Économies d'Énergie liÉes À l'utilisation … · Économies d'Énergie liÉes À...
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ÉCONOMIES D'ÉNERGIE LIÉES À L'UTILISATION
D'ÉCRANS THERMIQUES AMOVIBLES DANS LES
SERRES ET EFFETS DU VENT SUR LE BESOIN DE
CHAUFFE
En partenariat avec
CONGRÈS AQME 2012 GILLES CADOTTE AGR.
Écrans Thermiques
Horizontal vs Vertical
Différents ratios polyester/aluminium
Économies d’énergie
Plus de 40% la nuit
XlS 13 FIREBREAK (83/17) (49%) XlS 60 HARMONY (38/62) (70%)
Source: www.svenssonglobal.com
Mise en contexte du projet
1994: Étude de Jean-Marc Boudreau ing. (ITA)
Économie d’énergie de 22,8% (hiver & automne)
2006 à aujourd’hui
48 audits énergétiques réalisés par le CIDES
2007: Modèle de Marco Girouard ing. (CIDES)
Potentiel d’économie jusqu’à 37,8% (hypothèse du projet)
pour les écrans thermiques 100% aluminisés
Hiver 2010: Projet d’étude terrain…
Objectifs spécifiques du projet
1. Évaluer les économies d’énergie
2. Valider le modèle du CIDES
3. Noter les impacts sur les cultures
4. Évaluer l’impact du vent
5. Proposer un cas type d’implantation
d’écrans thermiques
Caractéristiques des écrans
thermiques
BJ100 – Boojun Co., Ltd. (Coréen)
100% aluminisé
Taux théorique de rétention chaleur: 80%
Contrôlés par le système PRIVA
Déployés à partir du coucher du soleil (10 minutes)
Repliés au lever du soleil (1 heure)
Méthodologie
56 jours de mesurages (PMV)
28 nuits avec écran
28 nuits sans écran
Températures intérieures et extérieures
Réelle vs Normalisé (DJc)
Consommation de combustible
Antenne sans fil et capteur de température Station météo Débitmètre de gaz naturel
Retour sur l’hypothèse de départ
Économies d’énergie - Résultats de nuit:
Hypothèse: 50% à 60%
Projet: 33,1%
Économies d’énergie - Résultats 24 heures:
Hypothèse: 37,8%
Projet: 23,5%
POURQUOI CET ÉCART?
Discussion Effet du climat doux de l’hiver 2010
Hiver 2010 très doux!!!
T° extérieur 25,8% plus chaud que la moyenne 30 ans
Malgré tout, le ratio d’efficacité est ajusté selon la
demande de chauffe.
Hypothèse:
Climat doux n’a pas permis l’évaluation juste du taux
d’économie provenant de l’utilisation des écrans
thermiques en situation hivernale (Aucune nuit à -20oC).
Discussion Isolation et étanchéité de la serre
Absence d’isolation sur la serre « L »
Lacunes d’étanchéité
Hypothèse:
Une isolation et une étanchéité optimales de la serre
auraient permis d’obtenir le plein rendement
énergétique des écrans thermiques (50-60% au lieu de
33,1% la nuit)
L’impact du vent
Analyser le ratio:
m³ de gaz naturel/m² de serre / 100 DJc
En fonction de:
• Intensité du vent
• Température extérieure
• Orientation du vent
Constats
Les écrans thermiques permettent d’annihiler l’effet du vent
sur la consommation d’énergie indépendamment de
l’intensité et de la direction du vent.
Plus c’est venteux, plus la performance non intrinsèque des
écrans thermiques est élevée.
Ne pas négliger l’isolation et l’étanchéité de la serre
Protéger davantage les serres du vent (brise-vent)
Le manque d’étanchéité d’une serre diminue l’atteinte du
plein potentiel qu’un écran thermique pourrait offrir. Il sera
nécessaire de réaliser une étude complémentaire pour le
démontrer.
Constats
Rappel
Les entreprises qui sont les plus performantes
énergétiquement ont :
Brise-vent
Écrans thermiques
Serres qui sont bien isolées et étanches
Système de contrôle
Systèmes bien conçus et entretenus
Côut écrans thermiques - Cas type
• Coûts d‘Investissement initial : 22,31$/m²
• Durée de vie utile: 8 à 10 ans
• Coût d’entretien : 0,11$ / m² /an = (6% pour la vie durant)
0,055$/m²/an si utilisés 4 mois / an
• Automatisation du fonctionnement des écrans pour leur
utilisation optimale (ordiné ou automate)
Économies mensuelles de combustible selon la normale
climatique et une performance technique normale
22,0 m³ pour 12 mois;
6,4 m³ pour la mi-février à juin;
11,6 m³ pour la mi-février à la fin novembre.
janv févr mars avr mai sept oct nov déc Total
Consommation sans
écran en m³ / m²15,6 12,9 10,5 5,6 2,4 2,3 5,8 9,4 14,0 78,6
Consommation avec
écran en m³ / m²11,3 9,4 7,7 4,1 1,7 1,5 4,2 6,7 10,1 56,6
Économie m³ / m² 4,4 3,5 2,8 1,5 0,7 0,8 1,7 2,7 4,0 22,0
Économie % 27,9 27,2 26,3 27,4 30,0 33,7 28,8 28,7 28,3 28,0
juin à août
Période de retour sur l’investissement (PRI) ajustée
en tenant compte des économies
sur les autres frais que le combustible
Corrections Écrans
pour autres frais Investissement PRI
Période d'utilisation m³ / m² $ / m² $ /m² / an $ / m² ans
Annuelle 21,2 9,169 0,449 22,310 2,3
Mi-février à fin novembre 11,4 4,931 0,191 22,310 4,4
Mi-février à mi-juin 6,4 2,768 0,114 22,310 7,7
Économie de gaz naturel
Période de récupération de l'investissement en ans en rapport avec le prix du gaz naturel et le volume de gaz économisé
Autres considérations
• Date de début de culture
• Augmentation de de la superficie de serre chauffée
• Réduction de l’intensité d’utilisation du système de
génération , et accroissement de la durée de vie
• Avec l’éclairage artificiel, plus grande récupération
de la chaleur émise par les lampes
• Amélioration de la sécurité d’opération
Conclusion
• Chaque cas doit être évalué selon sa
performance technique et financière ces
derniers pouvant varier selon le producteur et
ses serres.
• Garder une perspective à long terme par
rapport à ses infrastructures et au marché de
l’énergie.
Références
• Rapport complet du projet disponible sur site Web du CIDES
www.cides.qc.ca/rapports/ingenierie/Rapport_ecrans_thermiques_Versi
on_Finale.pdf
• Article dans AQME
www.myvirtualpaper.com/doc/Edition-sur-mesure/maitrisedelenergie-2-
2/2011060302/
Données Unités Nuit Jour 24 h
Durée période (28 jours) h 290 382 672
Moyenne par jour h 10,4 13,6 24,0
Température moyenne ext. oC 4,3 7,8 6,3
Température moyenne int. oC 19,0 22,6 21,0
Consigne de chauffe réelle oC 18,3 17,9 18,0
Humidité relative de la serre % 77,5 70,7 73,7
Demande de chauffe DJc 177 160 337
Intensité de la demande chauffe DJc/h 0,61 0,42 0,50
Consommation de gaz naturel m3 18 416 5 499 23 915
Intensité énergétique m3/m2 3,76 0,86 5,07
m3/m2/100 DJc 2,20 0,73 1,50
kWh/pi2/100 DJc 1,62 0,53 1,10
Données Unités Nuit Jour 24 h
Durée période (28 jours) h 276 396 672
Moyenne par jour h 9,9 14,1 24,0
Température moyenne ext. oC 3,0 6,9 5,3
Température moyenne int. oC 19,2 22,4 21,1
Consigne de chauffe réelle oC 18,4 17,9 18,1
Humidité relative de la serre % 76,7 72,8 74,4
Demande de chauffe DJc 186 182 368
Intensité de la demande chauffe DJc/h 0,67 0,46 0,55
Consommation de gaz naturel m3 12 944 5 901 18 846
Intensité énergétique m3/m2 2,64 0,93 3,99
m3/m2/100 DJc 1,47 0,69 1,08
kWh/pi2/100 DJc 1,08 0,50 0,80
Résultats sans écrans thermiques
Ratio d'efficacité énergétique
Résultats avec écrans thermiques
Ratio d'efficacité énergétique
Résultats énergétiques bruts
Résultats bruts
Durée des périodes non-
équivalente
Demande de chauffe non-
équivalente
Économies gaz naturel:
Nuit = 5 471 m3 (29,7%)
24 h = 5 069 m3 (21,2%)
Ratio efficacité énergétique:
Nuit = 33,1 % d’économie
24 h = 27,9 % d’économie
Données Unités Nuit Jour 24 h
Durée période (28 jours) h 321 351 672
Moyenne par jour h 11,5 12,5 24,0
Température moyenne ext. oC -0,2 2,3 1,1
Consigne de chauffe oC 18,4 17,9 18,1
Demande de chauffe normalisée DJc 254 223 477
Intensité de la demande chauffe DJc/h 0,79 0,64 0,71
Consommation de gaz naturel m3 26 393 12 091 38 485
Intensité énergétique m3/m2 5,6 2,6 8,2
m3/m2/100 DJc 2,20 1,15 1,71
kWh/pi2/100 DJc 1,62 0,84 1,25
Données Unités Nuit Jour 24 h
Durée période (28 jours) h 321 351 672
Moyenne par jour h 11,5 12,5 24,0
Température moyenne ext. oC -0,2 2,3 1,1
Consigne de chauffe oC 18,4 17,9 18,1
Demande de chauffe normalisée DJc 254 223 477
Intensité de la demande chauffe DJc/h 0,79 0,64 0,71
Consommation de gaz naturel m3 17 650 11 773 29 423
Intensité énergétique m3/m2 3,74 2,49 6,23
m3/m2/100 DJc 1,47 1,12 1,31
kWh/pi2/100 DJc 1,08 0,82 0,96
m3 8 743 318 9 061
% 33,1 2,6 23,5
m3/m2/100 DJc 0,73 0,03 0,40
kWh/pi2/100 DJc 0,54 0,02 0,30
Économies de gaz naturel
Ratio d'efficacité énergétique
Résultats sans écrans thermiques
Ratio d'efficacité énergétique
Résultats avec écrans thermiques
Ratio d'efficacité énergétique
Différence entre les traitements sans écrans et avec écrans
Résultats énergétiques normalisés
Pourquoi normaliser les résultats bruts?
Périodes d’utilisation des écrans équivalentes
Besoin de chauffe équivalent basé sur le modèle suivant:
Température selon la normale climatique
1 journée de février
14 journées de mars
13 journées d’avril
Horaire des écrans suivant exactement le lever et coucher du soleil
Économies normalisées de gaz naturel :
Nuit = 8 743 m3 (33,1%)
24 h = 9 061m3 (23,5%)
Données & résultats
Fréquence normalisée des données du vent
Traitement
Vitesse moyenne du vent
Cadrans
SO NE Total
km/h km/h km/h
Sans écrans 8,7 9,7 9,2
Avec écrans 10,9 9,3 10,2
Note : Classes de vent de 0 km/h à 26 km/h
Données & résultats (suite)
Intensité du vent Ratio de nuit
Variation Sans écrans Avec écrans
(km/h) (m³/m²/100 DJc) (m³/m²/100 DJc) (%)
0 2,05 1,50 26,8
5 2,13 1,50 29,6
10 (≈ moyenne) 2,20 1,50 31,8
15 2,28 1,50 34,2
20 2,35 1,50 36,2
25 2,45 1,50 38,8
Selon la courbe de tendance :
L’écran stabilise la consommation d’énergie pour un besoin donnée
indépendamment de l’intensité du vent.
Plus c’est venteux, plus la performance non intrinsèque des écrans
thermiques est élevée.