Quand on parle d’effet de serre, on pense généralement aux gaz relâchés dans l’atmosphère qui contribuent au réchauffement climatique. Des étudiants en génie mécanique ont décidé d’aborder la chose autrement en appliquant le principe de l’effet de serre à une autre échelle. Ils ont installé un capteur qui permet de maximiser l’effet du soleil dans une série de cases vitrées sur le toit d’un hôpital de Sherbrooke. En récupérant l’air chauffé naturellement, il parviennent à réduire la facture de gaz naturel de cet établissement de santé de quelque 15 700 $ par année. Cette idée, en apparence relativement simple, a été raffinée et mise à l’épreuve avec succès par les huit étudiants du projet ARES – Air réchauffé par l’énergie solaire. Depuis deux ans, ils ont réalisé les différentes phases de leur projet au Pavillon d’Youville du Centre de santé et de services sociaux – Institut universitaire de gériatrie de Sherbrooke (CSSS-IUGS).

Une initiative verte et rentable

Le capteur à effet de serre aménagé sur le toit de l’hôpital occupe un espace assez important, et il est bien visible de la rue. La structure en longueur se compose d’une double paroi en tôle contenant un isolant thermique et de panneaux de polycarbonate, et couvre une surface de 92 m².

«Le concept n’est pas nouveau, mais les solutions actuellement offertes sur le marché sont de taille beaucoup plus modeste, explique Simon Lavoie, étudiant en génie mécanique. Notre projet visait à créer une installation de plus grande envergure, mais pour y parvenir, il fallait trouver un partenaire. Le CSSS-IUGS s’est montré intéressé, mais il a d’abord fallu démontrer que l’opération allait être rentable et même générer des économies.»

Le projet a coûté environ 100 000 $ à réaliser, et ses concepteurs ont prévu que l’installation aurait une durée de vie d’une vingtaine d’années. Compte tenu des économies d’énergie engendrées, un retour sur l’investissement est prévu au terme de sept années d’exploitation. La puissance de ce capteur à effet de serre est de 80 000 watts, soit l’équivalent de 80 calorifères domestiques. «Cela peut permettre d’éviter de rejeter 71 tonnes de CO₂ par année, ce qui correspond à la pollution générée par 18 voitures intermédiaires», dit l’étudiant.

Signalons que ce projet étudiant a été conduit en collaboration constante avec un ingénieur de projet du CSSS-IUGS qui a vu à ce que les différentes étapes de réalisation soient conformes aux normes en vigueur. À la Faculté de génie, le professeur François Charron, du Département de génie mécanique, a supervisé le projet dans les phases déterminantes.

Chauffer l’air frais

Le projet étant réalisé dans un établissement de santé, le système devait impérativement prévoir l’apport d’air frais. Pas question, donc, de recycler de l’air vicié pour récupérer de la chaleur. Malgré cette contrainte, le système produit des résultats très encourageants. Même par temps très froid, l’air admis dans l’édifice est réchauffé de manière significative.

«Lors des pointes de températures glaciales de -25 à -30 degrés, on parvient à réchauffer l’air pour qu’il atteigne une température de 0 à -5 degrés. Cela signifie qu’en période d’ensoleillement favorable, le système de chauffage conventionnel opère comme si la température extérieure était autour du point de congélation», illustre Simon Lavoie.

«Nous nous attendons à ce qu’au printemps ou en automne, le chauffage conventionnel soit très peu sollicité, et que notre système permette de répondre à une grande partie des besoins de chauffage», ajoute-t-il. Et peut-on utiliser cette chaleur en été? «Techniquement, il serait possible d’ajouter des éléments pour chauffer l’eau, par exemple, répond l'étudiant. Mais ces systèmes supplémentaires seraient probablement trop coûteux pour justifier l’investissement.»

Plein sud

Si un tel système peut être installé sur différents édifices, les membres du projet ARES ont eu le souci de maximiser les performances en fonction de l’édifice du Pavillon d’Youville.

«Nous avons eu de la chance, puisque l’orientation du bâtiment était plein sud. Cela offre le meilleur potentiel à notre capteur. Toutefois, il a également fallu prendre en compte d’autres éléments dans la conception, dont le poids du prototype et la capacité du toit à l’accueillir», explique Alexandre Koolen, étudiant membre du projet.

Le projet ARES est pour ainsi dire terminé. Les étudiants se réjouissent de voir qu’ils ont réussi leur pari. «Notre objectif était de réaliser ce projet et de faire la preuve qu’il pouvait être rentable. Or, selon les données de performance que nous avons colligées, le système installé au CSSS-IUGS dépasse les performances des meilleurs systèmes actuellement commercialisés», conclut fièrement Simon Lavoie.