Conception et meilleures pratiques de chauffage avec unité de toit au gaz naturel Présenté par : Daniel Robert, ing, LEED AP Kolostat Inc. 11 novembre 2013
Survol de la présentation Application : volume constant Champs d application L offre électrique et au gaz Application : volume variable Champs d application L offre électrique et au gaz Analyse de l offre du marché Études 1 unité VC desservant zones int ET péri dans application VAV 2 unités VC dans la même application Solutions
Application: Volume Constant Voici les champs d application idéales pour des unités de toit à volume constant peu importe la source de chaleur. Grandes surfaces Vente de détail Bureaux simples (sans zonage) Entrepôts Restaurants
Application : Volume Constant L offre électrique dans l application volume constant a les caractéristiques suivantes: Capacité de chauffage est limité/adéquat (au mieux) Peu de «pickup» Pénalité possible au niveau de la pointe de puissance hivernale Cout d implantation possiblement élevé si l entrée électrique doit être augmentée pour satisfaire la capacité de chauffage requise
Application : Volume Constant L offre au gaz dans l application volume constant a les caractéristiques suivantes: Capacité de chauffage est très grande/trop forte (au mieux) Beaucoup de «pickup» Aucune pénalité au niveau de la pointe hivernale Coût d implantation faible (là où le gaz existe )
Application : Volume Variable Voici les champs d application idéales pour des unités de toit à volume variable. Bureaux zonés Procédés industriels complexes
Application : Volume Variable L offre électrique dans l application volume variable a les caractéristiques suivantes: Capacité de chauffage 100% modulante est très facile à intégrer «Pickup» est 100% contrôlable Pénalité possible au niveau de la pointe hivernale si la modulation est mal/pas géré, surtout en préchauffage matinale («morning warmup»)
Application : Volume Variable L offre au gaz dans l application volume variable a les caractéristiques suivantes :
Application : Volume Variable L offre au gaz dans l application volume variable a les caractéristiques suivantes : (syndrôme: il fait chaud il fait froid) Essayons de comprendre pourquoi
Analyse de l offre du marché En ordre alphabétique AAON Carrier Lennox McQuay-Daikin Trane York Il nous en donnent pour notre argent! (peut-être trop )
Tableaux des offres Espace de protection
60,00 Offre du marché 5T : ΔT F 50,00 40,00 30,00 Gas Stage 2 Gas Stage 1 Electrique 20,00 10,00 0,00 A B C D E F
60,00 Offre du marché 7.5T : ΔT F 50,00 40,00 30,00 Gas Stage 2 Gas Stage 1 Electrique 20,00 10,00 0,00 A B C D E F
60,00 Offre du marché 10T : ΔT F 50,00 40,00 30,00 Gas Stage 2 Gas Stage 1 Electrique 20,00 10,00 0,00 A B C D E F
60,00 Offre du marché 15T : ΔT F 50,00 40,00 30,00 Gas Stage 2 Gas Stage 1 Electrique 20,00 10,00 0,00 A B C D E F
60,00 Offre du marché 20T : ΔT F 50,00 40,00 30,00 Gas Stage 2 Gas Stage 1 Electrique 20,00 10,00 0,00 A B C D E F
60,00 Offre du marché 25T : ΔT F 50,00 40,00 30,00 Gas Stage 2 Gas Stage 1 Electrique 20,00 10,00 0,00 A B C D E F
60,00 Offre du marché 30T : ΔT F 50,00 40,00 30,00 Gas Stage 2 Gas Stage 1 Electrique 20,00 10,00 0,00 A B C D E F
Étude de cas #1 Utilisation d une unité de toit VC au gaz avec 2 stages pour une application VAV : 1 unité desservant des zones périmétriques et intérieures
Arrangement Étudié Air frais 20% (800 PCM) Unité 10 tonnes, 4,000 PCM Bas feu: 150 MBH out Haut feu: 180 MBH out Dérivation Péri Péri
SANS CHAUFFAGE Mélange: 54 F Air frais 20% (800 PCM) -20 F Unité 10 tonnes, 4,000 PCM Bas feu: 150 MBH out Haut feu: 180 MBH out 72 F 72 F 4000 PCM 2200 PCM 54 F 10% 10% Dérivation 1800 PCM 100 PCM Péri 100 PCM Péri Demande De chauffage
SANS CHAUFFAGE: en tenant compte de la dérivation! Air frais 20% (800 PCM) -20 F Mélange: 47 F Unité 10 tonnes, 4,000 PCM Bas feu: 150 MBH out Haut feu: 180 MBH out OFF OFF 4000 PCM @ 64 F 72 F 4000 PCM 47 F 2200 PCM 100%? 100%? 10% 10% Dérivation 1800 PCM 54 F 47 F 100 PCM Péri 100 PCM Péri Demande De chauffage
ON CHAUFFE! en tenant compte de la dérivation! Air frais 20% (800 PCM) -20 F Mélange: 47 F Unité 10 tonnes, 4,000 PCM Bas feu: 150 MBH out Haut feu: 180 MBH out 150,000 BTU = +34 F ON OFF 4000 PCM @ 64 F 72 F 4000 PCM @ 81 F!! 2200 PCM 100%? 100%? 10% 10% Dérivation 1800 PCM 47 F 81 F 100 PCM Péri 100 PCM Péri Demande de climatisation
RÉSULTAT Alimentation varie entre ±40 F à ±100 F!! Conséquences: Inconfort Éventuellement, quelqu un va fermer l apport d air frais minimum. Note : L utilisation d une unité desservant des zones périmétriques ET intérieures simultanément, que les unités soient équipés avec du chauffage électrique ou au gaz n est vraiment pas optimum au niveau confort, énergie (réchauffe terminale requise) et du maintien de l apport d air extérieure suivant ASHRAE 62.1
Étude de cas #2 Utilisation de deux unités de toit VC au gaz avec 2 stages de chauffage chaque pour une application VAV : 1 unité desservant des zones périmétriques et 1 unité pour les zones intérieures
Arrangement Étudié Unité 5 tonnes, 2,000 PCM Bas feu: 90 MBH out Unité 5 tonnes, 2,000 PCM Bas feu: 90 MBH out Air frais 30% (600 PCM) 2000 PCM Air frais 10% (200 PCM) 2000 PCM 100% 100% 100% 100% Dérivation Dérivation Demande de climatisation Demande de chauffage
SANS CHAUFFAGE Unité 5 tonnes, 2,000 PCM Bas feu: 90 MBH out Unité 5 tonnes, 2,000 PCM Bas feu: 90 MBH out Mélange: 44 F Mélange: 63 F -20 F Air frais 30% (600 PCM) 72 F 2000 PCM @ 44 F Air frais 10% (200 PCM) 2000 PCM @ 63 F 100% 100% 72 F 100% 100% Dérivation Dérivation 0 PCM 0 PCM Trop froid!! Ça chauffe pas!!
ON CHAUFFE!! Unité 5 tonnes, 2,000 PCM Bas feu: 90 MBH ON Unité 5 tonnes, 2,000 PCM Bas feu: 90 MBH ON Mélange: 44 F Mélange: 63 F -20 F Air frais 30% (600 PCM) 72 F 2000 PCM @ 85 F Air frais 10% (200 PCM) 2000 PCM @ 104 F 100% 100% 72 F 100% 100% Dérivation Dérivation 0 PCM 0 PCM Ça ne refroidis plus! Ça chauffe TROP!!
RÉSULTAT Alimentation varie entre ±40 F et ±110 F!! Conséquences (les mêmes ): Inconfort Eventuellement, quelqu un va fermer l apport d air frais minimum.
SOLUTIONS
SOLUTION PRINCIPALE Manufacturiers: RÉVEILLEZ-VOUS!!! VOUS VOUS DEVEZ D OFFRIR DES UNITÉS AU GAZ AVEC DES PETITES CAPACITÉS DE CHAUFFAGE, ET AUGMENTER VOTRE OFFRE AU NIVEAU DE LA MODULATION
AUTRES SOLUTIONS Sachez choisir les bonnes unités : certains manufacturiers disposent des unités un peu plus «custom» avec des capacités de chauffage relativement faibles avec une modulation décente, (mais malheureusement pas avec autant de flexibilité d opération que des unités avec du chauffage électrique).
AUTRES SOLUTIONS Fournaise au gaz externe de petite capacité et avec grande modulation
AUTRES SOLUTIONS Serpentin de chauffage à l eau/glycol chaud modulant avec bouilloire standard ou à condensation(interne à l unité de toit ou dans conduite d alimentation)
AUTRES SOLUTIONS Chauffage terminal de fin de course à l eau chaude
AUTRES SOLUTIONS Chauffage radiant ou plinthe à l eau chaude
AUTRES SOLUTIONS Rajout de roue thermique/composante de récupération d énergie afin de tempérer l air extérieur et omettre l utilisation de chauffage (gaz et électrique) dans les unités
QUESTIONS?