ÉCONOMIES D'ÉNERGIE LIÉES À L'UTILISATION … · Économies d'Énergie liÉes À l'utilisation...

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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.

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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

Site de réalisation du projet Serres Noël Wilson et Fils – St-Rémi, Qc

Nord

Serre « L »

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

Méthodologie

Rose des vents

NE

66

SO

246

346

166

Données & résultats

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.