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BIPV / T pour de réduction du risque de transmission d'agents pathogènes en suspension dans l'air

BIPV / T intégré au bâtiment modulaire innovant pour la modernisation des bâtiments à des fins d'efficacité énergétique et de réduction du risque de transmission d'agents pathogènes en suspension dans l'air (tels que COVID19) dans les espaces intérieurs
Published By NovoSolTech Comany, R&D department.


Le secteur du bâtiment représente environ 32% de la consommation totale d’énergie dans le monde [1]. D’ailleurs les futurs bâtiments peuvent être conçus pour réduire leur consommation d’énergie, les bâtiments existants constituent quand même la plus grande partie des bâtiments en service [2]. Par conséquent, rééquipement des bâtiments existants avec d’enveloppes génératrices d’énergie est une méthode efficace pour améliorer leur efficacité énergétique, spécialement pour des bâtiments plus âgés.Notamment, 50% de la consommation totale d’énergie d’un bâtiment à usage général sont dissipés dans son enveloppe [3]. Comme un cas dans cette recherche, au Québec, de nombreux bâtiments ont des problèmes d’enveloppe qui entraînent une consommation d’énergie plus élevée. L’amélioration de l’efficacité énergétique des enveloppes du bâtiment est une méthode prioritaire pour réduire la demande en énergie du secteur du bâtiment. D'autre part, en raison du risque de transmission d'agents pathogènes aéroportés (comme le COVID19) dans les climats froids (Canada), l'amélioration de l'air intérieur en équilibrant la température de l'air, l'humidité relative et la filtration peut être une mesure d'urgence pour aider la santé des gens, en particulier dans cette quarantaine et des bâtiments importants, tels que l'hôpital, les écoles et les bureaux. Par conséquent, le message principal de cette recherche est Masque facial vs masque de façade; nous avons besoin d'un masque spécial pour la construction pour améliorer la santé humaine et les protéger de la transmission d'agents pathogènes aéroportés, en plus de réduire la demande de chauffage et de refroidissement et d'améliorer le niveau de confort des espaces de vie. Une nouvelle façon d’améliorer la performance des bâtiments et la qualité de l'air intérieur, et d’intégrer les énergies renouvelables dans l’environnement construit consiste à intégrer les techniques photovoltaïques dans les enveloppe des bâtiments. Les systèmes photovoltaïques/thermiques intégrés au bâtiment (BIPV/T) peuvent représenter une solution puissante et polyvalente pour répondre à la demande croissante de bâtiments à haut rendement énergétique, en générant de l’énergie électrique, assurer le chauffage, et améliorer la performance globale et la qualité de l'air des bâtiments. À la suite différente composante et fonctions de l’enveloppe, la rénovation PV/T de bâtiments existants nécessite une approche intégrée pour envisager des approches pratiques également peu coûteuses, en particulier lorsque la préfabrication est utilisée. Il existe peu de documentation sur la conception de plans optimaux de réhabilitation PV/T pour la rénovation de bâtiments existants, et il n'y a pas de recherche sur le BIPV / T comme masque de façade de bâtiment pour protéger les utilisateurs de la transmission d'agents pathogènes aéroportés (COVID-19). De tels plans permettent d’économiser de l’énergie et de l’argent, tout en augmentant la productivité des utilisateurs à l’échelle de la pièce et la ville et peut aider à diminuer la transmission d'agents pathogènes aéroportés (COVID-19). Le but de cette recherche est de concevoir un plan de modernisation PV / T optimal. Dans ce plan, l’efficacité des performances PV/T pour économiser de l'énergie et améliorer la qualité de l'air en étudiant la disposition du système, le temps d’installation et de mise à niveau par un système sans cadre et le cout d’un système modulaire seront considérés. En conséquence, cette recherche examinera de ces facteurs lors de la planification et de la conception de modernisation. Les résultats de la recherche sont extrêmement précieux pour le Québec et le Canada avec un climat froid, car ils sont axés sur les économies d’énergie dans le fonctionnement des bâtiments et l’atteinte d’un plus haut degré de durabilité.



Par rapport au problème de la recherche, cette recherche vise à: 1) Identifier et développer des approches prometteuses pour la modernisation du PV/T par temps froid, en particulier au Québec, Canada. 2) Améliorer l’efficacité d’un système de la disposition PV/T multifonctionnelle en comptes différents composants et fonctions de l’enveloppe du bâtiment, tels que mûr, fenêtre, et code national du bâtiment du Canada (NBC). 3) Concevoir un système d’installation optimale pour le rééquipement de PV/T afin de réduire le temps d’installation, la flexion, d’améliorer la répartition des contraintes et enfin de s’adapter au montage de la structure du bâtiment existante. 4) Concevoir et optimiser une structure et un système PV/T modulaires permettant de gagner du temps et de l’argent en cours de rénovation. Le résultat de cette sera un système PV/T qui pourrait constituer là-bas des investissements futurs dans la rénovation de bâtiments au Canada pour améliorer l’efficacité énergétique.


Cette recherche a appliqué une méthodologie quantitative pour atteindre les objectifs. En premier lieu, une analyse documentaire des précédents a été menée pour montrer des lacunes dans la modernisation d’un plan photovoltaïque dans un bâtiment existant dans et comment le BIPV / T peut avoir un effet sur la réduction de la transmission des agents pathogènes aéroportés un climat froid, au Québec. Cette recherche multi objectif sera divisée en différant parties à évaluer et à mesurer par des expérimentations empiriques et théoriques. A) Performance globale, électrique, thermique, et effet sur la qualité de l'air: Les différentes dispositions de PV/T à utiliser par temps froid et l’efficacité de la conversion de rayonnement solaire en thermique et électrique et comment PV / T peut équilibrer la température de l'air, l'humidité relative et le filtrage de l'air pour réduire le risque de transmission d'agents pathogènes aéroportés (COVID-19) seront évaluées par un logiciel de simulation développé sur mesure, puis mesurées en s’appliquant à des expériences réalisées dans des installations d’essais extérieurs- intérieure. Les données observées dans cette phase peuvent être utilisées directement pour évaluer les prochaines phases. B) Confort intérieur: À propos des système PV/T dans les conditions de confort intérieur de température, humidité, acoustique et éclairage, qui peut être évaluée par un logiciel de simulation comme EnergyPlus, et mesuré expérimentalement dans le laboratoire de performance de l’enveloppe du bâtiment (BEPL) de l’Université Concordia. C) Aspects de l’intégration architectonique: Se référant à la recherche sur les aspects visuels, l’adaptabilité aux couleurs et aux formes, la comptabilité dimensionnelle et l’adaptation au bâtiment. D) Interface avec l’industrie de la construction: Se référant aux techniques d'installation de modélisation et d'évaluation, à la maintenance, à la durabilité, aux codes de régulation et à la confrontation des coûts et des avantages perçus de la mise en œuvre du système PV/T. Finalement, les données obtenues lors des dernières phases serviront à appliquer une optimisation multi objectif. Le dimensionnement approprié de chaque phase et des données sera réalisé à l'aide de l'algorithme de tri génétique non dominé (NSGA-II) dans le logiciel jEPlus + EA.




Cette mémoire contribuerait au domaine de la modernisation des enveloppes du bâtiment et du système d’énergie solaire. Bien que la littérature d'un plan de réhabilitation PV/T optimale ait rarement été réalisée, cette recherche tente de combler les lacunes dans ce domaine. Le nouveau plan proposé offrira une nouvelle faisabilité aux bâtiments existants, pas seulement au Québec mais aussi à grande échelle, à toutes les régions froides afin d’améliorer la performance énergétique en modernisant les systèmes PV/T. Les ingénieurs du secteur de la construction au Canada, les décideurs, les régulateurs locaux et les propriétaires d'immeubles sont les bénéficiaires de cette recherche. Il leur offre les outils et les connaissances pratiques nécessaires pour rééquipement le système PV/T en tant que solution optimale pour le bâtiment existant en matière d'efficacité énergétique.


Bibliographie

[1] Khatib, H. IEA world energy outlook 2011: A commentEnergy Policy, 2012;48: pp.737 – 743.

[2] Bo Wang, Xiaohua Xia, Jiangfeng Zhang. “A multi-objective optimization model for the life-cycle cost analysis and retrofitting planning of buildings.” Energy and Buildings, 2014, 77: pp.227 – 235.

[3] Lazaros Elias Mavromatidis, Anna Bykalyuk, Hervé Lequay. “Development of polynomial regression models for composite dynamic envelopes thermal performance forecasting.” Applied Energy, 2013; 104:379 – 391.

[4] Christoph Maurer, Christoph Cappel, Tilmann E. Kuhn. Progress in building-integrated solar thermal systems. Solar Energy, 2017; 154: pp.158–186.

[5] Nuria Martín-Chivelet, Juan Carlos Gutiérrez, Miguel Alonso-Abella, Faustino Chenlo, and José Cuenca. Building Retrofit with Photovoltaics: Construction and Performance of a BIPV Ventilated Façade. Energies, 2018; 11: pp.1719.

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