Puits climatiques

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Onglet CVC dans les données du modèle

 

Un puits climatique est un long tube souterrain en métal ou en plastique dans lequel circule de l'air. Pendant la période de climatisation, l'air traversant le tube transfert sa chaleur au sol se trouvant autour et entre dans la pièce à une température inférieure à l'air extérieure. De même pendant la période de chauffage, l'air traversant le tube récupère la chaleur du sol et entre dans la pièce plus chaud. Les puits climatiques simple d'EnergyPlus peuvent être contrôlés par un planning ainsi que l'indication des températures min max et de l'écart, comme décrit ci-dessous. Comme pour l'infiltration et la ventilation, le débit à travers le puits climatique peut être modifié par la différence de température entre l'intérieure et l'extérieure ainsi que par les conditions extérieures et la vitesse du vent.

L'équation basique pour calculer le débit d'air dans le puits climatique dans EnergyPlus est :

EarthTubeFlowRate = Edesign Fschedule(A + B . abs(Tzoneair - Todb) + C . WindSpeed + D . WindSpeed2)

CALCSOILSURFTEMP – Programme auxiliaire

Le programme CalcSoilSurfTemp est simple et nécessite seulement 2 données d'entrées : les conditions du sol et les conditions de surface du sol en plus d'un fichier météo valide.

Pour les conditions du sol, l'utilisateur doit sélectionner parmi les propositions suivantes, le choix correspondant au sol entourant le puits climatique : 1. HEAVY AND SATURATED, 2. HEAVY AND DAMP, 3. HEAVY AND DRY et 4. LIGHT AND DRY. Ceci permet de déterminer la diffusivité et la conductivité thermique du sol.

Pour les conditions de surface du sol, l'utilisateur sélectionne parmi les options disponibles la condition de surface correspondant au sol au-dessus du puits climatique : 1. BARE AND WET, 2. BARE AND MOIST, 3. BARE AND ARID, 4. BARE AND DRY, 5. COVERED AND WET, 6. COVERED AND MOIST, 7. COVERED AND ARID et 8. COVERED AND DRY. Ceci permet de déterminer le coefficient d'absorption et le pourcentage d'évaporation de la surface du sol.

A partir de ces informations et de l'analyse du fichier météo sélectionné, le programme CalcSoilSurfTemp calcul les 3 paramètres listés ci-dessus.

Ce programme est disponible (après installation d'EnergyPlus) dans le dossier Preprocess du répertoire EnergyPlus.

Inclure puits climatique

Cochez cette option pour inclure un puits climatique pour le passage de l'air.

Méthode de définition de l'air extérieur

Vous pouvez fixez la quantité, le fonctionnement et la régulation de l'air passant dans le puits climatique de la même manière que pour la ventilation mécanique. Référez vous à la section Air extérieure pour plus de détails.

Les données de définition de l'air exterieure sont utilisées pour calculée le débit maximal du puits climatique dans les conditions de dimensionnement (Edesign dans l'équation ci-dessus en m3/s). La valeur de dimensionnement est modifiée par les fractions du planning (voir ci-dessous) et les coefficients ci-dessous.

Fonctionnement

Planning

Sélectionnez le planning qui modifiera le débit de dimensionnement maximal. La valeur dans le planning doit varier entre 0 et 1 et se réfère dans l'équation ci-dessus au champ Fschedule.

Contrôle

Température minimale de zone en climatisation

Elle correspond à la température intérieure en-dessous de laquelle le puits climatique est arrêté. La température limite basse est prévue pour éviter le sur-refroidissement d'une pièce qui engendrera des charges en chauffage. Par exemple, si l'utilisateur spécifie une température minimale à 20°C, le puits climatique est supposé disponible si la température d'air de la zone est supérieure à 20°C. Si la température d'air de la zone est inférieure à 20°C, le puits climatique est automatiquement arrêté.

Température maximale de zone en chauffage

Elle correspond à la température intérieure au-dessus de laquelle le puits climatique est arrêté. La température limite haute est prévue pour éviter les surchauffes d'une pièce qui engendreront des charges en climatisation. Par exemple, si l'utilisateur spécifie une température maximale à 20°C, le puits climatique est supposé disponible si la température d'air de la zone est inférieure à 20°C. Si la température d'air de la zone est supérieure à 20°C, le puits climatique est automatiquement arrêté.

Delta temperature

C'est la différence de température entre les températures intérieure et extérieure en-dessous de laquelle le puits climatique est arrêté. Il permet l'arrêt du puits climatique si la température extérieure est trop chaude et pourrait potentiellement chauffer la pièce ou si la température extérieure est trop froide et pourrait potentiellement refroidir la pièce. Par exemple, si l'utilisateur spécifie un delta de température à 2°C, le puits climatique est supposé s'arrêter si la différence de température entre l'intérieure et l'extérieure est d'au moins 2°C. Si la température extérieure est moins de 2°C plus froid ou chaud que la température intérieure, alors le puits climatique est automatiquement arrêté.

Configuration de la consommation électrique du ventilateur

Type de Puits

Ce champ défini le type de puits climatique selon l'une des options suivantes :

 

1-Naturel qui correspond à des mouvements / échanges d'air qui n'impliqueront aucune consommation de ventilateur, ou bien qui correspond au résultat du débit d'air naturel à travers le tube et le bâtiment. Les valeurs de l'augmentation de pression et de l'efficacité pour ce type sont ignorée. Les conditions de l'air entrant sont supposées être identiques à l'air qui est refroidi ou chauffé en passant dans le tube.
2-Soufflage où les valeurs de l'augmentation de pression et d'efficacité du ventilateur permettent la définition de la consommation électrique de ventilateur ainsi que le montant de chaleur transféré au flux d'air.
3-Extraction où les valeurs de l'augmentation de pression et d'efficacité du ventilateur permettent la définition de la consommation électrique de ventilateur.

Augmentation de pression

Augmentation de pression du ventilateur en Pa (N/m²). C'est une propriété du ventilateur qui est directement liée à la consommation du ventilateur. Cette valeur est à indiquer uniquement dans le cas des ventilateurs poussant l'air du puits climatique.

Efficacité total du ventilateur

Efficacité total du ventilateur (nombre décimal entre 0 et 1). C'est une propriété du ventilateur qui est directement liée à la consommation du ventilateur. Cette valeur est à indiquer uniquement dans le cas des ventilateurs poussant l'air du puits climatique.

Caractéristiques du puits

Rayon de Puits

Rayon du puits. Il permet de déterminer la chaleur transférée du sol vers l'air traversant le puits climatique. Si le tube n'a pas une section circulaire, l'utilisateur peut utiliser le concept du diamètre hydraulique suivant :

D = 4 . A / Périmètre

Toutefois, étant donné que ce champ nécessite un rayon, le diamètre hydraulique doit être divisé par 2.

Épaisseur du puits

Épaisseur du tube. Elle permet de déterminer la chaleur transférée du sol vers l'air traversant le puits climatique

Longueur du puits

Longueur totale du tube. Elle permet de déterminer la chaleur transférée du sol vers l'air traversant le puits climatique. Plus la longueur est importante, plus le transfert de chaleur est grand.

Conductivité thermique du puits

Conductivité thermique du tube. Elle permet de déterminer la chaleur transférée du sol vers l'air traversant le puits climatique.

Profondeur du puits sous la surface du sol

Profondeur du tube en-dessous de la surface du sol. Elle permet de déterminer la température du sol aux alentours du tube.

Calculs de transfert thermique du sol

Conditions du sol

Ce champ permet de définir les conditions actuelles du sol aux alentours du puits climatique, selon l'une des options suivantes :

 

1-Lourd et saturée,
2-Lourd et humide,
3-Lourd et sec,
4-Léger et sec.

 

Elles déterminent la diffusivité et la conductivité thermique du sol alentours, qui joue un rôle déterminant pour le transfert de chaleur du sol vers l'air.

Température moyenne à la surface du sol

Température moyenne annuelle à la surface du sol juste au-dessus du puits climatique, qui joue un rôle déterminant pour le transfert de chaleur du sol vers l'air. Ce champ doit être calculé préalablement en utilisant le programme séparé CalcSoilSurfTemp.

Amplitude de la température à la surface du sol

Amplitude de la température de surface au-dessus du puits climatique, qui joue un rôle déterminant pour le transfert de chaleur du sol vers l'air. C'est la différence entre la température maximale et minimale de la surface du sol pour l'année entière, divisée par 2. Ce champ doit être calculé préalablement en utilisant le programme séparé CalcSoilSurfTemp.

Constante de phase de la température du sol

Constante de phase de la température du sol au-dessus du puits climatique, qui joue un rôle déterminant pour le transfert de chaleur du sol vers l'air à un moment précis. Elle représente le temps écoulé depuis le début de l'année jusqu'à ce que la température à la surface du sol atteigne la valeur minimale. Ce champ doit être calculé préalablement en utilisant le programme séparé CalcSoilSurfTemp.

Coefficients du calcul du débit

Constant term flow coefficient

Ce nombre est le paramètre A dans l'équation ci-dessus. L'utilisateur doit spécifier les paramètres modifiant qui sont fonction des facteurs environnementaux. Ce paramètre est constant et n'est pas modifié par les effets environnementaux. Il est sans dimension.

Temperature term flow coefficient

Ce nombre est le paramètre B dans l'équation ci-dessus. L'utilisateur doit spécifier les paramètres modifiant qui sont fonction des facteurs environnementaux. Ce paramètre peut être modifié par la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur. L'unité est l'inverse des °Cesius.

Velocity term flow coefficient

Ce nombre est le paramètre C dans l'équation ci-dessus. L'utilisateur doit spécifier les paramètres modifiant qui sont fonction des facteurs environnementaux. Ce paramètre peut être modifié par la vitesse du vent à l'extérieur du bâtiment. L'unité est s/m.

Velocity squared term flow coefficient

Ce nombre est le paramètre D dans l'équation ci-dessus. L'utilisateur doit spécifier les paramètres modifiant qui sont fonction des facteurs environnementaux. Ce paramètre peut être modifié par la vitesse du vent à l'extérieur du bâtiment au carré. L'unité est s²/m².

SORTIES

Variables de sorties du puits climatiques :

 

HVAC,Sum,Earth Tube Zone Sensible Cooling Energy [J]
HVAC,Average,Earth Tube Zone Sensible Cooling Rate [W]
HVAC,Sum,Earth Tube Zone Sensible Heating Energy [J]
HVAC,Average,Earth Tube Zone Sensible Heating Rate [W]
HVAC,Sum,Earth Tube Air Flow Volume [m3]
HVAC,Average,Earth Tube Air Volume Flow Rate [m3/s]
HVAC,Sum,Earth Tube Air Flow Mass [kg]
HVAC,Average,Earth Tube Air Mass Flow Rate [kg/s]
HVAC,Sum,Earth Tube Fan Electric Energy [J]
HVAC,Average,Earth Tube Fan Electric Power [W]
HVAC,Average,Earth Tube Zone Inlet Air Temperature [C]
HVAC,Average,Earth Tube Ground Interface Temperature [C]
HVAC,Average,Earth Tube Outdoor Air Heat Transfer Rate [W]

Earth Tube Zone Sensible Cooling Energy [J]

Earth Tube Zone Sensible Cooling Rate [W]

Elles représentent l'énergie et la puissance associée au refroidissement fourni à une zone par le puits climatique. Ces variables sont différentes de 0 lorsque la température de l'air en sortie du puits climatique est inférieure à la température de la zone.

Earth Tube Zone Sensible Heating Energy [J]

Earth Tube Zone Sensible Heating Rate [W]

Elles représentent l'énergie et la puissance associée au chauffage fourni à une zone par le puits climatique. Ces variables sont différentes de 0 lorsque la température de l'air en sortie du puits climatique est supérieure à la température de la zone.

Earth Tube Air Flow Volume [m3]

Volume d'air circulant dans le puits climatique.

Earth Tube Air Volume Flow Rate [m3/s]

Débit volumique de l'air traversant le puits climatique.

Earth Tube Air Flow Mass [kg]

Masse d'air traversant le puits climatique.

Earth Tube Air Mass Flow Rate [kg/s]

Débit massique de l'air traversant le puits climatique.

Earth Tube Fan Electric Energy [J]

Earth Tube Fan Electric Power [W]

Consommation et puissance électrique du ventilateur pour l'air soufflé ou extrait, en fonction du type de puits climatique.

Earth Tube Zone Inlet Air Temperature [C]

Température de l'air entrant dans la zone après passage dans le puits climatique. Cette température inclue le refroidissement ou le chauffage de l'air extérieure lors du passage dans le tube. Lorsque le ventilateur de soufflage est utilisé, la chaleur supplémentaire du ventilateur est inclue dans cette température d'entrée d'air.

Earth Tube Ground Interface Temperature [C]

Température moyenne du sol au niveau de la surface extérieure du puits climatique.

Earth Tube Outdoor Air Heat Transfer Rate [W]

Puissance correspondant au transfert de chaleur du puits climatique à l'air extérieure. Une valeur positive indique que l'air est préchauffée et une valeur négative indique que l'air est prérefroidie.