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Theses Year : 2004

Seasonal performances of chillers

Performances saisonnières des groupes de production d'eau glaçée

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Philippe Rivière

Abstract

In Europe, the energy efficiency of chillers is rated at full load for standard conditions of operation. In order to develop a European performance index that integrates the variation of operating conditions, the part load performances of chillers must be known, as well as the conditions for which chillers operate during a season. Different chillers have been tested in stationary conditions. It appears that the nowadays lack of characterization of chillers performances at reduced capacity leads to manufacturing mistakes that decrease the energy efficiency of chillers. Performances of chillers at reduced temperature and reduced capacity are modelled for the chillers that have been tested. A test loop to rate the chillers performances in dynamic conditions has been built. This loop enables to study chillers performances when cycling (on-off mode). It appears that the major efficiency loss linked to this functioning mode comes from the parasitic sleep power electric consumption. Moreover, the facility has been used also for capacity staged chillers. Control faults have been identified that also contribute to decrease the chillers performances. By coupling to the models of chillers developed, hourly load curves of dynamic building and air conditioning system simulations for an office building, seasonal performances are calculated for various climates and systems. The results emphasizes that nominal rating performance should not be used as an efficiency indicator for chillers. A method of reduction of the hourly load curves has been developed. It enables to define a seasonal performance index for European chillers.
L'efficacité énergétique des groupes de production d'eau glacée est caractérisée en Europe par un point de fonctionnement nominal, non représentatif du comportement saisonnier. Afin d'élaborer un index des performances saisonnières, il faut déterminer les performances des groupes de production d'eau glacée à charge partielle, ainsi qu'une représentation des conditions de fonctionnement rencontrées au cours d'une saison. Les performances de plusieurs groupes à puissance étagée sont étudiées en régime stationnaire. Les résultats de deux campagnes expérimentales montrent que l'absence de caractérisation des différents régimes de puissance conduit à des erreurs de conception des équipements qui dégradent leur efficacité énergétique à puissance réduite. Un modèle de comportement des performances des groupes à taux de charge et température d'entrée d'air au d'eau variable est réalisé. Une boucle d'essais permettant la caractérisation des performances dans des conditions de fonctionnement dynamique a été mise au point. Cette boucle permet d'étudier la dégradation des performances en cyclage (fonctionnement du type tout ou rien), essentiellement liée à la puissance électrique de veille de l‘alimentation électrique des équipements. De plus, des essais réalisés sur des groupes à puissance étagée montrent l'existence de défauts de régulation qui dégradent l'efficacité énergétique des équipements. Le couplage du modèle de groupe et des courbes de besoins thermiques simulées pour un bâtiment de bureau permet de calculer les performances saisonnières des groupes pour différents climats et systèmes. Il est mis en évidence que l'efficacité nominale ne permet pas de caractériser l'efficacité énergétique moyenne d'un équipement. Une méthode de réduction des besoins thermiques horaires est mise au point. Elle permet de définir un index de calcul des performances saisonnières des groupes de production d'eau glacée européens.
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Dates and versions

pastel-00001483 , version 1 (06-08-2010)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00001483 , version 1

Cite

Philippe Rivière. Performances saisonnières des groupes de production d'eau glaçée. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. Français. ⟨NNT : 2004ENMP1224⟩. ⟨pastel-00001483⟩
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