Toutes les méthodes avancées de GHEtool nécessitent un profil de charge horaire, qui n'est généralement pas disponible dans les premières phases de conception. Or, c'est précisément au cours de cette phase de conception et de faisabilité que les concepts sont décidés et qu'une connaissance plus approfondie du potentiel géothermique est utile. Aujourd'hui, nous avons résolu ce problème en vous permettant de créer un profil de demande horaire en quelques secondes !
Avantages d'un profil de charge horaire
Nous avons déjà beaucoup discuté par le passé de l'avantage d'avoir un profil de charge horaire (comme dans notre dernier article ici). Les profils horaires contiennent des informations importantes sur le degré d'irrégularité de la demande de chauffage et de refroidissement du bâtiment et sur le moment où ces pics se produisent généralement. Cela permet, par exemple, de faire la différence entre un bâtiment doté d'un système d'émission lent (comme le chauffage par le sol) et un bâtiment où le chauffage et le refroidissement sont principalement assurés par la centrale de traitement de l'air. Ces informations horaires sont donc essentielles pour optimiser ou simuler des systèmes hybrides, ou à combiner le refroidissement actif et passif avec le champ de forage géothermique.
Outre le fait que ces informations sont nécessaires pour les méthodes plus avancées de GHEtool, il y a également le problème de la simultanéité (que nous avons abordé dans notre article précédent) dans les systèmes collectifs. Lorsque plusieurs utilisateurs sont connectés à un seul champ de forage collectif, la puissance de pointe résultante sur le champ de forage est généralement inférieure à la somme totale de toutes les demandes de pointe. Cela s'explique par le fait que tous les bâtiments ne sont pas identiques et que les résidents ont des comportements différents. Le pourcentage de la demande installée par rapport à la demande de pointe est appelé simultanéité.
En raison de cette simultanéité, la puissance pour laquelle vous concevez votre champ de forage peut parfois être inférieure, en particulier dans les grands systèmes collectifs de plus de 100 unités. Toutefois, pour les systèmes géothermiques, ce n'est pas seulement la demande de pointe qui est importante, mais aussi la durée de la pointe. En utilisant un profil de charge horaire, il est désormais possible de l'estimer plus précisément et de rendre la conception des systèmes collectifs plus facile et plus fiable que jamais.
Dans la section suivante, nous discuterons de la méthodologie qui sous-tend ce générateur de profil de charge horaire, après quoi nous vous montrerons à quel point il est facile à utiliser dans GHEtool Cloud.
Méthodologie
Il est clair que les profils de charge horaires permettent de mieux comprendre les conceptions géothermiques, mais ils sont généralement créés sur la base de simulations dynamiques du bâtiment, ce qui nécessite beaucoup d'informations, de temps et d'argent. Ces trois éléments ne sont généralement pas disponibles dans les premières phases. C'est pourquoi nous avons mis au point une méthodologie permettant de créer un profil de charge horaire sur la base des seules données suivantes :
- Demande annuelle de chauffage/refroidissement du/des bâtiment(s)
- Demande annuelle maximale de chauffage/refroidissement du/des bâtiment(s)
- Chauffage/refroidissement électrique du/des bâtiment(s) installé(s)
- Profil météorologique (EPW ou basé sur la localisation)
!Note
La puissance installée peut être différente de la demande de pointe annuelle. Imaginez un bâtiment dont la demande de pointe est de 12 kW mais où seule une pompe à chaleur de 10 kW est installée, ou l'inverse. Cela est particulièrement important pour les systèmes collectifs à forte simultanéité, car cela influe sur la durée de la pointe.
Degrés-jours de chauffage et de refroidissement
L'idée sous-jacente à cette méthode est que la demande de chauffage et de refroidissement est liée à la température de l'air extérieur, comme dans le cas des degrés-jours de chauffage et de refroidissement (pour plus d'informations, cliquez ici). ici).
- En partant d'un fichier météo et d'un seuil initial de température au-delà duquel le chauffage commence, on obtient un profil horaire. Les valeurs les plus élevées se produisent aux heures où la température est la plus basse et où la différence entre la température et le seuil est la plus grande. C'est à ces moments que l'on s'attend également à la demande de pointe la plus élevée. Le même raisonnement peut être appliqué à la demande de refroidissement.
- Ensuite, ce profil horaire est mis à l'échelle de la demande énergétique annuelle (qui est une donnée d'entrée) pour créer une charge horaire qui a la même demande annuelle que le bâtiment.
- Enfin, la puissance de pointe doit être vérifiée. Si la puissance de pointe du profil est différente de la demande de pointe du bâtiment, le seuil de température est ajusté de manière à ce que le chauffage commence plus tôt ou plus tard, et la deuxième étape est répétée.
!Note
Imaginons, par exemple, qu'à l'étape 2, la demande de chauffage de pointe de notre profil soit supérieure à la demande réelle estimée. Dans ce cas, nous supposons que le chauffage commence trop tard dans la saison, puisque la demande est trop concentrée, ce qui entraîne des puissances de pointe élevées. En abaissant le seuil de température à partir duquel le chauffage commence, le profil horaire est élargi et, après remise à l'échelle, les puissances de pointe sont réduites.!Note
Dans cette étape, nous parlons toujours de la demande réelle du bâtiment, c'est donc la demande de pointe qui est utilisée et non la puissance installée.
- Enfin, il peut arriver que notre demande énergétique annuelle et notre demande de pointe correspondent au profil, mais que la puissance de pointe réellement installée soit inférieure. Dans ce cas, la puissance de pointe est limitée à la puissance installée et la charge est décalée dans le temps. Par exemple, si nous avons une demande de pointe de 10 kW mais seulement une puissance installée de 8 kW, 1 kW est décalé à l'heure précédente et 1 kW à l'heure suivante. Si cette heure présente également une demande supérieure à 8 kW, la charge est décalée dans le temps, ce qui augmente indirectement la durée de la pointe.
!Note
Il est important de noter que cette méthode vous donnera une bonne première estimation d'un profil de charge horaire réaliste, mais cela dépend évidemment beaucoup du bâtiment lui-même. Des facteurs tels que la température de confort et le comportement d'occupation ne sont pas pris en compte dans la méthode décrite. Par conséquent, cette méthode ne doit pas être utilisée pour remplacer les simulations dynamiques de bâtiments, mais pour les compléter dans les premières étapes.
Générer des charges horaires avec GHEtool Cloud
Dans cette section, nous examinerons brièvement la manière dont vous pouvez créer votre propre charge horaire dans GHEtool à l'aide de la méthode décrite ci-dessus.
Sous l'onglet Demande thermique, vous trouverez un bouton ‘Créer une charge horaire’. Ce bouton n'est visible que si vous n'avez pas encore téléchargé un profil de charge horaire. En cliquant sur ce bouton, vous ouvrez l'onglet suivant.
Comme indiqué dans la méthodologie ci-dessus, nous avons besoin d'un fichier météorologique pour créer ce profil horaire, qui peut être téléchargé manuellement ou trouvé en fonction de l'emplacement.
!Note
L'année météorologique type est créée sur la base du projet PVGIS, qui couvre le monde entier et est disponible gratuitement en ligne à l'aide de ce lien.
Qu'il s'agisse d'un utilisateur unique ou d'un système collectif, les données d'entrée sont les mêmes : il faut une estimation de la puissance de pointe en matière de chauffage et de refroidissement, ainsi qu'une estimation de la demande annuelle de chauffage et de refroidissement. pour l'ensemble du projet. Lorsque vous sélectionnez un système collectif, vous avez la possibilité d'entrer le nombre d'utilisateurs connectés pour calculer la simultanéité. Sinon, vous pouvez fixer la puissance installée à une valeur supérieure ou inférieure à la demande du bâtiment.
Vous trouverez ci-dessous une charge horaire générée pour une demande de chauffage de 15 kW.
!Note
Pour votre information, les seuils de degrés de chauffage et de refroidissement sont également indiqués. Il s'agit du résultat de la méthodologie utilisée pour obtenir un profil avec la même puissance de pointe et la même demande d'énergie annuelle, et non d'un réglage strict de la température sur le thermostat. Ainsi, lorsque la figure ci-dessus indique que le refroidissement commence à partir de 14,4°C, cela détermine simplement le moment où la période de refroidissement commence, sur la base du pic de refroidissement et de la demande annuelle de refroidissement que vous avez saisis. Si vous estimez que ce seuil est trop bas, vous pouvez soit augmenter votre demande de refroidissement de pointe, soit diminuer votre demande de refroidissement annuelle, afin d'augmenter le seuil et de raccourcir effectivement la saison de refroidissement.
Pour le profil ci-dessous, une puissance installée de 12 kW a été définie pour la charge de chauffage. Comme vous pouvez le constater, les deux seuils de température sont identiques, puisque la demande du bâtiment n'a pas changé, mais le profil est légèrement différent. La puissance de pointe est réduite en hiver, ce qui entraîne une durée de pointe plus longue pour une puissance de pointe plus faible.
Conclusion
Cet article traite d'une nouvelle fonction très puissante de GHEtool, qui permet de créer un profil de charge horaire avec un minimum de paramètres. L'avantage est que dès les premières étapes, les méthodes plus avancées de GHEtool sont disponibles et que la simultanéité des systèmes collectifs peut être prise en compte sans avoir recours à des simulations dynamiques de bâtiments compliquées et coûteuses.
Références
- Regardez notre vidéo d'explication sur notre page YouTube en cliquant sur ici.