Les maisons des aînés : le mix énergétique, la solution de choix pour répondre aux requis en développement durable
Annoncé comme « une transformation majeure des milieux d’hébergement pour les aînés », le projet de maisons des aînés (MDA), lancé par le gouvernement du Québec en 2019, a pour objectif de créer des milieux de vie à dimension humaine pour les personnes âgées en perte d’autonomie. Divisés en « unités de vie » modernes et conviviales accueillant chacune 12 résidents, les bâtiments comprennent de 12 à 192 chambres climatisées.
Dans le cadre de ce projet ambitieux, les MDA doivent intégrer les meilleures pratiques en matière de développement durable tout en respectant certains impératifs économiques. Quels sont les défis que l’équipe maître (Bouthillette Parizeau) a dû relever dans ce domaine? Quelles solutions a-t-elle proposées et pourquoi? C’est ce que nous vous proposons de découvrir dans cette étude de cas.
Contexte
Les maisons des aînés en quelques chiffres
- 46 bâtiments à travers la province
- Superficie totale approximative de 375 000 m2
- 3 468 lits avec une moyenne de 74 lits/bâtiment
- 1 GJ/m2 de consommation énergétique pour un total de 375 000 GJ/année
- Coût de construction : 1,5 milliard $
Répartition des projets
| Mode de réalisation | Nombre de bâtiments | Nombre de lits |
|---|---|---|
| Mode traditionnel par l’équipe maître | 8 | 672 |
| Mode traditionnel | 25 | 1 836 |
| CCF – Conception/Construction/Financement | 13 | 960 |
Mandat
Requis généraux
- Créer des unités fonctionnelles de 12 chambres avec leurs espaces de soutien dédiés, comme dans le schéma d'un étage typique présenté à droite.
- Respecter les dernières prescriptions en matière de lutte aux pandémies : chaque espace constitue une bulle protégée grâce à une ventilation abondante.
- Orienter les chambres vers un espace de vie pour créer un espace animé.
Requis en développement durable
- Optimiser l’efficacité énergétique : + 20 % par rapport au CNEB2011 (la référence ASHRAE 90.1-2010 n’est pas acceptée pour démontrer la performance).
- Réduire les GES : respect des critères 2 et 3 du PACC2020, soit une utilisation maximale des combustibles de 20 % pour les besoins énergétiques (BEC) et de 15 % de la consommation totale (CTA).
- Obtenir la certification LEEDv4 – Healthcare : le nombre de points pour le crédit Énergie et atmosphère varie entre 10 et 17 points selon les bâtiments.
- Respecter la norme CSAZ317.2-2015, qui comprend des exigences particulières pour les systèmes de chauffage, de ventilation, et de conditionnement d’air (CVCA) des établissements de soin de santé.
Solutions
Les choix de l'équipe maître
| Catégories | Choix |
|---|---|
| Éclairage | Éclairage entièrement au DEL |
| Eau chaude domestique |
|
| Ventilation |
|
| Chauffage* |
|
| Refroidissement |
|
*Chauffage : explication des choix
Sélectionner la meilleure énergie disponible au meilleur coût
Lors des premières ébauches, une stratégie tout à l’électricité a été envisagée, mais, compte tenu du requis de redondance des chaudières en cas de panne de courant, des génératrices de capacité imposante étaient requises.
L’utilisation de chaudières/chauffe-eau au gaz permet une réduction appréciable de la capacité des génératrices et une économie d’investissement moyenne de l’ordre de 4 M$ par rapport à l'utilisation de chaudières 100 % électriques.
Outre la diminution considérable des coûts d’immobilisation, les chaudières au gaz naturel permettent également une économie de coûts d’opération en gestion de pointe électrique.
Optimiser la gestion de pointe
Lorsque le gaz naturel est disponible, les chaudières/chauffe-eau au gaz sont utilisées pour gérer la pointe électrique, dans le respect des critères 2 et 3 du PACC2020.
La gestion de pointe permet une économie d’énergie non négligeable de l’ordre de 5$/m2. Cela se traduit par une économie moyenne annuelle de 26 000 $ pour une MDA de 48 lits, de 40 000 $ pour une MDA de 72 lits, et de 52 000 $ pour une MDA de 96 lits. L’économie vient de la réduction de la pointe mensuelle, mais également du retrait de l’applicabilité de la pénalité imposée par le tarif M.
Note : cette stratégie de gestion de pointe n’est pas utilisée pour les bâtiments alimentés au gaz propane en raison des coûts élevés du gaz propane par rapport au gaz naturel.
Technologies envisagées et non retenues
| Technologies | Décisions |
|---|---|
| Géothermie | Trop de risques liés à la non-répétabilité de la solution selon les conditions de chantier et les typologies de sol. |
| Aérothermie | Non valable dans un contexte de gestion de coûts. |
| Récupération de chaleur des refroidisseurs | Peu de potentiel compte tenu de la forte récupération des échangeurs sur les évacuations d’air vicié et la forme des bâtiments. |
Solutions des équipes de concept
Selon les équipes de concept, certaines variabilités peuvent être observées sur les divers projets. Les plus importantes sont les suivantes :
- Systèmes à 100 % d’air extérieur avec récupération
- Refroidisseurs récupératifs
- Récupération sur l’air extérieur avec des efficacités moindres
- Systèmes simple gaine avec réchauffe terminale électrique pour assurer le confort
Résultats pour une MDA de 96 lits
MDA en configuration 96 lits
Présentation des résultats par rapport aux requis
| Requis | Objectifs | Résultats ou Proposé |
|---|---|---|
| 1. Optimiser l’efficacité énergétique | 20 % plus performant que le CNEB2011 |
Sources des économies :
Voir ci-dessous Tableau 4 |
| 2. Réduire les GES | Respect des critères 2 et 3 du PACC2020 | Voir ci-dessous Tableau 5 |
| 3. Obtenir la certification LEEDv4 –Healthcare | Entre 10 et 17 points | 17 points LEED v4 – Énergie et atmosphère |
| 4. Respecter la norme CSAZ317.2-2015 | Respecter les exigences particulières des établissements de soin de santé |
|
Tableau 4 - Sources des économies d’énergie
Proposé | CNEB2011 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
MJ | MJ | |||||
| Électricité | Gaz naturel | Total | Électricité | Gaz naturel | Total | |
| Éclairage | 883 843 | - | 883 843 | 2 185 425 | - | 2 185 425 |
| Équipements divers | 1 966 040 | - | 1 966 040 | 1 966 040 | - | 1 966 040 |
| Équipements cuisine | 49 926 | - | 49 926 | 49 926 | - | 49 926 |
| Chauffage | 2 690 698 | 1 001 430 | 3 692 127 | 4 369 629 | 2 635 850 | 7 005 478 |
| Climatisation | 883 875 | - | 883 875 | 583 631 | - | 583 631 |
| Pompes | 457 638 | 457 638 | 33 084 | - | 33 084 | |
| Rejet de chaleur | - | - | - | - | - | - |
| Humidification | 367 299 | - | 367 299 | 2 462 185 | - | 2 462 185 |
| Ventilation | 2 582 497 | - | 2 582 497 | 1 247 302 | - | 1 247 302 |
| ECD | - | 732 307 | 732 307 | - | 1 392 826 | 1 392 826 |
| TOTAL | 9 881 815 | 1 733 736 | 11 615 552 | 12 897 222 | 4 028 676 | 16 925 898 |
| Économie d'énergie | 31 % | |||||
| COÛTS | 202 884 $ | 19 182 $ | 222 066 $ | 334 888 $ | 41 793 $ | 376 681 $ |
| Économie de coûts | 41 % | |||||
| Statistiques | Proposé | CNEB2011 |
|---|---|---|
| Superficie - m2 | 10 493 | |
| GJ/m2 | 1,11 | 1,61 |
| kWh/pi2 | 29,22 | 42,58 |
| coût moyen - $/kWh | 0,074 | 0,093 |
| coût moyen - $/m3 | 0,42 | 0,39 |
Tableau 5 - Objectifs reliés au PACC 2020 (donc à retirer du tableau en lui-même)
| Objectifs reliés au PACC 2020 | Proposé | Objectifs |
|---|---|---|
| % des besoins énergétiques de chauffage (BEC) comblés par du combustible | 11,8 % | < 20 % |
| % de la consommation de combustible par rapport à la consommation totale d'énergie du bâtiment | 14,9 % | < 15 % |
Rôle d’Énergir dans ce projet
Énergir a participé au projet de MDA en apportant son soutien à l'équipe maître dans la recherche de solutions permettant de répondre de façon optimale aux requis tout en maximisant les montants d’aide financière disponibles. Cette collaboration a notamment permis l'octroi de subventions d'un montant moyen de 70 000 $ pour les MDA de 96 lits dans le cadre du programme Nouvelle construction efficace.
Conclusion
Dans un contexte nécessitant de concilier économies d'énergie et de coûts, réduction des GES et confort des utilisateurs, le mix énergétique (la bonne énergie au bon endroit et au bon moment) s'est avéré la solution la plus viable pour les maisons des aînés. Si le choix des technologies peut varier en fonction du contexte local, l'utilisation combinée et complémentaire du gaz et de l'électricité permettra de livrer des MDA conformes en tous points aux exigences du gouvernement. À ce jour, 34 MDA sur les 46 annoncées sont déjà en chantier, dont la grande majorité devraient être livrées d'ici l'automne 2022.
Nathalie Boulet, ing CEM CEA Leed C+CB
Chargée de projets,
Bouthillette Parizeau
Sami Maksoud ing, M.Ing., MBA, CMVP®
Chef, Expertise énergétique, Groupe DATECH
Énergir
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