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Jul 29, 2023

Les rénovations CVC commerciales peuvent électrifier le résultat net

L'électrification des bâtiments tertiaires est une tendance environnementale majeure

L'électrification des bâtiments commerciaux est une tendance environnementale majeure depuis quelques années, mais attendez-vous à ce qu'elle devienne un problème encore plus important dans les années à venir. En effet, la législation aux niveaux étatique et fédéral offre un certain nombre d'incitations financières conçues pour encourager les propriétaires et les exploitants d'immeubles à remplacer leurs appareils de chauffage au gaz par des alternatives électriques telles que les pompes à chaleur.

Lorsque les utilisateurs finaux chercheront à profiter de ces incitations financières, ils se tourneront vers les entrepreneurs en CVC pour les aider à décider quel équipement électrique convient le mieux à leur installation. Cela présentera une excellente occasion pour les entrepreneurs d'étendre leurs activités et d'approfondir leurs relations avec les clients qui comptent sur eux pour les mener à bien vers l'électrification.

Les propriétaires d'immeubles qui souhaitent remplacer leurs appareils de chauffage au gaz disposent d'une large gamme d'équipements électriques de CVC parmi lesquels choisir. Cependant, certains facteurs tels que l'emplacement géographique, la taille du bâtiment et l'équipement existant détermineront le type de nouveau système qui répondra le mieux aux besoins d'un bâtiment, a déclaré Rob Landes, chef de produit chez Daikin Applied.

"L'emplacement géographique déterminera le support à partir duquel vous souhaitez obtenir la chaleur", a-t-il déclaré. "Par exemple, dans un climat froid, il est plus difficile d'obtenir de la chaleur directement à partir de l'air extérieur, donc une boucle d'eau partielle ou complète qui puise dans la géothermie ou la chaleur de procédé récupérée peut fonctionner mieux. Cela dit, il y a un mouvement de l'industrie pour créer des pompes à chaleur à air plus performantes pour les climats froids, il y aura donc beaucoup de progrès dans ce domaine."

Quant à la taille du bâtiment, Landes a déclaré que cela entre en jeu en particulier avec des bâtiments de plus grande taille tels que les grands hôpitaux ou les campus. Pour les écoles, l'équipement sur le toit pourrait être le plus logique, a-t-il dit, alors que pour les immeubles de bureaux et les espaces d'accueil, les terminaux de pompe à chaleur à source d'eau pourraient être une meilleure option.

L'équipement existant joue également un rôle, a-t-il dit.

ÉMISSIONS NOCIVES : Les unités de toit York's Choice peuvent utiliser la chaleur électrique au lieu de la combustion au gaz, ce qui peut aider à réduire les émissions nocives de CO2. (Avec l'aimable autorisation d'York)

« Par exemple, si vous remplacez une unité de toit à chauffage au gaz par une pompe à chaleur entièrement électrique, cela peut poser un défi en raison de l'augmentation des caractéristiques électriques. Le câblage et les disjoncteurs requis peuvent être plus grands, ce dont vous devez tenir compte lorsque vous envisagez l'infrastructure pour le remplacement. »

Une autre considération avec l'équipement existant est que les bâtiments plus anciens avec des systèmes de chauffage hydroniques à chaudière sont conçus autour de températures d'eau chaude plus élevées, généralement autour de 180 ° F. Bien qu'il existe des pompes à chaleur qui peuvent fournir des températures d'eau plus élevées, elles sont généralement conçues pour fournir de l'eau à 120° à 140°F, a déclaré Brian Dail, responsable marketing du segment de la climatisation chez Danfoss. Cela peut rendre difficile le dimensionnement de la tuyauterie et des échangeurs de chaleur existants, ce qui pourrait nécessiter de nouveaux radiateurs/ventilo-convecteurs ou au moins une modification du pompage et de l'équilibrage du débit d'eau, a-t-il déclaré.

"De plus, les pompes à chaleur à air pulsé nécessitent généralement plus de capacité de chauffage que de refroidissement, en particulier dans les climats nordiques où les charges de chauffage seront considérablement plus importantes que les charges de refroidissement dans la plupart des applications", a-t-il déclaré. "Les conduits existants devraient généralement être suffisants pour gérer le chauffage par compression de vapeur par rapport à une fournaise au gaz, mais les bâtiments peuvent avoir besoin d'améliorer leur service électrique pour l'électrification du chauffage. En effet, les besoins en énergie électrique d'un bâtiment augmenteront considérablement lorsque les systèmes de chauffage à base de combustibles fossiles passeront à l'électricité. "

Mark Lessans, directeur principal de la durabilité et des affaires réglementaires chez Johnson Controls, convient que le remplacement des chaudières à gaz traditionnelles et des refroidisseurs à eau par des pompes à chaleur hydroniques présente une opportunité importante de décarbonation, mais peut nécessiter des travaux de conception et d'ingénierie supplémentaires, car les systèmes sont plus complexes.

"Les pompes à chaleur commerciales sont des machines vraiment remarquables dans leur capacité à fournir de l'eau chaude et froide adaptée au conditionnement décarboné de l'espace", a-t-il déclaré. "Il est essentiel de comprendre comment équilibrer votre dissipateur de chaleur et votre source de chaleur lorsque vous dimensionnez une pompe à chaleur hydronique pour éviter d'avoir de l'eau trop chaude ou trop froide pour le système, maximisant ainsi les économies d'exploitation et limitant l'utilisation d'équipements de secours. [Comme indiqué ci-dessus], les bâtiments avec des systèmes de vapeur ou d'eau chaude plus anciens auront souvent besoin d'eau dans la plage de 180 °F pour répondre aux demandes de chauffage des occupants. Certaines pompes à chaleur peuvent fournir des températures d'eau chaude proches de cette plage, ce qui peut contribuer grandement au remplacement de la chaudière. "

Lors du remplacement d'équipements de chauffage à combustible fossile par des alternatives électriques, ce n'est pas aussi simple que, par exemple, de remplacer une chaudière à gaz par une chaudière à résistance électrique. Comme l'a noté Lessans, ce type de rénovation à l'identique peut entraîner des coûts d'exploitation plus élevés, des émissions de source plus élevées et exercer une pression énorme sur le réseau électrique - parfois appelée électrification "inefficace". Au lieu de cela, les pompes à chaleur devraient être envisagées, car elles peuvent être plus de trois fois plus efficaces que les chaudières électriques, offrant ainsi aux clients plus d'avantages de l'électrification, a-t-il déclaré.

CHOIX DE L'ÉQUIPEMENT : Le choix de l'équipement dans les applications de rénovation dépend de ce qui a été installé précédemment, de sorte que les conduits ou la distribution hydronique peuvent continuer à être utilisés. (Avec l'aimable autorisation de All Temp Heating & Cooling LLC)

"L'électrification complète du chauffage des locaux dans les bâtiments existants nécessite généralement au moins une certaine utilisation de la résistance électrique pour le chauffage d'appoint dans les conditions de chauffage de pointe", a déclaré Lessans. "C'est là que nous devons vraiment faire attention, car une dépendance excessive à la résistance électrique pendant les périodes de pointe de chauffage risque d'entraîner des résultats d'électrification inefficaces. Répondre aux besoins de chauffage supplémentaires d'une pompe à chaleur avec du gaz au lieu d'une résistance électrique entraînera souvent une réduction des coûts d'exploitation et des émissions de sources, mais les résultats varient d'un bâtiment à l'autre."

Landes a noté qu'en Europe, du côté des refroidisseurs, les propriétaires de bâtiments combinent généralement des pompes à chaleur avec des chaudières. Le refroidisseur produit de l'eau chaude presque tout le temps, mais les jours les plus froids, lorsque le refroidisseur ne peut pas suivre, la chaudière à gaz se met en marche.

"Le propriétaire du bâtiment obtient une réduction substantielle de son empreinte carbone, mais dispose également d'une solution de contournement pour le talon d'Achille de la pompe à chaleur par temps froid", a-t-il déclaré. "Avec la législation américaine qui penche davantage vers une interdiction des branchements au gaz naturel, les systèmes hybrides ne sont peut-être pas aussi répandus ici, du moins pas avec les chaudières à gaz. Les chaudières électriques seraient toujours possibles, bien que plus chères."

Dail convient que dans de nombreux cas, les équipements de chauffage à base de combustibles fossiles seront remplacés par des pompes à chaleur électriques, hydroniques ou à air pulsé. Il a noté que le chauffage hydronique est généralement utilisé dans les grands bâtiments où une installation centrale de chauffage et de refroidissement est économique et est également commun aux climats plus nordiques et aux constructions plus anciennes.

"Les systèmes de pompe à chaleur à air pulsé fournissent la climatisation en été et le chauffage en hiver", a-t-il déclaré. "Ils peuvent être utilisés n'importe où, mais l'efficacité est plus élevée dans les climats plus doux, où les thermopompes peuvent facilement dépasser un COP de 3, alors que même la fournaise au gaz la plus efficace n'a qu'environ 98 % d'efficacité. C'est un gain d'efficacité considérable. Cependant, lorsque les températures descendent en dessous de zéro, les thermopompes air-air ou air-eau devront dégivrer leurs serpentins extérieurs. s l'adoption d'un système hybride gaz/électricité pourrait permettre une réduction substantielle des émissions sans apporter de modifications majeures à l'infrastructure électrique et aux coûts qui y sont associés."

Parlant de coût, Landes a noté qu'il ne sera probablement pas possible d'acheter un système de pompe à chaleur pour moins que le prix d'une chaudière à gaz ; cependant, la pompe à chaleur présente des avantages en termes d'efficacité et de réduction de l'impact sur le climat.

"Le coût dépendra de facteurs régionaux et de la quantité de chaleur que vous pouvez obtenir de la pompe à chaleur", a-t-il déclaré.

La bonne nouvelle de l'électrification est qu'elle offre de nombreuses opportunités aux entrepreneurs. Par exemple, dans les États froids et les villes qui s'orientent vers l'électrification, les systèmes hybrides pourraient certainement devenir plus populaires, en particulier dans un premier temps, a déclaré Landes.

"L'installation d'un système hybride est un travail qui doit être effectué par des entrepreneurs, donc dans l'ensemble, l'électrification apportera probablement plus de travail aux entrepreneurs", a-t-il déclaré.

Les entrepreneurs peuvent aider leurs clients commerciaux à se préparer à cette transition en les informant des coûts de rénovation initiaux associés à l'électrification (par exemple, la mise à niveau du panneau électrique, le remplacement des échangeurs de chaleur hydroniques et les coûts des nouveaux équipements de pompe à chaleur), a déclaré Dail.

"Ces mêmes entrepreneurs devraient alors comprendre les gains d'efficacité et les incitations (à la fois fédérales et locales) pour l'électrification qui pourraient compenser bon nombre de ces coûts pour leurs clients", a-t-il déclaré. "Il y aura plus de travail qu'un simple remplacement à l'identique, et l'électrification a le potentiel d'apporter plus de travail aux entrepreneurs qui sont en mesure de partager l'image d'ensemble avec leurs clients."

De nombreux clients sont impatients d'électrifier leur chauffage, surtout s'ils se sont engagés à décarboner leurs opérations, a déclaré Lessans. La réduction de la consommation de carburant sur site est souvent au cœur de cette stratégie.

"En fait, 35 % des gestionnaires d'installations interrogés dans le cadre de la dernière enquête sur les indicateurs d'efficacité énergétique de Johnson Controls ont déclaré qu'ils prévoyaient d'installer une technologie de pompe à chaleur au cours des 12 prochains mois, soit une augmentation de 7 % par rapport à ceux qui ont déclaré l'avoir déjà fait au cours des 12 derniers mois", a-t-il déclaré.

L'essentiel est que l'électrification et la décarbonisation représentent une opportunité pour les entrepreneurs d'augmenter la proposition de valeur qu'ils peuvent faire à leurs clients, a déclaré Lessans. Pour se préparer à cette opportunité, il a noté qu'il est important que les entrepreneurs comprennent les politiques locales et/ou les objectifs de décarbonation qui poussent les clients à accorder une plus grande attention à l'utilisation de carburant sur site. De plus, ils doivent être capables d'expliquer en termes simples les applications pratiques des pompes à chaleur pour leur type de bâtiment et les avantages à long terme qu'elles peuvent apporter.

"L'innovation dans la technologie des pompes à chaleur se développe rapidement et les pompes à chaleur sont capables de répondre à une part croissante des charges de chauffage", a déclaré Lessans. "Alors que nous poursuivons la construction d'un système électrique intelligent et sans carbone et d'une infrastructure reliant les bâtiments au réseau, je peux envisager un avenir où l'électrification complète a du sens pour tous les bâtiments."

Et c'est une formidable opportunité pour les entrepreneurs CVC.

Joanna Turpin est rédactrice en chef. Elle peut être contactée au 248-786-1707 ou [email protected]. Joanna travaille chez BNP Média depuis 1991, où elle a d'abord dirigé la division des livres techniques de l'entreprise. Elle a obtenu son baccalauréat en anglais de l'Université de Washington et a travaillé sur sa maîtrise en communication technique à l'Eastern Michigan University.