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14/04/2013
1
COLLOQUE MULTI ÉNERGIES DE L’AGPI9 ET 11 AVRIL 2013
Optimisation des systèmes HVAC par l’hydronique et
l’i d til’inductionRolland Grenier, VP VentesRony Abi-Nahed,ing.Le Groupe MasterLe Groupe Master
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2
Agenda
ION
1. Plafond refroidi et système à induction (chilled beam)l’expérience européenne
2. Efficacité énergétique avec les poutres thermiquesti
OR
MAT
I actives3. Poutre thermique active
- Avantages- Application- Design et concept C bi i h ff h d i t t th iF -Combinaison chauffage hydronique et poutre thermique
- Considérations monétaires1. Étude de cas2. Différents modèles
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3
Historique des poutres thermiques
ION
The European EPlafond refroidi par panneau1980 1990 2000
Plafond refroidi
OR
MAT
I
• Augmentation des besoins en f idi t t til ti
• La majorité des bâtiments étaitseulement chauffée
F refroidissement et ventilation
• Les bâtiments existantsn’avaient pas suffisamentd’espace de plafond.
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4
Historique des poutres thermiques
plafonds refroidis par panneau
ION
CW Supply59-62°F
CW Return62-66°F
OR
MAT
I
76°F Dry Bulb
74°F radiant
45%Radiant
55%Convective
F temperature (black bulb)
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5
Historique des poutres thermiques
plafonds refroidis par panneau
ION
OR
MAT
IF
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6
Historique des poutres thermiquespoutre thermique passive
ION
1980 1990 2000
Plafond refroidi
Poutre thermique passive
OR
MAT
I Poutre thermique passive
• Plus de charges en refroidissement- Équipement (ordi., copieur, etc.)- Occupant- Éclairage, lumière du jour.
F • Refroidissement au périmètreinadéquat
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7
Dalle
Historique des poutres thermiquespoutre thermique passive
ION Tige de
suspension
OR
MAT
I
Serpentin à convection
F
Plafond perforé
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8
Historique des poutres thermiquespoutre thermique passive
ION
• Poutre thermique passive: contrairement aux poutres actives qui requièrent des considérations majeures lors de leur utilisation:
- L’espace entre le plafond et la poutre affecte leur capacité
C ité ff té i l li é d d’ d h l
OR
MAT
I - Capacité affectée si localisée au-dessus d’une source de chaleur
- Un plafond perforé doit être installé sous la poutre pour prévenirles retombées d’air froid et ainsi avoir une meilleure distribution
- Souvent utilisée avec des UFAD “Under Floor Air Distribution”
F -Ne peut être chauffée
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Historique des poutres thermiquespoutre thermique passive
ION
Plafond perforé
OR
MAT
I perforé
F
UFAD
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10
Historique des poutres thermiquespoutre thermique passive
ION
Poutre thermique passive
OR
MAT
IF
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11
Poutre thermique passive
Historique des poutres thermiquespoutre thermique passive
ION
Poutre thermique passive
OR
MAT
IF
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12
Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
ION
1980 1990 2000
Pl f d f idi
OR
MAT
I Plafond refroidi
Poutre thermique passive
Poutre
thermique activeF q
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13
Air primaire
Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
ION
Air primaire▼L’air primaire est injecté dans les
orifices des unités terminales(poutre thermique active)
OR
MAT
I
Lorsque l’air primaire traverse l’orifice des unités terminales, un jet d’air à grande vélocité estproduit
Q éF Qui dit grande velocité, dit bassepression
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14
Air primaire
Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
ION Air de la
pièce-Ps
Air primaire▼Pour la pièce et le jet d’air
primaire
Pression TOT = PSTAT + PVELOCITY
La pièce est seulement de la
OR
MAT
I pièce+Ps
ppression statique tandis que le jet d’air primaire est unepression statique et de vélocité
Ceci produit une zone de éF pression négative dans le
plenum d’air primaire
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Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
ION
Air de la pièce
Air Primaire▼
L’air de la pièce est induitpar la poutre thermiqueactive et passe au travers d’un serpentin pour ensuiteêtre chauffé ou refroidi
OR
MAT
I pièce◄Ratio de 3 à 4 pour 1
L’air induit refroidi ou chauffése mélange avec l’airprimaire et se distribue dans
èF
Décharge de l’unité▼
la pièce
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16
Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
ION
Plafond suspendu
Plenum d’air primaire
Buze d’air primaire
OR
MAT
I Plafond suspendu
Serpentin de refroidissement F et de chauffage
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17
Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
Unité de type cassette
ION
Plenum d’air primaire
Plafond suspenduSerpentin
Orifice d’air primaire
Air primaire
Unité de type cassette
OR
MAT
IF
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18
Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
S’installent exactement comme des diffuseurs standards
ION
OR
MAT
IF
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19
Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
ION • Elles refroidissent, chauffent et ventilent la zone
• Normalement encastrées dans des plafonds
OR
MAT
I Normalement encastrées dans des plafonds suspendus, elles peuvent aussi être exposées
• Grande capacité de refroidissement≈ 750 BTUH/FT2,
F
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20
Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
Installation typique Installation combiné
ION
Installation typique Installation combiné
OR
MAT
IF
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Historique des poutres thermiquespoutre thermique active
Installation typique pour bureau
ION
Installation typique pour bureauProjet Nova Scotia hydro, Halifax
OR
MAT
IF
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22
Efficacité energétique
ION
OR
MAT
IF
Courtesy of USGBC
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23
U.S. Energy Consumption
ION
OR
MAT
IF
Courtesy of USGBC
14/04/2013
24
Devenons verts avec les poutres thermiques actives
ION
Principaux facteurs de consommation énergétique d’un bâtiment:
• Enveloppe du batiment
OR
MAT
I - Fenêtre à haut rendementenergétique, teintée, double, triple.
- Toits verts
Écran solaireF - Écran solaire.
VMP4
Diapositive 24
VMP4 We need your latest VAV and FCU estimates for annual sales here.Vladimir M Petrovic; 2007-02-26
14/04/2013
25
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
OR
MAT
IF
VMP5
Diapositive 25
VMP5 We need your latest VAV and FCU estimates for annual sales here.Vladimir M Petrovic; 2007-02-26
14/04/2013
26
Devenons verts avec les poutres thermiques actives
ION
Principaux facteurs de consommation énergétique d’un bâtiment.
• Enveloppe du bâtiment
OR
MAT
I
• L’éclairage
- Lampes T5 & T8
- Détecteur de mouvement
F
- Éclairage par les fenêtres
VMP7
Diapositive 26
VMP7 We need your latest VAV and FCU estimates for annual sales here.Vladimir M Petrovic; 2007-02-26
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27
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Principaux facteurs de consommation énergétique d’un bâtiment:
• Enveloppe du bâtiment• L’éclairage
OR
MAT
I • L éclairage• Systèmes HVAC et l’équipement
Ventilateur
F L’équipement mécanique le plus énergivore.
Diapositive 27
VMP9 We need your latest VAV and FCU estimates for annual sales here.Vladimir M Petrovic; 2007-02-26
14/04/2013
28
Consommation énergétique des ventilateurs dans les bâtiments
ION
3
3.5
4
4.5
W/S
F
Chiller/Compressor
Supply & Return Fans
Chilled Water Pump
Condenser Water Pump
Cooling Tower Fan
Condenser Fan 5
6
7
Wh/
SF
OR
MAT
I
1
1.5
2
2.5
Des
ign
Load
KW
1
2
3
4
Ener
gy U
se K
W
F
“Energy Consumption Characteristics of Commercial Building HVAC Systems” - publication prepared for U.S. Department of Energy
0
0.5
Central VAV Central CAV Packaged CAV0
Central VAV Central CAV Packaged CAV
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29
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Les systèmes à base d’induction ne font qu’essentiellementtransférer une grande partie des charges sensibles en
climatisation et en chauffage.
OR
MAT
I De systèmes moins efficaces de distribution d’air
(ventilateurs et conduits)
À des systèmes plus efficaces de distribution d’eau
(pompes et tuyaux)F (p p y )
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30
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Fan kW = Airflow (CFM) x Static Pressure (in. w.c.) x .746 6356 x Fan Efficiency (%)
Le transfert de 1 tonne sensible de climatisation avec de l’airà des conditions d’opérations normales (∆ 20 ºF) requiert
OR
MAT
I à des conditions d opérations normales (∆ 20 F) requiert555 CFM.
Si nous assumons 2.0 in. w.c de pression statique et 75% efficacité sur le ventilateur, nous avons:
F Fan kW = 555 CFM x 2.0 in. w.c. x .746 = 0.1737 kW6356 x 75%
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31
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
“Pump” kW = “Water flow” (GPM) x “Head” (ft.) x .746 3960 x “Pump Efficiency” (%)
Le transfert de 1 tonne sensible de climatisation avec de l’eau à des conditions d’opération normal (∆ 10 ºF) requiert 2.4 gpm.
OR
MAT
I
Si nous assumons 30 pieds de tête de pression et 75% efficacité sur la pompe, nous avons:
-“Pump” Kwh = 2.4 GPM x 30 ft. x .746 = 0.0181 kW
3960 x 75%F 0.1737 Fan kW ÷ 0.0181 Pump kW ≈ 10 fois
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32
Eau = efficacité, meilleur moyen pour transporter l’énergie
ION 10”
OR
MAT
I
1 Tonne de refroidissement sensible
F
¾” diameterwater pipe
550 CFM d’air
ou
4 GPM d’eau
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33
Donnée requise pour la conception
ION
• Condition de pièce• Charge sensible de la pièce• Charge latente de la pièce• Charge de chauffage (si chauffée par les poutres)
OR
MAT
I
• Charge latente et sensible due à l’infiltration• Minimum d’air neuf par zone• Condition du réseau d’eau secondaire (temp. et
gpm disponible)• Conditions de l’air primaire (temp, humidité,
pression)F pression)• Nombre de changement d’air• Condition géométriques• Plan de zones à travailler
14/04/2013
34
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Conception typique
• Refroidisseur sélectionné pour la charge totale (AE et charge interne) du bâtiment.
• Le refroidisseur produit de l’eau à 45oF pour:
OR
MAT
I p p
- L’unité de ventilation centrale.
- L’échangeur à plaque pour produire l’eau secondaire.
• Ce réseau secondaire apporte de l’eau à 58°F auxF Ce réseau secondaire apporte de l eau à 58 F aux poutres thermiques actives.
14/04/2013
35
L’ i i i t d til ti t di t ib é d f
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
• L’air primaire et de ventilation est distribué de façonconstante aux poutres actives à environ 55 – 56°F.
• L’unité de ventilation centrale est sélectionnée pour:
- La charge sensible et latente d’air frais & toutes les infiltrations et les charges latentes internes
OR
MAT
I infiltrations et les charges latentes internes
• Le serpentin hydronique de la poutre thermique procurentles capacités sensibles en climatisation/chauffage requisespour contrôler la température de la zone.
F
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36
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
Application avec valve trois voies
ION
pp
OR
MAT
IF
14/04/2013
37
Devenons vert avec les poutresthermiques actives
ION
ST
Secondary chilled water supply to beams
Supply temperature
monitor
Primary chilled
Application avec échangeur à plaque
OR
MAT
I Swater supplySCHW Pump
F Secondary chilled water return
Primary chilled water return
Heat Exchanger
14/04/2013
38
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Application géothermique
OR
MAT
IF
14/04/2013
39
Utilisation d’eau refroidie aux environs de 58ºF
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Utilisation d eau refroidie aux environs de 58 F désservant les poutres thermiques
Nous pouvons réduire la consommation énergétique des refroidisseurs en utilisant:
L t d’ é h à l
OR
MAT
I • La tour d’eau avec un échangeur à plaques pour minimiser l’utilisation du refroidisseur qui sert les PTA
F
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40
Devenons verts avec les poutresthermiques actives.
ION
To chilled beam zones
En période de refroidissement gratuit
OR
MAT
IF
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41
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Design pour bâtiments plus petits
Unité dédiée à l’air primaire
OR
MAT
IF
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42
Réseau d’eau
ION
OR
MAT
I
Se raccorder au retour du réseau d’eau froide (54°F) avec un échangeur a plaque pour générer de l’eau à 58°F pour le réseau secondaire.
F • Aucun impact sur le débit d’eau du réseau primaire
• Augmente le COP du refroidisseur car retour d’eau plus élevé
14/04/2013
43
Utili ti d’ f idi i d 58ºF
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Utilisation d’eau refroidie aux environs de 58ºF désservant les poutres thermiques
Réduction de la consommation en climatisationvia 2 deux refroidisseurs séparés :
OR
MAT
I
L’un pour l’air primaire de la centrale d’air avec de l’eau à 44°FL’autre pour les poutres thermiques; eau à 58°F avec un COP
beaucoup plus élevé
F 44oF54oF
58oF64oF
Serving AHUs Trés grand COP!!Désservant les PTA
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44
Utilisation d’eau refroidie aux environs de 58ºF
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Utilisation d eau refroidie aux environs de 58 F désservant les poutres thermiques
Réduction de la consommation et des coûts de capitalisation en climatisation via 1 refroidisseur & une unité DX avec roue thermique:
U ité d’ i i i li ti ti i té é
OR
MAT
I Unité d’air primaire avec climatisation intégrée avec récupération de type cubeRefroidisseur pour les poutres thermiques @ 58°F
@ un COP beaucoup plus élevé.
58oF64oFF 58oF
Désservant les PTAUnité d’air frais avec récupération de type cube
14/04/2013
45
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
• Unité de d’air neuf avec cube Alfa
OR
MAT
IF
14/04/2013
46
Utili d l’ h d à 100°F 120°F dé t
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Utiliser de l’eau chaude à 100 F–120 F désservantdes poutres thermiques actives.
Nous augmentons l’éfficacité énergétique des chaudières à
OR
MAT
I des chaudières à condensation avec un retour d’eau très bas.
Peuvent être utilisées avec desF
(KN boiler efficiency chart courtesy of Hydrotherm)
avec des thermopompes eau-eau ou géothermiques.
14/04/2013
47
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
OR
MAT
IF
“Energy Consumption Characteristics of Commercial Building HVAC Systems” - publication prepared for U.S. Department of Energy
14/04/2013
48
Devenons verts avec les poutres climatiques actives
LEED NC V3 0
ION
• Optimiser les performances énergétiques- jusqu’à 48% (nulle) ou 44% (existante)
plus efficace que ASHRAE 90.1(EA Credit 1) - jusqu’à 19 points
• Augmenter la ventilation30% l d’ i té i
LEED NC V3.0
OR
MAT
I - 30% plus d’air extérieur que ASHRAE 62
(IEQ Credit 2) - 1 point
• Contrôlabilité du système- contrôle de température individuel(IEQ Credit 6.2) - 1 point
F • Confort des occupants (température)- rencontre ASHRAE 55(IEQ Credit 7.1) - 1 point
14/04/2013
49
La nouvelle technologiede l’induction
ION Buse conventionnelle Buse améliorée
La technologie nouvelle
OR
MAT
IF
14/04/2013
50
La nouvelletechnologie
ION
Buse conventionnelle Buse améliorée
OR
MAT
IF Le jet d’air provenant de la buse améliorée est beaucoup
plus large donc plus de surfaces en contact avec l’airambiant à induire
14/04/2013
51
L b f d’ét il i i l f d l’ i
La technologie
ION
La buse en forme d’étoile maximise la surface de l’airprimaire qui entre en contact avec l’air ambiant, ce qui a pour conséquence d’augmenter l’effet d’induction
Un effet d’induction augmenté permet de:
OR
MAT
I -Diminuer le nombre d’unités à installer(Coût d’installation)
et/ou-Diminuer la quantité d’air primaire/pression statique(C ût d’ é ti )F (Coût d’opération)
14/04/2013
52
Buse conventionnelle Buse améliorée
La nouvelle technologie
ION
Buse conventionnelle Buse améliorée
OR
MAT
IF
La longueur du jet d’air est reduitela partie en rouge (haute velocité)
14/04/2013
53
• La longueur du jet à haute vélocité est reduite plus
La nouvelle technologie
ION
g j prapidement, car l’air induit dissipe le momentum du jet d’air primaire.
• Le bruit généré par la buse est directementproportionnel à la longueur du jet à haute vélocité
OR
MAT
I (Même une légère diminution de la longueur du jet de vélocité a un effet très important sur le bruit généré par ce jet).
• Le niveau sonore est typiquement plus bas de 4 -10 dB l b ti ll iF que les buses conventionnelles avec une pression
statique plus élevée.
14/04/2013
54
Poutre thermique activeAvantages:
ION
OR
MAT
I
Bon mouvement d’air dans la pièce Température uniforme dans la pièceF Bon mouvement d air dans la pièce≈ 3-4:1 ratio d’entraînement
Température uniforme dans la pièce aucun courant d’air froid/chaud
14/04/2013
55
Poutre thermique activeAvantages:
ION
OR
MAT
IF
14/04/2013
56
Poutre thermique activeAvantages:
• Réduit les coûts d’opération (consommation énergétique)
ION
p ( g q )puisque l’air primaire circulé est réduit (50% à 70% de moins). En plus, l’économie sur l’énergie provenant des refroidisseurs et des bouilloires est augmentée.
• Excellent confort thermique & excellente qualité d’airdus à un volume d’air constant déshumidifié qui est alimenté
OR
MAT
I dus à un volume d air constant déshumidifié qui est alimentéen tout temps et pour n’importe quelle charge sensible
• Très bas niveau sonore à des débits d’air primaireréduits à une pression statique de ½ po d’eau ou moins et sans aucun moteur / ventilateur.
ÉF • Économie d’espace pour les plafonds et les puitsmécaniques due à la réduction draconnienne des conduits de ventilation et par l’utilisation de l’hydronique(tuyauterie)
14/04/2013
57
Poutre thermique activeApplication:
Caractéristiques des bâtiments qui favorisent les poutres
ION
Caractéristiques des bâtiments qui favorisent les poutres thermiques actives
• Bâtiments qui ont de bonnes charges sensibles : ex.: Bureau, espace commercial, hôtel et bâtiment à haut taux de fenestration (ou les gains sensibles dictent les
OR
MAT
I
• Bâtiments qui ont des restrictions d’espaceex.: Bâtiment en hauteur, bâtiment existant avec des systèmes à induction déjà en place.
débits d’air requis et non le taux de changement d’air)
âF • Bâtiment ou le niveau acoustique est critique
• Bâtiment recherchant la qualification LEED
14/04/2013
58
Poutre thermique activeApplication:
C é â ù f
ION
Caractéristiques des bâtiments où il faut prendre en considération certains éléments avant d’utiliser des PTA
• Bâtiments qui sont peu étanches
• Espaces ayant des petits gains sensibles
OR
MAT
I p y p g
• SHR < 0.8
• Espaces @ haut taux de filtration d’air recirculé
• Espaces où il faut réchauffer l’air (déshumidification)
F ** Utilisation de bacs de condensé et sondes d’humidité de zone.
14/04/2013
59
Poutre thermique activeApplication
ION
• Localiser la poutre thermique perpendiculaire aux hottes pour éviter
OR
MAT
IF
14/04/2013
60
Poutre thermique activeConception Condensation…
ION
Pièce à 75ºF bs à 50% humidité relativePoint de rosée à 55ºF
Normalement, la condensation commencerait à se former à la surface du serpentin s’il est alimenté avec de l’eau à 55ºF
OR
MAT
I
En réalité, aux conditions de pièce ci-haut, la condensation
En réalité, le point de rosée est 2-3ºF plus basdû à l’effet isolant du film d’air à la surface des ailettes de serpentin
F
pcommencerait à se former seulement si l’eau alimentée au serpentin est à 52-53°F
14/04/2013
61
Poutre thermique activeConception Condensation…
ION
Condensation après 8 heures 30 sur une surface qui est maintenue intentionnellement à 7,8°F plus bas que le DP de la pièces. Aucune goutellettesd’eau n’est tombée au
OR
MAT
I plancher.
Chilled Ceilings in Parallel with Dedicated Outdoor Air Systems: Addressing the Concerns of Condensation, Capacity, and Cost Stanley A. Mumma, Ph.D., P.E.
F
14/04/2013
62
Chauffage périmétrique
Poutre thermique activeConception
ION
Cinq façons de chauffer le périmètre d’un édifice en fonctionde la performance de l’enveloppe du bâtiment
(Applicable à tous les systèmes)
• Décharge horizontale de la pièce vers la fenêtre
OR
MAT
I
• Décharge verticale vers le bas de la fenêtre• Les deux méthodes ci-haut combinées
• Panneau de chauffage radiant localisé au-dessus de la fenêtre
F • Chauffage périmétrique à eau chaude sous la fenêtre
14/04/2013
63
Poutre thermique activeConception
Chauffage périmétrique
ION
• Décharge horizontale de la piece vers la fenêtre
À 0°F condition extérieure, 100% fenestration et perte de chaleur du périmètre jusqu’à 300 Btuh/pied linéaire
Toutes les façons sont bonnes
OR
MAT
I Décharge horizontale de la piece vers la fenêtre• Décharge verticale vers le bas de la fenêtre
• Les deux méthodes ci-haut combinées• Panneau de chauffage radiant localisé au-dessus de la
fenêtre
F • Chauffage périmétrique à eau chaude sous la fenêtre
14/04/2013
64
Chauffage perimetrique
Poutre thermique activeSystem Design
ION
• Les deux méthodes de projection d’air combinées
À 0°F condition extérieure, 100% fenestration et perte de chaleur au périmètre
de 300 à 400 Btuh/pied linéaire
OR
MAT
I • Les deux méthodes de projection d air combinées
• Chauffage par plafond radiant
• Chauffage périmètrique à l’eau chaude sous la fenêtre
F
14/04/2013
65
Poutre thermique activeSystem Design
Chauffage périmétrique
ION
À 0°F condition extérieure et 100% fenestration et perte de chaleur au périmètre
au-dessus de 400 Btuh/pied linéaire
OR
MAT
I
• Chauffage périmétrique à eau chaude sous la fenêtre
• Chauffage par plafond radiant
• Chauffage périmétrique à basse température et/ou combiné avec poutre thermique active ou système àF combiné avec poutre thermique active ou système à induction mural.
14/04/2013
66
Appareil de chauffage bassetempérature
É
ION
• Élément de chauffage pour application bassetempérature
OR
MAT
IF
14/04/2013
67
Appareil de chauffage bassetempérature
ION
OR
MAT
IF
14/04/2013
68
Type d’élément de chauffage pour application à basse température
ION
OR
MAT
IF
14/04/2013
69
Exemple de sélection à basse température
ION •Entrée d’eau 140, sortie d’eau 110°F, temp. Moyenne
125°F•Si on travaille dans un tableau de sélection standard:
OR
MAT
I 2 éléments de 4’’x4’’, tube ¾’’ en cuivre donne1218btu/pied linéaire avec de l’eau à 140°F moyenne.Donc, on sort de la plage de sélection.Pour sélectionner au bon facteur de correction il fautramener la temp. moyenne à 125°F facteur IBR 0.305applicable sur la valeur de 3046BTU/pied (IBR) =929BTU/pied.
F
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70
Problème de coefficient de transfert
ION
OR
MAT
I
• Si on utilise le même débit dans les éléments de type conventionnel que dans le type serpentin, la vélocité dans les tubes ¾’’ de diamètre est de 0.14 ft/s au lieu de 0.35ft/s dans le ½’’
• 0.5ft/s = turbulent.• 0.25ft/s et moins = laminaire.
F Lorsque l’eau est laminaire l’échange thermique est pratiquement nul.
14/04/2013
71
Type d’élément de chauffage pour application à basse température
ION
OR
MAT
IF
14/04/2013
72
Exemple de sélection à bassetempérature
É
ION
•Éléments de type serpentin 3 tubes de large par deux rangées, espacement de 6’’ centre en centre. Capacité de 750
OR
MAT
I Capacité de 750 BTU\Pieds linéaire basée sur de l’eau à 120°F retour 105°F . Installés dans un cabinet de 24’’ de haut et environ 6000F haut et environ 6000 btu/hr par poutrethermique.
.
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Chauffage périmétrique et climatisation avec unité à induction
ION
OR
MAT
IF
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Chauffage périmétrique avec unité à induction
ION
OR
MAT
IF
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Capacité de chauffage d’une unité induction par convection
ION
Les unités à induction: Nous permettre de chauffer par convection naturelle en période de non-occupation (sans air primaire), un grand avantage, car concept combiné pour la climatisation, ventilation et chauffage en un équipement (idéal pour classe, bureau)
Capacité par convectionUnité 2’ 1995 BTU
OR
MAT
I Unité 2 1995 BTUUnité 3’ 2995 BTUUnité 4’ 3750 BTUUnité 5’ 4870 BTUUnité 6’ 5830 BTU
Basées sur de l’eau à uneF Basées sur de l eau à une température de 140°F et l’air à 65°F.
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Raccord typiqueConception
ION
OR
MAT
I
S
F
T
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Système à deux tuyaux froids et rechauffés pour
Devenons verts avec les poutresthermiques actives
ION
Système à deux tuyaux froids et rechauffés pour certaines zones critiques
OR
MAT
IF
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Système 2 tuyaux et 4 tuyaux
Coil Design
ION
• 2 tuyaux = plus performant– 4 tuyaux compromettent la performance– 75% refroidissement (12 pipes)– 25% chauffage (4 pipes)
OR
MAT
I
• Permet d’avoir des poutres plus courtes ou moins de poutres
• Température d’eau plus basse– 90°F pour 2 tuyaux
F – 130°F pour 4 tuyaux
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Valve 6 voies pour système 4 tuyaux centralisé
ION
OR
MAT
IF
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Poutre thermique activeConception
Considérations en contrôle
ION
• Approche avec des sondes d’humidité relative : -Permet de mesurer le point de rosée; lorsqu’il approche 2°F de la température d’eau froide qui alimente le serpentin:
-Envoie un signal pour que la centrale d’air augmente sacapacité de déshumidificationF l d t ôl d t
OR
MAT
I
• Coût vs précision des capteurs de point de rosée :- $400 = ± 3.6ºF- $600 = ± 2.0F- $1,000 = ± 1.0ºF
-Ferme les vannes de contrôle de poutre-Ferme la demande de climatisation des pièces
F • S’il y a une détection d’humidité anormale : réduit la température pour réduire la charge latente, si ça ne fonctionne pas, un signal envoie unealarme au BMS.
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Poutre thermique activeCoût
ION
Les poutres thermiques actives sont légèrement plus dispendieuses que les unités terminales standards
(Ex : Boîtes de fin de course avec ventilateur boîtes VAV
OR
MAT
I (Ex.: Boîtes de fin de course avec ventilateur, boîtes VAV, etc.)
F
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Poutre thermique activeCoûts:
ION
Les coûts supplementaires occasionnés par les poutressont compensés par:
• Unité de ventilation et conduits beaucoup plus petits(environ 50% à 70% qu’un système conventionnel)
OR
MAT
I
• Balancement du système (commissioning) beaucoup plus facile à manipuler; balancer le volet d’air primaire
• Les contrôles sont beaucoup moins dispendieux( une valve deux voies bas voltage par zone)
F plus facile à manipuler; balancer le volet d’air primaireen fonction de la pression au buse
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L ût lé t i i é l t
Poutre thermique activeCoûts
ION
Les coût supplémentaires occasionnés par les poutressont éliminés par:
• Aucune électricité à acheminer aux poutres termiquesactives(réduction des coûts d’infrastructure en électricité)
OR
MAT
I • Les poutres thermiques actives n’ont pas de pièces en mouvement (moteur/ventilateur) donc beaucoup moins d’entretien
F
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Poutre thermique activeCoûts
ION
Les coûts supplémentaires occasionnés par les poutressont aussi compensés par:
• Réduction des conduits de retour.
OR
MAT
I
• Réduit d’un plancher à l’autre les dimensions requisespour la mécanique dans les plafonds, donc plus d’étages ou plus d’espaces locatifs au périmètre.
F
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É
250 S. Wacker, ChicagoÉtude de cas
ION
• 16 - Étage –215,000 sq. ft. 1er magasin2 – 16e étages bureau
• Deux systèmes HVAC
OR
MAT
I ydu 1er au 16e étages
• Unité d’induction au plancher pourles étages 2 à 15
• Système à volume constant
F temp. variable 2 – 15e étages
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250 S. Wacker, ChicagoÉtude de cas
Rénovation de l’édifice -
ION
• 100% fenestration avec E-glass (190 Btuh/Ln.ft. heat loss)Rénovation de l édifice -
• Évaluer le système simple conduit pour le refroidissement de l’ancien système d’induction
• Évaluer pour un système boîte terminale avec ventilateurVAV
OR
MAT
I
• Recherchecertification
VAV
LEED
• Évaluer pour un système de poutres thermiques au périmètre du bâtiment
F LEED
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250 S. Wacker, ChicagoÉtude de casCalcul optimisé
ION
Perimeter SystemType
ExistingInduction System
ProposedVAV System **
ProposedActive Chilled
Beam System **
Design Cooling Load
262 tons(382
sq.ft./ton)
156 tons(641 sq.ft./ton)
156 tons(641 sq.ft./ton)
OR
MAT
I
Primary Airflow 25,600 cfm(0.5
cfm/sq.ft.)
55,820 cfm(1.1 cfm/sq.ft.)
15,880 cfm(0.3 cfm/sq.ft.)
Fan Energy at Design
64 kW 117 kW 22 kW
Fan Energy at 50% of Design
64 kW 58.5 kW 11 kW
F 50% of Design
Pump Energy 28 kW 5 kW 12 kW
Combined Fan & Pump Energy
92 kW 122 kW @ Design
63.5 kW @ 50%
34 kW @ Design
22Kw @ 50%
** Required larger ductwork/risers ** Used existing ductwork/risers
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250 S. Wacker, ChicagoÉtude de cas
ION
OR
MAT
IF
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Poutre thermique activeModèles
Avant pose de plafond
ION
p p
OR
MAT
IF
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90
250 S. Wacker, ChicagoÉtude de cas
ION
OR
MAT
IF
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91
Viterbo School of Nursing, WIFinancial Case Study
New $15 8m facility (original estimate
ION
• New $15.8m facility (original estimate $20m)
• 68,000 ft2, 7 floors• Consists of labs, lecture halls and
OR
MAT
I classrooms• LEED Silver Certification
F
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Construction CostsReduced height
ION Floor heights
reduced 10”-14”
OR
MAT
I
Overall height reduced by 6’
F
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93
Construction CostsSavings due to reduced height
ION
Building Component Savings
Structural Steel 7,200$ Masonry (int/ext) 97,692$ Fire-Proofing 600$ Steel Studs 22,824$
OR
MAT
I
Air Barrier 8,787$ Insulation 3,424$ Exterior Caulking 1,522$ Curtain Wall 10,500$ Stairs 2,500$ Exterior Drywall 55 249$
Overall cost neutral
F Exterior Drywall 55,249$ Elevators 5,000$ Electrical 30,000$
Total Cost Savings 245,298$ Pricing provided by CD Smith Construction
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Poutre thermique activeModèles
ACB50 Ceiling Cassette
ION
ACB50 Ceiling Cassette
OR
MAT
I
Induit l’air secondaire directement de la pièceF du t a seco da e d ecte e t de a p èceUne voie2 ou 4 tuyaux2’ large x 2’, 4’ or 6’ long
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Poutre thermique activeModèles
ACB20 Ceiling Cassette
ION
g
Induction d’air de la pièce2 voies
2 ou 4 tuyaux
OR
MAT
I 2 ou 4 tuyaux2’ large x 2’, 4’ ou 6’ longAvec bac d’égouttement
F
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Poutre thermique activeModèles
ACB30/35 Plafonds cachés
ION
ACB30/35 Plafonds cachés
OR
MAT
I
Induction d’air secondaire d’un plenum deretourModel ACB 30, 2-voieF Model ACB 30, 2 voieModel ACB 35, 1-voie2 ou 4 tuyaux2’, 3’, 4’, 5’ or 6’ longAvec bac d’égouttement
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Poutre thermique activeModèles
ACB10 bulkhead
ION
OR
MAT
I
Induction d’air secondaire de la pièceDécharge horizontaleF Décharge horizontale2 ou 4 tuyaux2’, 3’, 4’, 5’ or 6’ longBac d’égouttement auxiliaire
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LebolabTest réel de ACB avec mur extérieur tempéré en mode chauffage
ION
et refroidissement
OR
MAT
IF
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LebolabTest radiateur basse température en condition réelle de pièce, de
ION
p p ,débit et de température vs delta T
OR
MAT
IF
14/04/2013
100
Merci
ION
OR
MAT
IF
Recommended