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  • GENIE CLIMATIQUE ET ENERGETIQUE

    SYNTHESE

    PERFORMANCES SAISONNIERES DES MACHINES THERMODYNAMIQUES

    Aot 2014

    Olivier GANGLOFF Tuteur COSTIC : JJ. LENOTTE

    Tuteur CIAT : Y. ROUSSEAU

  • Fiche dobjectifs

    Performances saisonnires des machines thermodynamiques

    Objectifs prvisionnels du projet

    1 : Calculs et publication des performances saisonnires :

    - Analyser le contenu de la norme EN 14825 et des directives europennes

    - Prparer les fichiers de calculs

    - Valider loutil de calcul avec le service informatique

    - Raliser les calculs de performances et prparer la mise en forme pour la

    publication

    2 : Directive ERP. Synthtiser les informations publies par les instances europennes.

    - Prparer un document montrant les chances et les objectifs de performances

    nergtiques atteindre.

    Rsultats attendus

    1 : Calculs de SCOP : Ralisation totale ou partielle (en fonction du nb de calculs et du

    temps imparti) des tableaux de performances des machines, toutes gammes

    confondues

    2 : Ralisation dun document PowerPoint (ou autre format) informant des chanciers,

    des valeurs de performances atteindre et indiquant le travail restant effectuer pour

    rpondre aux exigences de ces directives

    Remerciements

    Mes remerciements vont dabord mon tuteur dentreprise, Yohan ROUSSEAU,

    qui ma suivi et a rpondu mes questions tout au long de mon Projet de Fin dEtudes,

    et Andr BARRAL, responsable du bureau dtudes Energy de CIAT, qui ma

    accueilli au sein de sa structure. De manire plus gnrale, je remercie les autres

    personnes des services BE Energy, Recherche & Innovation et Informatique avec qui

    jai travaill. Enfin, je remercie mon tuteur du COSTIC, Jean-Jacques LENOTTE.

  • Etudiant : Olivier Gangloff Performances saisonnires Page 1 Tuteur : Jean-Jacques Lenotte des machines thermodynamiques

    Aot 2014

    Rsum

    Performances saisonnires des machines thermodynamiques

    Les pompes chaleur vendues en Europe, dont celles du constructeur CIAT, seront

    soumises partir de septembre 2015 des rglementations leur imposant de respecter des

    seuils en termes defficacit nergtique saisonnire, travers des coefficients de

    performances saisonniers (SCOP). Le calcul normalis des performances saisonnires est

    trs complexe, puisquil prend en compte de manire prcise un grand nombre de

    paramtres. Pour effectuer ces calculs pour de larges gammes de machines, il faut disposer

    dun outil efficace. Dautre part, la manire de calculer ntant pas arrte dfinitivement et

    des choix tant laisss au constructeur pour la dclaration des donnes, il est ncessaire de

    raliser des tudes comparatives pour se rendre compte du positionnement des machines

    par rapport aux exigences et effectuer des choix stratgiques. Ce nest quune fois

    lensemble des paramtres de calcul fix que les calculs dfinitifs de performance

    saisonnire peuvent tre raliss.

    Abstract

    Thermodynamic machines seasonal performances

    From September 2015, CIAT heat pumps which are sold in Europe will be subject to

    regulations setting seasonal energy efficiency thresholds, through seasonal coefficients of

    performance (SCOP). The standard calculation of seasonal performances is very

    complicated, considering precisely a lot of parameters. In order to make those calculations

    for a wide range of machines, an efficient calculation tool is needed. On another hand, the

    calculation method is not completely definitive and some choices of data declaration are left

    to manufacturers. As a result, comparative studies must be undertaken, in order to know

    machines positioning in relation to requirements and to make strategic choices. After having

    set all the calculation parameters, definitive calculations of seasonal performances can be

    done.

    Key words :

    - ErP (Energy Related Products) Directives

    - 811/2013 and 813/2013 European Regulation

    - EN 14825 Standard

    - Seasonal energy efficiency (s), seasonal coefficient of performance (SCOP)

    - Heat pump

    - Part load conditions

    - Bivalence temperature

    - Auxiliary equipment

  • Etudiant : Olivier Gangloff Performances saisonnires Page 2 Tuteur : Jean-Jacques Lenotte des machines thermodynamiques

    Aot 2014

    Table des matires Rsum 1 Introduction 3 1. Contexte rglementaire et normatif 4

    1.1. Directives europennes ERP 4

    1.1.1. Vue densemble et objectifs 4 1.1.2. Rglement ERP 813/2013 : co-conception 5 1.1.3. Rglement ERP 811/2013 : tiquetage 8 1.1.4. Complments : mthodes de mesure et de calcul 9

    1.2. Norme NF EN 14825 : calcul des coefficients de performance saisonniers 10 1.2.1. Gnralits 10 1.2.2. Conditions de charge partielle 11 1.2.3. Calcul des performances saisonnires 14

    1.3. Certification des donnes dclares 18 1.4. Lien entre la rglementation ERP et la RT 2012 19

    2. Calculs defficacits nergtiques saisonnires 21

    2.1. Mthode de calcul 21 2.1.1. Principe du calcul 21 2.1.2. Simulations Equilibre 22 2.1.3. Conversion en puissances nettes 24 2.1.4. Calcul des COP aux charges partielles 24 2.1.5. Calcul des coefficients saisonniers 27

    2.2. Dveloppement dun outil de calcul automatis 29 2.3. Optimisation des paramtres lis lentreprise 30

    2.3.1. Prise en compte du dgivrage 30 2.3.2. Consommation des auxiliaires 32

    2.4. Positionnement des machines et stratgies dentreprise 34 2.4.1. Variantes de calcul : paramtres non fixs 34 2.4.2. Impact des diffrents paramtres 36 2.4.3. Positionnement des machines et impact global des paramtres 39 2.4.4. Conclusions et stratgies 40 2.4.5. Communication des rsultats et liens avec les autres services 42

    2.5. Calculs dfinitifs 44

    Conclusion 48

    Bibliographie 48 Sommaire des annexes 50

  • Etudiant : Olivier Gangloff Performances saisonnires Page 3 Tuteur : Jean-Jacques Lenotte des machines thermodynamiques

    Aot 2014

    Introduction

    LUnion Europenne se lance depuis plusieurs annes dans un important programme

    damlioration de lefficacit et de la matrise de lnergie. Pour cela, de nouvelles

    rglementations donnent des exigences pour tous les produits lis lnergie. Parmi ces

    produits, les machines thermodynamiques seront pour la premire fois soumises des

    exigences en termes de performances saisonnires, cest--dire que leurs performances

    seront values sur lanne complte et non plus seulement pour une unique condition

    nominale. La Commission europenne a pour le moment publi les rglements dco-

    conception et dtiquetage incluant les exigences de performance saisonnire des

    gnrateurs de chauffage utilisant une boucle deau, qui seront applicables partir de

    septembre 2015. Les pompes chaleur (PAC) font partie de ces systmes.

    Le groupe CIAT est un constructeur spcialis dans les systmes de chauffage par

    pompe chaleur, de rafrachissement et de traitement dair. Les tudes techniques et le

    dveloppement des pompes chaleur et groupes deau glace vendues dans le tertiaire et

    lindustrie sont ralises par le bureau dtudes Energy Chillers (BE Energy), pour lequel ce

    projet de fin dtudes (PFE) est ralis.

    Le BE Energy va donc devoir fournir les performances saisonnires de ses pompes

    chaleur, en application des rglementations et des normes europennes cres pour les

    besoins de ces rglementations. Les objectifs de ce PFE sont dtudier et synthtiser les

    exigences et chances rglementaires, et de raliser des calculs de performance

    saisonnire pour les machines prochainement soumises aux rglementations.

    Dans un premier temps, les textes europens officiels, rglementaires et normatifs,

    seront explicits et synthtiss. Cette partie traitera des directives qui ont conduit

    llaboration des rglementations pour les systmes de chauffage, ainsi que de la norme

    utilise pour le calcul des performances saisonnires des machines thermodynamiques, et

    des obligations lies la certification des donnes saisonnires.

    La deuxime partie portera sur les calculs de performances saisonnires pour les

    pompes chaleur. La mthode utilise pour le calcul sera dabord explique, avant la

    prsentation de laide apporte pour la mise en place dun outil de calcul automatis. La

    suite explicitera le travail ralis pour quantifier au mieux certains paramtres influant sur le

    calcul. Certains paramtres de calcul ntant pas bien quantifis ou laisss au choix du

    constructeur par la rglementation, un travail dtudes comparatives effectu pour connatre

    le positionnement des machines et dfinir des stratgies dentreprise sera ensuite prsent.

    Enfin, les calculs dfinitifs raliss pour les gammes de machines soumises aux chances

    les plus proches seront montrs.

  • Etudiant : Olivier Gangloff Performances saisonnires Page 4 Tuteur : Jean-Jacques Lenotte des machines thermodynamiques

    Aot 2014

    1. Contexte rglementaire et normatif

    Une partie du travail effectu au cours de ce Projet de Fin dEtudes a t de comprendre

    et de synthtiser les rglementations et no