Auto dimensionnement des composants CVC

Dans de nombreux cas, EnergyPlus permet d'auto dimensionner les paramètres des composants CVC. Tous les paramètres autodimensionnables s'affichent en bleu dans les boîtes de dialogue d'édition de composant, et le mot-clé spécial autosize doit être saisi dans le contrôle d'édition du paramètre dans la boîte de dialogue d'édition de composant si un paramètre doit être auto dimensionné.

Par exemple, pour une batterie d'eau chaude, les paramètres Débit Eau Maximal peut être auto dimensionné :

EnergyPlus rend possible l’autodimensionnement de nombreux composants, en fonction de configurations personnalisées de bâtiment et des conditions externes de conception.

DesignBuilder fournit par défaut des données de dimensionnement pour deux périodes, à savoir l’hiver et l’été. EnergyPlus utilise les données météo du jour de conception pour définir les conditions extérieures lors de l’autodimensionnement des composants CVC.

Des données relatives à la procédure de dimensionnement peuvent être saisies pour chacune des zones (dans la boîte de dialogue Zone CVC) et pour chacun des systèmes d’air (dans la boîte de dialogue Distribution d’Air).

En dehors des points de consignes des thermostats de zones, les calculs de dimensionnement n’incluent aucune des données de contrôle système définies dans les gestionnaires de consigne et les plannings de disponibilité. Vous devez coordonner les données de dimensionnement des boîtes de dialogue Zone CVC et Distribution d’Air avec les valeurs réelles saisies pour le contrôle de simulation.

Les calculs de dimensionnement tiennent uniquement compte des batteries chaudes et froides centrales, des batteries de préchauffage, des batteries de pré-refroidissement et des batteries de réchauffage. Ces composants ont vocation à fournir les températures d’air soufflé définies dans les objets Distribution d’Air et Zone CVC. L’impact de leurs sous-composants, comme les récupérateurs de chaleurs, les déshumidificateurs, les ventilateurs et les pompes n’est pas intégré dans les calculs de dimensionnement.

Remarque : les calculs d’autodimensionnement du modèle CVC Détaillé mentionnés sur cette page ne doivent pas être confondus avec les calculs de conception Chauffage et de conception refroidissement qui utilisent les données simples et distinctes de l’onglet CVC.
Les données du modèle CVC Détaillé ne sont aucunement utilisées pour les calculs de conception Chauffage et Refroidissement, qui reposent sur le système de charge EnergyPlus Ideal.

Il est impératif d’accorder une attention particulière aux plannings. Lorsque vous utilisez des plannings 7/12, veillez à ce que la définition de jour de dimensionnement soit configurée pour représenter de manière appropriée les jours de conception d’été et d’hiver, respectivement. De la même manière, les Plannings Compacts, qui fournissent les types de jour SummerDesignDay et WinterDesignDay, doivent être configurés de manière appropriée.

Voici quelques applications courantes de jours de conception d’été et d’hiver dans les plannings:

1.	Définition des charges internes (éclairage, équipement, occupation) sur des valeurs maximales toute la journée pour le refroidissement et sur des valeurs nulles toute la journée pour le chauffage.

Si nous ne recommandons impérativement aucune de ces applications, elles peuvent, tout comme certaines autres utilisations des plannings des jours de conception d’été/d’hiver, s’avérer utile dans des situations spécifiques.

Voici des exemples des erreurs fréquemment rencontrées dans les données des jours de conception des plannings :

Utilisation d’un planning comme le planning de fonctionnement prédéfini des équipements contributeurs d’apports internes, tels que les ordinateurs ou les éclairages. Les apports internes ne doivent pas être inclus dans les calculs de dimensionnement du chauffage, car la dimension de l’équipement de chauffage doit être calculée indépendamment des apports internes. L’inclusion de ce type d’apports entraîne généralement un sous-dimensionnement de l’équipement de zone de chauffage et/ou du générateur. Les apports internes doivent bien entendu être intégrés dans le dimensionnement du refroidissement, et donc considérés pour le jour SummerDesignDay.

Sélection d’un planning de fonctionnement en chauffage sur l’onglet CVC avec des options de désactivation du planning lors du jour WinterDesignDay. Sélection d’un planning de fonctionnement en refroidissement sur l’onglet CVC avec des options de désactivation du planning lors du jour SummerDesignDay. De la même manière, lorsque l’option de modèle 2-Données d’Activité CVC Détaillée est sélectionnée, les plannings de consignes de chauffage et de refroidissement sélectionnées sur la boîte de dialogue Zone CVC doivent être actifs en fonction de leur période respective de jour de conception.

1.	Dans les données de dimensionnement de zone CVC, l’utilisateur a la possibilité de définir les facteurs de dimensionnement de chauffage et de refroidissement d’une zone spécifique. Ces facteurs sont appliqués aux charges de conception et aux flux d’air calculés pour la zone.

Pour certains composants de générateurs (l’ensemble des groupes froids, chaudières et tours de refroidissement), l’utilisateur a la possibilité de définir un facteur de dimensionnement qui module la capacité et les débits définis lors de l’autodimensionnement. Ces facteurs sont appliqués après les facteurs de dimensionnement de zone. Leur vocation principale est de répartir la charge de conception entre différents composants. Ces facteurs de dimensionnement peuvent modifier l’autodimensionnement des distributions et des pompes associées. Les règles suivantes définissent l’impact des facteurs de dimensionnement des composants de générateur sur les distributions et les pompes.

Pour les branches de la partie production, les facteurs de dimensionnement de l’ensemble des composants montés en série sont ajoutés; le résultat de cette somme constitue le facteur de dimensionnement de la branche. Si la branche est équipée d’une pompe, le débit autodimensionné en conception de ce composant est multiplié par le facteur de dimensionnement de la branche.

Pour chacune des distributions, si la moyenne des facteurs de dimensionnement des branches est inférieure à 1, le facteur de dimensionnement de la distribution correspond à la somme des facteurs de dimensionnement des branches. Si la moyenne est supérieure à 1, le facteur de dimensionnement de la distribution est égal à la valeur maximale des facteurs de dimensionnement des branches. Le facteur de dimensionnement de la distribution est appliqué au débit en conception de la distribution (s’il est autodimensionné) et au débit en conception de la pompe de distribution (s’il est autodimensionné).

Combinaison des valeurs personnalisées et des paramètres d’autodimensionnement

Une combinaison de ce type peut s’avérer fructueuse si les suggestions et points suivants sont respectés.

Chacun des composants est autodimensionné indépendamment. Le cas échéant, la définition personnalisée du débit d’un composant n’a aucune incidence sur les débits autodimensionnés des autres composants. Par exemple, la définition du débit nominal de la pompe d’une distribution d’eau glacée n’a aucun impact sur l’autodimensionnement du débit en conception de l’évaporateur du groupe froid ni sur le débit autodimensionné maximal de la boucle générateur.

Au sein d’un composant, il est plus judicieux d’autodimensionner l’ensemble des valeurs ou, alternativement, de saisir des valeurs personnalisées pour l’ensemble des paramètres. Par exemple, dans un groupe froid, si la capacité nominale est la seule valeur personnalisée, le débit autodimensionné du groupe froid est susceptible de ne pas correspondre à ladite capacité définie.

Les informations de dimensionnement sont communiquées uniquement des données de dimensionnement des fenêtres de dialogue de zone CVC, Boucle d'air et Boucle d'eau aux composants. Les calculs de dimensionnement n’incluent aucunement les valeurs personnalisées d’un composant. La seule exception à cette règle concerne le dimensionnement des boucles de générateurs. Ces éléments collectent l’ensemble des débits d’eau en conception des composants, qu’ils soient autodimensionnés ou personnalisés.

4.	Pour spécifier un débit spécifique de zone ou de système, utilisez le paramétrage des boîtes de dialogue Zone CVC et Distribution d’Air, non pas celui des composants individuels.

Les débits de boucles de générateur sont dimensionnés en fonction de la demande totale en conception des composants connectés à chacune des boucles. Il n’est pas nécessaire d’autodimensionner les composants nécessitant un apport d’eau pour garantir la réussite de l’autodimensionnement de la boucle de générateur. L’utilisateur peut ainsi définir l’ensemble des composants du côté de l’air et paramétrer l’autodimensionnement de l’ensemble des composants de générateur et de boucle de générateur. Sinon, spécifiez le débit de la boucle d’eau glacée, de la pompe d’eau glacée et du groupe froid en paramétrant l’autodimensionnement de la boucle générateur et de la tour.

Dans EnergyPlus, les calculs d’autodimensionnement commencent avec un calcul des débits en conception de zone, à l’aide des simulations zone par zone des jours de conception. Les débits en conception de zone et les séquences quotidiennes de débit qui en résultent sont utilisés dans les calculs d’autodimensionnement des composants, ainsi que dans les calculs en conception du débit des fluides et de l’air du générateur au niveau du système central et du système CVC. L’utilisateur peut écraser ou modifier les débits calculés en conception de zone de différentes manières.

Pour chacune des zones, l’utilisateur peut saisir un débit d’air en conception de refroidissement et/ou débit d’air en conception de chauffage (et définir la méthode de définition du débit d’air en conception de refroidissement = 1-Débit/Zone et méthode de définition du débit d’air en conception de chauffage = 1-Débit/Zone). Les valeurs saisies par l’utilisateur écrasent les valeurs calculées. Le programme divise les valeurs de débit en conception de chauffage ou de refroidissement saisies par l’utilisateur par les valeurs calculées. Le résultat est utilisé en tant que facteur de dimensionnement de zone à multiplier avec l’ensemble des éléments des séquences de charge et des débits en conception d’air de chauffage et de refroidissement. A partir de là, les calculs de conception se déroulent de manière habituelle.

En s’appuyant sur les résultats du calcul du débit d’air en conception de zone (comprenant les valeurs saisies et les débits modifiés), EnergyPlus procède au calcul des débits d’air du système central et des charges de refroidissement et de chauffage. Les résultats de ce calcul peuvent être écrasés en définissant la méthode de conception du débit d’air de la distribution d’air sur 2-Débit/Système et en saisissant une valeur pour le débit d’air. De la même manière, pour le chauffage, définissez la méthode de définition du débit sur 2-Débit/Système et saisissez une valeur pour le débit d’air.

Pour optimiser l’efficacité de l’autodimensionnement de l’équipement CVC, respectez les consignes suivantes :

•	Commencez avec l’ensemble des valeurs autodimensionnées (aucune valeur personnalisée) et vérifiez la fonctionnalité du système avant de procéder à la personnalisation du dimensionnement des composants.

•

Vous devez coordonner les contrôles du système avec les valeurs de dimensionnement. Par exemple, si la température de l’air soufflé est définie sur 13 °C, vous devez vous assurer que le gestionnaire de consignes correspondant de la batterie froide du système central est configuré sur cette même valeur de 13 °C. EnergyPlus ne procède à aucune contre-vérification de ces valeurs. Les calculs d’autodimensionnement CVC utilisent les informations de dimensionnement des champs associés de la Distribution d’Air et de la Zone CVC. La simulation utilise les informations des contrôleurs et des gestionnaires de consigne.

•

Les débits personnalisés affectent uniquement les calculs de dimensionnement, s’ils sont saisis dans les champs Distribution d’Air et Zone CVC. Les informations de dimensionnement sont communiquées uniquement des objets de dimensionnement aux composants. Les calculs de dimensionnement n’incluent aucunement les valeurs personnalisées d’un composant. La seule exception à cette règle concerne le dimensionnement des boucles de générateurs. Ces éléments collectent l’ensemble des débits d’eau en conception des composants, qu’ils soient autodimensionnés ou personnalisés.

•

Les plannings des thermostats de zone déterminent les périodes de calcul des charges de conception. L’ensemble des plannings de niveau zone (associés aux éclairages, aux équipements électriques, aux infiltrations) sont actifs durant les calculs de dimensionnement (ils utilisent le type de jour défini pour la période de dimensionnement). Les plannings des systèmes et des générateurs (comme les gestionnaires de disponibilité et les plannings de composants) sont exclus des calculs de dimensionnement. Pour exclure certaines périodes de la journée des calculs des charges de dimensionnement, utilisez les plannings de consigne des thermostats pour les éléments SummerDesignDay et/ou WinterDesignDay. Par exemple, la définition du planning de la consigne de refroidissement sur 99 °C pendant la nuit du type de jour SummerDesignDay désactive le refroidissement sur cette période considérée.