Simulation du réseau
L'outil Simuler le fonctionnement du réseau est l'étape de calcul principale d'une étude TESSA. Il prend un réseau dimensionné, un quartier avec des courbes de charge et un ensemble de sources de chaleur, et produit l'image horaire de l'offre et de la demande dont sont dérivés les coûts, le CO₂ et les heures de pleine charge.
Cette page explique ce que calcule une exécution et dans quel ordre. Pour l'étape de dimensionnement qui doit être exécutée en premier, voir Dimensionnement et hydraulique du réseau.
Prérequis
- Le quartier dispose d'une courbe de charge horaire (8760 valeurs), issue de Générer les demandes des bâtiments.
- Tous les diamètres de conduites sont définis. Lancez d'abord Dimensionner les tuyaux.
- Le réseau comporte au moins un centre énergétique, une conduite et une sous-station de bâtiment raccordée.
Sans cela, les champs qui en dépendent sont absents ou nuls.
Ce que fait une exécution
- Distribution de la chaleur. La demande des bâtiments à chaque sous-station devient la courbe de demande du réseau, pertes de chaleur comprises. Le répartiteur l'alloue aux sources.
- Altitude. TESSA récupère l'altitude du terrain de chaque nœud pour la hauteur statique.
- Hydraulique et pompage. TESSA résout les pertes de charge et dimensionne les pompes.
Chaque étape alimente la suivante : la distribution de la chaleur produit les débits massiques dont la résolution hydraulique a besoin.
Demande des bâtiments à la sous-station
Les sous-stations directes et à échangeur de chaleur sont traitées de la même manière. La chaleur livrée est la demande du bâtiment multipliée par le rendement de l'échangeur de chaleur (1,0 pour un raccordement direct), et la puissance de pointe de la sous-station est égale à la puissance de pointe du bâtiment.
Une sous-station à pompe à chaleur d'appoint relève la chaleur d'une boucle froide. La boucle ne transporte que la chaleur extraite, et non la demande totale du bâtiment, et l'électricité de la pompe à chaleur est ajoutée aux coûts d'exploitation et au CO₂ du bâtiment. Voir Générations de réseaux pour le calcul du COP.
Pertes de chaleur
Les conduites perdent de la chaleur vers le sol proportionnellement à la puissance qu'elles transportent et à leur longueur : 4 % par km par défaut. TESSA répartit la perte annuelle sur l'année avec un profil saisonnier, les pertes étant plus élevées en hiver.
Les pertes de chaleur sont nulles pour les réseaux de refroidissement et pour les réseaux combinés de chauffage et de refroidissement, où les températures du fluide restent proches de celle du sol.
La courbe de demande du réseau
Pour chaque heure, la demande que les sources doivent couvrir est :
La demande de froid est soustraite car elle rejette de la chaleur dans le réseau, ce qui réduit ce que les sources doivent fournir. Le résultat est stocké dans la série p_with_loss_kw.
Les graphiques du rapport utilisent des charges moyennes journalières pour le dimensionnement. Voir Modèle de demande de chaleur.
Dispatching
TESSA alloue la demande du réseau aux sources de chaque centre énergétique par ordre de mérite. Voir Sources multiples et allocation.
Altitude et hauteur statique
Les différences d'altitude entre les nœuds ajoutent une hauteur statique à la pression que les pompes doivent vaincre. Voir Hauteur statique.
Hydraulique et pompage
Les débits massiques issus de l'étape de distribution de la chaleur alimentent la résolution de pression, qui dimensionne les pompes et enregistre leur consommation électrique horaire. L'électricité des pompes est ajoutée aux coûts d'exploitation et au CO₂ du réseau. Voir Dimensionnement et hydraulique du réseau.
Résultats
| Niveau | Résultats |
|---|---|
| Source | Fourniture horaire, énergie annuelle (utile et finale), heures de pleine charge, CO₂ et coûts de combustible. |
| Conduite | Débit massique, vitesse, perte de charge, chaleur transportée, perte de chaleur. |
| Nœud | Pression d'alimentation et de retour, altitude. |
| Réseau | Courbe de demande, perte de chaleur annuelle, électricité des pompes, coûts d'exploitation. |
Pour aller plus loin
- Dimensionnement et hydraulique du réseau : dimensionnement des conduites et résolution de pression.
- Sources multiples et allocation : dispatching par ordre de mérite.
- Champs de sondes géothermiques : comment les champs de sondes déterminent la température de la source de la pompe à chaleur.
- Modèle de données des réseaux et des sources de chaleur : les champs que renseigne la simulation.
Dimensionnement et hydraulique du réseau
Comment TESSA dimensionne les conduites de chauffage et de refroidissement à distance à partir du débit de pointe et résout l'hydraulique, en calculant diamètres, vitesses, pertes de charge et hauteurs manométriques des pompes.
Sources multiples et allocation
Comment TESSA appelle plusieurs sources de chaleur dans un réseau de chauffage à distance par ordre de mérite et répartit la charge entre plusieurs centres énergétiques.