Présentation PowerPoint

PAC Air/Eau Inverter & Ventilo-convecteur
Etude d’une PAC Air/Eau réversible Inverter alimentant un ventilo-convecteur haute-performance
Descriptif du support technologique
Les réglementations thermiques du bâtiment (RT2000, RT2005, RT2012) ont depuis le
début des années 2000 durci les performances thermiques attendues des logements
individuels, logements collectifs et bâtiments tertiaires.
Bac STI2D: Etude des systèmes, AC, SIN,
ITEC & EE
Les solutions de chauffage thermodynamique (Pompe à Chaleur) ont fait une percée
remarquée dans les bâtiments grâce aux innovations technologiques des dernières années.
La généralisation de la technologie Inverter (Variation de vitesse sur le compresseur) et
des détendeurs électroniques permet d’obtenir des coefficients de performance (COP:
Ratio entre énergie thermique produite et énergie électrique consommée) supérieurs à 4 et
un fonctionnement à très basse température (Jusqu’à -15 ou -25°C).
PAC Air/Eau réversible
Inverter bi-bloc avec
lexans transparents pour
meilleure visibilité et
identification des
composants
Les pompes à chaleur sont associées à des émetteurs de Chaud/Froid basse
température (Plancher chauffant, Ventilo-convecteurs, …). Ces derniers ont également fait
l’objet d’innovations importantes permettant ainsi de limiter les consommations électriques,
d'améliorer le confort d'utilisation (Régulation sur l’air et sur l’eau pour un meilleur confort
acoustique et thermique) et de garantir une exploitation aisée (Régulateur communicant
KNX)
Nous nous intéressons avec ce produit à un système (PAC Air/Eau "Inverter" réversible
Inverter alimentant un ventilo-convecteur haute-performance) qui intègre de nombreuses
innovations technologiques: Technologie Inverter, Détendeur électronique, Echangeur à
tubes breveté, Circulateur hydraulique à débit variable, Ventilateur avec moteur
"Brushless", Ventilo-convecteur éco-conçu, Régulation radio et/ou KNX.
Ventilo-convecteur éco-conçu
Régulateur PID avec
communications KNX
Contenu des produits didactiques de « PAC Air/Eau & Ventilo-convecteur »
Le système PC40 « PAC Air/Eau Inverter & Ventilo-convecteur » permet de mettre en œuvre une PAC Air/Eau
réversible Inverter de dernière génération alimentant un ventilo-convecteur haute performance.
La PAC possède les caractéristiques suivantes:
 Puissance calorifique: 5.6kW à +7°C extérieur et régime d’eau +35/30°C(COP=4),
 Groupe extérieur DC Inverter (Variation de vitesse sur le compresseur) au R410A avec détendeur électronique
 Unité intérieure avec échangeur "multitube in tube" inox/cuivre breveté
 Circuit hydraulique avec circulateur hydraulique à débit variable (1 départ ventilo-convecteur et 1 départ disponible)
 Régulation sur loi d’eau (en fonction de la température extérieure) avec compensation (en fonction de la température ambiance intérieure)
 Simulation de la température extérieure et pilotage manuel possible du circulateur par potentiomètre
Le Ventilo-Convecteur, qui permet d’émettre le chaud/froid généré par la PAC possède les caractéristiques suivantes:
Ventilateur de dernière génération intégrant une motorisation à technologie "Brushless" et deux turbines HEE (Haute Efficacité Energétique) à pales
profilées en ABS permettant ainsi de réduire la consommation électrique (20% d’énergie en moins par rapport à l’ancienne génération)
 Conception acoustique permettant de réduire la puissance sonore de 2dB (Par rapport à l’ancienne génération)
 Eco-conception (Recyclable jusqu'à 95% , 20% de matière première en moins, Traçabilité et déconstruction aisées en fin de vie)
 Régulateur PID communicant sur Bus KNX autorisant l’étude du contrôle domotique individualisé des émetteurs de chaud/froid hydrauliques (Régulation
du débit d’eau par vanne 3 voies avec By-Pass intégré, Régulation du débit d’air par variation de vitesse (Consigne 0-10V) sur la motorisation
"brushless" du ventilo-convecteur)
 Pilotage manuel possible de la vanne 3 voies et du moteur brushless du ventilateur par potentiomètre afin de travailler sur des points de
fonctionnement définis et réaliser un bilan thermique précis du ventilo-convecteur
Les options AQ10 (Centrale d’acquisition USB), AQ11 (Sonde différentielle de tension pour centrale d’acquisition USB) et AQ12 (Pince de courant
pour centrale d’acquisition USB) permettent de réaliser , via une interface "LabVIEW", l'ensemble des mesures et des acquisitions nécessaires à l'étude du
système global " PAC et le ventilo-convecteur " (Tensions, Courants, Températures frigorifiques, hydrauliques et aérauliques, débits d'eau, Consignes et
signaux de commande, …). Ces mesures peuvent être également réalisées à l'aide d'outils d’acquisition "adaptés" et déjà présents dans les laboratoires.
Dans le cadre des activités pédagogiques, des instruments portables de mesures thermiques , type PC22 (Voir page suivante), pourront aussi être utilisés
par l’apprenant pour des mesures spécifiques.
L’option PC42 (Manomètres HP/BP et analyseur de consommation électrique) est une option d’instrumentation complémentaire permettant de visualiser la
pression en entrée et en sortie du compresseur, et de mesurer des valeurs électriques en vue d’effectuer un calcul de COP.
L’option GD12 (Commande domotique avec coffret KNX et supervision) permet de mettre en œuvre le pilotage KNX du ventilo-convecteur (Adressage,
Configuration et/ou consultation des paramètres du ventilo-convecteur, …) et de monter des scénarios de projets en domotique autour du ventilo-convecteur,
mais aussi d’autres applications de l’habitat (Eclairage, …)
Ce produit est accompagné d’un dossier technique et pédagogique sous format numérique comprenant :
 Site HTML avec les activités, projets, corrigés et ressources
 Fichiers Solidworks, Schémas fonctionnels, Programmes, Fiches de Paramétrage, Fiches techniques des composants
 Modélisations Matlab et SysML
Plus d’informations sur www.erm-automatismes.com
20111021
Points de mesure
 Températures sur circuit frigorifique
• Entrée/Sortie compresseur
• Entrée/Sortie condenseur
• Entrée/Sortie évaporateur
• Entrée/Sortie détendeur
• Entrée/Sortie d’air sur le groupe extérieur
 Températures sur circuit hydraulique
• Départ d’eau
• Retour d’eau
 Températures sur circuit aéraulique
• Entrée d’air / Température ambiante
• Sortie d’air
 Pressions
• Pressions HP et BP du circuit frigorifique (Lecture
seule) dans l’option PC42
• Pression du circuit hydraulique (Lecture seule)
 Débits
• Débit d’eau du circuit PAC
• Débit d’air du ventilo-convecteur (Formule de calcul
basé sur la consigne du moteur)
 Tension, Intensité et Puissance 230V
• Alimentation de la PAC
• Alimentation du circulateur du module intérieur
• Alimentation du ventilo-convecteur
 Signaux de commande (0..10V, PWM, …)
• Consigne (PWM) Circulateur de l'unité intérieure
• Consigne (0-10V) Moteur brushless du ventiloconvecteur (Permet de déduire le débit d’air du
ventilo-convecteur)
• Pilotage (24 Vca) Vanne 3 voies du ventiloconvecteur
• Commande via Bus KNX du Régulateur
Mesures des températures en entrée et
en sortie de chaque composant du circuit
frigorifique
Tronçon
d’échangeur
fourni
Débitmètre à effet Vortex
supplémentaire fourni
Options AQ10, AQ11 et AQ12 "Centrale d’acquisition USB,
Sonde de tension, Pince de courant"
 Option AQ10: Centrale d’acquisition USB ayant les caractéristiques suivantes:
• 8 entrées analogiques (16 bits, 250 kéch./s)
• Mesures de signaux -/+10V, -/+5V, -/+1V, -/+0.2V
• Impédance d’entrée 10GOhms
• Exécutable LabVIEW fourni comme interface d’acquisition du système PC40
 Option AQ11: Sonde différentielle de tension pour centrale d’acquisition USB
• Plage de tension différentielle d’entrée: ± 0,1V à ± 600V (1 voie – AC ou DC)
• Bande passante: 30 MHz
• Impédance d’entrée: 2MOhms
 Option AQ12: Pince de courant pour centrale d’acquisition USB
Centrale d’acquisition
USB AQ10
Sonde de tension AQ11
Mesures de températures entrée et sortie
d’air du ventilo-convecteur, entrée et
sortie d’eau du circulateur, débit d’eau,
débit d’air, consigne ventilo-convecteur,
circulateur et vanne…
Pince de courant AQ12
Mesures de températures puis calcul des
puissances thermiques eau/air,
électrique et du COP.
Option PC22 "Thermomètre 4 voies avec affichage et acquisition PC"
affichage instantané des 4 voies et récupération des
données (8000 points) sur PC pour analyse avec logiciel dédié
 Livré avec 8 sondes filaires de température (Thermocouple)
 Cet outil permet de réaliser des mesures de température en des points spécifiques choisis
par l’apprenant.
 Thermomètre 4 voies avec
Option GD12 "Commande domotique avec coffret KNX et supervision"
de mettre en œuvre le pilotage KNX du ventilo-convecteur (Adressage et Paramétrage du ventilo-convecteur, Mesures de trames,
Supervision) et de monter des scénarios de projets en domotique autour du ventilo-convecteur, mais aussi d’autres applications de l’habitat
(Eclairage…).
 Il contient notamment: Interface de programmation USB/KNX, Module KNX de quatre sorties TOR, Horloge KNX, Interrupteur KNX quatre touches,
Logiciel de configuration KNX ETS4 Light, Logiciel de supervision KNX type Domovea de Hager (Avec écran de supervision du ventilo-convecteur)
 Raccordement de bus entre le ventilo-convecteur et le coffret GD12 par connecteurs rapides.
 Ce coffret permet
Coffret KNX GD12
GD12: Commande domotique
avec coffret KNX et supervision
Option PC42 « Manomètres HP/BP et analyseur de consommation électrique »
 L’option Manomètres HP/BP et analyseur
de consommation électrique est une option d’instrumentation
complémentaire permettant de visualiser la pression en entrée et en sortie du compresseur, et de mesurer des
valeurs électriques en vue d’effectuer un calcul de COP. Cette option est composée de :
• Un manomètre HP (pour fluide R410A)
• Un manomètre BP (pour fluide R410A)
• Un compteur électrique mesurant la quantité d’électricité dépensée en fonctionnement par la PAC
Le choix de cette option doit se faire avant le départ usine de la machine.
Compteur électrique
Manomètres HP/BP
Activités et projets STI2D
Activités orientées « Energie & Environnement » :
• Analyse fonctionnelle d’une Pompe à Chaleur Air/Eau
• Etude de l’utilisation de la variation de vitesse pour optimiser les consommations énergétiques
(Compresseur, Circulateur hydraulique, Ventilateur)
• Etude de la stratégie d’économie d’énergie associée aux moteurs, aux échangeurs et à la régulation
• Etude de la régulation de la PAC (Loi d’eau, Compensation, Calcul des consignes de pilotage, …)
• Etude du circuit frigorifique, diagramme enthalpique
• Etude et simulation de performance de l’échangeur inox/cuivre "multitube-in-tube" breveté
• Calcul du coefficient de performance de la PAC
• Etude du pilotage KNX et paramétrage du régulateur du ventilo-convecteur
• Etude de la régulation PID réalisée par le régulateur KNX du ventilo-convecteur
 Activités orientées "Architecture & Construction" :
• Analyse et simulation des performances d’un bâtiment équipé d’une PAC Air/Eau. Comparaison avec d’autres générateurs de chaleur.
• Mesures et étude des performances acoustiques
 Activités orientées "Innovation Technologique & Eco-conception" :
• Etude de la stratégie d’éco-conception du ventilo-convecteur
• Etude de l’échangeur inox/cuivre "multitube-in-tube" breveté (Tronçon d’échangeur fourni)
• Etude du débitmètre à effet Vortex (Départ d'eau PAC) (Débitmètre supplémentaire fourni)
 Activités orientées "Information & Numérique" :
• Etude de l’architecture électronique de commande de la PAC
• Etude de la commande du ventilo-convecteur (Filaire, KNX)
STI2D

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