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Échangeurs de chaleur : de l’efficacité dans l’air pour les éleveurs québécois

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30 Oct 2024    4 min.

Avez-vous entendu parler des échangeurs de chaleur ou ventilateurs récupérateurs de chaleur (VRC) pour les bâtiments d’élevage? Encore peu utilisée au Québec, cette technologie innovante offre de nombreux avantages économiques et écologiques, en plus de favoriser le bien-être des animaux et donc leur productivité. Dans cet article, nous vous proposons de découvrir comment et pourquoi cette solution peut changer la donne pour les éleveurs de volaille et de porc québécois.

L’approche traditionnelle

Par temps froid, les bâtiments d’élevage sont chauffés à des températures de 25 à 28 °C pour assurer le confort des animaux. Toutefois, pour maintenir un environnement sain, l’air intérieur doit être régulièrement renouvelé en retirant l’humidité, le CO2 et l’ammoniac. Pour ce faire, l’approche traditionnelle consiste à ouvrir une persienne et ventiler de l’air froid de l’extérieur directement dans le bâtiment pour ensuite expulser l’air chaud vicié à l’extérieur. Or ce procédé est extrêmement coûteux, puisqu’il nécessite énormément d’énergie pour réchauffer l’air extérieur à la bonne température. La perte d’énergie associée à l’extraction de l’air intérieur peut représenter jusqu’à 85 % des pertes de chaleur du bâtiment, alors que les pertes de l’enveloppe sont de l’ordre de 15 % (voir figure 1).

Schéma Bâtiments d’élevage
Figure 1 : Chauffage de bâtiments : méthode traditionnelle

Une solution simple, ingénieuse et innovante

L’échangeur de chaleur (ou VRC) permet de réduire considérablement ces pertes de chaleur en préchauffant l’air entrant au moyen de l’air vicié extrait du bâtiment par un échangeur en flux croisé. Cette solution n’est pas nouvelle en soi, toutefois l’innovation se situe dans la gestion de l’encrassement et du givre par un système de filtration ou de nettoyage automatique des contaminants qui permet de maintenir la performance de la surface d’échange, communément appelé « module central ». Généralement, l’air évacué d’un bâtiment d’élevage contient des contaminants (poussière fine, duvet, plumes, ammoniac, etc.); la surface d’échange sépare donc physiquement l’air évacué de l’air neuf pour empêcher sa contamination tout en permettant un échange thermique aussi efficace que possible. De plus, ce module comprend un système de filtration de la matière évacuée pour éviter l’encrassement des échangeurs (voir figure 2).

Schéma Principe de fonctionnement d'un échangeur de chaleur air-air
Figure 2 : Principe de fonctionnement d’un échangeur de chaleur air-air

Dans le module central, l’échange d’énergie se fait par conduction, atteignant une efficacité qui varie entre 40 % et 70 % selon le type d’échangeur. En complément, ces systèmes d’échangeur comportent souvent des variateurs de vitesse pour moduler la vitesse des ventilateurs, qui peuvent être intégrés à un système de contrôle d’automatisation du bâtiment. Ces deux composants améliorent le rendement énergétique du système et permettent d’optimiser son fonctionnement. Cette technologie permet une diminution des coûts de chauffage pouvant atteindre 70 % et une réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) pouvant aller jusqu’à 50 % (voir figure 3).

Schéma Échangeurs de chaleur de nouvelle génération - avant
Schéma Échangeurs de chaleur de nouvelle génération - après
Figure 3 : Principe de fonctionnement des variateurs de vitesse

De plus, les échangeurs de chaleur de nouvelle génération présentent plusieurs autres caractéristiques avantageuses :

  • ils sont autonettoyants et souvent dotés d’un système de dégivrage en continu pour réduire au minimum l’entretien manuel du système;
  • ils améliorent la qualité de l’air, favorisant ainsi une meilleure santé des élevages (diminution de la mortalité, meilleures conditions de croissance et de vie, réduction des besoins alimentaires) qui se traduit par un rendement accru et de meilleurs profits pour les éleveurs;
  • ils sont rentabilisés en deux à cinq ans grâce aux économies d’énergie réalisées et aux programmes de subvention en efficacité énergétique offerts par Énergir*.

Un marché en expansion… et des subventions

Aujourd’hui, plusieurs manufacturiers comme ESA, Vencomatic, Orela et d’autres proposent des appareils performants offrant une efficacité de 40 à 70 %** – tant pour les petites exploitations que les élevages plus importants. De plus, Énergir offre une subvention pour l’acquisition d’un échangeur de chaleur dans le cadre du volet Implantation de mesures efficaces de son programme d’efficacité énergétique. Cette subvention est de 1 $ par m3 de gaz économisé jusqu’à concurrence de 1 000 000 $***, ce qui permet de réduire sensiblement la période de rendement de l’investissement, et s’adresse à tous les types de bâtiments d’élevage.

En conclusion

Accessible et facile à rentabiliser grâce à des économies rapides et l’aide financière d’Énergir, le cas échéant, l’utilisation d’échangeurs de chaleur dans les bâtiments d’élevage est promise à un bel avenir, tant leurs performances « sur le terrain » illustrent les avantages concrets qu’ils offrent aux producteurs : réduction de la facture énergétique et des émissions de GES, meilleure santé des élevages et augmentation des revenus. Et comme l’offre continue de se diversifier et de s’améliorer avec des appareils de plus en plus performants, on peut croire que cette technologie se démocratisera au cours des prochaines années – pour le plus grand bien de l’industrie.

ESA : l’innovation au service de l’élevage

Désireuse de proposer une solution de chauffage simple et performante pour les bâtiments d’élevage avicole, l’entreprise québécoise ESA a vu le jour en 2010 grâce au soutien d’Énergir via son programme de subventions pour l’efficacité énergétique. Issue d’une chaire de recherche à l’École de technologie supérieure (ETS), ESA a bénéficié d’une première subvention de 75 000 $ pour le prototypage de son échangeur de chaleur ESA-1000, puis d’une deuxième subvention de 80 000 $ pour la démonstration du système dans un poulailler, et enfin d’une troisième subvention de 150 000 $ pour un projet de vitrine technologique visant à démontrer la viabilité de l’échangeur dans trois exploitations différentes (deux élevages de poulets de chair et un élevage de poules pondeuses). Le succès de cette initiative et le soutien financier d’Énergir ont permis à l’entreprise de gagner la confiance de partenaires importants et de poursuivre son développement, qui a notamment mené au lancement de l’échangeur de chaleur ESA-3000, une version plus puissante et plus sophistiquée de l’ESA-1000. Aujourd’hui, les échangeurs de chaleur d’ESA sont présents dans un nombre croissant d’exploitations, au Québec et ailleurs au Canada. En 2023, par exemple, 170 échangeurs ont été installés dans une douzaine de bâtiments d’élevage de Volailles Yamaska, un client d’ESA. Ces projets ont permis au client d’économiser près d’un million de m3 de gaz naturel et de recevoir plus de 700 000 $ en aide financière d’Énergir.

Pour en savoir plus, lisez notre étude de cas sur ESA.

Vous avez des questions? N’hésitez pas à communiquer avec Mélissa Théorêt ou Cimon Desforges de l’équipe Datech.

 

Mélissa Théorêt.
Conseillère principale expertise énergétique

Cimon Desforges
Conseiller principal expertise énergétique

Groupe DATECH

* Ces valeurs peuvent varier selon les conditions des projets et des subventions admissibles.
** 40 à 70 % de la chaleur contenue dans l’air évacué est récupérée par le système. Sur les études du fabricant ESA et la littérature en générale. Voir l’article.
*** D’autres conditions peuvent s’appliquer. Les conditions du programme et les montants de l’aide financière peuvent être modifiés sans préavis.

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