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Un ingénieux système canadien de chauffage distingué

Le quartier de la communauté solaire canadienne - Drake Landing (CSDL) a remporté l'édition 2011 de l'Energy Globe World Award par la mise en oeuvre d'un système ingénieux grâce auquel la chaleur du soleil est stockée sous la surface de la Terre.

La CSDL a réussi à combiner la technologie canadienne en matière d’efficacité énergétique à une source énergétique renouvelable et illimitée, le soleil. Ce genre de communauté est sans précédent  dans le monde. Elle constitue la plus grande subdivision de Maisons R-2000 au Canada, chacune d’entre elles présentant une efficacité énergétique de 30 % supérieure à une habitation courante. Elle répond ensuite à 90 % des besoins en chauffage de chaque maison grâce à l’énergie solaire, ce qui diminue la dépendance envers les combustibles fossiles ; enfin, elle permet de réduire chaque année de 5 tonnes les émissions de gaz à effet de serre de chaque maison.

Ce projet représenté par Doug Mc Clenahan comprend 52 foyers de la ville d'Okotoks, dans l'Alberta, qui profitent ainsi d'un système permettant à la chaleur estivale d'être stockée sous la surface de la Terre. Pour se faire, le réseau héliothermique comprend 800 panneaux solaires plats à vitrage simple (inclinaison 45° - Sud) placés en 4 rangées sur les garages détachés qui se trouvent derrière les maisons.

Un liquide antigel - un mélange d'eau et de glycol non toxique - est pompé à travers des capteurs solaires et chauffé par le soleil. Les 800 collecteurs sont reliés entre eux via un réseau de canalisations souterraines qui transportent le liquide chauffé jusqu'à la centrale d'énergie de la communauté. Les capteurs solaires produisent 1,5 mégawatt de puissance thermique au cours d’une journée courante d’été.

La centrale d’énergie de la CSDL constitue le cœur même du réseau d’énergie de quartier. Située dans un coin du parc de la communauté, elle abrite les deux réservoirs thermiques à court terme  de 120 m3, la chaudière de secours au gaz naturel, ainsi que la plus grande partie de l’équipement mécanique, comme les pompes, les échangeurs de chaleur et les dispositifs de commande.

La boucle des capteurs solaires, la boucle du réseau d’énergie de quartier et la boucle du stockage thermique saisonnier en puits passent au travers de la centrale d’énergie.

Pendant les mois chauds, l'eau chauffée est transférée du réservoir de stockage - à court terme - vers le stockage d'énergie thermique souterrain (TSEI) à l'aide d'une structure comprenant un réseau de puits - 144 trous forés qui s'enfoncent sous 37 mètres - couvrant une superficie de 35 mètres de diamètre.

Le réseau de stockage thermique saisonnier en puits est une structure souterraine permettant d’emmagasiner de grandes quantités d’énergie solaire recueillies l’été pour servir l’hiver. L’eau chauffée par énergie solaire est pompée pour le stockage thermique saisonnier en puits à travers un ensemble de canalisations en U.

Comme l'eau chauffée se déplace à travers les canalisations, le flux de chaleur est transféré au sol et aux rochers ambiants qui atteignent une température de 80°C d'ici la fin de l'été. Pour assurer un bon contact thermique avec le sol, le réseau de forage est rempli d'un matériau à haute conductivité thermique.

Lorsque l'hiver arrive et lorsque les habitants réclament du chauffage, l'eau chaude stockée dans le TSEI passe alors vers le réservoir de stockage - à court terme - du centre énergétique avant d'être distribuée aux foyers à travers une boucle de chauffage urbain. La température de l'eau qui circule à travers ces conduites est généralement comprise entre 40 et 50°C. Dans chaque maison, l’eau chauffée passe au travers d’un système de traitement de l’air installé au sous-sol, évitant ainsi le recours à une chaudière classique. La chaleur est transférée de l’eau à l’air pour, ensuite, être distribuée partout dans le bâtiment à l’aide de conduits.

Pour répondre à la demande en eau chaude, chaque maison est équipée sur le toit de deux capteurs solaires automatiques uniques en leur genre. Ces derniers sont reliés à un chauffe-eau à énergie solaire installé au sous-sol. L’énergie solaire permet ainsi de répondre, chaque année, à près de 60 % des besoins domestiques en eau chaude. Lorsque cette sorte d’énergie n’est pas disponible, un appareil à eau chaude, à conversion de puissance et alimentée au gaz naturel, prend alors la relève.

Les résultats obtenus :

  • Les besoins en énergie d’une maison canadienne courante se répartissent ainsi : 60 % de ceux-ci portent sur le chauffage des espaces, 20 % sur le chauffage de l’eau, et 20 % sur le fonctionnement des appareils, l’éclairage et diverses autres fins.
  • Le chauffage des espaces : Plus de 90 % de l’énergie utilisée pour le chauffage des espaces dans une maison de la CSDL au cours d’une année est constituée d’énergie solaire. Même dans un hiver et un printemps inhabituellement froids, 85 % de la chaleur nécessaire est tirée du soleil.
  • Le chauffage de l’eau : La combinaison de conduits à haut rendement, de chauffe-eau au gaz naturel et de dispositifs d’économie d’eau permet à chaque maison de la CSDL de consommer entre 65 et 70 % moins de gaz naturel pour chauffer l’eau que les maisons neuves courantes.

Ce bilan signifie des économies annuelles d’une tonne d’émissions de gaz à effet de serre par maison.

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