Les résumés des valeurs futures de calcul des bâtiments sur Donnéesclimatiques.ca fournissent des données de calcul climatique et des conseils pour la conception des bâtiments en complément du code du bâtiment. L’outil Explorateur de valeurs de calcul (EVC) permet d’accéder à l’ensemble des données climatiques futures du rapport «Bâtiments et infrastructures publiques de base résistants aux changements climatiques» afin de mettre à jour le Code national du bâtiment du Canada et le Code canadien sur le calcul des ponts routiers. Ensemble, les résumés des valeurs futures de calcul des bâtiments et l’outil EVC soutiennent la conception de bâtiments résilients au climat dans le cadre de divers niveaux de réchauffement planétaire
Le Code national du bâtiment du Canada (CNBC) fournit les données climatiques nécessaires à la conception des bâtiments à l’annexe C, tableau C-2. Ces données ont été obtenues à partir d’enregistrements historiques et peuvent donc ne pas refléter adéquatement les charges climatiques actuelles ou les charges futures dans un climat changeant. Les changements climatiques peuvent créer des risques pour la sécurité des personnes en affectant la performance des bâtiments ainsi que leurs sous-systèmes. Par conséquent, pour soutenir la conception de bâtiments résilients, le gouvernement canadien, en collaboration avec des partenaires, a développé un nouvel ensemble de données de calcul climatique qui ajuste chaque variable de calcul du tableau C-2 du CNBC pour tenir compte des changements climatiques1. Cet ensemble de données vise aussi à informer des mises à jour potentielles du Code national du bâtiment du Canada (CNB 2015, tableau C-2) et du Code canadien sur le calcul des ponts routiers (CHBDC/ CSA S6 2014, annexe A3.1), qui s’appuient traditionnellement uniquement sur des données historiques. Le rapport Bâtiments et infrastructures publiques de base résistants aux changements climatiques : évaluation des effets des changements climatiques sur les données de conception climatique au Canada (BIPBRCC) décrit les méthodes de modélisation et d’analyse du climat utilisées pour élaborer ces informations.
L’augmentation de la température globale s’accompagne d’une augmentation de l’ampleur de nombreuses variables climatiques. Cependant, toutes les variables ne deviennent pas plus extrêmes avec les changements climatiques; certaines charges climatiques diminuent en fait avec le temps. Étant donné que les bâtiments et leurs systèmes doivent résister aux climats actuels et futurs jusqu’à la fin de leur durée de vie, la variable de calcul climatique la plus critique doit être prise en compte pour la durée de vie prévue de chaque système, qu’il s’agisse d’une valeur historique ou future (c’est-à-dire l’approche Minimax).
Le Pacific Climate Impacts Consortium (PCIC) a développé l’outil Explorateur de valeurs de calcul (EVC) pour permettre l’accès à l’ensemble des données climatiques projetées dans le rapport BIPBRCC. L’outil EVC présente ces données sous forme de cartes (avec grilles), en complément des données spécifiques aux stations déjà disponibles à travers le Canada. Les utilisateurs peuvent accéder aux variables de calcul historiques à l’échelle nationale, évaluer les changements futurs projetés dans les variables de calcul ainsi que télécharger des cartes et des tableaux. Les informations fournies pour des variables telles que la pression de pluie due au vent, les charges de neige de calcul et les pressions de vent sont uniques et ne sont pas actuellement disponibles auprès d’autres sources.
Les données de conception climatique s’accompagnent d’une certaine incertitude, qui est décrite en détail pour chaque variable dans le rapport BIPBRCC. Le rapport BIPBRCC décrit trois niveaux de confiance pour les variables de calcul climatique:
Le niveau de confiance de chaque variable du rapport BIPBRCC est attribué en fonction de plusieurs facteurs. Ces facteurs comprennent l’état des connaissances scientifiques, la capacité de simuler la variable de conception dans les modèles climatiques mondiaux et la capacité d’ajuster la variable de calcul à l’échelle régionale. En outre, le niveau de confiance tient compte de l’incertitude des projections futures, qui découle de l’utilisation de différents modèles climatiques et de la variabilité interne naturelle ou « bruit » du système climatique. Pour plus d’informations sur les niveaux d’incertitude des données de conception futures projetées, veuillez-vous référer au rapport BIPBRCC.
Environnement et Changement climatique Canada a synthétisé certaines informations de l’outil EVC dans des documents PDF d’une page, faciles à utiliser, intitulés Résumés des valeurs futures de calcul des bâtiments. Chaque résumé comprend les valeurs historiques et projetées des variables de calcul pour le milieu et la fin du siècle, dans le même format que le tableau C-2. Il contient également des conseils pour l’utilisation des valeurs de calcul projetées et des liens vers des sources d’informations complémentaires. Les résumés des valeurs futures de calcul des bâtiments permettent aux professionnels de la conception d’intégrer l’effet des changements climatiques sur les charges climatiques, ce qui peut contribuer à minimiser les risques de stress climatiques à long terme.
Les informations sur les valeurs de référence disponibles dans l’EVC et les résumés associés ne sont pas liées à un horizon temporel et à un scénario d’émissions de gaz à effet de serre spécifiques, mais plutôt à différents niveaux de réchauffement planétaire (NRP). Un NRP particulier est l’augmentation moyenne de la température mondiale par rapport à une valeur de référence, qui peut servir de contexte pour comprendre les changements climatiques régionaux (voir Introduction aux niveaux de réchauffement planétaire pour plus d’informations). Pour utiliser efficacement ces données de calcul climatique, il est essentiel de prendre en compte les NRP pertinents pour la durée de vie du bâtiment ou du système, ce qui permet de mieux planifier les impacts climatiques régionaux.
Pour s’assurer que les bâtiments sont préparés à diverses trajectoires potentielles d’émissions de gaz à effet de serre, il faut prendre en compte une gamme de NRP. Les résumés d’une page sur les valeurs futures de calcul des bâtiments fournissent deux NRP plausibles sur la base des considérations du tableau 1. Plus précisément, les NRP choisis de 1,5°C et 3,0°C par rapport à la période de référence de 1986 à 2016 ont été sélectionnés comme étant les plus représentatifs des conditions prévues pour les bâtiments et leurs systèmes. Il convient de noter qu’il existe une différence d’environ +0,8°C entre les niveaux de réchauffement planétaire préindustriels (NRP1875 : 1850 à 1900) et la période de référence de 1986 à 2016 (NRP2001 ) utilisée dans le CNBC. L’inclusion de ces deux périodes de référence facilite la compréhension des NRP dans les deux contextes.
Il est important de noter que les futures versions du CNBC et du CHBD pourraient utiliser des niveaux ou des périodes de temps différents de ceux fournis dans les résumés.
Les exemples suivants sont fournis à titre d’exemples pratiques démontrant comment les variables climatiques projetées peuvent être utilisées pour la conception de bâtiments résilients.
Une conception inadéquate des charges de neige peut entraîner une déformation excessive des structures et, dans le pire des cas, poser des problèmes de sécurité en cas de défaillance de la structure. Les changements climatiques auront un impact sur les patrons historiques de chutes de neige, y compris les changements dans la pluie sur la neige, la densité de la neige et l’épaisseur de la neige, et peut donc modifier les charges de neige sur les bâtiments.
Prenons l’exemple d’un nouveau bâtiment résidentiel à North Vancouver. Ce bâtiment contemporain est doté d’un toit plat, typique des autres bâtiments du quartier. Le concepteur s’attend à ce que ce bâtiment soit encore utilisé en 2100.
L’équipe de conception identifie d’abord les valeurs du code pour les charges de neige et de pluie sur neige de 1 sur 50 ans dans le Code du bâtiment de la Colombie-Britannique pour l’emplacement requis. Ensuite, l’équipe de conception utilise les Résumés des valeurs futures de calcul des bâtiments sur Donnéesclimatiques.ca pour trouver les valeurs de calcul climatique pour North Vancouver en recherchant la ligne qui décrit le mieux l’horizon temporel de la durée de vie utile de la structure du toit : un NRP2001 :3.0°C ou une valeur de fin de siècle.
Les valeurs sont indiquées dans le tableau suivant :
| Niveau de réchauffement planétaire | Charge de neige, kPa, 1/50 | |
| Ss | Sr | |
| Historique récent | 3.0 | 0.3 |
| NRP2001 :1,5°C / Milieu du siècle | 1.5 | 0.2 |
| NRP2001 :3.0°C / Fin de siècle | 0.9 | 0.2 |
En utilisant l’équation de la charge de neige, les charges de neige historiques et futures sont calculées comme suit :
S=CbSs+Sr
S = Charge de neige spécifiée,
Cb = 0,55 pour toutes les autres toitures
Ss = charge de neige au sol de 1 sur 50 ans en kPa
Sr = charge de pluie associée de 1 sur 50 ans en kPa
| Historique | L’avenir |
| SCode=CbSs+Sr | S2100=CbSs+Sr |
| SCode=0.55 * 3.0 + 0.3 | S2100=0.55 * 0.9 + 0.2 |
| SCode=1.95 kPa | S2100=0.7 kPa |
Étant donné que le bâtiment doit résister aux charges de neige les plus importantes pendant toute sa durée de vie, avec la possibilité de plus fortes chutes de neige au début de la vie du toit, la charge de neige la plus critique de SCode = 1,95 kPa doit être utilisée pour la charge de conception du toit.
L’approche Minimax (voir encadré 1.1) est une approche utilisée lorsque les conditions changent avec le temps. Cependant, il est important de reconnaître ses limites. Dans certains cas, les charges de neige peuvent d’abord augmenter pour diminuer par la suite, de sorte que les charges climatiques du milieu et de la fin du siècle doivent être prises en compte afin de choisir la valeur la plus critique pour la conception. En outre, les modèles climatiques régionaux (MCR), à partir desquels ces valeurs de calcul futures ont été calculées, peuvent ne pas tenir compte de la variabilité climatique à petite échelle, telle que les fortes chutes de neige sur la côte ouest de la Colombie-Britannique. Par conséquent, bien que les valeurs du milieu du siècle puissent être informatives, il est important de tenir compte des incertitudes inhérentes à ces projections (voir l’encadré 1.2). L’amélioration de la résilience des bâtiments face à l’évolution du climat peut nécessiter des mesures supplémentaires pour gérer les événements et les risques climatiques extrêmes qui ne sont pas couverts par les pratiques existantes.
La surchauffe des bâtiments est une préoccupation importante pour la santé humaine, en particulier pour les populations vulnérables. Avec des journées d’été plus chaudes, des températures nocturnes minimales plus élevées et des vagues de chaleur de plus en plus longues, les charges de refroidissement futures doivent être évaluées avec soin. Il s’agit notamment de déterminer si une forme de refroidissement mécanique sera nécessaire dans des endroits où elle ne l’était pas dans le passé.
Prenons l’exemple d’un ingénieur mécanique chargé de concevoir le système de chauffage, ventilation et conditionnement d’aird’un immeuble résidentiel de faible hauteur à Toronto (Ontario). Sachant que la surchauffe est un problème de plus en plus préoccupant, l’équipe de conception a d’abord envisagé de réduire autant que possible les charges passives avant de s’appuyer sur le système mécanique. Cela permettrait d’utiliser un système de refroidissement plus petit tout en améliorant le confort des occupants, en particulier en cas de coupure de courant.
La réduction des charges passives comprend des mesures telles que l’optimisation de l’orientation et de la forme du bâtiment, des fenêtres à faible gain de chaleur solaire, un rapport fenêtre/mur réduit, des dispositifs d’ombrage et la spécification d’une membrane de toiture de couleur claire. Pour mieux conserver l’air refroidi à l’intérieur du bâtiment, l’équipe s’est tournée vers une enceinte à haute performance avec une résistance thermique effective des murs supérieurs à R-22. Elle s’est également engagée à améliorer les niveaux d’étanchéité à l’air du bâtiment.
Les gains passifs ayant été considérablement réduits, l’ingénieur en mécanique du bâtiment a pu spécifier une pompe à chaleur de taille appropriée pour gérer la charge de refroidissement restante.
En se référant au résumé des valeurs futures de calcul des bâtiments sur Donnéesclimatiques.ca pour Toronto (City Hall) ON, l’ingénieur trouve les températures historiques de 2,5 % du bulbe sec et du bulbe humide de juillet, ainsi que les valeurs de calcul futures pour 2050 et 2100.
| Niveau de réchauffement planétaire | 2,5% juillet Bulbe sec (°C) | 2,5% juillet Bulbe humide (°C) |
| Historique récent | 31 | 23 |
| NRP2001 :1.5°C / Milieu du siècle | 33 | 25 |
| NRP2001 :3.0°C / Fin de siècle | 35 | 26 |
Sachant que les installations de refroidissement ont généralement une durée de vie de 15 à 25 ans, l’ingénieur utilise la température sèche du milieu du siècle (33°C) pour s’assurer que le système fonctionnera correctement jusqu’à la fin de sa durée de vie. À partir de ces données, l’ingénieur peut utiliser la température du thermomètre sec de 2050 pour déterminer la charge de refroidissement maximale soit la plus critique. Le reste du système CVCA est alors conçu en fonction des charges de refroidissement maximales requises.
Cependant, le travail de l’ingénieur n’est pas tout à fait terminé, car tous les éléments du système de refroidissement n’ont pas la même durée de vie de 15 à 25 ans. Les systèmes de distribution auront une durée de vie supérieure à celle de la pompe à chaleur : ils doivent être dimensionnés pour fournir la quantité d’air réfrigéré ou de fluide frigorigène nécessaire pour satisfaire les charges de refroidissement pour les températures de bulbe sec de la fin du siècle. Les salles mécaniques doivent être dimensionnées en fonction du besoin potentiel d’équipement de refroidissement supplémentaire, de même que pour l’emplacement des bordures de toit supplémentaires si un équipement supplémentaire monté sur le toit devenait nécessaire. La leçon à retenir est que les calculs de la charge de refroidissement doivent également être effectués avec la valeur de la fin du siècle, afin de s’assurer que les systèmes de remplacement et/ou d’amélioration ont déjà été pris en compte, minimisant ainsi les coûts futurs de modernisation et le temps d’installation.