Projet WCentre de distribution automatisé
Martin Roy, ing. PA LEED
ASHRAE/Hydro-QuébecMontréal 13 Décembre 2010
Projet W
� Le projet� Profil
énergétique� Simulation
Energy+� Éclairage� Le concept
Le projet
� Centre de distribution de 460,000 pi2
� Manutention automatisé� Force motrice importante� Environ .3 personne/1000 pi2
Profil énergétique
� Entrepôt de Vaughn� 500,000 pi2
� 70 pieds de haut� 100 personnes� Climatisation par
unités de toitures� Chauffage au gaz
Electricity demand (building)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2010
-Mar
-31
2010
-Mar
-26
2010
-Mar
-20
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-Mar
-13
2010
-Feb
-23
2010
-Feb
-17
2010
-Feb
-11
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-Feb
-05
2010
-Jan
-30
2010
-Jan
-17
2009
-Dec
-24
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-Dec
-10
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-Dec
-04
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-28
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-16
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-Nov
-10
2009
-Nov
-04
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-Oct
-13
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-29
2009
-Sep
-23
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-Sep
-17
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-Sep
-11
2009
-Sep
-05
2009
-Aug
-30
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-Aug
-24
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-Aug
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-08
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-26
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-Jun
-14
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-Jun
-02
2009
-May
-21
2009
-May
-09
2009
-Apr
-27
2009
-Apr
-15
2009
-Apr
-03
pow
er (
kW)
Demande électrique
� Convoyeurs� Éclairage et
services des bureaux
� CVAC� Chargeur
de batterie
Electrical demand breakdown (March 25th-March 31st 2010)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
11:0
0:00
PM
6:00
:00
PM
1:00
:00
PM
8:00
:00
AM
3:00
:00
AM
10:0
0:00
PM
5:00
:00
PM
12:0
0:00
PM
7:00
:00
AM
2:00
:00
AM
9:00
:00
PM
4:00
:00
PM
11:0
0:00
AM
6:00
:00
AM
1:00
:00
AM
8:00
:00
PM
3:00
:00
PM
10:0
0:00
AM
5:00
:00
AM
12:0
0:00
AM
7:00
:00
PM
2:00
:00
PM
9:00
:00
AM
4:00
:00
AM
11:0
0:00
PM
6:00
:00
PM
1:00
:00
PM
8:00
:00
AM
3:00
:00
AM
10:0
0:00
PM
5:00
:00
PM
12:0
0:00
PM
7:00
:00
AM
2:00
:00
AM
Dem
and
(kW
)
LIGHTING AND SERVICES
WITRON
MECHANICAL
BATTERY CHARGER
Distribution de la demande électrique
convoyeurs
Electrical demand breakdown (March 31st 2010)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
11:0
0:00
PM
10:0
0:00
PM
9:00
:00
PM
8:00
:00
PM
7:00
:00
PM
6:00
:00
PM
5:00
:00
PM
4:00
:00
PM
3:00
:00
PM
2:00
:00
PM
1:00
:00
PM
12:0
0:00
PM
11:0
0:00
AM
10:0
0:00
AM
9:00
:00
AM
8:00
:00
AM
7:00
:00
AM
6:00
:00
AM
5:00
:00
AM
4:00
:00
AM
3:00
:00
AM
2:00
:00
AM
1:00
:00
AM
12:0
0:00
AM
Dem
and
(kW
)
LIGHTING AND SERVICES
WITRON
MECHANICAL
BATTERY CHARGER
convoyeurs
Distribution de la consommationElectricity consumption breakdown
LIGHTING AND MISC53%
WITRON30%
MECHANICAL14%
BATTERY CHARGER3%
CONVOYEURS 30%
Electricity demand (Witron)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2010
-Mar
-31
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-26
2010
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-20
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-Mar
-14
2010
-Feb
-23
2010
-Feb
-17
2010
-Feb
-11
2010
-Feb
-05
2010
-Jan
-30
2010
-Jan
-19
2009
-Dec
-26
2009
-Dec
-11
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-Dec
-05
2009
-Nov
-29
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-Nov
-23
2009
-Nov
-17
2009
-Nov
-11
2009
-Nov
-05
2009
-Oct
-17
2009
-Sep
-30
2009
-Sep
-24
2009
-Sep
-18
2009
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-31
2009
-Aug
-25
2009
-Aug
-20
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-30
2009
-Jul
-12
2009
-Jun
-30
2009
-Jun
-18
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-Jun
-06
2009
-May
-25
2009
-May
-13
2009
-May
-01
2009
-Apr
-19
2009
-Apr
-07
Pow
er (
kW)
Demande des convoyeurs
Equipment load profilemarch 31
24%
31%
69%
92%
97%
83%
91%
100%
93%
80%
84%
80%
88%91%
98%
92%88%
65%
38%
23%
28%
33%
39%37%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Facteur d’utilisation des convoyeurs
Electricity demand (Lighting and services)
0
100
200
300
400
500
600
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-Mar
-31
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-26
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-20
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-Mar
-14
2010
-Feb
-23
2010
-Feb
-17
2010
-Feb
-11
2010
-Feb
-05
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-30
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-26
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-Dec
-11
2009
-Dec
-05
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-29
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-Nov
-23
2009
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-17
2009
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-05
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-17
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-30
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-18
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-Jul
-12
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-30
2009
-Jun
-18
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-25
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-May
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-May
-02
2009
-Apr
-20
2009
-Apr
-08
Pow
er (
kW)
Éclairage et services
Service and lighting load profile
99% 100% 100%98%
90% 90% 90% 89% 88% 87% 87% 88% 88% 88% 89%92%
97% 95%
91% 91%
95% 96% 97%99%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Facteur d’utilisation
Electricity demand (mechanical)
0
100
200
300
400
500
600
700
2010
-Mar
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-26
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-Mar
-20
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-Mar
-14
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-Feb
-23
2010
-Feb
-17
2010
-Feb
-11
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-Feb
-05
2010
-Jan
-30
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-Jan
-19
2009
-Dec
-26
2009
-Dec
-11
2009
-Dec
-05
2009
-Nov
-29
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-Nov
-23
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-Nov
-17
2009
-Nov
-11
2009
-Nov
-05
2009
-Oct
-17
2009
-Sep
-30
2009
-Sep
-24
2009
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-18
2009
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-12
2009
-Sep
-06
2009
-Aug
-31
2009
-Aug
-25
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-Aug
-19
2009
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-29
2009
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-11
2009
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-29
2009
-Jun
-18
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-Jun
-06
2009
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-25
2009
-May
-13
2009
-May
-01
2009
-Apr
-19
2009
-Apr
-07
pow
er (
kW)
CVAC électrique� 100 Kw de
ventilateur� 246 000 cfm� 48 000 cfm
d’air neuf� 2 200 kW
de climatisation
Exterior temperature (dry bulb)
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
01/0
4/20
0915
/04/
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29/0
4/20
0913
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2009
27/0
5/20
0910
/06/
2009
24/0
6/20
0908
/07/
2009
22/0
7/20
0905
/08/
2009
19/0
8/20
0902
/09/
2009
16/0
9/20
0930
/09/
2009
14/1
0/20
0928
/10/
2009
11/1
1/20
0925
/11/
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09/1
2/20
0923
/12/
2009
06/0
1/20
1020
/01/
2010
03/0
2/20
1017
/02/
2010
03/0
3/20
1017
/03/
2010
31/0
3/20
10
degr
ees
Cel
sius
Exterior temperature
Simulation Energy+� Maintenir 29 oC au plafond et 26 oC au plancher� Utilisation de la ventilation naturelle� Échange par paroi adiabatique� Masse thermique
11 zones
Ce qui ne ce fait pas
� Stratification � Pas de fonction pour le moment� Condition à maintenir 27 oC
� Parois adiabatique et ventilation naturelle� Infrared Radiation Transfer Material fonctionne
mal� Mouvement d’air entre le parois ne fonctionne pas� Avec effet de vent sur les façades (fatal error)� Très long à calculer
Modèle à une zone� Calcul qui tient compte de toute les charges� Intégration de la masse thermique� Modélisation du free cooling
Masse thermique� 17 350 tonnes de produits
� Densité : 256 kg/m3 (moyenne)� Chaleur spécifique : 3 875 J/kg.K (source : ASHRAE refrigeration handbook 1998, 8.3,
table 3 : Unfrozen Composition Data, Initial Freezing Point and Specific Heat of Foods, Juice and beverage)
� Épaisseur de la surface : 40 cm� Conductivité thermique : 2.0 W/m.K� Calcul de la surface à saisir: Masse totale de produits/ (densité x épaisseur)
� Effet sur le refroidissement
Charges internesProfil journalier d'utilisation des équipements
24%
31%
69%
92%
97%
83%
91%
100%
93%
80%
84%
80%
88%91%
98%
92%88%
65%
38%
23%
28%
33%
39%37%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
50% convectif 50% radiation
Charges internes
3.75148 50410 000582 8008 4506539 623Total
6.3531 332049 3501 950154 931Receiving
0.000089 300005 793OPM
7.4835 2000340 7501 950154 707Working area
7.1613 392042 3001 300101 871DPS
7.195 18410 000000721Forks
4.0815 9840065053 918Manual area
2.3714 256014 10065056 027CPS
0.000014 100007 003HBW
7.1333 156032 9001 950154 652Shipping
Densitééclairage (W/m2)
Charge Éclairage
(W)
Charge Chargeur de batteries(W)
Charge Équipements
(W)
Charge Occupants
(W)
Nombre d’occupants
Surface (m2)
Zone
Infiltration
� Infiltrations d’air non controlées fonction de la vitesse du vent et de la différence de température d’air entre l’intérieur et l’extérieur (Coblenz and Achenbach 1963)
� 1.0 @ delta T=0°C et windspeed=3.35 m/s Été� 2.75 @ delta T = 40°C et windspeed = 6.00 m/s Hiver� Le débit d’infiltration d’air de design a été fixée à 500 CFM/dock
(ASHRAE crack method)� Shipping : 31 docks --� Idesign = 15 500 CFM (7.315 m3/s)� Receiving : 36 docks � Idesign = 18 000 CFM (8.495 m3/s)
[ ]2)()()())(( WindspeedDwindspeedCTodbTzoneBAFscheduleIdesignQ ++−+=
Free cooling
oAutorisé en tout temps si Textérieur<Tintérieur et si T extérieur < 27 deg C
254 400Total
21 200Receiving
21 200OPM
84 800Workingarea
21 200DPS
21 200Manual area
21 200CPS
21 200HBW
21 200Forks
21 200Shipping
Débit d’air extérieur (CFM) Débit d'air extérieur (free-cooling)
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
07/
01 0
1:00
:00
07/
03 0
5:00
:00
07/
05 0
9:00
:00
07/
07 1
3:00
:00
07/
09 1
7:00
:00
07/
11 2
1:00
:00
07/
14 0
1:00
:00
07/
16 0
5:00
:00
07/
18 0
9:00
:00
07/
20 1
3:00
:00
07/
22 1
7:00
:00
07/
24 2
1:00
:00
07/
27 0
1:00
:00
07/
29 0
5:00
:00
07/
31 0
9:00
:00
08/
02 1
3:00
:00
08/
04 1
7:00
:00
08/
06 2
1:00
:00
08/
09 0
1:00
:00
08/
11 0
5:00
:00
08/
13 0
9:00
:00
08/
15 1
3:00
:00
08/
17 1
7:00
:00
08/
19 2
1:00
:00
08/
22 0
1:00
:00
08/
24 0
5:00
:00
08/
26 0
9:00
:00
08/
28 1
3:00
:00
08/
30 1
7:00
:00
temps
m3/
h
Température moyenne de l'air de l'entrepôt en été
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
07/
01 0
1:00
:00
07/
03 0
5:00
:00
07/
05 0
9:00
:00
07/
07 1
3:00
:00
07/
09 1
7:00
:00
07/
11 2
1:00
:00
07/
14 0
1:00
:00
07/
16 0
5:00
:00
07/
18 0
9:00
:00
07/
20 1
3:00
:00
07/
22 1
7:00
:00
07/
24 2
1:00
:00
07/
27 0
1:00
:00
07/
29 0
5:00
:00
07/
31 0
9:00
:00
08/
02 1
3:00
:00
08/
04 1
7:00
:00
08/
06 2
1:00
:00
08/
09 0
1:00
:00
08/
11 0
5:00
:00
08/
13 0
9:00
:00
08/
15 1
3:00
:00
08/
17 1
7:00
:00
08/
19 2
1:00
:00
08/
22 0
1:00
:00
08/
24 0
5:00
:00
08/
26 0
9:00
:00
08/
28 1
3:00
:00
08/
30 1
7:00
:00
temps
deg
C
sans inertie avecfree cooling
avec inertie avecfree cooling
sans inertie sansfree cooling
avec inertie sansfree cooling
Avantage Energy +� Simulation intégrée : charges, systèmes et centrale sont résolus
simultanément. DOE-2 fonctionne de façon séquentielle (d’abord charges, puis systèmes et enfin centrales).
� Possibilité d’exécuter des simulations avec un pas de temps inférieur à une heure (jusqu’à 1 minute)
� Possibilité d’importer des géométries depuis SketchUp avec le plug-in Open Studio.
� Grand choix de systèmes mécaniques� Possibilité de saisir des systèmes mécaniques idéaux qui seront
auto-dimensionnés pour combattre les charges de chauffage et de refroidissement
� Beaucoup de choix et de flexibilité pour la présentation des résultats.� Possibilités d’étudier le confort thermique (température opérative,
etc…)
Désavantage Energy+
� Interface peu conviviale (IDF Editor)� Saisie fastidieuse de systèmes mécaniques (malgré
les templates)� Apprentissage assez long� Temps nécessaire pour créer un modèle � Temps de calcul élevé � Certaines fonctionnalités encore en développement� Certaines fonctionnalités ne sont pas encore
disponibles (étude de la stratification,…)
Analyse d’éclairage naturelle
� Prévenir l’éblouissement pour les occupants
� Outils de simulation� Lightup for
Sketchup� SPOT
Table 1 : Luminance Limits to Consider for Visual Comfort (Obtain from Steffy (Steffy, 2002), p.73)
Source Application Suggested
Luminance Limit
Classroom 850 Lux
High-tech industrial 850 Lux
Industrial 750 Lux
Medical fab 850 Lux
Office 850 Lux
Daylight media
Transitional 3400 Lux
Table 1 : Luminance Ratio Suggestions (Obtain from Steffy (Steffy, 2002), p.74)
Intent Ratio of Interest Suggested
Luminance Ratio
Paper task to computer 1:3 or 3:1
Task to immediate background surfaces 3:1
Task to darker distant background surfaces 10:1
Maintain task
attention
Task to lighter distant background surfaces 1:10
Task to daylight media 40:1
Task to luminaires 40:1
Daylight media to adjacent surfaces 20:1
Minimize
discomfort glare
Luminaires to adjacent surfaces 20:1
Lightup for SketchUp
� Facile à utilisé� Nécessite des
ressources informatiques importantes
� Difficile à paramétrer
� Résultats visuels intéressants
� 149.00 $
SPOT
� Utilise Radiance
� Simple à utilisé� Paramètres
connus� Gratuit
Po
stio
n (
ft)
Position (ft)
Warehouse illuminance - Summer 4:00PM
100
200
300
400
500
600
100 200 300 400 500 600
500 1000 1500 2000 2500 3000
Po
stio
n (
ft)
Position (ft)
Warehouse illuminance - Winter 12:00PM
100
200
300
400
500
600
100 200 300 400 500 600
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Figure 1 : Warehouse illuminance – Summer 4 :00PM – Clear double
glass
Figure 2 : Warehouse illuminance – Winter 12 :00PM – Clear
double glass
Po
stio
n (
ft)
Position (ft)
Warehouse illuminance - Summer 4:00PM
100
200
300
400
500
600
100 200 300 400 500 600
50 100 150 200 250 300 350
Po
stio
n (
ft)
Position (ft)
Warehouse illuminance - Winter 12:00PM
100
200
300
400
500
600
100 200 300 400 500 600
50 100 150 200 250 300
Figure 1 : Warehouse illuminance- Summer 4 :00PM – Translucent
20%
Figure 2 : Warehouse illuminance- Winter 12 :00PM –
Translucent 20%
RésultatsTable 1 : Ratio of maximum illuminance over 85fc and over design illuminance
Design condition Clear 20% Translucent
40% Translucent Clear 20%
Translucent 40%
Translucent
Ratio of maximum illuminance over 85fc
Ratio of maximum illuminance over design illuminance (30fc)
8:00 AM 0.7 0.6 0.6 1.9 1.7 1.7
12:00 PM 19.4 3.9 7.4 55.1 11.1 20.9 Winter
4:00 PM 0.8 0.3 0.6 2.2 0.9 1.7
8:00 AM 16.1 3.4 3.3 45.6 9.7 9.5
12:00 PM 41.6 3.7 7.0 117.9 10.3 19.9 Equinox
4:00 PM 20.1 4.5 9.1 57.1 12.8 25.8
8:00 AM 43.9 43.9 44.4 124.5 124.5 125.7
12:00 PM 2.7 2.6 4.9 7.7 7.4 14.0 Summer
4:00 PM 35.7 4.3 7.8 101.3 12.1 22.2
Le concept� Récupération de la chaleur des convoyeurs� Récupération de la chaleur sur l’air évacué� Ventilation naturelle et hybride� Accumulation thermique� Chauffage radiant� Éclairage efficace
� DEL� Détecteur de mouvement et lumière naturelle� Verre translucide
� Transformation électrique locale
Récupération de la chaleur des convoyeurs
� Thermopompe sur boucle d’eau pour l’entrepôt
� Système DRV sur boucle d’eau pour les bureaux
� HVLS
Ventilation naturelle et hybride
Ventilation naturelle et hybride
Chauffage radiant� Radiation haute intensité devant les portes� Plancher radiant dans les bureaux
Éclairage efficace
� DEL extérieur� 40% de réduction
� T5 suspendu� Contrôles par
détecteur de mouvment
� 3.75w/M2
Conclusion
� 50% de la force motrice des ventilateurs� 25% de la consommation
� HVLS variables� Évacuation intermittente
� 6 fois moins de refroidissement� 33% de l’intensité d’éclairage� 50% de réduction de la puissance
transformée� Projet en voie de certification LEED