La rénovation éconergétique du pavillon Otto Maass de l’Université McGill

Un million trois cent mille dollars. C’est l’économie que peut désormais réaliser annuellement l’Université McGill dans la foulée du réaménagement et de la mise aux normes de son pavillon Otto Maass, qui loge le département de chimie au croisement des rues Sherbrooke Ouest et University, au centre-ville de Montréal. Une cure en profondeur dont avait bien besoin ce bâtiment du début des années 60 devenu tout aussi désuet qu’énergivore. De savoir qu’il consommait quelque 13 % de la vapeur produite sur le campus, alors qu’il représente moins de 2 % de sa superficie, suffit vite à en prendre la mesure. 

Le projet mis de l’avant en 2009 dans ce pavillon de 140 000 pieds carrés, constitué de quatre volumes de cinq étages, se sera principalement traduit par la modernisation des espaces de laboratoires et des interventions électromécaniques, la plupart concourant à l’optimisation éconergétique des installations. Achevées à l’été 2011, elles se seront articulées autour de trois axes : la réduction des besoins du bâtiment en air neuf, la récupération de chaleur et l’intégration de systèmes plus efficaces. 

« Plus de 35 000 pieds carrés de laboratoires ont été entièrement refaits et tous les systèmes ont été remplacés dans trois des quatre principales salles mécaniques du pavillon », indique Pierre-Luc Baril, ingénieur chez Pageau Morel, en soulignant que les dimensions restreintes de ces dernières auront requis le design d’un système de ventilation combinant le chaud et le froid. C’est donc au moyen d’un même serpentin qu’une boucle d’eau glycolée pourvoit au chauffage en hiver, avec un échangeur à vapeur, ou à la climatisation en été, avec un échangeur à plaque sur la boucle d’eau froide du campus. 

Celui qui était le concepteur principal des nouvelles installations mécaniques note que l’un des défis particuliers que posait le projet était la réduction du grand volume d’air constamment rejeté à l’extérieur du bâtiment, lequel affiche un nombre de hottes supérieur à la moyenne des installations de recherche : 9,4 hottes de cinq pieds par 5 000 pieds carrés pour l’ensemble du pavillon, ratio qui grimpe à 16 hottes de cinq pieds par 5 000 pieds carrés dans les laboratoires. 

C’est ainsi que l’on y a installé de nouveaux systèmes d’alimentation et d’évacuation à 100 % d’air neuf. « Nous avons notamment réduit le débit d’évacuation moyen à environ 125 000 pcm, note Pierre-Luc Baril. Auparavant, l’évacuation se faisait à plein débit, entre 200 000 et 225 000 pcm, 24 heures sur 24, ce qui était très pénalisant. Maintenant, on évacue le débit selon le besoin en temps réel. » 

L’ingénieur souligne également que les systèmes de ventilation mis en place fonctionnent à très basse vitesse, soit  350 pi/min. « Comme les ventilateurs sont à débit variable, à entraînement direct, il y a donc moins de pertes dues à la friction et aux courroies de transmission », indique-t-il, en soulignant que des détecteurs de présence installés dans les laboratoires permettent de réduire de 10 à 4 le nombre de changements d’air à l’heure en période d’inoccupation. 

Récupération d’énergie

Autre stratégie visant à réduire la consommation énergétique du pavillon : la récupération de la chaleur sur l’évacuation de l’air vicié des laboratoires, par l’entremise de serpentins de type run-around, pour préchauffer l’air neuf admis dans le bâtiment. L’hiver, l’efficacité de ce type de récupérateur se situe entre 40 et 50 %, mais il est peu efficace l’été en raison des faibles écarts de température entre l’air que l’on sort à l’extérieur et celui que l’on entre. 

Pour gagner en efficacité en mode climatisation, l’eau qui condense sur le serpentin est récupérée dans un réservoir, plutôt que d’être envoyée au drain, puis elle est repompée à très haute pression dans l’évacuation pour être évaporée avant le serpentin. « L’air est ainsi plus humide, mais aussi plus froid, explique Pierre-Luc Baril, ce qui donne au run-around une efficacité oscillant entre 15 et 20 % en été. 

« C’est intéressant, poursuit-il, parce que ça permet de diminuer la puissance requise pour climatiser le système. Ça ne se traduit pas par une grande économie d’énergie, mais comme ça sauve de la puissance, on peut réduire la capacité des équipements installés. » La récupération de chaleur a aussi été mise à profit pour la réchauffe terminale des espaces dans le bâtiment, cette fois en la tirant de la salle informatique principale du pavillon universitaire voisin. Cette énergie, qu’il faudrait autrement rejeter à l’extérieur, est récupérée avec un échangeur à plaque et injectée dans un réseau d’eau chaude à basse température (30 ºC à l’alimentation ; 20,5 ºC au retour). 

« En se servant de cette énergie gratuite pour préchauffer l’eau de chauffage, indique Pierre-Luc Baril, on évite aussi à l’Université d’avoir à payer pour l’évacuer. C’est une capacité de 250 à 300 kW qui est ainsi disponible à l’année. » 

Une troisième source d’énergie récupérée est aussi utilisée pour réduire la facture énergétique du pavillon : celle produite par les équipements de laboratoire. Pour ce faire, ces appareils ont été regroupés en certains endroits climatisés avec des thermopompes qui rejettent la chaleur qu’ils dégagent dans la boucle de réchauffe terminale. 

Plusieurs autres stratégies et mesures préconisées lors du réaménagement contribuent aujourd’hui à faire du pavillon Otto Maass un bâtiment beaucoup plus performant sur le plan éconergétique. Comme la stratégie de ventilation par déplacement plutôt que par dilution, le remplacement de luminaires T12  et T8 par des T5 ou encore l’ajout de détection de présence sur l’éclairage, pour ne citer que celles-là.