ASHRAE 189.1 : une norme plus élevée pour les bâtiments écologiques à haute performance
Dans le but de construire de manière plus durable, différentes organisations ont mis en place une variété de normes et de certifications pour réaliser des bâtiments écologiques de haute performance. La principale d’entre elles est la norme 189.1 créée par l’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). La norme 189.1 fournit des paramètres stricts en matière de construction écologique afin d’obtenir les bâtiments les plus durables possibles. De nombreux facteurs sont pris en compte pour créer un bâtiment écologique, la ventilation à récupération d’énergie étant au cœur des exigences de la norme visant à concevoir des structures plus saines qui consomment moins d’énergie. Pourquoi la norme 189.1 est-elle une norme plus élevée pour les bâtiments écologiques à haute performance ? Ce livre blanc répond à cette question en examinant ce que signifie construire vert, ce qui est couvert par la norme 189.1 et comment les technologies de ventilation avec récupération d’énergie jouent un rôle clé pour faire des bâtiments verts une réalité.
Les obstacles à franchir pour construire écologiquement
Les bâtiments résidentiels et commerciaux sont confrontés à deux défis principaux dans leur quête d’un statut « vert ». Premièrement, à mesure que les structures deviennent plus étanches, les contaminants sont enfermés à l’intérieur, ce qui nuit à la qualité de l’air intérieur (QAI). Deuxièmement, les bâtiments sont incroyablement gaspilleurs et consomment d’énormes quantités d’énergie pour fonctionner, ce qui nuit à l’environnement et entraîne des coûts substantiels.
Prenons l’exemple de la QAI. Lorsque les contaminants de l’air intérieur augmentent, la QAI est déficiente, ce qui peut nuire à la santé, à la productivité, aux fonctions cognitives et au bien-être des personnes. Cette situation est d’autant plus préoccupante que les gens passent environ 90 % de leur temps à l’intérieur, où les concentrations de certains polluants sont souvent deux à cinq fois plus élevées que les concentrations typiques à l’extérieur.
Passons maintenant à la question de l’énergie. Les bâtiments résidentiels et commerciaux aux États-Unis sont de gros consommateurs d’énergie et utilisent environ 40 % de l’énergie et 70 % de l’électricité du pays, tout en produisant environ 40 % des émissions de CO2. De plus,ils gaspillent environ 30 % de l’énergie qu’ils consomment4. Il doit donc y avoir une meilleure façon d’exploiter un bâtiment, et une façon plus efficace.
Il existe certainement des méthodes plus optimales pour créer des bâtiments sains et économes en énergie, mais c’est compliqué car de nombreux facteurs entrent en jeu. C’est une question centrale que traite l’ASHRAE, en établissant des normes de construction visant à accroître la durabilité de l’environnement bâti.
Réaliser des bâtiments verts grâce à la norme ASHRAE 189.1
Depuis de nombreuses années, l’ASHRAE a créé de nombreuses normes pour améliorer les bâtiments, et elles ont toutes abouti à la norme 189.1, « Standard for the Design of High-Performance Green Buildings Except Low-Rise Residential Buildings » (norme pour la conception de bâtiments verts à haute performance, à l’exception des bâtiments résidentiels de faible hauteur). Il s’agit de la norme la plus stricte à ce jour pour la réalisation de bâtiments écologiques. En fait, selon l’ASHRAE, la norme 189.1 constitue un ensemble complet de mesures de durabilité des bâtiments pour ceux qui s’efforcent de concevoir, de construire et d’exploiter des bâtiments écologiques. De l’emplacement du site à l’utilisation de l’énergie en passant par le recyclage, la norme 189.1 établit un standard plus élevé pour les bâtiments écologiques de haute performance.
Comment cela se passe-t-il ? La norme 189.1 jette les bases des bâtiments écologiques en abordant la durabilité du site, l’efficacité de l’utilisation de l’eau, l’efficacité énergétique, la qualité de l’environnement intérieur et l’impact du bâtiment sur l’atmosphère, les matériaux et les ressources.
En outre, la raison pour laquelle la norme 189.1 fait autorité en matière de conception de bâtiments écologiques est qu’elle est le point culminant de plusieurs autres normes ASHRAE. Il s’agit notamment de la norme 90.1, « Norme énergétique pour les bâtiments à l’exception des bâtiments résidentiels de faible hauteur », de la norme 62.1, « Ventilation pour une qualité acceptable de l’air intérieur », et de la norme 55, « Conditions d’environnement thermique pour l’occupation humaine », entre autres.
La norme 90.1, fondement de la norme 189.1
La norme 189.1 s’appuie sur plusieurs normes antérieures, mais la véritable pierre angulaire est la norme 90.1. Cela s’explique par le fait que la norme 90.1 est entièrement axée sur la réduction de la consommation d’énergie des bâtiments. En fait, depuis plus de 35 ans, la norme 90.1 est une référence pour les codes énergétiques des bâtiments commerciaux aux États-Unis et une base essentielle pour les codes et les normes dans le monde entier. Cependant, la norme 189.1 va encore plus loin que la norme 90.1, puisque l’objectif de la norme 189.1 est de créer un bâtiment entièrement durable. Dans la norme 189.1, l ‘objectif n’est pas seulement l’efficacité énergétique, mais aussi un équilibre entre la responsabilité environnementale, l’efficacité des ressources, le confort et le bien-être des occupants, la sensibilité de la communauté et le développement responsable.
La norme 189.1 optimise l’efficacité énergétique
L’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments est au cœur de la norme 189.1. Dans cet esprit, lorsqu’elle a été dévoilée pour la première fois en 2010, son objectif était d’augmenter l’efficacité énergétique des bâtiments de 30 % par rapport à la norme 90.1-2007. En outre, elle vise à permettre aux bâtiments d’être prêts à devenir nets zéro, c’est-à-dire à consommer zéro énergie nette, d’ici 2020.
La norme consacre une section entière à l’efficacité énergétique et aborde des domaines tels que les énergies renouvelables, l’éclairage et la gestion de la consommation d’énergie. Elle comprend également des prescriptions en matière d’efficacité énergétique pour les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) :
- Basé sur la norme 90.1, mais modifié pour améliorer la performance énergétique par rapport aux normes minimales du code.
- Ventilation à la demande (DCV) pour les espaces occupés avec un seuil d’occupation plus bas.
- Les économiseurs sont indiqués en fonction de la taille de l’équipement et de la zone climatique.
- Limite la quantité d’air réchauffé ou re-refroidi.
La norme 189.1 évolue constamment et ajoute des exigences de plus en plus strictes en matière d’efficacité énergétique. L’édition 2017 de la norme 189.1 a apporté plusieurs ajouts dans la section relative à l’efficacité énergétique, notamment :
- Mise à jour des exigences pour refléter les changements dans la norme ANSI/ASHRAE/IES 90.1-2016, y compris la référence à la zone climatique 0.
- Mise à jour des tableaux d’éclairage avec une meilleure efficacité.
- Mise à jour des tableaux d’efficacité des équipements.
- Exigences révisées en matière d’enveloppe.
- Mise à jour des facteurs d’émission de CO2 pour différentes sources d’énergie.
- Nouvelles exigences en matière de réponse automatisée à la demande.
- Nouvelle annexe informative avec un parcours de conformité énergétique qui s’appuie sur le Code international de conservation de l’énergie (IECC) au lieu de la norme 90.1.
La norme 189.1 améliore la qualité de l’environnement intérieur (IEQ)
Un autre élément clé de la norme 189.1 est l’établissement d’un environnement intérieur plus propre et plus sain, qui commence par l’amélioration de la QAI. La section sur la QAI fixe des exigences dans les domaines suivants : débit d’air extérieur, contrôle de la fumée de tabac, surveillance de l’air extérieur, filtration et purification de l’air, éclairage de jour, confort thermique, acoustique et vibrations.
En ce qui concerne la QAI, la norme 189.1 fixe des exigences pour les matériaux susceptibles d’émettre des composés organiques volatils (COV). Elle les considère soit comme une quantité totale, soit comme des composés individuels, tels que le formaldéhyde. Les sources de contamination particulières qu’elle couvre sont les suivantes : adhésifs et produits d’étanchéité, peintures et revêtements, revêtements de sol, bois composite, structures en bois et fibres agricoles.
L’édition 2017 de la norme 189.1 a fait plusieurs mises à jour pour soutenir la QEI et la QAI. Il s’agit notamment de nouvelles exigences en matière de contrôle de la pénétration des gaz dans le sol, d’émissions de matériaux, de contrôle acoustique, d’éclairage diurne, de contrôle de l’humidité associée à l’infiltration de l’enveloppe et aux systèmes CVC, d’évacuation des produits de combustion vers l’extérieur, d’enquêtes sur la QIE auprès des occupants des bâtiments et de contrôle de l’éblouissement.
ERVs & DOAS : éléments clés de la norme 189.1
Le principal consommateur d’énergie des bâtiments est le système de chauffage, de ventilation et de climatisation. En fait, il est responsable d’environ 40 % de l’énergie totale utilisée, l’éclairage venant loin derrière avec 25 %. L’alimentation des ventilateurs pour la ventilation représente 34 % de cette énergie de chauffage, ventilation et climatisation. Par conséquent, pour réaliser des bâtiments verts à haute performance, il faut commencer par améliorer les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, en mettant l’accent sur l’efficacité de la ventilation.
Les ventilateurs à récupération d’énergie (ERV) et les systèmes d’air extérieur dédiés (DOAS) de RenewAire améliorent l’efficacité des systèmes CVC en réduisant la consommation d’énergie de la ventilation. Pour ce faire, on réutilise l’énergie totale autrement gaspillée (chaleur et humidité) du flux d’air d’échappement pour préconditionner l’air extérieur frais et filtré entrant à l’intérieur. Les résultats de ce processus sont l’amélioration de la QAI, la diminution de la consommation d’énergie, la réduction de la taille des équipements et la réduction des charges de ventilation CVC jusqu’à 70 %. L’ASHRAE reconnaît le rôle crucial que jouent les VRE et les DOAS dans l’amélioration de la condition humaine et des résultats financiers, ainsi que dans la protection de l’environnement. C’est pourquoi les systèmes sont exigés dans plusieurs normes et plus rigoureusement dans la norme 189.1.
Dans cette optique, la norme 189.1 intègre toutes les exigences de la norme 90.1 en matière de récupération d’énergie, et même plus. Les normes 189.1 et 90.1 exigent toutes deux des VRE dans plusieurs cas, en fonction de la zone climatique et du pourcentage d’air extérieur au débit d’air nominal total, et chaque nouvelle mise à jour ajoute de nouvelles exigences en matière de VRE. Par exemple, en 2016, la norme 90.1, et donc aussi la norme 189.1, a relevé leseuil minimal de récupération de l’énergie de l’air vicié.
La norme 189.1 va encore plus loin que la norme 90.1 en ce qui concerne l’efficacité de la récupération d’énergie. Actuellement, la norme 90.1 exige que les VRE aient une efficacité de récupération d’énergie d’au moins 50 %. Dans la norme 189.1, le système de récupération d’énergie doit avoir une efficacité de récupération d’énergie d’au moins 60 %.
Étant donné que les VRE et les DOAS créent un air intérieur plus propre et plus sain tout en optimisant l’efficacité énergétique, ils jouent également un rôle clé dans les normes et les certifications les plus strictes en matière de construction écologique. Par exemple, ils sont exigés par LEED, Green Globes, ENERGY STAR, Net Zero, Passive House, PHIUS, Living Building Challenge, HVI, AHRI et WELL Building Standard, pour n’en citer que quelques-uns.
Pourquoi la DOAS est essentielle pour la norme 189.1
Les bâtiments commerciaux ont besoin d’air extérieur chaque fois qu’un espace est occupé pour répondre aux normes de ventilation et maintenir la qualité de l’air intérieur. La ventilation entrante et l’air d’appoint représentent généralement plus de 80 % de la charge de déshumidification d’un bâtiment. Par conséquent, le découplage de la demande d’air extérieur et de la demande de charge intérieure permet à chaque système de fonctionner indépendamment pour atteindre une efficacité opérationnelle optimisée.
Une idée révolutionnaire proposée il y a deux décennies consistait à traiter séparément l’air extérieur (OA) et l’air de retour dans les systèmes CVC des bâtiments. Ce nouveau concept décrit l’application d’un DOAS pour fournir de l’air déshumidifié aux bâtiments afin d’améliorer la QAI et le confort thermique. La recherche a conclu que les DOAS offraient de nombreux avantages potentiels par rapport aux systèmes CVC conventionnels.
En raison de leur capacité unique à améliorer la QAI tout en réduisant la consommation d’énergie, les DOAS sont exigés dans les normes de construction de l’ASHRAE, telles que la norme 189.1. L’utilisation d’un DOAS garantit la conformité de la ventilation de plusieurs espaces et une QAI adéquate. En outre, des codes spécifiques exigent que les produits de type DOAS fournissent 100 % d’air extérieur. Enfin, les DOAS avec récupération d’énergie sont une caractéristique obligatoire pour la plupart des codes américains.
Avantages de la mise en œuvre des VRE, des DOAS et de la norme 189.1
Un bâtiment écologique à haute performance semble impressionnant, mais qu’est-ce que cela signifie vraiment et, surtout, quels en sont les avantages ? Essentiellement, en adhérant aux normes élevées de la norme 189.1 et en mettant en œuvre des VRE et des DOAS, le résultat est un bâtiment qui soutient les trois piliers de la durabilité : les personnes, la planète et les profits. Voici comment cela est possible : 1) L’amélioration de la QAI renforce la santé, les fonctions cognitives, la productivité et le bien-être des occupants, 2) La réduction de la quantité d’énergie utilisée par les bâtiments pour la ventilation soutient les efforts de durabilité et protège l’environnement, 3) L’optimisation de l’efficacité énergétique réduit les charges de CVC et diminue la taille des équipements, ce qui peut réduire les coûts énergétiques de la ventilation jusqu’à 65%.
Présentation du DOAS de la série DN de RenewAire avec récupération d’énergie
Les systèmes DOAS étant l’un des moyens les plus efficaces sur le plan énergétique pour améliorer la qualité de l’air intérieur, et étant exigés par les normes les plus strictes en matière de construction écologique, RenewAire a développé une gamme complète de ces unités. Le dernier né de la gamme DOAS est la série RenewAire DN avec récupération d’énergie, qui complète parfaitement la norme 189.1.
Le DOAS RenewAire DN Series conditionne efficacement l’air extérieur grâce à une technologie efficace et durable. En permettant aux unités CVC de fonctionner indépendamment, en fonction de la charge du bâtiment, notre unité DOAS de la série DN incorpore une récupération totale d’énergie à plaque fixe et un large éventail de caractéristiques et de configurations.
La série DN optimisera votre stratégie de ventilation, réduira le nombre d’équipements, diminuera les coûts d’investissement et générera des économies d’exploitation significatives. Les avantages spécifiques des DOAS de la série DN de RenewAire sont les suivants :
- Amélioration du contrôle de l’humidité.
- Possibilité d’utiliser des systèmes de chauffage et de refroidissement qui n’assurent pas la ventilation et/ou la déshumidification (par exemple, panneaux radiants, poutres froides, VRF).
- Réduction des coûts d’installation.
- Réduction de la consommation d’énergie.
- Conception et contrôle simplifiés de la ventilation.
En résumé
L’ASHRAE cherche constamment à guider l’industrie avec les meilleures pratiques les plus récentes en matière de construction écologique, et la norme 189.1 est au sommet de ces efforts. Pour rendre possible cette norme rigoureuse, les technologies de ventilation à récupération d’énergie, telles que les VRE et les DOAS, sont au cœur de la norme et sont nécessaires dans de nombreuses applications. Par conséquent, en suivant les prescriptions de la norme 189.1 et en mettant en œuvre des VRE et des DOAS, vous obtiendrez les bâtiments les plus performants et les plus écologiques sur le marché aujourd’hui. Et, à l’avenir, vous devriez vous attendre à un nombre croissant d’exigences de code pour les VRE et les DOAS, puisque ces systèmes sont si efficaces pour améliorer la QAI et économiser de l’énergie. Pour en savoir plus sur les technologies de ventilation à récupération d’énergie de RenewAire et sur la façon dont elles contribuent à la réalisation de bâtiments écologiques à haute performance conformément à la norme 189.1, contactez-nous dès aujourd’hui.