Consommation énergétique nette nulle pour la bibliothèque de Varennes : leçons pour bâtir la ville du futur
Chef-d’œuvre de conception à haute efficacité énergétique, l’initiative de Concordia promet d’atteindre son objectif de consommation énergétique nette nulle d’ici 2021
Le Canada a beaucoup de chemin à faire au chapitre de la réduction des émissions de gaz à effet de serre.
En décembre, Environnement et Changement climatique Canada prévoyait qu’à moins de prendre des mesures supplémentaires, le pays aurait du mal à atteindre son objectif visant à réduire ses émissions de gaz à effet de serre de 80 pour cent avant 2050.
Tandis que les Canadiens et les Canadiennes composent avec des conditions climatiques de plus en plus extrêmes et avec la menace imminente du réchauffement climatique, comment le pays peut-il se rapprocher davantage de ses objectifs environnementaux?
D’après Andreas Athienitis, professeur de génie du bâtiment à Concordia, les immeubles à consommation énergétique nette zéro peuvent faire partie intégrante de la solution. M. Athienitis est directeur du Centre d’études sur les bâtiments à consommation énergétique nulle de l’Université, où son équipe et lui travaillent à concevoir des édifices plus intelligents, plus résilients et bien plus écoénergétiques.
Les bâtiments à consommation énergétique nette nulle produisent autant d’énergie qu’ils en consomment au cours d’une année, et ce, à partir de sources d’énergie renouvelable. Ces édifices intègrent certains éléments qui leur permettent de conserver l’énergie. Il peut s’agir, entre autres, de thermopompes géothermiques qui transfèrent la chaleur à partir du sol ou vers celui-ci, de fenêtres à revêtements spéciaux qui réduisent la perte de chaleur, de systèmes de capteurs solaires photovoltaïques ou encore de systèmes « intelligents » proactifs.
La bibliothèque municipale de Varennes, premier bâtiment institutionnel à consommation énergétique nette nulle au Canada.PHOTO : BIBLIOTHÈQUE MUNICIPALE DE VARENNES
Premier bâtiment à consommation énergétique nette nulle du Canada, la bibliothèque de Varennes (Québec) illustre parfaitement ce type de constructions. Avec d’autres experts, Andreas Athienitis a d’ailleurs guidé la conception et l’intégration des technologies à l’édifice. La bibliothèque de 2 230 mètres carrés répartis sur deux étages est munie de panneaux photovoltaïques de 110 kW, qui permettent de capter l’énergie solaire sur son toit en pente. « L’immeuble a des caractéristiques spéciales, précise le professeur Athienitis. Il est conçu pour optimiser les surfaces qui captent l’énergie grâce à des fenêtres et à un toit orientés vers le sud. »
Le bâtiment recourt aux technologies photovoltaïque et thermique pour extraire la chaleur et l’électricité des panneaux solaires afin de réchauffer l’air frais par la ventilation durant l’hiver. Il possède également des thermopompes géothermiques qui extraient la chaleur de puits géothermiques de 150 mètres de profondeur. De vastes fenêtres motorisées améliorent par ailleurs l’aération et l’apport de lumière naturelle.
Chef-d’œuvre de conception à haute efficacité énergétique, le bâtiment promet d’atteindre son objectif de consommation énergétique nette nulle d’ici 2021.
Le concept énergétique de la bibliothèque de Varennes a vu le jour en partie grâce au Réseau de recherche sur les bâtiments solaires. Basée à Concordia, cette initiative du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) est financée par le gouvernement fédéral. L’édifice a été bâti dans le cadre d’un programme subséquent : le Réseau stratégique du CRSNG sur les bâtiments intelligents à consommation énergétique nette nulle (BICENN). Également dirigé par Andreas Athienitis, celui-ci compte 29 chercheurs et chercheuses de quinze universités canadiennes, ainsi que des partenaires du gouvernement et de l’industrie.
Maintenant que le bâtiment est opérationnel, les travaux de recherche sont passés de l’étape de conception à celle de l’exploitation, explique le professeur Athienitis. Avec son équipe de Concordia, il étudiera la performance de l’édifice en vue de trouver des solutions et des applications à plus grande échelle pour des bâtiments commerciaux et institutionnels.
Andreas Athienitis souligne qu’en plus d’aider le Canada à atteindre ses objectifs liés aux émissions de gaz à effet de serre, les bâtiments à consommation énergétique nette nulle sont plus résilients, car ils génèrent de l’énergie sur place – ce qui s’avère pratique en cas de panne d’électricité causée par les conditions climatiques.
« Ces bâtiments peuvent en outre alimenter le réseau si celui-ci a besoin d’énergie », poursuit-il.
Les édifices tels que la bibliothèque de Varennes sont essentiels à la multiplication des bâtiments à consommation énergétique nette nulle, affirme pour sa part Liam O’Brien, professeur agrégé et conseiller pédagogique au programme de génie de la conservation architecturale et du développement durable à l’Université Carleton. M. O’Brien a travaillé avec Andreas Athienitis au projet de la bibliothèque de Varennes par l’entremise des deux réseaux du CRSNG, tout en poursuivant des études doctorales à Concordia.
« Grâce à ces constructions, nous sommes en mesure de prouver que les technologies solaires sont viables, explique-t-il. Les chercheurs peuvent surveiller le système in situ, ce qui est essentiel. C’est une chose de travailler à un projet en laboratoire, mais c’en est une autre de l’étudier dans la réalité, surtout lorsqu’il a été installé par des ouvriers qualifiés et qu’il est assujetti à de vraies conditions météorologiques et à de vraies contraintes opérationnelles. »
Liam O’Brien précise que jusqu’à présent, le chauffage et la climatisation des bâtiments commerciaux et institutionnels sont généralement programmés, sans réellement savoir quand les gens en ont vraiment besoin.
« Le chauffage peut commencer à 6 h et s’arrêter à minuit, car on ignore quand les gens sont présents », déplore-t-il.
Le simulateur solaire dans la chambre climatique de l’Université Concordia, où le Pr Athienitis et son équipe mènent la plupart de leurs travaux de recherche sur les bâtiments à consommation énergétique nette nulle.
Liam O’Brien explore les systèmes alimentés par l’intelligence artificielle, c’est-à-dire capables de connaître les horaires d’occupation et de régler la température en conséquence. « S’il semble qu’un bureau reste inoccupé jusqu’à 10 h ou 11 h, il n’est pas nécessaire de le chauffer dès 6 h », explique-t-il.
À l’instar d’Andreas Athienitis, Liam O’Brien considère les bâtiments à consommation énergétique nette nulle comme des éléments intrinsèques de la communauté, plutôt que comme des édifices écoénergétiques autonomes.
« Il n’est pas logique d’isoler les bâtiments, parce qu’en cas de génération excédentaire d’énergie, celle-ci est gaspillée, argumente-t-il. Si un édifice produit trop d’énergie, un autre pourrait en avoir besoin. »
Andreas Athienitis ajoute que les immeubles à consommation énergétique nette zéro ont tous le potentiel d’être nets positifs – autrement dit, de générer plus d’énergie qu’ils n’en consomment. Par exemple, son équipe et lui n’ont pas utilisé toute la surface du toit de la bibliothèque de Varennes pour capter l’énergie solaire. S’ils l’avaient fait, la bibliothèque aurait eu la capacité de chauffer plusieurs immeubles des environs.
Son équipe et lui collaborent avec des partenaires universitaires, gouvernementaux et industriels en vue d’élaborer une feuille de route et d’élargir la portée de leurs travaux, c’est-à-dire dans d’autres provinces soumises à d’autres climats. Pour y parvenir, Andreas Athienitis travaille à mettre en place un troisième réseau au CRSNG qui permettra de poursuivre les recherches et de contribuer aux politiques nationales.
Même s’il a bâti sa propre maison à consommation énergétique nette nulle il y a dix ans, Andreas Athienitis déclare que pour lui, ce n’est pas suffisant. Il souhaite voir se multiplier les immeubles à consommation énergétique nette zéro non seulement au pays, mais aussi dans le monde entier!
« J’espère faire mieux », conclut-il.
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