Une étude pilote sur les codes énergétiques prend son envol à New York
Le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) prête son expertise pour aider la ville de New York à réaliser des gains significatifs en matière d’efficacité des bâtiments et de décarbonisation.
L’étude pilote, une collaboration entre le PNNL et le Department of Buildings de la ville de New York (NYC), a débuté l’année dernière et a récemment été prolongée pour une deuxième phase. Son objectif est d’ouvrir la voie à des bâtiments urbains plus efficaces sur le plan énergétique en mettant à l’épreuve de nouvelles approches en matière de réglementation énergétique grâce à des outils développés par le PNNL pour faciliter la conformité.
Les bâtiments consomment 75 % de l’électricité du pays et 40 % de son énergie globale, ce qui entraîne 35 % des émissions de carbone du pays. Les bâtiments, en tant que force motrice dans le paysage énergétique national, ont la capacité d’économiser d’importantes quantités d’énergie. Les gouvernements, les universités et les entreprises travaillent tous d’arrache-pied pour trouver des moyens d’atteindre des objectifs énergétiques ambitieux.
Les bâtiments de la ville de New York sont responsables d’environ 70 % des émissions de gaz à effet de serre de la ville. Les codes énergétiques qui se traduisent par des bâtiments plus efficaces sur le plan énergétique seront essentiels à l’objectif de la ville de devenir neutre en carbone d’ici 2050. En fait, en 2018, la loi locale 32 a été promulguée, exigeant un code basé sur la performance dans le code de conservation de l’énergie de la ville de New York de 2025 et des exigences améliorées en matière d’efficacité énergétique pour les nouveaux bâtiments. L’étude pilote, qui a été soutenue par le Département de l’énergie (DOE), est une étape vers la réalisation de cet objectif.
Les codes énergétiques sont un sous-ensemble des codes de construction, qui établissent des exigences minimales et régissent la construction des bâtiments. Les codes énergétiques englobent les exigences relatives à la performance énergétique d’un bâtiment, y compris ses systèmes et ses composants connexes. Crédit : Image composite de Cortland Johnson Pacific Northwest National Laboratory
Un code basé sur la performance détermine la conformité sur la base des projections de la performance énergétique d’un bâtiment entier ou de ses systèmes. Ces projections s’appuient sur des outils de modélisation et de simulation énergétique pour tenir compte des interactions entre les systèmes et les composants. À l’inverse, une approche prescriptive, qui a été la norme dans les codes énergétiques des bâtiments jusqu’à présent, considère qu’un bâtiment est conforme uniquement si un ensemble d’exigences pour les composants individuels est rempli, comme une liste de contrôle.
“Ce projet pilote est unique car, pour la toute première fois, nous testons la suppression de l’approche prescriptive qui a toujours été utilisée dans les codes de l’énergie”, a déclaré Supriya Goel, ingénieur mécanicien du PNNL et principal développeur de l’outil. “Avec l’approche prescriptive, il n’y a pas de crédit supplémentaire pour faire plus, et si une chose n’est pas faite exactement, l’ensemble du bâtiment est considéré comme non conforme au code.
“Par exemple, les codes prescriptifs limitent généralement la quantité de lumière et d’apports solaires autorisés par les fenêtres afin de réduire l’énergie de refroidissement. Mais les conceptions bien planifiées qui tirent parti du chauffage passif, ou celles qui réduisent automatiquement l’éclairage électrique nécessaire pendant la journée, peuvent bénéficier d’un gain solaire accru. Les codes basés sur la performance peuvent reconnaître ces avantages, alors que les codes prescriptifs ne le peuvent pas.”
Tester une nouvelle approche pour les codes de l’énergie
Pour le projet pilote, le PNNL a développé un code énergétique basé à 100% sur la performance.
Dans ce code basé sur les performances, il existe deux façons différentes de démontrer la conformité. La première consiste à évaluer la performance de l’ensemble du bâtiment, ce qui reflète la norme actuelle du code énergétique national pour les bâtiments commerciaux, mais aussi les objectifs politiques et les exigences du code énergétique de New York.
Une deuxième option consiste à évaluer la performance énergétique au niveau des systèmes du bâtiment, tels que le CVC, l’éclairage et l’enveloppe. Le système d’enveloppe d’un bâtiment comprend les éléments qui séparent l’intérieur et l’extérieur, comme les fondations, les murs, le toit, les fenêtres et les portes.
Les approches de la performance basées sur les systèmes sont censées répondre à l’une des principales critiques des approches de la performance de l’ensemble du bâtiment, selon laquelle un système amélioré ayant une durée de vie plus courte, tel qu’un système CVC, pourrait compenser un système moins efficace ayant des impacts à plus long terme, tel que l’enveloppe du bâtiment. En encourageant les compromis au sein d’un système, cette préoccupation est atténuée.
“Un code basé sur la performance offre plus de flexibilité dans la façon dont nous pouvons évaluer l’efficacité énergétique d’un bâtiment”, a déclaré Goel. “Un bâtiment plus efficace résulte du fait de s’assurer que chaque système de construction est conforme en soi.”
Comparaison côte à côte d’un modèle simplifié de performance des systèmes (à gauche) et d’un modèle typique de performance énergétique d’un bâtiment entier (à droite). Crédit : Image composite de Jeff London Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique
Pour cette étude, la conformité de chaque système de construction est mesurée à l’aide de la modélisation énergétique ou d’autres outils développés par le PNNL. Chaque outil est utilisé pour évaluer la conformité d’un système de construction différent dans certains nouveaux bâtiments.
COMcheckCOMcheckun outil logiciel développé par PNNL pour aider à documenter la conformité au code de l’énergie, est utilisé pour évaluer les systèmes d’enveloppe du bâtiment. Les systèmes d’éclairage sont évalués à l’aide du Lighting System Performance Spreadsheet du PNNL. Et les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) sont mesurés à l’aide de l’outil HVAC System Performance.
Jusqu’à présent, la vérification de la conformité aux codes énergétiques basés sur la performance de New York impliquait l’analyse de la performance de l’ensemble du bâtiment à l’aide d’un logiciel complexe de modélisation et de simulation énergétique, dont l’utilisation est coûteuse et prend du temps. L’un des objectifs de l’étude actuelle est de trouver un moyen plus simple de respecter la marque tout en explorant les moyens de s’assurer que chaque système du bâtiment utilise l’énergie efficacement.
Une portée élargie pour un impact plus large
La première phase de l’étude pilote s’achève avec 10 participants et un fort intérêt pour la suite. Grâce à une nouvelle injection de fonds de l’Office of Energy Efficiency & ; Renewable Energy’s Building Technologies Office du DOE, une deuxième phase est en cours. La deuxième phase de l’étude s’appuiera sur les enseignements de la première phase pour améliorer les résultats et s’étendre à d’autres projets.
“Au cours de cette prochaine phase, nous poursuivrons le travail que nous avons commencé, mais avec de nouveaux participants et des améliorations de l’outil basées sur les résultats de la première phase”, a déclaré Michael Tillou, ingénieur mécanicien du PNNL et responsable du projet pilote. “Nous allons également l’étendre maintenant pour examiner les voies de simulation de bâtiments entiers, y compris les approches simplifiées, ainsi que les mesures alternatives qui se traduiront par une réduction des émissions de CO2 pour aider à atteindre les objectifs politiques de NYC.”
Les voies de conformité basées sur la performance étudiées dans le cadre du projet pilote ont été développées par le Building Technologies Office’s Building Energy Codes Program du PNNL. Le programme est dirigé par Michael Rosenberg, scientifique en chef et responsable du programme de codes du PNNL.
Les résultats de l’étude seront utilisés pour améliorer les voies de conformité de performance alternatives proposées pour les futurs codes énergétiques de New York et pourraient être utilisés comme modèle pour d’autres villes et états. Alors que l’effort s’est d’abord concentré sur NYC, la phase deux inclura le retour d’information du processus d’amélioration du code Stretch 2023 de l’État de New York. Dans le cadre de ce processus, l’État envisage également la performance basée sur les systèmes comme une approche de la conformité aux codes énergétiques des bâtiments. En définitive, les codes énergétiques adoptés au niveau de l’État doivent être respectés même si des codes spécifiques à la ville sont en place.
“Cela nous donne maintenant l’occasion d’aider les futurs codes au niveau de l’État et de la ville à s’aligner les uns sur les autres”, a déclaré Rosenberg. “Ce faisant, nous jouons un rôle en aidant à faire évoluer les bâtiments de l’État de New York vers un avenir plus efficace.”
