Groupe froid

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Groupe Froid - Electrique REE [Chiller:Electric:EIR]

Modèle utilisé avec les équipements suivants :

•	Boucles d'eau glacée, côté production

Le modèle EnergyPlus de groupe froid électrique REE [Chiller:Electric:EIR] est utilisé en interne pour représenter l'ensemble des groupes froids dans DesignBuilder. Ce modèle de groupe froid est le modèle empirique utilisé dans le programme de simulation énergétique des bâtiments DOE-2.1. Il utilise les données de performance des conditions de référence, ainsi que les variations de trois 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 courbes de performance du groupe froid peuvent être générées en analysant les données du fabricant ou les mesures effectuées.

Les courbes de performance de plus de 300 groupes froids (notamment les modèles de groupes froids alternatifs et centrifuges par défaut du programme DOE-2.1) sont fournies en tant que modèles dans la fenêtre des groupes froids. Ces données proviennent des documents de référence EnergyPlus (EnergyPlus Reference DataSets : Chillers.idf et AllDataSets.idf).

Remarque :
les objets de type groupe froid électrique REE [Chiller:Electric:EIR] 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.

Cette option de navigation vous permet de sélectionner un groupe froid dans la base de données de groupes froids EnergyPlus, en fonction des données de performances que vous souhaitez appliquer à votre groupe froid..

Le type de groupe froid ne peut pas être éditée directement. Pour utiliser une type différent, vous devez ajouter un nouveau groupe froid et sélectionner le bon type à partir de la liste déroulante.

Ce champ numérique indique la puissance de refroidissement de référence du groupe froid (en watts). Cette valeur est exprimée pour les conditions de référence de température et de débit définies ci-dessous. Ce champ peut également être autodimensionné.

Ce champ numérique indique le coefficient de performance du groupe froid, multiplié par la valeur des courbes de performance du groupe froid, décrites ci-dessous. Cette valeur exclut la consommation d'énergie des pompes, des ventilateurs des condenseurs refroidis par évaporation ou par air, ainsi que des ventilateurs des tours de refroidissement. Ce COP est exprimé pour les conditions de températures de référence et de débit d'eau définies ci-dessous.

Ce champ numérique indique la fraction de consommation électrique du compresseur devant être rejetée par le condenseur. Pour la modélisation des groupes froids hermétiques, saisissez une valeur comprise entre 0 et 1. Les valeurs de ce champ doivent être comprises entre 0,0 et 1,0. La valeur par défaut est « 1,0 ».

Ce champ définit le débit d'eau traversant l'évaporateur, utilisé pour la modélisation du groupe froid. Les options sont les suivantes :

Dans tous les cas, le fonctionnement du système de distribution peut impacter le débit à travers le groupe froid - par exemple si la taille et le fonctionnement relatif sont tels que le débit est restreint et la demande ne peut être atteintes.

Pour les groupes froid à volume variable, ces options sont disponibles : 2-Consigne sortante modulée et 3-Non modulé

Pour les groupes froid à volume constant, ces options sont disponibles : 1-Flux Constant et 3-Non modulé

Le type de boucle (volume constant ou variable) peut être changé en modifiant le Type de Flux dans la fenêtre des boucles d'eau glacée.

Remarque : Lorsque l'option 2-Consigne sortante modulée est sélectionnée, vous devez ajouter un gestionnaire de consigne supplémentaire directement en aval de l'eau glacée sortant du groupe froid afin de définir la température de l'eau en sortie.

Ce champ numérique permet à l'utilisateur de spécifier un facteur de dimensionnement pour ce composant. Ce facteur est utilisé lorsque les entrées de conception du composant sont autodimensionnées : les calculs d'autodimensionnement s'effectuent normalement et les résultats sont multipliés par le facteur de dimensionnement.

Ce facteur permet à l'utilisateur de dimensionner un composant pour qu'il gère une partie de la charge de conception, tout en continuant à utiliser la fonction d'autodimensionnement

Ce paramètre permet à l'utilisateur de définir le type de condenseur à associer au groupe froid. Il existe trois types de condenseur :

Par défaut, l'option 2-Refroidi par Eau est sélectionnée. Ce paramétrage nécessite la définition complète de la boucle condenseur et des équipements associés. Si vous sélectionnez l'option 1-Refroidi par Air ou 3-Refroidi par Evaporation, il n'est pas nécessaire de définir une boucle condenseur.

Remarque : le type de condenseur ne peut pas être édité directement. Pour vous assurer que les bonnes courbes de performances sont utilisées, chargez un groupe froid en fonction du type voulu à partir de la prédéfinition Groupe froid.

Ce champ vous permet de modéliser la puissance du ventilateur du condenseur associé aux condenseurs refroidi par air ou par évaporation. Saisissez le rapport de puissance du ventilateur du condenseur sur la puissance de référence de refroidissement du groupe froid (watts/watts).

Pendant la simulation la puissance ventilateur du condenseur pour les groupes froid à air ou à évaporation est calculée comme étant le produit de la puissance du groupe froid par ce ratio.

Ce champ numérique indique la température de référence de l'eau à la sortie du groupe froid, en degrés Celsius. La valeur par défaut est 6,67 °C.

Ce champ numérique indique la température de référence du fluide entrant dans le condenseur, en degrés Celsius. La valeur par défaut est 29,4 °C. Pour les groupes froids refroidis par eau, cette température est celle de l'eau à l'entrée du condenseur (issue 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.

Ce champ numérique indique la limite basse de la température de l'eau à la sortie du groupe froid, en degrés Celsius. Ce paramètre fonctionne comme un dispositif d'arrêt du transfert de chaleur dans l'évaporateur, et annihile le refroidissement du fluide, le cas échéant. Ce champ est actuellement inutilisé. La valeur par défaut est 2 °C.

Pour un condenseur à flux variable, cette valeur correspond au débit maximal d'eau ; pour un groupe froid à flux constant, elle définit le débit de fonctionnement de l'eau dans l'évaporateur de l'unité. Cette valeur s’exprime m3/s. Ce champ doit comporter une valeur supérieure à 0. Il peut également être autodimensionné.

Ce champ numérique indique le débit de fonctionnement d'eau du condenseur du groupe froid, exprimé en m3/s. Ce champ est autodimensionnable.

Nom de la courbe de performance biquadratique ,définissant la variation de la puissance de refroidissement en tant que fonction des 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 dans des conditions spécifiques de température de fonctionnement (à des températures différentes des températures de référence). Aux températures et débits de référence définis ci-dessus, 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.

Courbe Electricité Absorbée sur Génération Froid Fonction de la Température

Nom de la 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 à la sortie du groupe froid et du fluide à l'entrée du 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 dans des conditions de température spécifiques (à des températures différentes des températures de référence). Aux températures et débits de référence définis ci-dessus, 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.

Courbe Electricité Absorbée sur Génération Froid Fonction du Ratio de Charge Partielle

Nom de la 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 Courbe Electricité Absorbée sur Génération Froid Fonction de la Température, le système fournit des valeurs de REE à des conditions spécifiques de température et de ratio de charge partielle de fonctionnement du groupe froid. Cette courbe doit présenter une valeur de « 1,0 » quand TCP = 1,0. La courbe quadratique doit être valide pour la plage de ratios de charge partielle prévue pour la simulation.

Pendant la simulation, la consommation électrique du compresseur est calculée comme suit :

Si vous avez à votre disposition des données fabricants, vous pouvez générer pour les coefficients de ces 3 courbes à l'aide de la feuille de calcul fournie par EnergyPlus appelée Chiller_PerformanceCurve_Coefficients.xls. Lorsque vous utilisez cette feuille de calcul pour générer les entrées de la courbe EIRPLF, les coefficients doivent être introduit dans DesignBuilder à partir de cette feuille comme suit :

Bien que les performances ainsi que la puissance d'un groupe froid dépendent de nombreux paramètres, les plus importants étant la charge ainsi que les températures d'eau, une représentation correcte du Chiller EIR est effectuée à partir de ces coefficients.

Dans certains cas, vous aurez uniquement des données résumées de fabricants. Par exemple vous avez uniquement la variation du COP en fonction de ratio de charge partiel. Dans ce cas vous pouvez définir la courbe EIRPLR à partir des données fabricants et utilisez des valeurs constantes pour les courbes CAPFT et EIRFT, ce qui générera pour les 2 une valeur de 1. Pour celà créer et sélectionnez une nouvelle courbe bi-quadratique avec Coefficient 1 =1 et tous les autres coefficients = 0 pour les courbes CAPFT et EIRFT.

Ce champ numérique indique le ratio minimum de charge partielle du groupe froid. Les valeurs de ce champ sont normalement comprises entre 0 et 1. En deçà, le compresseur fournit la charge de refroidissement nécessaire en respectant des cycles de démarrage/arrêt. La valeur du champ Ratio Minimum de Charge Partielle doit être inférieure ou égale à celle du champ Ratio Maximum de Charge Partielle (voir ci-dessous). La valeur par défaut est « 0,1 ».

Remarque : Paramétrer le ratio minimum de charge partiel à 0 pour les groupe froid à condensation par air, entraînera un fonctionnement contant du ventilateur condenseur, même lorsqu'il n'y a pas de charges, ce qui conduit à augmenter la consommation des ventilateurs du groupe froid.

Ce champ numérique indique le ratio maximum de charge partielle du groupe froid. Les valeurs de ce champ sont normalement comprises entre 0 et 1,0, mais peuvent être supérieures. La valeur du champ Ratio Maximum de Charge Partielle doit être supérieure ou égale à celle du champ Ratio Minimum de Charge Partielle (voir ci-dessus). La valeur par défaut est « 1,0 ».

Ce champ numérique indique le ratio optimum de charge partielle du groupe froid. Il s'agit du ratio de charge partielle pour lequel le groupe froid fonctionne à son COP maximum. La valeur du champ Ratio Optimum de Charge Partielle doit être supérieure ou égale à celle du champ Ratio Minimum de Charge Partielle, et inférieure ou égale à celle du champ Ratio Maximum de Charge Partielle (voir ci-dessus). La valeur par défaut est « 1,0 ».

Ce champ numérique indique le ratio minimum de déchargement du groupe froid. Les valeurs de ce champ sont normalement comprises entre 0 et 1. Le ratio minimum de déchargement est atteint lorsque l'effort de déchargement ne réduit plus la puissance du groupe froid. Le refroidisseur, peu sollicité, réinjecte alors sa propre chaleur sur l'eau entrante. La stratégie de bypass gaz chaud est généralement utilisée dans ce cas. La valeur du champ Ratio Minimum de Déchargement doit être supérieure ou égale à celle du champ Ratio Minimum de Charge Partielle, et inférieure ou égale à celle du champ Ratio Maximum de Charge Partielle (voir ci-dessus). La valeur par défaut est « 0,2 ».

Les différents types de groupes froid (centrifuge, alternatif...) ont des caractéristiques de fonctionnement différentes. Le point à faible charge à partir duquel ils s'arrêteront variera entre 0,25 pour les vieux alternatifs et 0,1 pour les centrifuges modernes, qui auront des performance à charge partielle bien meilleures. Parfois un fabricant ou installateur installera un mécanisme pour empêcher les cycles marche arrêt des groupes froid trop fréquent (des cycles fréquents causent des usures excessives et réduit la durée de vie). Pour empêcher celà, le gaz chaud en sortie du compresseur peut être réinjecter en entrée du compresseur, pour augmenter sa température et qu'il puisse penser que la charge en froid du système est bien plus grande qu'en réalité. Ainsi il fonctionnera plus pour atteindre les charges, et les charges seront ainsi maintenues au-dessus du point en-dessous duquel le compresseur s'éteint. Il est clair que bypasser le gaz chaud de l'aspiration vers le refoulement du compresseur augmentera la consommation d'énergie. Ce n'est donc pas considéré comme étant un contrôle acceptable et enfreints actuellement certains codes de l'énergie. Cette stratégie est parfois utilisée pour vaincre des dimensionnement trop faible et des problèmes de régulation.

Vous pouvez éviter le chargement fictif dans votre modèle en paramétrant le ratio minimum de déchargement égal au ratio minimum de charge partielle. Ainsi dés que le groupe froid atteindra son ratio de charge partielle min, il s'éteindra empêchant la mise en route du chargement fictif.

De nombreuses variables de sorties sont communes à tous les types de groupes froids. Les intitulés de ces variables génériques commencent tous par le mot « Chiller » (Groupe froid). D'autres variables de sortie sont spécifiques à certains modèles de groupe froid. Les intitulés de ces variables spécifiques commencent par le type du groupe froid (par exemple, pour un refroidisseur à absorption de gaz, « Gas Aborption Chiller Heating Energy [J] »). La consommation énergétique du groupe froid est transmise aux compteurs appropriés de niveau Générateur, en tant que données d'usage final de refroidissement.

La variable suivante concerne uniquement les groupes froids refroidis par air ou par évaporation :

Les variables suivantes concernent uniquement les groupes froids refroidis par évaporation :

Les trois variables suivantes sont disponibles uniquement pour les groupes froids refroidis par eau :

Ces champs sont associés à la puissance électrique fournie au groupe froid. Pour les groupes froids fonctionnant à la vapeur ou au carburant, ces valeurs représentent la consommation électrique des pompes et des autres composants internes. La consommation est mesurée sur les moteurs de calculs Refroidissement:Electricité [Cooling:Electricity], Electricité:Générateur [Electricity:Plant] et Electricité:Bâtiment [Electricité:Facility].

Ces variables représentent le transfert de vapeur de l'évaporateur, correspondant à l'effort de refroidissement fourni par le groupe froid. Le transfert de chaleur de l'évaporateur est mesuré sur les totaux du moteur de calcul nommés GroupesFroids:TransfertEnergie [Chillers:EnergyTransfer], TransfertEnergie:Générateur [EnergyTransfer:Plant] et TransfertEnergie:Bâtiment [EnergyTransfer:Facility].

Ces variables sont associées aux températures à l'entrée et à la sortie et au débit (de l'eau glacée) de l'évaporateur.

Cette variable représente le coefficient de performance du groupe froid au cours du refroidissement. Il est calculé par la division du taux de transfert de chaleur de l'évaporateur du refroidisseur ([Chiller Evap Heat Trans Rate]) par la consommation en « carburant » du groupe froid. Le « carburant » des groupes froids électriques et à COP constant est l'électricité. Ici, le diviseur est donc la valeur du champ « Chiller Electric Power [W] ». Le « carburant » des groupes froids à absorption est la vapeur. Pour ces modèles, le diviseur est la valeur du champ « Steam Consumption Rate [W] ».

Pour les groupes froids à moteur et à turbines à combustion, cette variable est intitulée « Chiller Fuel COP ». Ainsi, il est clairement indiqué que l'apport énergétique principal de ces modèles est fourni par des carburants liquides ou gazeux (gaz naturel, diesel, essence). Ici, le diviseur utilisé est la consommation appropriée en carburant (Chiller <Fuel Type> Consumption Rate).

La variable correspondante des groupes froids à absorption directe est intitulée « Direct Fired Absorption Chiller Cooling Fuel COP », et le diviseur est la valeur du champ « Direct Fired Absorption Chiller Cooling Gas Consumption Rate ».

Notez que la valeur de ce champ est « 0 » lorsque le groupe froid est à l'arrêt. Lorsque la valeur de cette variable est associée à des fréquences plus longues (à un pas de temps spécifique, à un intervalle horaire, hebdomadaire, mensuel ou à un facteur environnemental), elle est valide uniquement si le groupe froid fonctionne en continu au cours de l'intégralité de la période considérée. Pour déterminer une valeur moyenne de COP sur une période plus longue, divisez le transfert total de chaleur de l'évaporateur par la consommation totale en électricité ou en carburant au cours de l'intervalle considéré.

Ce champ indique le ratio de charge partielle du groupe froid à absorption indirecte. Cette variable peut être inférieure à la valeur saisie dans le champ Ratio Minimum de Charge Partielle. Le cas échéant, la fraction de cycle du groupe froid est utilisée pour déterminer plus précisément les performances du groupe froid à absorption indirecte.

Ce champ indique la fraction d'intervalle de fonctionnement du groupe froid à absorption indirecte. Lorsque le groupe froid fonctionne avec une valeur de charge partielle supérieure au ratio minimum défini, la fraction de cycle du groupe froid est « 1 ». Lorsque le groupe froid fonctionne avec une valeur de charge partielle inférieure au ratio minimum défini, la valeur de ce champ correspond à la fraction d'intervalle de fonctionnement du groupe froid à absorption indirecte.

Ces variables sont associées au transfert de chaleur du condenseur, correspondant à la chaleur transmise par le groupe froid à une boucle d'eau de condenseur ou à un condenseur refroidi par air. Le transfert de chaleur du condenseur du groupe froid est mesuré sur les totaux du moteur de calcul nommés RejetChaleur:TransfertEnergie [HeatRejection:EnergyTransfer], TransfertEnergie:Générateur [EnergyTransfer:Plant] et TransfertEnergie:Bâtiment [EnergyTransfer:Facility].

Cette variable correspond à la température d'admission (rejet de chaleur) du condenseur des groupes froids refroidis par air ou par évaporation. Pour les groupes froids refroidis par air, cette variable correspond à la température à bulbe sec de l'air entrant dans le condenseur. Pour les groupes froids refroidis par évaporation, cette variable correspond à la température à bulbe humide de l'air entrant dans le condenseur refroidi par évaporation.

Ces champs sont associés à la puissance électrique fournie au ballon préparateur du groupe froid (type de condenseur refroidi par évaporation). La consommation est mesurée sur les totaux du moteur de calcul nommés GroupesFroids:Electricité [Chillers:Electricity], Electricité:Générateur [Electricity:Plant] et Electricité:Bâtiment [Electricity:Facility].

Ces variables sont associées aux températures à l'entrée et à la sortie et au débit (du rejet de chaleur) du condenseur des groupes froids refroidis par eau.

Pour les groupes froids à moteur et à turbine à combustion, ces variables correspondent à la puissance de l'arbre produite par l'entraînement et transférée au compresseur.

Pour les groupes froids équipés d'un récupérateur de chaleur, comme les modèles à moteur, ces variables sont associées à l'énergie de récupération disponible. Les composants suivants peuvent équiper certains types de groupes froids : Huile, lubrifiant moteur (Lube), Enveloppe, liquide de refroidissement (Jacket), Echappement, échappement du moteur (Exhaust), et Total. Les variables « Chiller Lube Heat Recovery », « Chiller Jacket Heat Recovery » et « Chiller Exhaust Heat Recovery » sont mesurées sur les totaux du moteur de calcul nommés RécupérationChaleur:TransfertEnergie [HeatRecovery:EnergyTransfer], TransfertEnergie:Générateur [EnergyTransfer:Plant] et TransfertEnergie:Bâtiment [EnergyTransfer:Facility].

Ces variables indiquent les températures d'entrée et de sortie et le débit du récupérateur de chaleur des groupes froids équipés de systèmes de récupération de chaleur, comme les modèles à moteur ou à turbine à gaz.

Ces variables indiquent la consommation de vapeur ou de carburant des groupes froids à combustion et à vapeur. La nature du carburant à employer dépend du modèle de groupe froid utilisé. <FuelType> peut correspondre à : Gaz, gaz naturel (Gas), Vapeur (Steam), Propane, Diesel, Essence (Gasoline), Mazout n° 1 (FuelOil#1), et Mazout n° 2 (FuelOil#2). La consommation est mesurée sur les totaux du moteur de calcul nommés Refroidissement:<TypeCarburant> [Cooling:<FuelType>], <TypeCarburant>:Générateur [<FuelType>:Plant], et <TypeCarburant>:Bâtiment [<FuelType>:Facility].

Ces variables sont disponibles uniquement pour les groupes froids électriques REE.

Ces deux champs indiquent la consommation électrique du ventilateur des condenseurs des groupes froids refroidis par évaporation ou par air. Ces données sont ajoutées à un compteur de rapports, avec comme paramètres : Type = Electricité [Electricity], Clé d'usage final =Groupes Froids [Chillers], Clé de groupe = Générateur (réf. Compteur des rapports de simulation).

Ce champ contient la valeur de l'objet Courbe des Performances de Refroidissement Fonction de la Température.

Ce champ contient la valeur de l'objet Courbe Electricité Absorbée sur Génération Froid Fonction de la Température.

Ce champ contient la valeur de l'objet Courbe Electricité Absorbée sur Génération Froid Fonction du Ratio de Charge Partielle.

Ce champ correspond au rapport de la somme du transfert de chaleur de l'évaporateur et du transfert de chaleur par charge factice (le cas échéant) sur la puissance disponible du groupe froid. Cette valeur est utilisée pour le calcul de la valeur « ChillerEIRFPLR ».

Le rapport de cycle correspond au temps de fonctionnement du groupe froid au cours de l'intervalle de simulation considéré. Si le ratio de charge partielle du groupe froid est inférieur au ratio minimum défini, le groupe froid fournit la charge de refroidissement nécessaire en respectant des cycles de démarrage/arrêt.

Ces deux variables indiquent le taux de transfert de chaleur et le transfert de chaleur total par charge factice du groupe froid. Lorsque le ratio de charge partielle du groupe froid est inférieur au ratio minimum de déchargement, le groupe froid compense ce déséquilibre en activant le bypass gaz chaud pour réduire la puissance de refroidissement fournie. La variable de transfert de chaleur par charge factice n'est pas mesurée.