeux techniques 25 IMPACT DE L EXCÈS D AIR DE COMBUSTION (15%) Serpentin 1 Serpentin 2 Serpentin F 140 F 100 F 70 F Température de condensation 135 F

26 Enjeux techniques 26 IMPACT DE L EXCÈS D AIR DE COMBUSTION (50%) Serpentin 1 Serpentin 2 Serpentin F 140 F 100 F 70 F Température de condensation 125 F Même quantité d eau à condenser, mais pas sur le même serpentin

27 Enjeux techniques 27 IMPACT DE L INFILTRATION D AIR DANS LA CHEMINÉE Comme l excès d air de combustion ( HR et point de rosée, température des fumées) Volets barométriques Volets de cheminée

28 Enjeux techniques 28 GESTION DU CONDENSAT Débit de condensat peut être important Drainer chaque composante (unité, ventilateur, cheminée) Neutraliser avant d aller au drain Pentes de cheminée

29 Enjeux techniques 29 CONTRÔLE DU DÉBIT DE FUMÉES DANS LE RÉCUPÉRATEUR Configuration en parallèle Doit s adapter à la modulation des chaudières Sans diluer les fumées Sans nuire au fonctionnement des chaudières

30 RÉSULTATS MESURÉS 30

31 Résultats mesurés 31 CAS NO 1 4 chaudières à condensation de MBH Récupérateur en parallèle 2 serpentins de récupération active en série MBH de capacité totale

32 Résultats mesurés CAS NO 1 TEMPÉRATURES DES FUMÉES 32

33 Résultats mesurés CAS NO 1 TAUX DE RÉCUPÉRATION INSTANTANÉ 33

34 Résultats mesurés CAS NO 1 TAUX DE RÉCUPÉRATION MOYEN 34

35 Résultats mesurés 35 CAS NO 2 2 chaudières à vapeur de lb/h Récupérateur en parallèle 3 serpentins de récupération en série 1 serpentin passif 2 serpentins actifs MBH de capacité totale

36 Résultats mesurés CAS NO 2 VITESSE DU VENTILATEUR 36

37 Résultats mesurés CAS NO 2 TEMPÉRATURES DES FUMÉES 37

38 Résultats mesurés CAS NO 2 TAUX DE RÉCUPÉRATION INSTANTANÉ 38

39 Résultats mesurés CAS NO 2 TAUX DE RÉCUPÉRATION MOYEN 39

40 Conclusion 40 Source de récupération avec un fort potentiel Concordance entre la disponibilité et les besoins Rentabilité intéressante Développements technologiques offrent de nouvelles possibilités

41 Énergère SOLUTIONS ÉCONERGÉTIQUES 360 rue Notre-Dame Ouest Bureau 300 Montréal (QC) H2Y 1T9 Canada energere.com 41 Présenté par : Jean-Philippe Hardy, ing. Directeur de l ingénierie