Pompe à chaleur air/air en condition in situ : une nouvelle approche pour mesurer la performance en temps réel

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1 Pompe à chaleur air/air en condition in situ : une nouvelle approche pour mesurer la performance en temps réel Cong-Toan TRAN (EDF R&D - Mines Paristech) 2 ème Congrès Français des Pompes à Chaleur

2 Contexte 2 Directive «RES» 2009/28/CE: prise en compte des EnR PAC que si le COP saisonnier estimé supérieur à 2,87 Mais comment mesurer le COP saisonnier? Actuellement, il n existe pas de méthode simple et fiable qui permette de mesurer le COP saisonnier de la PAC air/air chez l utilisateur pour une période longue Objectifs : proposer 2 méthodes de mesure in situ du COP de la PAC air/air Méthode de mesure sur le fluide frigorigène Méthode de mesure sur l air Méthodologie : COP saisonnier Q produite E dt Ces méthodes sont testées en laboratoire et comparées avec des mesures de référence elec dt la difficulté principale

3 Plan 3 Principes des méthodes de mesure in situ Résultats expérimentaux Conclusion - Perspective

4 Méthode de référence 4 débit enthalpies La méthode de référence est intrusive La précision est connue (~1,5 %)

5 Méthode de mesure in situ sur le fluide frigorigène enthalpies 5 Cette méthode est une version «dérivée» de la méthode de référence pour éviter la difficulté d instrumenter in situ des mesures intrusives.

6 Méthode de mesure in situ sur le fluide frigorigène 6 bilan du compresseur débit P m h Q com f com perte mesure non-intrusive de la pression Cette méthode est une version «dérivée» de la méthode de référence pour éviter la difficulté d instrumenter in situ des mesures intrusives.

7 Mesures de référence supplémentaires 7 Les mesures de référence ne font pas partie de la méthode in situ mais sont utilisées uniquement en laboratoire pour vérifier certaines mesures de cette dernière Elles sont intrusives

8 Méthode in situ de mesure sur l air 8 Les mesures sont effectuées dans l unité intérieure : non intrusives Le débit d air : Un ensemble d anémomètres à fil chaud est utilisé Il faut déterminer préalablement le champs de vitesse pour mieux distribuer les capteurs La p atm est mesurée pour mieux déterminer le débit masse Les enthalpies sont déterminées via températures sèches et humidité Capteur de température sèche 8 mm Capteur à fil chaud

9 Mesures de référence supplémentaires 9 unité intérieure convergence anémomètre de référence L anémomètre de référence ne fait pas partie de la méthode in situ mais est utilisé uniquement en laboratoire pour vérifier le débit d air calculé par capteurs à fil chaud

10 Conditions d essai 10 Côté intérieur : Températures fixées autour de 21 C 2 niveaux de vitesse testés Côté extérieure : Températures entre -15 et 18 C Nomenclatures : Exposant «ref» : méthodes de référence Sans exposant : méthodes in situ

11 Mesure non-intrusive de la pression d évaporation 11 +0,8 C -0,8 C La précision de la mesure non-intrusive est bonne, entre 0,5 et 2,5 % Elle est due à l erreur de la mesure de température (±0,8 C)

12 Débit du fluide frigorigène En cas de fluide purement gazeux en entrée du compresseur % - 5 % L état du fluide en entrée du compresseur est identifié La précision de la mesure non-intrusive est bonne, entre -4 % et 2 %

13 Débit du fluide frigorigène (2) En cas de fluide diphasique en entrée du compresseur : peu fréquent 13 (%) 1 % de liquide erreur de 3,4 % La méthode in situ ne mesure pas le titre de vapeur x Alors, quelles sont les erreurs commises? L erreur a tendance à augmenter lorsque x est éloigné de 1 Mais l erreur moyenne sur une mesure saisonnière pourrait être limitée

14 Débit de l air 14 3 % de p atm standard La mesure de p atm apporte de la précision sur la détermination du débit La précision de la mesure «de fil chaud» est bonne, entre -4 et 1 %

15 Puissances calorifiques des méthodes in situ 15 Méthode Incertitude relative de la mesure Ecart avec la méthode de référence «référence» 0,8 1,1 % - In situ sur le fluide * 6,6 9,2 % -4 % - 2 % In situ sur l air 11,8 12,3 % -11 % - 4 % ( * en cas du fluide gazeux en entrée du compresseur)

16 Conclusion - Perspective 16 Les 2 méthodes in situ sont validées en comparant avec la méthode de référence: mesures sur l air : écarts entre -11 % et 4 % mesures sur le fluide : les mesures peuvent être totalement non-intrusives écarts entre 4 % et 2 % en cas de fluide diphasique, les écarts sont plus importants totalement adaptées in situ

17 Conclusion - Perspective 17 Les 2 méthodes in situ sont validées en comparant avec la méthode de référence: mesures sur l air : écarts entre -11 % et 4 % mesures sur le fluide : les mesures peuvent être totalement non-intrusives écarts entre 4 % et 2 % en cas de fluide diphasique, les écarts sont plus importants totalement adaptées in situ Pour évaluer entièrement la fiabilité de ces 2 méthodes, il faudrait : les tester dans des conditions dynamiques déterminer l impact moyen des erreurs liées au diphasique dans une mesure saisonnière

18 Conclusion - Perspective 18 Les 2 méthodes in situ sont validées en comparant avec la méthode de référence: mesures sur l air : écarts entre -11 % et 4 % mesures sur le fluide : les mesures peuvent être totalement non-intrusives écarts entre 4 % et 2 % en cas de fluide diphasique, les écarts sont plus importants totalement adaptées in situ Pour évaluer entièrement la fiabilité de ces 2 méthodes, il faudrait : les tester dans des conditions dynamiques déterminer l impact moyen des erreurs liées au diphasique dans une mesure saisonnière La méthode sur le fluide offre une possibilité, au constructeur, d afficher le COP en temps réel : Plusieurs mesures sont issues du systèmes de régulation La méthode est «universelle»

19 Merci de votre attention 2 ème Congrès Français des Pompes à Chaleur