Pourquoi les rénovations écoénergétiques sont impératives
Depuis 25 ans, nous reconnaissons l’impact du secteur du bâtiment et de la construction dans la lutte contre les changements climatiques.
Selon des recherches menées par l’Office de l’efficacité énergétique de Ressources naturelles Canada, ces deux segments représentent 36 % de la consommation d’énergie finale et 39 % des émissions liées à l’énergie et aux procédés.
Au Canada, on compte plus de 803,1 millions de mètres carrés de surface de bâtiments existants, pour un total de plus de 482 000 bâtiments. Les bâtiments construits entre 1960 et la fin du siècle représentent 65 % de cette surface, soit environ 521,3 millions de mètres carrés. Qu’il s’agisse de propriétés patrimoniales, comme le siège social de Westinghouse, ou de projets plus récents datant des années 1960 et suivantes, nous savons qu’une grande partie de ce parc immobilier doit être modernisée, notamment par le remplacement de systèmes vieillissants. C’est donc le moment idéal pour entamer cette discussion.
Nos recherches montrent que les bâtiments présentent une intensité énergétique (IE) relativement uniforme, soit environ 300 kWh/m2, quelle que soit la décennie de construction. Nous savons également qu’avec les technologies actuelles, nous pouvons rénover les bâtiments pour réduire considérablement leur IE et minimiser les coûts de carbone intrinsèque grâce à la rénovation des bâtiments existants.
En analysant la performance du bâtiment, nous identifions des domaines d’amélioration spécifiques par rapport à une base de référence SB-10. Nos éclairages sont 71,5 % plus efficaces, nos fenêtres 29 %, nos ventilateurs 70 % et notre enveloppe du bâtiment 56 %. À la fin de notre première année, les coûts d’exploitation correspondaient à nos données de modélisation énergétique et étaient nettement inférieurs à ce que les exploitants de l’installation prévoyaient. Par conséquent, nous avons tous bénéficié d’une remise dans nos contrats de location. Lorsque nous considérons les coûts opérationnels, nous ne pouvons ignorer les implications des futures taxes sur le carbone. Nous avons récemment effectué une analyse du coût de l’achat de CER pour compenser nos émissions de carbone, qui ont été estimées à un coût nominal de 12 $ par mois grâce à tous nos efforts tout au long de la conception.
L’analyse financière que nous avons réalisée au début du projet nous a permis de justifier l’investissement dans la durabilité avancée, en démontrant comment, avec un investissement initial minimal, nous serions en mesure de réaliser des économies de coûts opérationnels à long terme, surtout si l’on tient compte de la taxe sur le carbone (récemment déclarée constitutionnelle par la Cour suprême) qui augmentera de manière significative et substantielle d’ici 2030 et continuera de grimper jusqu’en 2050 afin d’atteindre les objectifs fédéraux de réduction des GES.
Contexte
Le siège social de Westinghouse est un bâtiment désigné patrimonial construit à l’origine en 1917. Abandonné pendant 20 ans, cet immeuble de bureaux de sept étages est resté un symbole très visible de la robuste histoire industrielle de Hamilton. Situé dans le quartier de Barton Village, connu pour être économiquement défavorisé, le projet a eu un impact tout aussi important dans le contexte des récents efforts de revitalisation de la communauté.
Westinghouse a été l’une des premières grandes industries à s’installer dans la région, choisissant Hamilton comme siège social. Ce qui était extrêmement spécial dans ce projet, c’était son lien avec la culture de la ville. À ce jour, d’anciens employés de Westinghouse et leurs familles nous contactent pour partager leurs histoires et leur enthousiasme à l’idée de voir le bâtiment restauré. Lorsque les planches ont commencé à être retirées des fenêtres en 2017 et que le bâtiment a commencé à reprendre vie, il y a eu une véritable effervescence au sein de la communauté et un intérêt marqué pour la façon dont ce magnifique vieil édifice serait réinventé.
L’équipe du patrimoine de mcCallumSather a joué un rôle déterminant dans l’élaboration d’une stratégie réfléchie qui honorerait l’histoire du bâtiment tout en le rendant pertinent pour nos normes et nos méthodes de travail modernes. L’extérieur du bâtiment a été préservé, avec des améliorations significatives de l’efficacité de son enveloppe, notamment une nouvelle toiture, de nouvelles fenêtres et une isolation améliorée des murs.
Au fur et à mesure que les couches de rénovations récentes moins délicates étaient retirées, nous avons découvert que de nombreuses caractéristiques d’origine étaient intactes. Avec l’aide de nos gens de métier, nous avons restauré bon nombre de ces éléments historiques, notamment [TB1] les détails du plafond en plâtre et des colonnes du magnifique théâtre du premier étage, le terrazzo posé à la main et les carreaux de marbre qui bordent les couloirs de ce vaste espace, ainsi que les carreaux de terre cuite. Bien que les intérieurs du bâtiment ne figurent pas dans la désignation patrimoniale, ces éléments ont été conservés et protégés pour ajouter au caractère et honorer son histoire.
Notre processus
Lors de la rénovation de la structure et de l’enveloppe du siège social de Westinghouse, nous nous sommes concentrés sur l’atteinte d’un haut niveau d’efficacité énergétique et de confort thermique. Nous avons recherché des solutions élégantes intégrant des systèmes passifs et actifs, enrichies par la technologie et des solutions de conception basées sur les données. Mais, comme toutes les solutions de conception simples, cela demande beaucoup de travail, d’analyses et d’itérations de conception pour y parvenir.
Les visites sur place ont permis de déterminer l’état du bâtiment, avec une attention particulière portée à l’enveloppe. En collaboration avec RDH, notre consultant en enveloppe, nous avons étudié l’intégrité de la maçonnerie existante pour comprendre les propriétés de mouillage et de séchage du matériau. Nous analysons la performance globale des murs en tenant compte des variables d’isolation, d’humidité et des systèmes de pare-air sans nuire à la performance du revêtement extérieur en maçonnerie ou aux qualités patrimoniales du bâtiment.
Il est intéressant de noter la robustesse et l’efficacité énergétique du bâtiment existant. Avec une surface brute d’environ 70 000 pi2, la consommation d’énergie a été estimée à un peu moins de 1 000 000 de kilowattheures équivalents, avec une IE légèrement inférieure à 140 kWh/m2. C’est bien plus efficace que de nombreux bâtiments construits au cours des deux ou trois dernières décennies, ce qui nous place sur la voie du succès.
La base de référence typique pour la rénovation d’un bureau serait un système VAV, que nous avons modélisé pour répondre aux exigences SB-10 comme point de départ. Compte tenu de l’empreinte longue et étroite du bâtiment et de ses hauteurs d’étage à étage, nous avons choisi une gamme de systèmes qui auraient le moins d’impact sur la surface et amélioreraient le contrôle thermique. Nous avons analysé cinq systèmes mécaniques différents – dont une chaudière à gaz et une boucle d’eau distribuée pour pompe à chaleur, ainsi que quatre variantes de configurations géothermiques/pompes à chaleur pour la consommation d’énergie et les émissions de GES. L’objectif était d’évaluer leur impact respectif par rapport aux critères de réussite du projet.
Le modèle BIM que nous avons développé nous a aidés à déterminer comment l’intégration des options de systèmes mécaniques aurait des implications à court et à long terme, plus précisément sur la façon dont chaque solution affecterait l’espace de bureau louable, si essentiel à la compétitivité sur le marché.
En Ontario, l’électricité provient principalement de l’hydroélectricité et de l’énergie nucléaire, avec un faible pourcentage d’énergies renouvelables, de gaz et de biocarburants. Il en résulte un approvisionnement en électricité très « propre », ce qui a influencé notre analyse et les décisions prises concernant la sélection des systèmes. Dans d’autres régions du Canada, les décisions pourraient être différentes selon les sources d’énergie disponibles, mais les principes restent les mêmes.
À la suite de notre analyse, un faible écart a été révélé dans les coûts énergétiques annuels entre les systèmes de pompes à chaleur géothermiques et une solution hybride gaz/pompe à chaleur.
Passer de l’analyse à l’action
Le coût des systèmes de distribution CVAC est essentiel pour comprendre les estimations des coûts d’investissement. Les pompes à chaleur se sont avérées beaucoup plus rentables que l’installation de grandes gaines verticales à travers le bâtiment et la mise en place d’un réseau de conduits verticaux et horizontaux. Les données ont démontré qu’un système de pompe à chaleur géothermique pouvait être construit pour pratiquement le même coût que nos autres options disponibles, tout en entraînant nettement moins d’émissions de GES.
Lors de l’évaluation de leurs options, le consortium de propriétaires du bâtiment a choisi le système hybride de pompe à chaleur hydronique et de chaudière à gaz pour deux raisons principales : une confiance basée sur l’expérience de l’entrepreneur avec les systèmes au gaz et une réticence à investir dans un bâtiment entièrement électrique.
Il est important de noter que cette analyse a clairement démontré que les coûts d’un système géothermique par rapport au système au gaz, en tenant compte de toute l’infrastructure du système, étaient équivalents.
Le système hybride était basé sur un système de distribution hydronique plutôt que sur un système à réfrigérant (VRF) pour faciliter un futur changement de combustible. À une date ultérieure, lorsqu’il y aura plus de confort et de demande pour des bureaux Net Zéro, potentiellement en raison de l’augmentation des taxes imposées sur les émissions de carbone, la conception permet la conversion vers un système entièrement électrique.
Ceci a été couplé à la préparation de sa toiture pour le photovoltaïque, avec la capacité de fournir 15 % de la demande électrique du bâtiment. Nous avons examiné comment le système photovoltaïque influencerait l’intensité énergétique, créant des réductions supplémentaires d’environ 10 kWh par m2 pour l’ensemble des systèmes.
Santé et bien-être
Bien que nous n’ayons pas pu anticiper l’impact de la COVID-19 sur notre culture de travail, nous avons découvert que notre espace s’est avéré aussi résilient et adaptable que ses occupants au cours de la dernière année et demie, car notre conception a pris en compte les besoins des personnes dès le début.
« Pour créer un environnement de travail sain, aujourd’hui plus que jamais, il est essentiel de fournir une ventilation adéquate et une filtration HEPA afin de réduire l’exposition par voie aérienne. Les espaces mal ventilés manquant de contrôle CVAC individuel ou par zone causent un stress thermique aux utilisateurs, ce qui peut réduire la capacité des personnes à lutter contre un virus aéroporté. »
Le siège social de Westinghouse et plus particulièrement nos propres bureaux comprenaient :
Un environnement de travail ouvert avec une variété de salles de réunion de taille appropriée permettant la distanciation physique
Des fenêtres ouvrantes, si importantes pour la circulation de l’air intérieur
Une filtration adéquate dans nos unités extérieures dédiées et un chauffage hydronique
Des capteurs installés pour surveiller la concentration de CO2
Un environnement sans contact : les lumières sont équipées de capteurs de présence et de lumière du jour, les robinets sans contact sont activés électroniquement
Une conception permettant une circulation généreuse et un moyen adaptable de se déplacer de l’entrée à la sortie, partout dans le bâtiment
Des produits judicieusement choisis dotés de surfaces nettoyables et essuyables
CLIQUEZ ICI pour en savoir plus sur ce que la COVID nous a appris sur les meilleures pratiques en matière de conception de bureaux, et comment celles-ci ont rapidement évolué.
Application des leçons apprises
Nous avons tiré ces leçons et les avons appliquées à un large éventail de projets depuis l’achèvement de la rénovation de cet espace en 2018. Dans chaque exemple, toutes typologies confondues, nous constatons systématiquement comment cette analyse de données et la pré-conception aident à éclairer des projets qui illustrent la durabilité d’un point de vue financier, social et environnemental.
Pour en savoir plus sur ce processus et sur la manière dont nous avons appliqué ces leçons apprises à d’autres projets de conception durable et de rénovation, n’hésitez pas à nous contacter. marketing@mccallumsather.com
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