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
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
Plan 3 Principes des méthodes de mesure in situ Résultats expérimentaux Conclusion - Perspective
Méthode de référence 4 débit enthalpies La méthode de référence est intrusive La précision est connue (~1,5 %)
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.
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.
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
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
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
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
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)
Débit du fluide frigorigène En cas de fluide purement gazeux en entrée du compresseur 12 + 5 % - 5 % L état du fluide en entrée du compresseur est identifié La précision de la mesure non-intrusive est bonne, entre -4 % et 2 %
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
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 %
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)
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
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
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»
Merci de votre attention 2 ème Congrès Français des Pompes à Chaleur