Optimisation de fonctionnement d'une chaufferie biénergie

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Description

Niveau: Supérieures
Optimisation de fonctionnement d'une chaufferie biénergie Etudiante: MULHAUPT Annie PFE Juin 2011 Page 1 Tuteur: A. ERB Résumé Optimisation de fonctionnement d'une chaufferie biénergie Ce projet a pour but de proposer des solutions d'amélioration à la régulation d'une installation existante de chauffage au bois, pour laquelle une surconsommation de fioul a été constatée. Cette installation est constituée de 2 chaudières à plaquettes de bois (puissance totale de 1800 kW), d'une chaudière fioul assurant l'appoint (3500 kW) et d'un ballon de stockage (85 m3). Le présent rapport synthétise la démarche suivie pour la création d'un modèle de calcul permettant de simuler la régulation de la chaufferie à l'aide de Microsoft Excel. Différentes stratégies d'amélioration y sont présentées et comparées. Le résultat obtenu est une solution optimale aux niveaux énergétique, environnemental et économique. Mots-clés: biomasse - biénergie - hydro accumulation - régulation - simulation Excel Abstract: Regulation optimization of a bivalent heating installation This project aims to propose solutions of improvement for the regulation of a bivalent heating installation. The latest is made up of two wood boilers (900 kW each), of a fuel boiler (3500 kW) and of a water storage tank (85 m3). By the current use of the installation, an abnormally high consumption of fuel has been noticed.

• chaudière


• chaudière fioul assurant l'appoint


• chaufferie biénergie


• energie


• régulation


• besoins de chauffage

Sujets

• Microsoft
• Münchenstein
• Chaudière
• Énergie
• Régulation

Informations

• Publié par: profil-fouv-2012
• Publié le: 01 juin 2011
• Nombre de lectures: 150
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

Optimisation de fonctionnement
d'une chaufferie biénergie



Résumé
Optimisation de fonctionnement d'une chaufferie biénergie
Ce projet a pour but de proposer des solutions d'amélioration à la régulation d'une
installation existante de chauffage au bois, pour laquelle une surconsommation de fioul a été
constatée. Cette installation est constituée de 2 chaudières à plaquettes de bois (puissance
totale de 1800 kW), d'une chaudière fioul assurant l'appoint (3500 kW) et d'un ballon de
3stockage (85 m ).
Le présent rapport synthétise la démarche suivie pour la création d'un modèle de calcul
permettant de simuler la régulation de la chaufferie à l'aide de Microsoft Excel. Différentes
stratégies d’amélioration y sont présentées et comparées. Le résultat obtenu est une solution
optimale aux niveaux énergétique, environnemental et économique.

Mots-clés: biomasse - biénergie - hydro accumulation - régulation - simulation Excel


Abstract:
Regulation optimization of a bivalent heating installation
This project aims to propose solutions of improvement for the regulation of a bivalent heating
installation. The latest is made up of two wood boilers (900 kW each), of a fuel boiler (3500
3kW) and of a water storage tank (85 m ). By the current use of the installation, an abnormally
high consumption of fuel has been noticed.
This report presents the process followed for the creation of a model allowing us to simulate
the regulation of the heat generation using Microsoft Excel. The different proposed strategies
are presented and compared, in order to determine the one which is the most attractive,
whether in terms of energy, the environment or economics.

Key words: biomass - bivalent heating - heat storage - regulation - Excel simulation


Zusammenfassung:
Optimierung der Regelung einer bivalenten Heizzentrale
Das Ziel dieses Projekts ist Verbesserungslösungen zur Regelung einer bestehenden
Holzschnitzelwärmeerzeugungsanlage vorzuschlagen. Die Anlage besteht aus zwei
Holzkesseln (Gesamtleistung 1800 kW), einem Ölkessel (3.500 kW) und einem
3Warmwasserspeicher (85 m ). Beim aktuellen Betrieb wurde ein übermäßiger Anteil an
Ölverbrauch gegenüber Holz festgestellt.
Die Diplomarbeit basiert auf einem erarbeiteten Rechenmodell, welches die Regelung der
Wärmeerzeugungsanlage simuliert. Die Simulation wird mittels Microsoft Excel gerechnet.
Die verschiedenen mit dem Modell analysierten Regelstrategien werden vorgestellt und
verglichen. Das Resultat ist eine betreffend Energie, Umwelt und Wirtschaftlichkeit optimierte
Lösung.

Schlüsselbegriffe: Biomasse - Bivalente Anlage - Wärmespeicherung - Regelung -
Simulation Holzschnitzelfeuerung auf Excel
Etudiante: MULHAUPT Annie PFE Juin 2011 Page 1
Tuteur: A. ERB
Optimisation de fonctionnement
d'une chaufferie biénergie


Sommaire


INTRODUCTION ..................................................................................................................................... 4
1 CONTEXTE DE L'ETUDE .................. 5
1.1 LE BOIS-ENERGIE .......................................................................................................................... 5
1.1.1 Atouts environnementaux ............................................... 5
1.1.2 Atouts économiques ........................ 6
1.1.3 Atouts géopolitiques................................................................ 6
1.1.4 Contraintes ...................................................................... 6
1.2 LA BIENERGIE................................................................ 7
1.2.1 Biénergie alternative ....................................................... 7
1.2.2 Biénergie simultanée ................................ 8
1.3 L'HYDRO ACCUMULATION ............................................................................... 9
1.3.1 Principe de fonctionnement ............................................ 9
1.3.2 Avantages ...................................................................... 10
1.3.3 Inconvénients 10
2 PRESENTATION DU PROJET ........................................................................ 11
2.1 GENERALITES ............................................................................................. 11
2.1.1 Présentation de l'édifice ................ 11
2.1.2 Travaux réalisés ................................ 11
2.2 DESCRIPTION DU NOUVEAU SYSTEME DE PRODUCTION DE CHALEUR .............................................. 12
2.2.1 Présentation générale de la chaufferie ......................... 12
2.2.2 Principe d'approvisionnement en combustible .............................................. 13
2.2.3 Technologie des chaudières bois ................................................................... 14
2.2.4 Régulation des chaudois ..... 15
2.3 DEMARCHE ADOPTEE POUR LA REALISATION DU PROJET ................................ 16
2.3.1 Analyse de la problématique ......... 16
2.3.2 Méthode d'approche retenue ........................................................................ 16
3 MODELISATION DE LA REGULATION ......................................................... 17
3.1 NOMENCLATURE ................................ 17
3.2 DEFINITION DES HYPOTHESES DE DEPART .................................................... 18
3.2.1 Caractéristiques de l'eau ............................................................................................................... 18
3.2.2 Détermination de la droite de charge ........................... 18
3.2.3 Caractéristiques de la chaufferie ... 19
3.2.4 Conditions initiales ........................................................................................................................ 20
3.3 REALISATION D'UN MODELE SIMPLIFIE ........................... 20
3.4 REALISATION D'UN MODELE COMPLET 21
3.4.1 Puissance globale à fournir pour les besoins de chauffage 21
3.4.2 Puissance à fournir par les chaudières bois ................................................................................... 22
3.4.3 Répartition des puissances à fournir par chaque chaudière bois .................. 24
3.4.4 Rendement des chaudières bois .................................................................................................... 25
3.4.5 Puissance à fournir par la chaudière fioul ..................... 26
3.4.6 Puissance fournie ou stockée par le ballon tampon ...... 27
3.5 VISUALISATION DES RESULTATS ................................... 28
3.5.1 Consommations et taux de couverture ......................................................................................... 28
3.5.2 Coûts énergétiques ........................................................ 28
3.5.3 Emissions de CO ........................................................... 29 2
3.6 PROBLEMES RENCONTRES .......................................... 30
3.6.1 Compréhension du système de régulation .................... 30
3.6.2 Obtention de relevés de consommation ........................................................ 30

Etudiante: MULHAUPT Annie PFE Juin 2011 Page 2
Tuteur: A. ERB
Optimisation de fonctionnement
d'une chaufferie biénergie



4 PROPOSITIONS D'AMELIORATION .............................................................................................. 31
4.1 PROPOSITIONS INDIVIDUELLES D'AMELIORATION ........................................... 31
4.1.1 Variante 1: optimisation de la limite basse d'état de charge du ballon tampon .......................... 31
4.1.2 Variante 2: taux de couverture par le bois pour des besoins en chauffage élevés ........................ 32
4.1.3 Variante 3: taux de couverture par le bois pour des besoins en chauffage moyens ..................... 33
4.1.4 Variante 4: optimisation de la limite inférieure de puissance des chaudières bois ....................... 35
4.1.5 Variante 5: régulation de la chaufferie du lycée "Le Corbusier" .................................................... 35
4.2 PROPOSITIONS COMBINEES D'AMELIORATION ................................................ 37
4.2.1 Variantes 1+2+3 ............................................................ 37
4.2.2 Variantes 1+2+3+4 ........................ 38
4.3 VALIDATION DU MODELE .............................................. 38
4.3.1 Exploitation des relevés de consommation ................................................... 38
4.3.2 Adaptation du modèle ................................ 38
4.4 EXPLOITATION DES RESULTATS .................................... 40
4.4.1 Etude énergétique ......................................................... 40
4.4.2 Etude environnementale ............................................... 41
4.4.3 Etude économique ................................ 42
4.4.4 Conclusion .....................................