Description technique du modèle Groupe Froid Electrique REE [Chiller:Electric:EIR]

Modèle de groupe froid électrique avec contrôle de la température d'entrée du condenseur

PRESENTATION

Ce modèle (désignation EnergyPlus [Chiller:Electric:EIR] simule les performances d'un refroidisseur électrique de liquide. Ce modèle est inspiré du modèle de groupe froid à compression (COMREF) du programme de simulation énergétique des bâtiments DOE-2.1. Le groupe froid d'EnergyPlus contient l'ensemble des fonctionnalités du modèle de DOE-2.1, et vous permet également de modéliser des condenseurs refroidis par évaporation et des récupérateurs d'eau équipant les systèmes de chauffage d'eau.

Cet objet simule les performances thermiques du groupe froid et la consommation énergétique du (des) compresseur(s). Il modélise également la consommation énergétique des ventilateurs de condenseur refroidis par air ou par évaporation. En revanche, vous ne pouvez pas ici simuler les performances thermiques ou la consommation énergétique des pompes   ou des tours de refroidissement associées.

DESCRIPTION DU MODELE

Le modèle de groupe froid utilise les données de performance des conditions de référence fournies par l'utilisateur, ainsi que les valeurs de trois courbes (objets de courbes) relatives à la puissance de refroidissement et au rendement pour définir le mode de fonctionnement du groupe froid en dehors des conditions de référence. Les trois courbes de performance sont les suivantes :

Courbe des Performances de Refroidissement Fonction de la Température

Cette courbe est une courbe de performance biquadratique à deux variables indépendantes : les températures de l'eau à la sortie du groupe froid et du fluide à l'entrée du condenseur. En multipliant les valeurs de cette courbe par la puissance de référence, le système fournit la puissance de refroidissement à pleine charge dans des conditions spécifiques de température de fonctionnement (à des températures différentes des températures de référence). Aux températures et débits de référence définis par l'utilisateur dans le fichier des données d'entrée, cette courbe doit présenter une valeur de « 1,0 ». La courbe biquadratique doit être valide pour la plage de températures d'eau prévue pour la simulation.

ChillerCapFTemp = a + b(Tcw,l) + c(Tcw,l)2+ d(Tcond,e) + e(Tcond,e)2 + f(Tcw,l)(Tcond,e)

où :

ChillerCapFTemp = facteur de puissance de refroidissement, égal à 1 dans les conditions de référence

Tcw,l = température de l'eau à la sortie du groupe froid, en degrés Celsius

Tcond,e = température du fluide à l'entrée du condenseur, en degrés Celsius. Pour un condenseur refroidi par eau, il s'agit de la température de l'eau revenant de la boucle condenseur (à la sortie de la tour de refroidissement). Pour les condenseurs refroidis par air ou par évaporation, cette valeur est associée aux températures à bulbe sec et à bulbe humide de l'air extérieur entrant dans l'unité, respectivement.

Courbe Ratio d'Energie Consommée sur Génération Froid Fonction de la Température

Courbe de performance biquadratique, définissant la variation du ratio d'entrée d'énergie (REE) sur la génération de refroidissement en tant que fonction des températures de l'eau sortant du groupe froid et du fluide entrant dans le condenseur. Le REE est la fonction inverse du COP. En multipliant les valeurs de cette courbe par le REE de référence (fonction inverse du COP de référence), le système vous fournit le REE à pleine charge dans des conditions de température spécifiques (à des températures différentes des températures de référence). Aux températures et débits de référence définis par l'utilisateur dans le fichier des données d'entrée, cette courbe doit présenter une valeur de « 1,0 ». La courbe biquadratique doit être valide pour la plage de températures d'eau prévue pour la simulation.

GroupeFroidEIRFTemp= a + b(Tcw,l) + c(Tcw,l)2+ d(Tcond,e) + e(Tcond,e)2 + f(Tcw,l)(Tcond,e)

où :

GroupeFroidEIRFTemp= facteur d'entrée d'énergie sur génération de froid, égal à 1 dans les conditions de référence

Tcw,l = température de l'eau à la sortie du groupe froid, en degrés Celsius

Tcond,e = température du fluide à l'entrée du condenseur, en degrés Celsius.  Pour un condenseur refroidi par eau, il s'agit de la température de l'eau revenant de la boucle condenseur (à la sortie de la tour de refroidissement). Pour les condenseurs refroidis par air ou par évaporation, cette valeur est associée aux températures à bulbe sec et à bulbe humide de l'air extérieur entrant dans l'unité, respectivement.

Courbe Ratio d'Energie Consommée sur Génération Froid Fonction du Ratio de Charge Partielle

Courbe de performance quadratique, définissant la variation du ratio d'entrée d'énergie (REE) en tant que fonction du ratio de charge partielle. Le REE est la fonction inverse du COP et le ratio de charge partielle correspond à la division de la charge de refroidissement réelle par la puissance de refroidissement disponible du groupe froid. En multipliant les valeurs de cette courbe par le REE de référence (fonction inverse du COP de référence) et les valeurs de l'objet Courbe Ratio d'Energie Consommée sur Génération Froid Fonction de la Température, le système fournit des valeurs de REE dans des conditions spécifiques de température et de ratio de charge partielle de fonctionnement du groupe froid. La valeur de cette courbe doit être de « 1,0 » quand RCP = 1,0. La courbe quadratique doit être valide pour la plage de taux de charge partielle prévue pour la simulation.

GroupeFroidEIRFRCP= a + b RCP + c RCP2

où :

GroupeFroidEIRFRCP= facteur d'entrée d'énergie sur génération de froid, égal à 1 dans les conditions de référence

RCP = ratio à charge partielle = (charge en refroidissement) / (puissance de refroidissement disponible du groupe froid)

Les trois courbes de performance sont accessibles depuis le gestionnaire intégré d'équations de courbes de performance quadratiques et biquadratiques ([curve:quadratic] et [curve:biquadratic]) d'EnergyPlus. Les utilisateurs ne sont pas obligés d'utiliser tous les coefficients proposés, si leurs équations comportent un nombre plus réduit de variables (par exemple, si la courbe de performance « GroupeFroidEIRFRCP » (facteur d'entrée d'énergie sur génération de froid) de l'utilisateur est linéaire et non quadratique, il doit définir les valeurs de a et b uniquement, et définir la valeur « 0 » pour le coefficient c).

Remarque :
les objets de type groupe froid électrique REE et les objets des courbes de performance associées sont développés à l'aide des données de performance d'un groupe froid spécifique, et doivent être utilisés ensemble lors d'une simulation EnergyPlus. Si vous décidez de modifier les données d'un objet, ou d'échanger les courbes de performances de plusieurs groupes froids, n'agissez pas imprudemment.

Au cours d'un intervalle de simulation, la puissance de refroidissement disponible d'un groupe froid est calculée comme suit :

Q avail = Q ref ChillerCapFTemp

où :

Q ref = puissance du groupe froid dans les conditions de référence (températures et débit de référence définis par l'utilisateur), en watts

Q avail = puissance disponible du groupe froid, ajustée en fonction des températures actuelles du fluide, en watts

Le modèle calcule ensuite le taux de transfert de chaleur de l'évaporateur requis pour faire chuter la température de l'eau glacée à l'entrée au niveau de la température de consigne de l'eau sortant du groupe froid (définie par le gestionnaire de consigne et référencée dans la boucle générateur). Si ce taux de transfert de chaleur est supérieur au transfert de chaleur requis dans la période de fonctionnement des générateurs, le transfert de chaleur est réinitialisé sur la valeur du taux de refroidissement requis.

Le taux de transfert de chaleur de l'évaporateur est ensuite comparé à la puissance disponible. Si la puissance disponible du groupe froid est suffisante pour assurer le taux de transfert de chaleur de l'évaporateur, la température de l'eau à la sortie du groupe froid est définie sur la température de consigne de l'eau à la sortie du groupe froid. Si le taux de transfert de chaleur requis de l'évaporateur est supérieur à la puissance disponible, l'eau glacée à la sortie de l'évaporateur déborde sur la partie supérieure. Ici, la température de l'eau glacée à la sortie du groupe froid est calculée en fonction de la température de l'eau à l'entrée de l'évaporateur, de la puissance de refroidissement disponible, et du débit massique de l'évaporateur.