L’étude pilote sur les codes de l’énergie 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 Département des bâtiments 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 économes en énergie en testant de nouvelles approches de la réglementation énergétique à l’aide d’outils développés par le PNNL pour faciliter la conformité.
Les bâtiments utilisent 75% de la puissance du pays et 40% de son énergie globale, ce qui entraîne 35% des émissions de carbone du pays. Les bâtiments, en tant que moteur du paysage énergétique national, ont la capacité d’économiser d’importantes quantités d’énergie. Les gouvernements, les universités et les entreprises travaillent tous dur pour trouver des moyens d’atteindre des objectifs énergétiques ambitieux.
Les bâtiments de la ville de New York représentent environ 70 % des émissions de gaz à effet de serre de la ville. Les codes énergétiques qui se traduisent par des bâtiments plus éconergétiques 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 New York City Energy 2025. Code de conservation et 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 de l’énergie sont un sous-ensemble des codes du bâtiment, qui établissent des exigences minimales et régissent la construction de bâtiments. Les codes de l’énergie englobent les exigences relatives à la performance énergétique d’un bâtiment, y compris ses systèmes et composants connexes. Crédit : Image composite de Cortland Johnson | Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique
Un code basé sur la performance détermine la conformité en fonction de la performance énergétique projetée de l’ensemble d’un bâtiment ou de ses systèmes. Ces projections s’appuient sur des outils de modélisation et de simulation énergétiques 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 du bâtiment jusqu’à présent, considère un bâtiment 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 en mécanique du PNNL et développeur d’outils en chef. « Avec l’approche prescriptive, il n’y a pas de crédit supplémentaire pour en 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 normatifs limitent généralement la quantité de lumière et de gain solaire autorisée par les fenêtres pour réduire l’énergie de refroidissement. Mais les conceptions bien planifiées qui tirent parti du chauffage passif, ou celles qui réduisent automatiquement la lumière électrique requise pendant la journée, peuvent bénéficier d’un gain solaire accru. Les codes basés sur les performances peuvent reconnaître ces avantages, alors que les codes normatifs ne le peuvent pas. »
Tester une nouvelle approche pour les codes de l’énergie
Pour le pilote, le PNNL a développé un code énergétique basé à 100 % sur les performances.
Dans ce code basé sur les performances, il existe deux façons différentes de montrer la conformité. Une façon consiste à évaluer la performance de l’ensemble du bâtiment, qui reflète la norme actuelle du code national de l’énergie pour les bâtiments commerciaux, mais reflète les propres objectifs politiques de NYC et les exigences du code de l’énergie.
Une deuxième option évalue 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 des éléments qui séparent son intérieur et son extérieur, comme la fondation, les murs, le toit, les fenêtres et les portes.
Les approches de performance basées sur le système visent à répondre à l’une des principales critiques des approches de performance globales où un système amélioré avec une durée de vie plus courte, comme un système CVC, pourrait compenser un système moins efficace avec des impacts à plus long terme, comme comme 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 de la vérification de la conformité de chaque système de construction. »
Comparaison côte à côte d’un modèle simplifié de performance du système (à gauche) par rapport à un modèle typique de performance énergétique de l’ensemble du bâtiment (à droite). Crédit : Image composite par Jeff London | Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique
Pour l’étude, la conformité de chaque système de construction est mesurée à l’aide d’une 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.
COMcheck, un outil logiciel conçu par PNNL pour aider à documenter la conformité au code de l’énergie, est utilisé pour évaluer les systèmes d’enveloppe des bâtiments. Les systèmes d’éclairage sont évalués à l’aide de la feuille de calcul des performances du système d’éclairage du PNNL. Et les systèmes HVAC sont mesurés à l’aide de l’outil HVAC System Performance.
Jusqu’à présent, la vérification de la conformité aux codes énergétiques basés sur les performances de NYC impliquait l’analyse des performances de l’ensemble du bâtiment à l’aide d’un logiciel de modélisation et de simulation énergétique complexe, coûteux et long à utiliser. L’un des objectifs de l’étude actuelle est de trouver un moyen plus simple d’atteindre la cible tout en explorant des moyens de s’assurer que chaque système de bâtiment utilise l’énergie de manière efficace.
Une portée élargie pour un impact plus large
Le premier tour de l’étude pilote se termine avec 10 participants et un vif intérêt à continuer. Avec une nouvelle injection de financement du Bureau des technologies du bâtiment du Bureau de l’efficacité énergétique et des énergies renouvelables du DOE, une deuxième phase est maintenant en cours. La deuxième phase de l’étude s’appuiera sur les enseignements de la première phase pour améliorer les résultats et s’étendre pour inclure davantage de projets.
« Au cours de cette prochaine phase, nous poursuivrons le travail que nous avons commencé, mais avec de nouveaux participants et des perfectionnements d’outils basés sur les résultats de la phase un », a déclaré Michael Tillou, ingénieur en mécanique du PNNL et chef de projet pilote. « Nous allons également l’étendre maintenant pour examiner les voies de simulation de l’ensemble du bâtiment, y compris des approches simplifiées, ainsi que des mesures alternatives qui entraîneront 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 élaborées par le programme des codes énergétiques des bâtiments du Bureau des technologies du bâtiment au PNNL. Le programme est dirigé par Michael Rosenberg, scientifique en chef et responsable du programme de code PNNL.
Les résultats de l’étude seront utilisés pour améliorer les voies de conformité de performance alternatives proposées pour les futurs codes de l’énergie de New York et pourraient être utilisés comme modèle pour d’autres villes et États. Alors que l’effort a commencé par se concentrer sur NYC, la phase deux inclura les commentaires du processus d’amélioration du code New York State Stretch 2023. Dans le cadre de ce processus, l’État envisage également la performance basée sur le système comme approche de conformité aux codes énergétiques des bâtiments. En fin de compte, 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 aux niveaux des États et des villes à s’aligner les uns sur les autres », a déclaré Rosenberg. « Ce faisant, nous jouons un rôle en aidant à déplacer les bâtiments à travers l’État de New York vers un avenir plus efficace. »