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Opticad

Gilbert Morand

HES-SO Valais / ISI

Optimisation réseau de Chaleur à distance

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Un CAD c’est quoi ?

Centrale de chauffe

Réseau de distribution de chaleur (tuyaux thermiquement isolés)

Echangeurs de chaleur

Consommateurs (de chaud)

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Différents types de CAD

Réseau haute température (eau ~ 100°C); production de chaleur centralisée

Réseau anergie (eau ~10°C à ~20°C); production de chaleur décentralisée par des pompes à chaleur

Fluide caloporteur: Eau CO2

Peut répondre à des besoins de chaud froid

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Objectifs du projet Opticad

Développer un outil simplifié d’aide à la décision en vue d'optimiser un réseau de chaleur En termes de

de configuration (design) et d'exploitation (gestion)

• Financement I1 (montant total de 200 kCHF + 50kCHF prest.prop)

• Hépia (65 kCHF) & HEVs (135 kCHF)

• Durée 24 mois

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L’aéroport de Genève (GVA) est partenaire dans ce projet • Accès aux données du CAD et des 37 sous-stations • Accès aux caractéristiques des bâtiments (définir la demande)

Terrain de jeu : CAD GVA

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Le CAD GVA en chiffres

• 2 millions litres mazout / an • 4 brûleurs • 4 km de long ! • T°C départ ~ 95°C • T°C retour ~ 65°C • Débit 200 m3/h (~50 l/s ) • Puissance ~6 MW (600 litres mazout / h) • Régulation selon courbe de chauffe

Futur: migrer vers un CAD anergie

(eau du lac)

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1) Déterminer les besoins sur la base de données acquises

• flux de masse et puissance de chaleur, • niveaux de températures, • dynamique des besoins.

2) Modéliser les consommateurs principaux du site, existants et futurs.

Modéliser les systèmes de distribution de chaud pour les consommateurs.

Les phases du projet OptiCad

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3) Analyser les stratégies alternatives de gestion énergétique et estimer leurs gains potentiels énergétiques et financiers. (Scenarii)

4) Utiliser des modèles développés en 2) et 3) pour leur application dans un «Model Predictive Control» (MPC).

Phases du projet Opticad

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Modèles développés

1.Modèle de la demande o bSol o Ida-Ice

outil de migration 2.Modèle du CAD

o hydraulique o thermique

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Modèles développés

3.Eléments modélisés production de chaleur

o pompe à chaleur o centrale de chauffe

vanne 2V & 3V pompe de circulation échangeur tube (conduction et convection)

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Modèles développés

4.Modèle de distribution de chaleur o par radiateur o au sol o aéro-convecteur

5.Modèle de régulation

o CC courbe de chauffe / commande à priori

o TOR hysteresis o MPC (Model Predictiv Control)

d, Tretour

Ti(x,t)

d, Taller Volume d’eau de

distribution par unité

de surface

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Modèles intégrés dans SimCad

Supervision basée sur des données simulées et/ou acquises Modélisation de la production, de la demande, de la distribution, du confort

SimCad

SimCad est un logiciel, il permet de: o définir un CAD, production de chaleur la

distribution, la régulation, le confort. o intégrer les modèles o faire avancer le pas de temps (heure/heure) o générer graphiques pour analyse

HES-SO Valais-Wallis Page 13 Supervision basée sur des données simulées

Interface de visualisation

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Niveau configuration

• Apporter des réponses à des questions stratégiques en lien avec l’énergie et son efficience

À un niveau configuration (design): Evaluer des configurations ou scénarii Production centralisée ou décentralisée ?

Avantages/inconvénients Estimer les pertes, les consommations, les

ratios. Ajout d’une PAC dans une sous-station Réseau anergie ?

SimCad

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Niveau opérationnel

• Apporter des réponses à des questions opérationnelles en lien avec l’énergie et son efficience

Au niveau opérationnel Fonctionnement à différentes températures Ajout d’une extension, un nouveau

consommateur Ajuster/optimiser les courbes de chauffe Intégrer une commande à priori / MPC

SimCad

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Constats & réflexions

• Pas ou peu d’outils pour dimensionner un CAD finement

• Gérer un CAD est difficile ! Hydraulique p.e.

• La plupart du temps, la demande en chaleur suit une courbe de chauffe ! (synchonisation)

SimCad

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Constats & réflexions

• La plupart du temps, la demande en chaleur suit une courbe de chauffe ! (synchonisation)

• La régulation est très importante fondamentale • CAD de Satom; le régulateur s’appelle Jacky !

SimCad

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Constats & réflexions

• CAD de Satom; le régulateur s’appelle Jacky !

• Si la Température du CAD augmente (pour satisfaire le maillon faible), les pertes thermiques vont augmenter

• La régulation devrait être globale et non pas locale

SimCad

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Constats & réflexions

• La régulation devrait être globale et non pas locale

• Pour bien, le gestionnaire du CAD devrait pouvoir gérer la température des habitations des particuliers

• Séparation galvanique entre fournisseur chaleur

CAD et les abonnés au CAD

SimCad

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Constats & réflexions

• Séparation galvanique entre fournisseur chaleur CAD et les abonnés au CAD

• Les gens ne sont pas encore prêts pour cela !

• Nouveaux modèles économiques à créer • ne plus vendre du kWh de chaleur • vendre du confort ?

Merci pour votre attention.

SimCad