Comment améliorer l’efficacité énergétique d’un bâtiment commercial, industriel ou institutionnel ?

En changeant les ampoules incandescentes pour des ampoules DEL bien sûr !

En effet, la tendance est aux lumières DEL. Selon Hydro-Québec, les ampoules DEL durent 15 fois plus longtemps et consomment entre 70 % et 90 % moins d’énergie que les lumières incandescentes.

Et si on allait un peu plus loin.

Une question de chauffage

Bien que le pourcentage exact de l’électricité utilisée pour l’éclairage soit difficile à estimer et qu’il est variable d’une entreprise à l’autre, celui-ci est normalement significativement inférieur au pourcentage utilisé pour le chauffage et la climatisation. (Pour référence, Hydro-Québec répartit pour le secteur résidentiel 54 % de la consommation d’énergie à la catégorie chauffage et climatisation et seulement 5 % à la catégorie de l’éclairage).

Cet article offre des pistes de réflexion sur la réduction de consommation d’énergie utilisée pour le chauffage de bâtiment commercial et industriel tout en présentant le chauffage infrarouge électrique comme option de chauffage pour réduire la consommation d’énergie de certains environnements et situations.

Comment améliorer sa consommation d’énergie en matière de chauffage pour le secteur commercial et industriel ?

D’abord, pour refaire une analogie au secteur résidentiel, si l’on souhaite réduire sa consommation de chauffage, il suffit

1. D’avoir des murs et fenêtres bien isolés,
2. D’opter pour une technologie de chauffage efficace,
3. De chauffer seulement les pièces utilisées et
4. De chauffer seulement pendant que les pièces sont utilisées.

Cette formule fonctionne également pour le secteur commercial et industriel. Toutefois, puisque les bâtiments commerciaux et industriels ne sont pas toujours divisés en pièces, comme une maison, il faut remplacer « pièces » par « sections ».

Voyons concrètement comment appliquer cette formule pour les bâtiments de grand volume commercial et industriel.

i. Isolation (conserver la chaleur)

L’isolation est le premier facteur à considérer pour la réduction de consommation d’énergie en lien avec le chauffage lors de la construction d’un bâtiment. Afin de mieux cibler les pratiques qui permettent une amélioration de l’efficacité énergétique du chauffage qui s’applique autant aux nouvelles constructions qu’au bâtiment existant, l’isolation ne sera pas traitée dans cet article.

ii. Technologie de chauffage (produire efficacement la chaleur)

La technologie de chauffage comprend d’abord le type de transfert de l’énergie, convection, rayonnement, conduction ainsi que le type d’énergie utilisé (électricité ou gaz naturel) pour produire la chaleur.

Comment choisir le bon type de transfert d’énergie ?

Parmi la convection, le rayonnement et la conduction, seulement la convection et le rayonnement sont considérés pour faire le chauffage d’un bâtiment avec un grand volume.

Rappel :

La convection est le transfert d’énergie entre un objet et son environnement, dû à un mouvement d’air. Dans le cas de chauffage d’un bâtiment, on parle de convection forcée puisqu’un ventilateur est utilisé pour accélérer le transfert de chaleur.

Le rayonnement est le transfert d’énergie par l’émission de rayonnement électromagnétique. Dans le cas de chauffage d’un bâtiment, on parle de rayonnement infrarouge puisqu’il s’agit de la section du spectre électromagnétique avec la longueur d’onde la plus propice au transfert de chaleur. (Découvrir l’infrarouge dans cet article : Infrarouge — Technirep )

Quand est-ce que le chauffage par rayonnement devient plus efficace que le chauffage par convection ?

Le chauffage par rayonnement est plus efficace que le chauffage par convection dans 4 situations

a. Lorsque les changements d’air sont importants.

Selon ASHRAE/IES standard 90.1, 9.4.6.1 Les systèmes de chauffage par rayonnement doivent être envisagés au lieu des systèmes de chauffage par convection ou à air chaud pour chauffer les zones qui subissent des charges d’infiltration supérieures à 2 changements d’air par heure.

Considérant que l’air chaud se déplace avec les courants d’air, il est inefficace de chauffer un bâtiment avec un changement d’air important par convection puisque la chaleur est perdue. Le rayonnement est plus efficace dans cette situation puisque le rayonnement se réalise dans le vide et n’est pas affecté par l’air.

b. Lorsqu’un bâtiment a un plafond élevé.

Selon ASHRAE/IES standard 90.1, 9.4.6.2 Les systèmes de chauffage par rayonnement doivent être envisagés pour les zones à hauts plafonds, pour le chauffage ponctuel et pour d’autres environnements où le chauffage par rayonnement peut être plus efficace sur le plan énergétique que les systèmes de chauffage par convection ou à air chaud.

Puisque l’air chaud a une masse volumique plus faible que l’air froid, l’air chaud monte dans le volume d’air (bâtiment dans ce cas) et laisse sa place à l’air froid. Dans le cas de chauffage par convection, il faut donc chauffer tout le volume d’air du plafond avant de chauffer le volume d’air près du sol. Au contraire, le rayonnement chauffe directement les surfaces dont le sol et les personnes, dans le cas d’un bâtiment.

c. Pour du chauffage par zone

Le chauffage par rayonnement n’est pas seulement plus efficace pour chauffer une zone d’un grand bâtiment, il est la seule méthode qui permet de chauffer une seule zone d’un bâtiment. Le chauffage par rayonnement infrarouge permet de chauffer les personnes d’une zone de travail sans chauffer le reste du bâtiment.

d. Pour du chauffage ponctuel

Le chauffage par rayonnement permet de chauffer ponctuellement un espace de travail sans nécessiter un préchauffage de l’espace comme pour la convection. Le transfert de chaleur par rayonnement est instantané.

Exemple concret de situation où l’infrarouge devient plus efficace que le chauffage par convection

Comment choisir le bon type d’énergie

Dans le cas du chauffage par convection, l’électricité et le gaz naturel ont chacun leurs avantages. Toutefois, dans le cas spécifique de chauffage par rayonnement infrarouge, l’électricité est plus efficace. Voyons pourquoi.

Une simple question de rendement.

Les appareils de chauffage infrarouge par rayonnement électrique à lampe ont une efficacité de rayonnement supérieur aux appareils de chauffage par rayonnement à gaz naturel. Les appareils de chauffage par rayonnement électriques peuvent atteindre une efficacité radiante d’environ 96 %. Alors que les appareils au gaz ont une efficacité de rayonnement d’environ 50 %.

Note : Ne pas confondre l’efficacité radiante avec l’efficacité énergétique. Un appareil de chauffage par rayonnement électrique a une efficacité énergétique de 100 % puisque 100 % de l’énergie est utilisée pour la fonction de chauffage. En comparaison, un aérotherme utilise une partie de l’énergie pour faire tourner le ventilateur qui pousse l’air chaud. Une efficacité radiante de 96 % décrit que 96 % de l’énergie utilisée est convertie en chauffage par rayonnement alors que 4 % sont convertis en chauffage par convection.

Sommaire: technologie de chauffage et énergie

Le chauffage par rayonnement électrique est plus efficace pour les bâtiments avec des changements d’air important, les bâtiments avec des plafonds élevés, le chauffage par zone et le chauffage ponctuel.

iii. Chauffage par zone (chauffer uniquement les sections utilisées)

Un défi énergétique pour plusieurs bâtiments commerciaux et industriels est de chauffer un bâtiment entier lorsqu’une seule section est utilisée. Il s’agit d’un exemple concret de gaspillage énergétique.  

Deux options sont envisageables pour réduire ce gaspillage énergétique.

Mettre en place des sections

Similairement à des murs de maison, des sections peuvent être créées (temporaire ou permanente) dans un grand bâtiment pour conserver la chaleur et chauffer seulement les sections utilisées.

Chauffage par zone

Lorsqu’il n’est pas envisageable d’installer des murs temporaires ou permanents pour conserver la chaleur entre les sections, le chauffage par zone permet de réduire significativement la consommation d’énergie.

Comment le chauffage par zone fonctionne-t-il ?

Le chauffage par rayonnement permet de chauffer une seule zone d’un espace. Puisque l’infrarouge ne chauffe pas l’air comme un chauffage par convection, mais plutôt les surfaces sur lesquelles les rayons sont dirigés, il est possible de diriger les rayons vers les sections utilisées et créer un espace confortable sans chauffer inutilement tout un bâtiment.  

Astuce : Afin de réduire la consommation d’énergie dans ce contexte, il faut planifier lors de la conception et de l’installation du système de chauffage un système de contrôle qui permet la modulation des appareils de chauffage par zones.

iv.  Gestion du chauffage (chauffer uniquement au bon moment)

Il s’agit principalement de la surconsommation d’énergie pendant la nuit et les autres périodes que le bâtiment n’est pas utilisé. Similairement à l’idée de seulement chauffer les sections utilisées, chauffer seulement pendant les périodes que le bâtiment est en utilisation permet de réduire significativement la consommation d’énergie. Deux défis existent pour améliorer la gestion de la consommation d’énergie.

Gestion manuelle de la température

Un grand nombre de systèmes de chauffage permet seulement le contrôle manuel de la température. Par simplicité ou par oublie, la température est souvent laissée à une température élevée fixe même lorsque l’espace n’est pas utilisé se qui augmente inutilement la consommation d’énergie.

Astuce : Afin de réduire la consommation d’énergie dans ce contexte, il faut planifier lors de la conception et de l’installation du système de chauffage un système de contrôle qui permet la modulation des appareils de chauffage par zones.

Besoin de préchauffer le bâtiment.

Avec un chauffage à air pulsé, il n’est pas toujours envisageable de réduire considérablement la température d’un bâtiment pendant les périodes de non-utilisation puisque la période de préchauffage du bâtiment est trop longue pour permettre un espace confortable rapidement pour les personnes.

Le chauffage par rayonnement offre une solution à ce défi. Avec une sensation de chaleur immédiate, cette méthode de chauffage permet de fermer le système de chauffage complètement lorsque l’espace n’est pas utilisé ou de descendre le thermostat entre 5 et 10 degrés Celsius pour les espaces dont on souhaite éviter le gel et simplement démarrer le chauffage lorsque l’espace est utilisé.

Sommaire: gestion du chauffage

En combinant un système de chauffage par rayonnement qui permet la sensation de chaleur immédiate avec un contrôle adapté au besoin du bâtiment avec une ou plusieurs options de contrôle telles qu’une minuterie, un thermostat, un détecteur de présence, une horloge, etc., il est possible de chauffer seulement lorsque le bâtiment est utilisé et de réduire considérablement les couts de chauffage.

Mise en place d’une solution de chauffage par rayonnement électrique

Le chauffage par rayonnement électrique est la technologie de chauffage la plus efficace pour les bâtiments avec un échange d’air important, pour les bâtiments avec des plafonds élevés, pour le chauffage par zone et pour le chauffage ponctuel.

Voici quelques éléments à considérer pour la mise en place d’un chauffage à rayonnement électrique réussi.

• Choisir le bon type d’appareil de chauffage par rayonnement radiant électrique.
  • Appareils à tube infrarouge vs appareils à lampe infrarouge
  • Puissance
  • Angle du réflecteur
• Choisir les options de contrôle le mieux adapté aux bâtiments et aux besoins
  • Thermostat, potentiomètre, minuterie, signal du BMS, etc.
• Placer les appareils radiants aux endroits critiques pour permettre le chauffage par zone.

Chez Technirep, notre équipe d’experts vous guidera à mettre en place le système le mieux adapté à vos besoins.

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Comment comptez-vous réduire vos couts d’énergie dans les prochains 12 mois ?