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LE PROJET DU SIÈGE SOCIAL DE HAGEN

C’est en 2006 que le nouveau siège social de la compagnie Hagen, fabricant et distributeur de produits animaliers, a vu le jour. Ce bâtiment corporatif de trois étages et de 5 686 m2, situé à Baie-d’Urfé, abrite des laboratoires, des locaux d'entreposage et de manutention, à proximité d'un débarcadère, de locaux de service (cafétéria, salle d’entraînement, etc.) et des aires administratives. D'allure contemporaine et stylisée, l'architecture du bâtiment reflète la volonté de l’entreprise de confirmer son rôle de chef de file en Amérique et de soutenir l’expansion commerciale déjà entreprise en Europe.

D'abord élaboré en suivant les paramètres typiques d'un projet clé en main, le concept s'est transformé en une version plus écologique, en harmonie avec la vision d’entreprise du client et celle des professionnels impliqués. Entre cette nouvelle vision et l’intégration formelle de stratégies vertes reconnues par le système de certification LEED, il n’y avait qu’un pas à franchir!

Ayant comme données de départ un site déterminé et un concept architectural approuvé, l’équipe a entrepris un travail d’évaluation globale de l’ensemble, pour mettre au jour les stratégies de développement durable pouvant s’intégrer harmonieusement au projet. Les stratégies adoptées minimisent l’impact du projet sur le site, la consommation d’eau potable et d’énergie. Elles favorisent aussi une meilleure utilisation des ressources matérielles et procurent aux usagers des espaces intérieurs de qualité.

Nous nous attarderons ici aux aspects écoénergétiques du projet. Les coûts engendrés par un bâtiment tout au long de son cycle de vie sont beaucoup plus importants que la somme dépensée lors de sa construction. Plus la durée de vie du bâtiment est prolongée, plus la portée de cet aspect s’accentue. Dans le cas présent, la durée de vie approximative du siège social de Hagen est de 50 ans.

Pour minimiser les coûts opérationnels liés à la consommation d’énergie, l’objectif fut de concevoir un bâtiment au moins 50 % plus efficace que les normes du Code modèle national de l'énergie pour les bâtiments.

Comme point de départ, les ingénieurs mécaniques de l'équipe ont effectué une étude comparative des différents systèmes disponibles et applicables au projet. En pesant le pour et le contre de chaque option, il a été conclu qu'un système géothermique avec thermopompes de liquide à liquide serait le plus approprié pour l'atteinte de l’objectif d'efficacité.

La géométrie rectangulaire du bâtiment et la présence d'un atrium central ont les éléments initiaux dont nous avons tiré profit pour concevoir les systèmes mécaniques. En effet, l'orientation du bâtiment le long d'un axe est ouest, minimise les charges thermiques considérables normalement rencontrées aux périodes de transition (printemps/automne), lorsque l'angle des rayons du soleil est bas. Sur la façade vitrée sud, la présence d'arbres matures constitue un brise-soleil dont l'efficacité est non négligeable (fig. 2 et 3). Au centre, l'atrium, s'élevant sur trois étages, agit comme le poumon du bâtiment. L'air frais y est incorporé, puis distribué à l'ensemble des locaux du bâtiment par l'entremise de ventilateurs de transfert situés dans l'entreplafond.

Le système CVCA du bâtiment Hagen se compose des quatre principaux éléments suivants (fig. 2) :

1. Une centrale thermique au sous-sol, composée de 14 thermopompes installées en parallèle et produisant simultanément de l'eau chaude et de l'eau froide (fig. 4), de 2 boucles de conduits (eau chaude/froide) avec pompes desservant toutes les zones du bâtiment, d'une boucle géothermique (fig. 3 et 5) avec pompes et de deux banques thermiques qui emmagasinent la chaleur;

2. Des dalles radiantes pour le chauffage des zones le long du mur extérieur;

3. Un système CVCA composé d’aérothermes et de ventiloconvecteurs répartis partout dans le bâtiment;

4. Une unité de traitement de l’air frais, située sur le toit du bâtiment.

Pour la conception technique des systèmes, l'équipe a fait preuve d'innovation en intégrant de banques thermiques qui emmagasinent la chaleur, puis en utilisant une roue de récupération de chaleur jumelée à l'unité de ventilation au toit.

Habituellement, les banques thermiques sont utilisées dans les systèmes de refroidissement commerciaux de grande taille; ils servent à faire de la glace durant la nuit. Le jour, au lieu (ou en plus) d’utiliser des refroidisseurs, on climatise le bâtiment par la fonte de la glace accumulée. Ainsi, la demande de pointe en électricité (le kW de la facture), et par conséquent la consommation d’énergie, sont réduits quelque peu, puisque le chargement du réservoir de glace se fait avec des équipements opérant le plus possible au point optimal d'efficacité énergétique. L'utilisation du changement de phase de l'eau permet d’emmagasiner plus d'énergie dans un moindre volume.

En chauffage, ce type d'équipement est très inhabituel, car il n'y a pas vraiment de matériau à changement de phase à utiliser pour emmagasiner la chaleur à la température de chauffage. En fait, cette utilisation est très peu documentée, contrairement aux banques de glace qui ont été largement utilisées et étudiées. Dans le cas du bâtiment Hagen, il y a deux banques de sable humide dans lesquelles sont disposées treize rangées de conduits, avec une installation similaire à celle des planchers radiants. La nuit, l'eau chaude produite par les thermopompes circule dans les banques pour les réchauffer (fig. 6). Le jour, l'eau qui revient des équipements de chauffage du bâtiment circule à travers les banques chaudes. La demande de pointe en électricité (le kW) est donc réduite de l'équivalent de deux thermopompes. Le sable humide permet d’emmagasiner plus de chaleur que le sable sec. Selon les études de l'ingénieur du projet et les simulations informatisées, il a été conclu que l'espacement optimal des conduits dans le sable humide devait être de neuf pouces, pour un cycle de chargement/déchargement quotidien.

Avant de relâcher l'air évacué du bâtiment vers l'extérieur, l'unité de ventilation (DOAS) la fait passer par une roue de récupération de chaleur. En hiver, on récupère la chaleur et l'humidité de l'air évacué pour les transférer à l'air frais entrant dans le bâtiment, qui est beaucoup plus froid et sec que requis pour le confort des occupants. À l'inverse, durant l'été, la roue transfère la chaleur et l'humidité contenues dans l'air frais entrant dans le bâtiment vers l'air évacué.

Bien que l'utilisation d'équipements de qualité et de systèmes de pointe soit essentielle pour concevoir un bâtiment à haute efficacité énergétique, le travail en concertation de l'équipe demeure indispensable pour réaliser un tout cohérent, fonctionnel, économique et esthétique.

• La valeur R de l'enveloppe du bâtiment et ses détails de construction;

• Les dimensions des fenêtres, conciliant les besoins en éclairage naturel avec le contrôle des charges thermiques;

• La maximisation de l'apport en lumière naturelle, par l'utilisation de différents types de verre et de tablettes réfléchissantes, pour diminuer les besoins en lumière artificielle et ainsi les charges requises pour l'éclairage et la ventilation;

• Le détail du plafond ajouré, le long du périmètre, pour permettre à la dalle de radier vers le haut et le bas;

• Les caractéristiques de certains éléments de finition, comme l'utilisation d'un tapis dont la valeur R peu élevée n'interfère pas avec la performance de la dalle radiante.

Les résultats définitifs de la performance énergétique du bâtiment corroborent les valeurs théoriques des simulations et calculs effectués lors de la conception. La performance énergétique du bâtiment est d’environ 60% supérieure à celle d'un bâtiment de la même catégorie, conçu selon le code model national. Exprimé en d'autres termes, cette performance se traduit par une économie annuelle de 1,000,000 de KWh ou 90,000$ au tarif de 2007, ou encore à 300 tonnes de gaz à effet de serre. Selon l’analyse de l’ingénieur mécanique du projet, en considérant les économies en coût d’énergie et les subventions obtenues, le retour sur l’investissement est estimé à 7 ans.

L’approche « verte » de la réalisation du siège social de Hagen aura sans aucun doute des répercussions positives sur la clientèle de la compagnie, ses fournisseurs, ses visiteurs, ses compétiteurs, ainsi que sur les entrepreneurs et sous-traitants qui y ont contribué. Cette vision d’entreprise soucieuse du développement durable incitera possiblement les entreprises similaires à faire de même, puisqu’elles y verront aussi des avantages potentiels importants.

Équipe de projet :

Client: Rolf C. Hagen Inc.

Rep. du client: Les Entreprises Dahltan Inc.

Entrepreneur: Broccolini Construction Inc.

Architecte: Rubin et Rotman associés

Architecte paysage : Beaupré et associés

Ing. civil : Groupe Teknika

Ing. structure: BCA Consultants

Ing. méc./élect. : PMA et associés

Mise en service: Martin Roy et associés

 
© La Maîtrise de l’énergie – SEPTEMBRE 2009