par la méthode pinch
L’objectif de cette exploration est de vous guider dans vos premiers pas d’utilisation de la méthode pinch appliquée à l'optimisation d'un réseau de chaleur Une exploration précédente (EP-1) vous a permis de vous familiariser avec l’agencement des écrans des points et des transfos, la manière dont ils peuvent être reparamétrés et calculés. Si vous ne l'avez pas encore étudiée, nous vous conseillons de commencer par le faire. Ce schéma présente un réseau de chaleur existant que l'on cherche à optimiser en utilisant la méthode du pincement. Il peut récupérer de la chaleur en provenance deux sources : Dans l'installation existante, des compléments de chaleur sont apportés sur les deux circuits d'utilisation des calories. La puissance d'appoint totale à fournir dans l'installation existante est de 399 + 138,6 = 537,6 kW. L'objectif de l'étude est d'essayer de la réduire Comme on le sait, l'application de la méthode du pincement consiste à effectuer l'analyse des disponibilités et des besoins à partir des quatre fluides mis en jeu dans ce problème. On construit pour cela les courbes composites, correspondant à ces fluides, ce qui permet de déterminer où se situe le pincement du problème. La première étape a donc à consisté modéliser ces quatre fluides dans Thermoptim, comme expliqué dans l'exploration EP-1. Le chargement du modèle se fait par ouverture du fichier de schéma et d’un fichier de projet paramétré convenablement. Cliquez sur le lien suivant : Ouvrir un fichier dans Thermoptim Vous pouvez aussi ouvrir le fichier de schéma (RDC2_1.dia) grâce au menu “Fichier/Ouvrir du menu” de l’éditeur de schémas, et le fichier de projet (RDC2_1.prj) grâce au menu “Fichier de projet/Charger un projet” du menu du simulateur. Vous y voyez le schéma du modèle, avec les quatre fluides mis en jeu, leurs débits, les températures d'entrée et de sortie, et les puissances thermiques échangées. Le tableau ci-dessous récapitule les données du problème d'optimisation. Vous remarquez immédiatement que les deux premières lignes de données ne diffèrent que par le débit et donc la puissance thermique. Les températures d'entrée et de sortie et le Cp du corps sont les mêmes. Il serait donc tout à fait possible de les fusionner en sommant les débits, et de ne faire apparaître que trois fluides, le premier correspondant à cette fusion. Toutefois, nous ne le ferons pas ici, le fait que les deux fluides soient analogues ne posant aucune diffculté à Thermoptim. Dans l'étape suivante, vous ferez connaissance avec l'écran de Thermoptim qui permet d'utiliser la méthode du pincement. Au cours de cette étape, vous vous familiariserez avec l'écran d'optimisation. Il comprend quatre tables, dont seules les deux premières nous intéressent pour cet exercice : Dans la partie médiane droite de l'écran apparaissent plusieurs champs, cinq d'entre eux étant éditables :
Toutes les fonctions spécifiques à l'optimisation sont accessibles à partir de la fenêtre d'optimisation. Elles travaillent en coordination étroite avec le simulateur, pour pouvoir facilement modifier les paramétrages des systèmes étudiés. Vous accédez à l'écran d'optimisation, en tapant Ctrl M ou en sélectionnant la ligne "Outils d'Optimisation" du menu "Spécial" de l'écran du simulateur. Si vous n'arrivez pas à le faire, cliquez sur ce bouton Cet écran comporte deux menus, comme vous pouvez le constater par vous-même, le menu "Méthode d'optimisation" et le menu "Graphes". En pratique cependant, seules trois lignes de menu vous seront utiles : Reportez-vous au tome 1 du manuel de référence de Thermoptim pour une information détaillée sur l'ensemble de ces notions. Vous pouvez examiner le contenu des intervalles en double-cliquant sur les lignes du tableau situé au centre gauche de la fenêtre. Les fluides chauds apparaissent en rouge, les fluides froids en bleu. Les bornes de température supérieure (Tsup) et inférieure (Tinf) sont indiquées, ainsi que les besoins et les disponibilités enthalpiques et le bilan net. Les petites flèches en haut à droite permettent de faire défiler les différents intervalles. Le tracé des courbes composites se fait en activant la ligne Tracer les Courbes composites du menu Graphes. La courbe rouge correspond à la composite chaude, la courbe bleue à la composite froide, et la verte est la différence entre les deux. Le pincement apparaît clairement pour l'abscisse 300 (kW), pour une température de 45 °C au niveau du fluide froid, et 55 °C pour le fluide chaud. Il se situe entre les intervalles 3 et 4. Les besoins en utilités chaudes et froides peuvent être lus sur l'abscisse. On retrouve bien les deux valeurs affichées dans l'écran d'optimisation, à savoir respectivement 426,3 kW et 175,7 kW. Les besoins en utilités chaudes sont réduits de 21,2 %, mais ceux en utilités froides ont diminué de 38,5 %, passant de 285,6 kW à 175,7 kW. Ces résultats illustrent la puissance de la méthode.Introduction
Brève présentation du modèle de réseau de chaleur
Le réseau de chaleur sert à assurer le chauffage de bâtiments et à chauffer l'eau chaude sanitaire.
Modèle retenu
Chargement du modèle
Charger le modèle
Affichez la fenêtre de l’éditeur de schémas
Présentation de l'écran d'optimisation
Écran d’optimisation
Chargement de l'écran d'optimisation
Chargement de l'écran
Menu "Méthode d'optimisation"
Menu "Graphes"
Tableau des intervalles et besoins en utilités chaude et froide
Tracé des courbes composites
Activez la ligne de menu Mettre à jour le problème et minimiser l'appoint.
Thermoptim établit le tableau des intervalles et calcule les besoins en utilités chaude et froide
Un message vous informe qu'il faut un appoint de 423,6 kW et vous demande si vous souhaitez enregistrer cette valeur
Répondez "OK"
Souvenez-vous que la puissance d'appoint totale à fournir dans l'installation existante était de 537,6 kW.
L'application de la méthode d'optimisation montre qu'il existe un réseau d'échangeurs permettant d'économiser 21,2 % d'apport de chaleur par les utilités chaudes !