Hôtel Hewing
Équilibrer le luxe, la durabilité et le coût
En 1897, bien avant que Minneapolis et St. Paul, dans le Minnesota, ne s'étendent ensemble pour former les Twin Cities, le promoteur George Henry Andrews a construit un entrepôt de matériel agricole dans le quartier désormais branché de North Loop, juste à l'ouest du fleuve Mississippi.
Aujourd'hui, ce bâtiment en briques et en bois taillé à la main est l'un des plus beaux hôtels de luxe de Minneapolis. Il a rempli de nombreuses autres fonctions tout au long de son histoire, mais aucune n'a été aussi illustre que celle d'abriter l'hôtel Hewing de 124 chambres. Le nom de l'hôtel est un clin d'œil à l'industrie du bois qui a autrefois propulsé la ville à sa stature actuelle.
Transformer l'histoire
L'hôtel Hewing fait partie d'une modeste collection d'hôtels-boutiques pas si modestes que ça, organisés par Aparium, un groupe hôtelier spécialisé dans la conversion de structures historiques en hébergements haut de gamme.
L'ambiance de l'hôtel correspond parfaitement à l'ambiance chic et industrielle progressive du North Loop, grâce au travail d'ESG Architecture and Design et au travail effectué par l'entrepreneur général Greiner Construction. Dès le début, les promoteurs ont insisté pour que l'établissement soit aussi performant, tant sur le plan environnemental que financier, qu'esthétique et convivialité.
Le secteur de l'hôtellerie est connu pour sa forte compétitivité. L'une des principales possibilités pour un hôtel de réduire ses coûts est de surveiller attentivement les systèmes qui le desservent. Le chauffage, la climatisation et la production d'eau chaude sanitaire représentent environ 60 % de l'énergie consommée dans un hôtel.
Éliminer les options
« Minneapolis est une ville où les températures sont extrêmes », a déclaré Tom Suek, directeur des installations de l'hôtel Hewing. « Le confort des clients de l'hôtel ne peut pas être abordé de manière désinvolte. »
Avant le début des travaux de rénovation de 38 millions de dollars, une attention particulière a été portée au système de chauffage et de climatisation qui desservirait l'hôtel. Réduire la consommation d'énergie est certainement prudent, mais les objectifs environnementaux devaient être soigneusement équilibrés avec la réactivité du système CVC spécifié.
Le fait d'être « vert » attire également les clients, en particulier les plus aisés. La question qui se posait aux promoteurs était de savoir si la réduction de l'empreinte carbone du bâtiment était contre-productive pour offrir un confort haut de gamme tout en limitant les coûts initiaux. Cela est particulièrement vrai pour une structure de 126 116,000 pieds carrés vieille de XNUMX ans.
Choisir l'efficacité avec le système de ventilo-convecteur IPS
En consultation avec le développeur sur la sélection du système CVC, Kelly Hauenstein, ingénieur commercial chez Schwab Vollhaber Lubratt, Inc., a exploré de nombreuses options pour le système CVC de l'hôtel Hewing, notamment les pompes à chaleur à source d'eau, les systèmes hydroniques à deux et quatre tuyaux, les unités PTAC, les pompes à chaleur VRF et l'IPS (système de tuyauterie intégré).
Les unités PTAC, bien qu'offrant le coût initial le plus bas, ont été rapidement abandonnées en raison de leur inefficacité, de leur bruit et de leur aspect visuel dégradant. Les systèmes hydroniques à deux tuyaux, bien qu'efficaces et durables, n'avaient pas la capacité de chauffer une zone tout en refroidissant simultanément une autre.
Les pompes à chaleur à eau et les systèmes hydroniques à quatre tubes étaient de sérieux candidats en raison de leur efficacité et de leur confort inhérents, mais ont finalement été éliminés en raison des coûts initiaux élevés. Les systèmes VRF offraient une alternative intermédiaire en termes de coût initial, mais n'offraient pas le cycle de vie du système que recherchait la direction de l'hôtel. L'efficacité des pompes à chaleur VRF dans un climat nordique a également été remise en question.
« Le client revenait sans cesse sur le système de ventilo-convecteur IPS fabriqué par Williams Comfort Products », a déclaré Hauenstein. « Il avait le bon prix, offrait une longue durée de vie au système et la possibilité de chauffer et de refroidir simultanément des zones adjacentes sans placer d'équipement bruyant dans la chambre. Le fait qu'un système IPS réduirait l'utilisation de réfrigérants par l'hôtel était la cerise sur le gâteau.
Tuyauterie à double usage
IPS est un système de tuyauterie qui utilise les canalisations d'eau domestique pour la distribution d'eau chaude et d'eau froide aux unités terminales de ventilo-convecteurs brevetées et certifiées NSF 61. La même eau chaude et froide utilisée pour alimenter les éviers et les douches est également utilisée dans les ventilo-convecteurs du système. Cela est possible grâce à deux conduites d'eau en circulation constante dans tout le bâtiment : une chaude et une froide. Chaque composant du système de tuyauterie est conçu pour une utilisation potable. Les ventilo-convecteurs sont construits avec du cuivre certifié NSF/ANSI 61 et 372. Chaque composant des ventilo-convecteurs et du système, comme les circulateurs en acier inoxydable, est homologué NSF-61.
Le système IPS innovant
Williams Comfort Products a été le pionnier du système IPS et a perfectionné la conception des ventilo-convecteurs IPS. Au cours des quinze dernières années, les systèmes Williams ont été installés dans des centaines de bâtiments aux États-Unis et au Canada.
L'utilisation du système de tuyauterie domestique pour transporter l'eau du système CVC réduit considérablement les coûts et le temps d'installation. Comme l'eau chaude et l'eau froide sont disponibles partout dans le bâtiment à tout moment, les systèmes IPS assurent simultanément le chauffage et le refroidissement dans les zones adjacentes, tout comme un système de ventilo-convecteur à quatre tuyaux classique. Les économies sont réalisées en éliminant la tuyauterie dédiée au système hydronique du périmètre des travaux.
L'eau chaude provenant de la ligne de recirculation d'ECS est introduite dans le ventilo-convecteur via une vanne de zone lorsque le thermostat de la pièce demande de la chaleur. Après avoir traversé le serpentin de chauffage, elle est renvoyée vers la ligne d'ECS.
La fonction de refroidissement du système fonctionne de manière similaire. Après avoir traversé le ventilo-convecteur, l'eau froide est renvoyée vers la conduite d'eau réfrigérée. Le seul élément unique du système d'eau potable froide du bâtiment est la présence d'une conduite de retour.
En cas d'absence de demande de chauffage ou de refroidissement pendant une période prolongée, le panneau de commande exclusif de Williams est doté d'une minuterie de purge de serpentin dans chaque ventilo-convecteur. Conformément à la norme ANSI, le panneau de commande ouvre la vanne de zone du serpentin pendant une brève période chaque jour pour éliminer la possibilité de stagnation dans le système.
Le résultat final est un système de chauffage et de climatisation silencieux et conforme aux normes LEED qui permet de réaliser des économies importantes sur les coûts d'installation, de maintenance et d'exploitation pour un confort de haute qualité. Les installations IPS sont idéales pour l'hôtellerie, les résidences pour personnes âgées, les copropriétés, les appartements ou toute autre installation occupée 24 heures sur 24. En substance, IPS offre l'efficacité et les économies d'énergie d'un système écologique, mais l'abordabilité d'une solution low-tech sans placer de composants bruyants et nécessitant beaucoup de maintenance dans l'espace occupé. « En plus de ses autres avantages, IPS offre la capacité unique de capitaliser sur le refroidissement par économiseur », a déclaré Hauenstein.
Refroidissement par économiseur
Comme l'eau domestique d'un système IPS remplit une double fonction, l'eau froide d'alimentation peut assurer le refroidissement sans aide tant que l'eau provenant de la rue est suffisamment froide. C'est ce qu'on appelle le refroidissement par économiseur. Dans le cas de l'hôtel Hewing, l'eau des services publics entre dans le bâtiment à une température moyenne annuelle de 49°F.
À la fin de l'été, lorsque l'eau du réseau est trop chaude pour satisfaire complètement la demande de refroidissement, un refroidisseur est généralement utilisé pour compléter la capacité de refroidissement de la boucle de recirculation d'eau froide. Pour garantir la sécurité de l'eau potable, le refroidisseur est isolé de l'eau domestique via un échangeur de chaleur à double paroi.
Pour augmenter encore l'efficacité du système, la conduite de retour d'eau froide est utilisée comme source d'eau d'appoint pour le système d'eau chaude. Après avoir été utilisée pour satisfaire diverses charges de refroidissement dans tout le bâtiment, la conduite de retour d'eau froide est plus chaude que l'eau de service provenant de la rue.
Conception mécanique et composants
« Modern Heating and Air m’a contacté pour une assistance à la conception de ce projet », a déclaré Hauenstein. « Il y a eu une certaine résistance au début car aucune des parties impliquées n’avait installé de système IPS auparavant. En fin de compte, les économies de coûts générées par l’approche IPS ont surmonté cette résistance. Peu de temps après, j’ai travaillé avec Steen Engineering pour modifier leurs plans. »
Modern Heating and Air a travaillé à l'installation des boucles de recirculation chaude et froide dans toute la structure évidée tout en préparant la salle mécanique aux changements nécessaires.
« Il y a trois chaudières ici maintenant », a déclaré Suek. « Deux grandes chaudières Clever Brooks existaient et Modern a ajouté une chaudière à condensation Aerco. Les chaudières existantes étaient, et sont toujours, redondantes. Elles ne sont nécessaires qu'au cœur de l'hiver, lorsque la demande de chaleur dépasse la capacité de la chaudière à haut rendement. Même dans ce cas, les plus grandes chaudières tournent en tête et n'ont jamais été nécessaires toutes les deux. »
« Le système Trane BAS de l'hôtel règle les chaudières en fonction de la demande », poursuit Suek, qui, avec le reste de l'équipe de maintenance, gère l'entretien des différents systèmes de l'hôtel.
Isolés des chaudières par un grand échangeur de chaleur à plaques et châssis, quatre réservoirs de stockage en acier Niles de 200 gallons offrent une capacité de secours suffisante pour le système d'ECS et de chauffage. La boucle d'eau chaude est alimentée par une paire de pompes Taco redondantes.
Dans les chambres et les espaces communs du bâtiment, 126 ventilo-convecteurs Williams LH-R sont installés au-dessus du plafond. Le ventilo-convecteur LH-R, avec un plénum de retour d'air arrière, est disponible dans des capacités comprises entre 200 et 1200 XNUMX piXNUMX/min. Les ventilo-convecteurs des espaces communs sont contrôlés par le système de gestion de la climatisation, tandis que les chambres sont contrôlées individuellement par l'occupant.
Pour la climatisation, les ventilo-convecteurs peuvent recevoir de l'eau froide de trois sources. En été, lorsque le refroidissement par économiseur n'est pas suffisant, le refroidisseur à fluide sec Krack ou un refroidisseur à air Daiken complètent la capacité de refroidissement. Le choix de l'unité à mettre en service dépend de la température extérieure ambiante.
Avantages en termes de maintenance et d'économies
« J’apprécie vraiment la simplicité du système IPS », a déclaré Suek, qui travaille dans le domaine de l’entretien du secteur de l’hôtellerie depuis des années. « J’ai entretenu un vieux gratte-ciel avec un système radiant qui présentait des problèmes majeurs de zonage et d’équilibrage, en partie parce qu’il n’avait pas été installé correctement. J’ai également entretenu un système de pompe à chaleur à eau. En comparaison, le système IPS s’est avéré le meilleur du point de vue du confort et de l’entretien. »
Selon Suek, il n'a rencontré que quelques petits problèmes de maintenance avec le système CVC de l'hôtel Hewing, et c'était avant l'installation d'un système de traitement de l'eau. Plusieurs actionneurs ont explosé et sont tombés en panne.
« L'eau de Minneapolis est très dure », a-t-il déclaré. « Depuis que nous avons installé un système d'adoucissement de l'eau, nous avons eu beaucoup moins de problèmes de tartre. Et même en cas de problème, le système IPS est très facile à réparer. Il s'agit d'un système CVC sans problème avec des niveaux de confort fantastiques dans tout le bâtiment. »
« Au cours des six premiers mois suivant l'ouverture de l'hôtel, nous avons constaté que le nouveau système CVC permettait de réaliser de fantastiques économies d'énergie », a déclaré Andy Lushi, qui a géré les systèmes mécaniques de l'hôtel Hewing pendant trois ans. En tant que prédécesseur de Suek et premier directeur des installations de l'hôtel, Lushi n'a pas tardé à comparer les performances énergétiques à celles d'autres bâtiments similaires au sein de la famille d'établissements hôteliers de la société.
« Nous avons réalisé une économie de 50 % à l’hôtel Hewing par rapport à d’autres établissements de 100 chambres de même taille au sein de notre réseau », a-t-il poursuivi. « C’est sans aucun doute le résultat de l’association d’une chaudière à haut rendement avec le système IPS. J’ai été surpris par les résultats et j’ai recommandé IPS pour nos autres établissements. »
Le système fonctionne comme prévu, en réduisant les coûts initiaux et d'exploitation, en réduisant l'impact environnemental de l'hôtel et en optimisant le confort des occupants.
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