L'Atlantique à Philadelphie, PA
Obtention de la certification LEED OR
Surnommé le « quartier des milliardaires » de Philadelphie, le quartier qui entoure l'intersection de Spruce et South Broad Street est imprégné d'art. Au cours des dernières années, la région a connu une renaissance de l'immobilier moderne. Plusieurs immeubles à usage mixte ont été convertis en résidences ultra-haut de gamme, mais aucun n'est aussi remarquable que The Atlantic.
Situé à côté du Merriam Theatre, du Kimmel Center for the Performing Arts et de l'Université des Arts, l'Atlantic a vu sa riche histoire débuter en 1922 en tant que siège de l'Atlantic-Richfield Oil Company. Le bâtiment de 22 étages est aujourd'hui certifié LEED Gold et abrite 228 appartements, dont peu d'équivalents dans la ville de l'amour fraternel.
Post Brothers, une société de développement immobilier multifamilial basée à Philadelphie, possède et exploite The Atlantic. Au début du projet de rénovation ambitieux, l'architecte Rafael Vinoly a été choisi pour donner à ce bâtiment centenaire la splendeur de Breaux Arts. Les objectifs du projet, qui consistaient à créer chaque élément d'une vie urbaine exquise, s'accompagnaient du désir de fournir les plus hauts niveaux de durabilité environnementale.
L'énergie électrique de The Atlantic est entièrement générée par l'énergie éolienne. L'empreinte carbone est quasiment inexistante et s'accompagne de matériaux de construction issus de sources responsables, de normes strictes en matière de qualité de l'air intérieur, d'une enveloppe de bâtiment à haute performance, d'un éclairage LED et, bien sûr, d'un système de chauffage, de ventilation et de climatisation extraordinairement efficace.
Confort et efficacité haut de gamme
« Ce projet de rénovation avait été initialement conçu comme un projet de pompe à chaleur à eau chaude », a déclaré Chuck Maun, vendeur chez Sass, Moore & Associates (SMA), une société basée à Philadelphie. SMA représente Williams Comfort Products, l'un des principaux fabricants de produits IPS (Integrated Piping System).
« Les pompes à chaleur à eau sont certainement suffisamment efficaces pour obtenir la certification LEED OR, mais en proposant un système IPS, nous avons présenté à Post Brothers une option permettant d'économiser de l'argent tout en augmentant les performances », a poursuivi Maun. « Une plus grande durabilité à moindre coût était très attrayante pour eux. »
IPS est un système de tuyauterie hydronique qui utilise les canalisations d'eau chaude et d'eau froide domestiques pour la distribution d'eau aux unités terminales CVC propriétaires. Le système de tuyauterie peut remplir une double fonction car tous les composants sont certifiés NSF 61.
Advanced Engineering, une société d'ingénierie MEP et de protection incendie de Philadelphie, a été chargée de la conception du système. En activité depuis 2002, la moitié du travail de l'entreprise se déroule à Philadelphie, tandis que l'autre moitié est dispersée dans tout le pays. Ces dernières années, elle s'est taillé une place sur le marché de l'immobilier multifamilial en transformant et en réhabilitant entièrement une série de grands bâtiments anciens en appartements et condos haut de gamme. Cela a créé un portefeuille solide qui s'applique au travail effectué à The Atlantic.
« Post Brothers nous a proposé cette idée après avoir entendu parler de l’IPS par Chuck Maun », a déclaré Jerry Fink, l’un des trois partenaires d’Advanced Engineering. « Nous n’avions jamais conçu de système IPS auparavant, mais nous avions travaillé avec Post Brothers sur plusieurs projets et souhaitions explorer l’idée. Après avoir examiné les objectifs du projet et comparé tous les coûts impliqués, l’IPS est devenu la base de la conception. »
Le système a été installé par l'entrepreneur en mécanique Worth & Company, Inc. au cours de la rénovation qui a duré un an et demi. Les systèmes IPS sont non seulement économes en énergie, mais leur conception unique permet d'économiser de l'espace et des matières premières tout en réduisant les coûts initiaux, d'exploitation et de maintenance. Ils fonctionnent comme un système hydronique à quatre tuyaux avec l'avantage supplémentaire du refroidissement par économiseur.
Dans cette application, l'eau à 120°F provenant de la conduite d'eau chaude sanitaire 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 approuvé pour l'eau potable, l'eau est renvoyée vers la conduite de recirculation du bâtiment. La fonction de refroidissement du système fonctionne de manière similaire. L'ajout d'un retour d'eau froide domestique de taille normale pour obtenir un véritable système à quatre tuyaux a un impact minimal sur le coût initial.
Refroidissement par économiseur
Dans le cas de The Atlantic, les ventilo-convecteurs Williams pèsent entre une et cinq tonnes, les plus grandes unités servant aux espaces communs et aux espaces à usage mixte.
Williams a été le pionnier du système IPS et a perfectionné la conception des ventilo-convecteurs IPS. Au cours des 12 dernières années, ces systèmes ont été installés dans plus de 170 bâtiments aux États-Unis.
Les ventilo-convecteurs de type « escamotable » utilisés dans l'ensemble de The Atlantic sont dotés d'une alimentation et d'un retour par conduits, bien que diverses configurations soient disponibles chez Williams. Outre ceux des espaces communs, chaque unité terminale est équipée d'un thermostat individuel, offrant aux occupants un contrôle total de leur environnement. L'architecte a utilisé des registres longs et minces pour alimenter en air chaque espace, préservant ainsi l'aspect moderne.
Comme l'eau potable passe par les ventilo-convecteurs, les unités doivent être certifiées NSF 61. Le fait que les conduites de plomberie desservent les appareils d'eau et les unités terminales réduit considérablement les coûts et le temps d'installation, tout en offrant le confort et la contrôlabilité communs aux systèmes de ventilo-convecteurs à quatre tubes. Ainsi, les systèmes IPS peuvent fournir simultanément le chauffage et le refroidissement dans des zones adjacentes.
Non seulement les matériaux de tuyauterie et la main-d'œuvre sont minimisés, mais toutes les dépenses liées aux équipements hydroniques sont considérablement réduites (pompes, etc.) sans pour autant renoncer aux avantages de confort et d'efficacité inhérents aux systèmes hydroniques. Les systèmes IPS offrent également des niveaux d'efficacité énergétique qui rivalisent avec tout autre système CVC commercial sur le marché et offrent la possibilité de capitaliser sur le refroidissement par économiseur (refroidissement gratuit).
L'eau froide du réseau assure le refroidissement sans aide tant qu'elle entre dans le bâtiment à une température inférieure ou égale à 62 °C. C'est ce qu'on appelle le refroidissement par économiseur. Lorsque l'eau du réseau n'est pas suffisamment froide pour satisfaire entièrement la demande de refroidissement, des refroidisseurs sont utilisés pour compléter la capacité de refroidissement de la boucle de recirculation de l'eau froide. Pour garantir la sécurité de l'eau potable, le refroidisseur est isolé de l'eau domestique par un échangeur de chaleur à double paroi en acier inoxydable.
Essentiellement, l’IPS offre l’efficacité et les économies d’énergie d’un système vert, mais l’abordabilité d’une solution low-tech (PTAC) sans placer de composants bruyants et nécessitant beaucoup d’entretien dans l’espace occupé.
La conception et l'équipement créent des économies
Outre les ventilo-convecteurs certifiés NSF 61 et une conception de tuyauterie polyvalente, les composants mécaniques de The Atlantic ressemblent beaucoup à ce que l'on pourrait trouver dans une pompe à chaleur à source d'eau ou dans une installation de ventilo-convecteur à quatre tuyaux.
Le refroidissement supplémentaire est assuré par une tour de refroidissement en fibre de verre REYMSA de 750 tonnes et une paire de compresseurs à vis Dunham Bush de 375 tonnes.
Comme pour presque tous les systèmes d'eau chaude sanitaire commerciaux, des chaudières ou des chauffe-eau à volume sont utilisés pour produire de l'eau chaude. Lorsqu'il y a un besoin d'appoint en eau chaude, le retour d'eau froide est utilisé comme source. Comme le retour d'eau froide est plus chaud que l'eau de distribution provenant de la rue, l'énergie est économisée.
À The Atlantic, trois grandes chaudières à condensation génèrent de l'eau chaude pour un grand réservoir de stockage. L'eau est tempérée à 120°F avant d'être fournie au bâtiment pour le chauffage et l'ECS. Une paire de grands échangeurs de chaleur à plaques et à cadre Taco Comfort Solutions sont utilisés entre les chaudières et le réservoir de stockage.
Ces échangeurs de chaleur ont été sélectionnés car ils étaient parmi les rares à pouvoir supporter la haute pression requise dans le bâtiment ; 300 PSI à des entrées de six pouces.
Bien entendu, toutes les conduites d'alimentation et de retour du bâtiment sont également certifiées NSF 61. Les tuyaux entre 10 et 304 pouces sont en acier inoxydable XNUMX. Le cuivre a été utilisé sur tout ce qui est inférieur à XNUMX pouces, et des raccords Victaulic ont été utilisés pour tous les raccords de tuyauterie, qu'ils soient en acier inoxydable ou en cuivre.
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 la bobine. Conformément à la norme ANSI, le panneau de commande ouvre la vanne de zone de la bobine pendant une brève période chaque jour pour éliminer la possibilité de stagnation dans le système.
« Un véritable système à quatre tubes aurait été trop coûteux », a déclaré Fink. « La conception IPS nous a permis d’utiliser une approche à ventilo-convecteur à quatre tubes, et les économies d’installation l’ont rendu compétitif par rapport aux autres types de systèmes que nous envisagions. Il a également permis d’obtenir des points LEED tout en créant un environnement intérieur extrêmement silencieux et confortable. »
Pour fournir de l'air extérieur dédié, Worth & Company a installé plusieurs systèmes d'air extérieur dédiés AAON (DOAS) sur le toit du bâtiment. Cet air entre dans le bâtiment par des conduits qui aboutissent dans les couloirs et autres espaces communs.
Le résultat final est un système de chauffage et de climatisation LEED qui permet de réaliser des économies importantes. Les systèmes IPS sont idéaux pour l'hôtellerie, les résidences-services, les copropriétés, les appartements ou toute autre installation occupée 24 heures sur 24.
« Nous n’avons jamais vu les copies papier de la conception originale », a déclaré Maun. « Cependant, nous comprenons que les économies de coûts initiales générées par le système IPS Williams, par rapport à la conception WSHP originale, étaient d’environ 900,000 XNUMX $. Mais ce n’est que le début. Les systèmes IPS sont intrinsèquement peu coûteux à entretenir et à exploiter, par rapport à tout autre système CVC commercial. Ils présentent également la longue durée de vie que l’on peut attendre de tout système hydronique. »
Autres applications
Les 19 professionnels de la conception d'Advanced Engineering travaillent actuellement sur un bâtiment à usage mixte de huit étages à Allentown, en Pennsylvanie. L'immeuble était entièrement destiné à des bureaux lors de sa construction. Aujourd'hui, quatre de ses étages sont en cours de conversion en espace de vie multifamilial. Fink a proposé une conception IPS pour la partie résidentielle du bâtiment.
« Nous avons étudié le projet et rencontré l'équipe propriétaire », a déclaré Fink. « Ils semblent très intéressés par l'IPS. Nous terminerons la phase de schématisation d'ici quelques semaines, après quoi nous exposerons notre approche système avec l'IPS. »
En effet, le bâtiment dispose déjà d'une installation centrale. Les refroidisseurs et les chaudières à vapeur sont couplés à des boîtes VAV. L'idée de Fink est de laisser le système existant en place là où le bâtiment restera des bureaux. Les zones converties en espace de vie nécessiteront de toute façon un système de plomberie entièrement nouveau, alors pourquoi ne pas utiliser des composants certifiés NSF 61 et éliminer les
trois oiseaux avec une pierre : plomberie, chauffage et climatisation ?
« De cette manière, nous pouvons installer des ventilo-convecteurs séparés dans les espaces résidentiels », a déclaré Fink. « Nous pouvons fournir un chauffage et une climatisation silencieux, efficaces et confortables à un coût réduit. Si je n'avais pas participé à un projet IPS à The Atlantic, je ne serais pas aussi bien informé sur les avantages que cela peut apporter à un projet comme celui-ci. »
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