Canadian Design Research Network Riverside Architectural Press
SOLAIRE HOUSE
ÉQUIPE MONTRÉAL TEAM MONTREAL
participant du décathlon solaire entry to the solar decathlon
2007
MAISON SOLAR
Le Décathlon solaire est une compétition biennale internationale réunissant des équipes d’étudiants d’une vingtaine d’universités du monde entier. Le défi lancé à ces futurs professionnels est de concevoir, de construire et d’opérer une maison fonctionnant uniquement à l’énergie solaire. Cet ouvrage documente la participation d’Équipe Montréal, un consortium de l’École de technologie supérieure (ETS), l’Université de Montréal Faculté de l’aménagement et l’École d’Architecture de McGill, au Décathlon solaire 2007.
The Solar Decathlon is a biennial international competition that challenges university teams across the United States, Europe and Canada to compete in designing, building and operating a 100% solar powered house. This book documents the 2007 entry of Team Montreal, a consortium between l’École de Technologie Supérieure (ETS), l’Université de Montréal faculté de l’aménagement, and the McGill University School of Architecture. Technical details, a discussion of strategies for sustainable building design today, and a survey of the 2007 competition entries are included.
097882 780978
9
ISBN 978-0-9780978-8-2
Riverside Architectural Press
edited by Hugues Rivard . Philip Beesley . Anna Rocki . Robert F. Woodbury
SOLAR HOUSE TEAM MONTREAL MAISON SOLAIRE ÉQUIPE MONTRÉAL
Library and Archives Canada Cataloguing in Publication Catalogage avant publication de Bibliothèque et Archives Canada
Solar house : Team Montreal entry to the Solar Decathlon 2007 = Maison solaire : Équipe Montréal participant au Décathlon solaire 2007
Hugues Rivard, Philip Beesley, Anna Rocki, Robert F. Woodbury, editors Text in English and French.
Includes bibliographical references.
ISBN 978-0-9780978-8-2
1. Solar houses--Design and construction--Competitions--Washington (D.C.).
Maisons solaires--Conception et construction--Concours--Washington (D.C.).
2. Sustainable buildings--Design and construction--Competitions--Washington (D.C.).
Constructions durables--Conception et construction--Concours--Washington (D.C.).
3. Solar Decathlon (2007 : Washington, D.C.).
I. Rivard, Hugues, 1968- II. Beesley, Philip, 1956- III. Rocki, Anna, 1985- IV. Woodbury, Robert F., 1955- V. Canadian Design Research Network VI. Title: Maison solaire.
TH7414.S656 2008 728’.370472 C2008-902685-3E
Cover: Elevation Detail (Team Montreal, 2007), Anna Rocki Détail d’élévation (Équipe Montréal, 2007)
Back Cover: Photovoltaic panel façade (Kansas State University, 2007), Joanna Rosval Façade de panneaux photovoltaïques (l’Université du Kansas, 2007)
Copyright © 2008 Riverside Architectural Press
All rights reserved by the individual paper authors who are solely responsible for their content. No part of this work covered by the copyright herein may be reproduced or used in any form or by any means—graphic, electronic, or mechanical, including photocopying, recording, taping, or information storage and retrieval systems without prior permission of the copyright owner.
Design and Production: Hayley Isaacs and Philip Beesley Printing by Regal Printing Limited
This book is set in Akzidenz Grotesk and Trade Gothic
SOLAIRE HOUSE
ÉQUIPE MONTRÉAL TEAM MONTREAL
participant au décathlon solaire entry to the solar decathlon
2007
MAISON SOLAR
Canadian Design Research Network . Riverside Architectural Press edited by
Hugues Rivard
Philip Beesley Anna Rocki
Robert F. Woodbury
Robert F. Woodbury Directeur scientifique, Scientific Director
Canadian Design Research Network At the Solar Decathlon 2007 competition, Team Montreal stood out from the crowd. Its students showed tremendous enthusiasm and knowledge in conveying every aspect of the building to the public, and in multiple languages. The house was comfortable and familiar, yet distinct and clear in its architecture. It promised both shelter from climatic extremes and a delightful openness to its immediate environment. Technical sophistication combined with rugged materiality to make a convincing solar house for Canada. The credit for this goes to the team itself.
Youthful enthusiasm and energy tempered by quiet leadership produced an entry of which we can all be proud. The house goes beyond a demonstration of solar technology. It gives us a view onto a future for living in a world in which sustain- ability is a necessity. Its perspective is optimistic: through thoughtful integration of space, orientation, materials and systems, we can resolve the contradiction of living both well and responsibly in our northern land. As Scientific Director of the Canadian Design Research Network, I extend my deepest congratulations to Team Montreal and each of its members.
Lors de la compétition du Décathlon solaire 2007, Équipe Montréal s’est démar- quée des autres compétiteurs par l’enthousiasme extraordinaire qu’avaient les étudiants du groupe en partageant leurs connaissances des différents aspects de la maison avec le public, et ce, dans plusieurs langues. La maison était aussi confortable et chaleureuse que minimaliste et unique dans son architecture.
Elle assurait à la fois une protection efficace contre les conditions climatiques extrêmes et une ouverture agréable sur son environnement immédiat. La com- binaison de raffinement technique et de matériaux robustes a créé une maison solaire parfaitement adaptée au Canada. Le mérite de cet accomplissement revient à l’équipe elle-même. Son enthousiasme et son énergie, tempérés par un leadership discret, ont donné des résultats dont nous pouvons tous être fiers. En effet, la maison a surpassé la simple démonstration des technologies solaires:
elle a donné une vision de l’avenir dans un monde où le développement durable est une nécessité. La perspective est optimiste: par l’intégration réfléchie des espaces, de l’orientation, des matériaux et des systèmes, nous pouvons vivre con- fortablement tout en respectant l’environnement, deux choses qui semblent con- tradictoires aujourd’hui dans ce pays nordique. En tant que Directeur scientifique du Canadian Design Research Network, j’adresse mes plus sincères félicitations à Équipe Montréal et à chacun de ses membres.
PRÉFACE | PREFACE
TAbLE dES MATIèRES | CONTENTS
3 9 33 45 57 83 93 101 103 109 110
Introduction Team Montreal Technical Drawings Technologies Survey of 2007 Competition Entries Teaching Design The Way Forward Epilogue
Team Credits Image Credits Publication Credits Introduction
Équipe Montréal Dessins techniques
Technologies Un survol des participants de la
compétition 2007 L’enseignement dans la conception La voie du futur Epilogue Membres participants Crédits photographiques Crédits
INTROdUCTION
LIbby dROR
page opposée . facing page Les visiteurs ont pu apprécier vingt différentes façons d’incorporer l’énergie solaire dans leur propre maison lors de la troisième édition de la compétition du Décathlon solaire durant le mois d’octobre 2007.
Visitors were able to appreciate twenty different ways of incorporating solar energy into their own homes during the third edition of the Solar Decathlon competition in the month of October 2007.
2
The Solar Decathlon is a biennial international competi- tion, challenging student teams from twenty universities across the world to design, build, and operate a highly energy-efficient, solar-powered house. This book docu- ments the 2007 Solar Decathlon entry of Team Montreal, a consortium of l’École de technologie supérieure (ETS), l’Université de Montréal Faculté de l’aménagement, and the McGill University School of Architecture. Using an integrated multidisciplinary design process, the team demonstrated an efficient contemporary design that responded to the challenges of the Canadian climate.
The competition brief of the Solar Decathlon calls for the design of a modest self-sufficient house that can generate its own electricity and accommodate the contemporary lifestyle of an average modern couple.
The challenge lies in providing all the requirements and accessories of comfortable living, including the typical household equipment and appliances, while relying solely Le Décathlon solaire est une compétition biennale internationale réunissant des équipes d’étudiants d’une vingtaine d’universités du monde entier. Le défi lancé à ces futurs professionnels est de concevoir, de constru- ire et d’opérer une maison fonctionnant uniquement à l’énergie solaire. Son efficacité doit être telle qu’elle soit énergétiquement autonome. Cet ouvrage documente la participation d’Équipe Montréal, un consortium de l’École de technologie supérieure (ETS), l’Université de Montréal Faculté de l’aménagement et l’École d’architecture de McGill, au Décathlon solaire 2007. Grâce à un processus multidisciplinaire de design intégré, l’équipe a présenté un design contemporain efficace sachant relever les défis particuliers du climat canadien.
La compétition du Décathlon solaire exige de con- cevoir une maison modeste, autonome, pouvant générer sa propre électricité, dans laquelle pourrait vivre un jeune couple contemporain typique. La difficulté du défi est
Maison Lumen|Essence, Équipe Montréal, Décathlon Solaire 2007 Lumen|Essence House, Team Montreal, Solar Decathlon 2007 1
4 MAISON SOLAIRE | SOLAR HOUSE
3
on the capacity of the sun to generate the electricity needed to power the house and its amenities. The homes are put to the test in ten days of competition on the National Mall in Washington D.C. Twenty teams competed in the 2007 Solar Decathlon—sixteen teams from American universities, one from Germany, one from Spain, one from Puerto-Rico, and the sole Canadian entry from Team Montreal.
Each entry is transported in modules from across the globe to the site. The teams must then reassemble the houses on the National Mall from structure to finish in only nine days. The completed houses are open for public viewing and are judged for their particular innovations in a series of ten competitions. In five of the ten contests, juries, made up of industry professionals, evaluate the houses. Decathletes must prove that their homes can maintain a comfortable room temperature, provide hot water, and power appliances for cooking.
Each house is also asked to generate enough surplus energy to run an electric vehicle. Perhaps most impor- tantly, the teams are challenged to demonstrate to the public that solar energy can effectively meet and exceed today’s household and market demands.
de satisfaire les nombreux besoins reliés au confort des habitants, ce qui comprend autant les accessoires que les électroménagers, et cela, en ne comptant uniquement sur l’énergie du soleil pour produire l’électricité néces- saire au bon fonctionnement de la maison. Les maisons sont mises à l’épreuve pendant dix jours, le temps de la compétition, sur le National Mall à Washington D.C. Une vingtaine d’équipes ont participé au Décathlon solaire 2007, dont seize équipes provenant d’importantes uni- versités américaines, une équipe allemande, une équipe espagnole, une équipe portoricaine, et une seule équipe canadienne: Équipe Montréal.
Chaque maison est transportée de son lieu d’origine jusqu’au site de la compétition sous forme de modules. Les équipes ont alors neuf jours pour reconstruire leurs mai- sons (tant la structure que la finition) sur le National Mall.
Les maisons complétées sont ouvertes au grand public.
Leurs diverses innovations sont évaluées par une série de dix concours. Dans cinq de ces dix concours, des jurys constitués de professionnels de l’industrie examinent les projets. Les «décathlètes» doivent prouver que leur maison peut maintenir une température intérieure confortable et constante, produire une quantité d’eau chaude suffisante,
4
page opposée . facing page L’Équipe Montréal agite les drapeaux qui représentent leur pays et leur province durant la cérémonie d’ouverture de la compétition. Malgré que ce ne fut que la deuxième fois qu’une équipe canadienne participe à cet événement, Équipe North, un consortium pan-Canadien formé de University of Waterloo, Ryerson University et Simon Fraser, et l’équipe de University of Calgary participeront en 2009.
Team Montreal wave their flag representing their country and their province during the opening ceremony of the 2007 Solar Decathlon. While this was only the second time a Canadian team participated in the event, Team North a pan- Canadian consortium from the University of Waterloo, Ryerson University and Simon Fraser University, as well as a team from the University of Calgary will participate in 2009.
page opposée . facing page Le National Mall devient un véritable site d’activités frénétique durant les neuf jours de construction où les équipes travaillent jour et nuit afin de présenter un produit fini aux foules de visiteurs curieux et aux juges des différents concours. À l’aide de son système structural modulaire, Équipe Montréal a complètement reconstruit sa maison des colonnes structurales jusqu’au fini intérieur.
The National Mall becomes a site of frenzied activity during the nine days of construction where teams work day and night to present a complete product to the crowds of curious visitors and the various contest juries.
Through its modular structure, Team Montreal completely rebuilt its home from its supporting columns to the interior finish.
INTROdUCTION 6
A COMMITTEd SyNERgy
Every two years, the U.S. Department of Energy (DOE) selects the competing teams who will shape the Solar Village. Initial submissions describe the organization of teams, design concepts, and methods for involving school curriculum. The teams are granted core funding to launch the project and are expected to obtain further support by forming alliances with industrial partners.
The Solar Decathlon operates as a catalyst for students to develop innovative and practical solutions for renewable energy in housing design. While the project focuses on small houses, the potential influence of this competition on the building industry as a whole is substantial. Situated on the National Mall in Washington D.C., the Solar Village faces Capitol Hill, the pinnacle of today’s global decision making. The most recent com- petition received over 100,000 visitors in less than two weeks. This major public exposure makes the competi- tion a potent marketing tool for sustainable technolo- gies. The entries reinforce the merit of sustainable solar design research as a viable solution to the challenges of today’s environmental crisis.
et fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement des différents électroménagers. Chaque maison doit aussi générer un surplus d’énergie pour alimenter un véhicule électrique. Toutefois, la principale mission des équipes est de démontrer au public que l’énergie solaire est ample- ment suffisante pour combler les besoins des foyers et du marché d’aujourd’hui.
UNE SyNERgIE ENgAgÉE
Touts les deux ans, le Department of Energy (DOE) des États-Unis sélectionne, parmi un éventail de propositions préliminaires, les équipes qui façonneront le prochain village solaire. Les propositions originales décrivent l’organisation de l’équipe, le concept du design de même que les méthodes d’intégration au programme d’études.
Les compétiteurs choisis obtiennent une subvention de base pour démarrer le projet, mais ils sont responsables d’amasser, auprès des universités et industries locales, le reste des fonds nécessaires à la compétition.
Le Décathlon solaire est un catalyseur dans la vie des étudiants, en aidant ces professionnels de demain à développer de précieuses connaissances théoriques et pratiques au sujet des énergies renouvelables dans
bEyONd THE bORdERS
The Solar Decathlon competition encourages the world’s professional community to join efforts in developing sustainable strategies and technologies for renewable sources of energy. During the 2007 competition, the U.S.
Department of Energy propelled this goal by signing a historical memorandum of understanding with Spain to collaborate on the development of the European Solar Decathlon. This event will take place for the first time in Madrid in 2010. The European event is projected to occur every other year, alternating with the North American competition.
l’industrie de la construction. Puisque le projet se concen- tre sur les maisons de dimensions modestes, l’influence potentielle de la compétition sur l’industrie du bâtiment est considérable. Situé sur le National Mall à Washington D.C., le village solaire s’impose fièrement devant le Capitol Hill, centre décisionnel dont l’influence s’étend au monde entier. En 2007, en moins de deux semaines, plus de 100,000 personnes sont venues visiter le village solaire. Cette fabuleuse exposition, accessible à tous, représente donc un outil de marketing inestimable pour les technologies du développement durable. Les décath- lètes soutiennent ainsi la recherche dans le domaine du design solaire et durable comme solution viable en réponse aux défis de la crise énergétique contemporaine.
AU-dELà dES FRONTIèRES
La compétition du Décathlon solaire encourage la com- munauté professionnelle mondiale à unir ses efforts pour le développement de stratégies environnementales et de nouvelles technologies associées aux sources d’énergie renouvelables. Pendant la compétition de 2007, le Department of Energy a lancé cet objectif en signant une entente avec l’Espagne concernant sa collaboration au développement du Décathlon solaire européen, évé- nement qui aura lieu à Madrid en 2010. La compétition européenne devrait également se produire tous les deux ans, en alternance avec la compétition nord-américaine.
INTRODUCTION
7 INTROdUCTION 8
dESSINS TECHNIQUES TECHNICAL dRAwINgS
TEAM MONTREAL 2007
1
page opposée . facing page Détail de la BONE StructureMD BONE Structure™ detail
© Copyright 2008 BONE Structure® Simple Concept inc.
34 MAISON SOLAIRE | SOLAR HOUSE 1
2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Détail de la BONE StructureMD | BONE Structure™ Detail Élévation Sud | South Elevation
Élévation Ouest | West Elevation
Élévation Est – Entrée principale | East Elevation – Entry Élévation Nord | North Elevation
Plan | Floor Plan
Plan plafond réfléchi | Reflected Ceiling Plan Coupe transversale à travers la cour intérieure Cross-section through Courtyard
Coupe transversale à travers la chambre à coucher et le bureau
Cross-section through the Bedroom and Office Space Coupe longitudinale à travers le corridor de circulation Longitudinal Section through the Circulation Corridor Plan de la tuyauterie du plancher radiant
Radiant Floor System Tubing Layout
Plan de plomberie du système mécanique | Plumbing Diagram Plan de câblage des panneaux PV | PV Panels Wiring Diagram Plan de conversion d’énergie | Energy Conversion Diagram Détail du coin de mur sud-est en plan
Plan Detail – Corner of South-East Wall Détail du mur sud – coupe supérieure South Wall Detail – Upper Section Détail du mur sud – coupe inférieure South Wall Detail – Lower Section
Détail en coupe au toit végétal | Section Detail at Green Roof Détail du mur ouest – coupe supérieure
West Wall Detail – Upper Section Détail du mur est – coupe inférieure East Wall Detail – Lower Section
Élévation Sud Elevation South 2
Élévation Ouest Elevation West 3
thermal solar panels
photovoltaic panels
integrated gutter
green wall wood siding
photovoltaic panels
folded aluminum
wood siding and living wall miscenthus sinensis
structural column base Solera
green roof
wood siding
mech. room structure elastomeric membrane
folded aluminum
green roof system
wood siding
structural column base thermal solar panels
photovoltaic panels
integrated gutter
green wall wood siding
photovoltaic panels
folded aluminum
wood siding and living wall miscenthus sinensis
structural column base Solera
green roof
wood siding
mech. room structure elastomeric membrane
folded aluminum
green roof system
wood siding
structural column base thermal solar panels
photovoltaic panels
integrated gutter
green wall wood siding
photovoltaic panels
folded aluminum
wood siding and living wall miscenthus sinensis
structural column base Solera
green roof
wood siding
mech. room structure elastomeric membrane
folded aluminum
green roof system
wood siding
structural column base thermal solar panels
photovoltaic panels
integrated gutter
green wall wood siding
photovoltaic panels
folded aluminum
wood siding and living wall miscenthus sinensis
structural column base Solera
green roof
wood siding
mech. room structure elastomeric membrane
folded aluminum
green roof system
wood siding
structural column base
Élévation Est – Entrée principale Elevation East – Entry 4
Élévation Nord Elevation North 5
119 120 117 118 115 116 113 114 111 112 109 110 107 108 105 106 103 104 101 102
10TH STREET U.S. CAPITOL
14TH STREET INFO
INFO EXHIBITS 12TH STREET
MADISON DRIVE JEFFERSON DRIVE
110
Universidad Politécnica de Madrid Texas A&M University University of Cincinnati Cornell University
Kansas Project Solar House
(Kansas State University and University of Kansas)
Technische Universität Darmstadt Carnegie Mellon University Massachusetts Institute of Technology
University of Illinois at Urbana-Champaign New York Institute of Technology Santa Clara University
Universidad de Puerto Rico University of Texas at Austin University of Maryland University of Missouri-Rolla
University of Colorado at Boulder Georgia Institute of Technology Penn State
Team Montréal
(École de Technologie Supérieure, Université de Montréal, McGill University) Lawrence Technological University
WASHINGTON MONUMENT
N DEPARTMENT OF AGRICULTURE AMERICAN HISTORY MUSEUM
SMITHSONIAN NATURAL HISTORY MUSEUM
119 120 117 118 115 116 113 114 111 112 109 110 107 108 105 106 103 104 101 102
10TH STREET U.S. CAPITOL
14TH STREET INFO
INFO EXHIBITS 12TH STREET
MADISON DRIVE JEFFERSON DRIVE
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Universidad Politécnica de Madrid Texas A&M University University of Cincinnati Cornell University
Kansas Project Solar House
(Kansas State University and University of Kansas)
Technische Universität Darmstadt Carnegie Mellon University Massachusetts Institute of Technology
University of Illinois at Urbana-Champaign New York Institute of Technology Santa Clara University
Universidad de Puerto Rico University of Texas at Austin University of Maryland University of Missouri-Rolla
University of Colorado at Boulder Georgia Institute of Technology Penn State
Team Montréal
(École de Technologie Supérieure, Université de Montréal, McGill University) Lawrence Technological University
WASHINGTON MONUMENT
N DEPARTMENT OF AGRICULTURE AMERICAN HISTORY MUSEUM
SMITHSONIAN NATURAL HISTORY MUSEUM
Cette section propose un survol rapide des maisons présentées lors de la compétition du Décathlon solaire en 2007. La présen- tation suit l’ordre du classement final.
The following section offers a survey of the 2007 entries to the Solar Decathlon, presented in the order of their final standings.
Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, Germany 1.
University of Maryland, College Park, Maryland, U.S.
2.
Santa Clara University, Santa Clara, California, U.S.
3.
The Pennsylvania State University, University Park, 4. Pennsylvania, U.S.
Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, Spain 5.
Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia, U.S.
6.
University of Colorado at Boulder, Boulder, Colorado, U.S.
7.
Team Montreal (École de technologie supérieure, Université 8. de Montréal, McGill University), Montreal, Quebec, Canada
University of Illinois at Urbania-Champaign, Urbania, Illinois, U.S.
9.
University of Texas Austin, Austin, Texas, U.S.
10.
University of Missouri-Rolla, Rolla, Missouri, U.S.
11.
New York Institute of Technology, Old Westbury, New York, U.S.
12.
Massachusetts Institute of Technology (MIT),Cambridge, 13. Massachusetts, U.S.
Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania, U.S.
14.
University of Cincinnati, Cincinnati, Ohio, U.S.
15.
Universidad de Puerto Rico, Mayagüez, Puerto Rico 16.
Texas A&M University, College Station, Texas, U.S.
17.
Kansas Project Solar House (Kansas State University, 18. University of Kansas), Manhattan, Kansas, U.S.
Cornell University, Ithaca, New York, U.S.
19.
Lawrence Technological University, Southfield, Michigan, U.S.
20.
UN SURVOL dES PARTICIPANTS dE LA COMPÉTITION 2007
SURVEy OF 2007 COMPETITION ENTRIES
ANNA ROCKI & ISAbELLE VALLIèRES
58 MAISON SOLAIRE | SOLAR HOUSE
