Energy use of Building Integrated Agricultural (BIA) space and its impact on the host building

Résumé

L'intérêt croissant pour l'agriculture urbaine (AU) découle de divers facteurs tels que la densification urbaine, la demande croissante en alimentation et l'impératif d'améliorer l'accessibilité alimentaire. L'agriculture en environnement contrôlé (AEC) peut être considérée comme l'un des options viables de l'AU, et gagne en popularité car elle permet la production alimentaire toute l'année dans les climats froids et les zones urbaines. Dans des régions comme le Québec, aux climats difficiles, la production agricole toute l'année est facilitée par des environnements contrôlés, allant des serres traditionnelles au sol aux espaces d’agriculture intégrée au bâtiment (AIB). L’AEC offre de nombreux avantages, notamment une productivité accrue des cultures, l'élimination de l'utilisation de pesticides chimiques et la possibilité de contrôler les conditions intérieures indépendamment du climat extérieur. Cependant, les impacts potentiels de ces méthodes de production restent mal compris en raison d'un manque de données et d'analyses approfondies. L'utilisation de systèmes agricoles sophistiqués dans des espaces intégrés aux bâtiments, tels que des installations hydroponiques empilées verticalement sous un éclairage artificiel, permet un contrôle précis des conditions environnementales. Le contrôle précis des conditions environnementales intérieures, telles que la température de l'air, l'humidité, la concentration de dioxyde de carbone (CO2) et les paramètres d'éclairage (y compris le type d'éclairage, l'intensité et la durée des périodes lumineuses/sombres), entraîne des rendements nettement plus élevés par rapport à l'agriculture conventionnelle. Néanmoins, ces avantages sont compensés par la consommation d'énergie substantielle associée aux pratiques de AEC, notamment l'utilisation de l'éclairage artificiel. L'objectif principal de cette thèse est de quantifier les effets de ces conditions intérieures qui sont essentielles pour atténuer l'empreinte environnementale et la consommation d'énergie associées à ce type de production alimentaire, en mettant l'accent sur la nécessité d'une évaluation approfondie. L'étude proposée évalue la performance énergétique globale (c'est-à-dire la consommation annuelle d'énergie et la demande électrique maximale) d'un espace d'Agriculture Intégrée au Bâtiment (AIB) à l'intérieur de son bâtiment hôte, un immeuble de bureaux de taille moyenne de 3 étages situé à Montréal, modélisé dans EnergyPlus, pour plusieurs scénarios opérationnels présentant différentes conditions environnementales intérieures. Les scénarios catégorisés se concentrent sur la densité de flux de photons photosynthétiques, le type d'éclairage, la température et les points de consigne d'humidité relative. En ce qui concerne l'évaluation de l'AIB uniquement dans les scénarios, la consommation d'énergie variait entre 2355 et 6920 MWh, représentant une variation de 65%. En analysant le bâtiment hôte avec BIA intégré, la variation de la consommation d'énergie était similaire, soit 66%, variant de 2994 à 9063 MWh. Les résultats obtenus peuvent guider la mise en oeuvre des espaces AIB.

Date	24 avr. 2024
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Danielle Monfet (Directeur(-trice))