Rivière, Philippe (2004) Seasonal performances of chillers. PhD thesis Energétique, CENERG- Centre énergétique et procédés, ENSMP p.169.
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Abstract
In Europe, the energy efficiency of chillers is rated at full load for standard conditions of operation. In order to develop a European performance index that integrates the variation of operating conditions, the part load performances of chillers must be known, as well as the conditions for which chillers operate during a season.
Different chillers have been tested in stationary conditions. It appears that the nowadays lack of characterization of chillers performances at reduced capacity leads to manufacturing mistakes that decrease the energy efficiency of chillers. Performances of chillers at reduced temperature and reduced capacity are modelled for the chillers that have been tested.
A test loop to rate the chillers performances in dynamic conditions has been built. This loop enables to study chillers performances when cycling (on-off mode). It appears that the major efficiency loss linked to this functioning mode comes from the parasitic sleep power electric consumption. Moreover, the facility has been used also for capacity staged chillers. Control faults have been identified that also contribute to decrease the chillers performances.
By coupling to the models of chillers developed, hourly load curves of dynamic building and air conditioning system simulations for an office building, seasonal performances are calculated for various climates and systems. The results emphasizes that nominal rating performance should not be used as an efficiency indicator for chillers. A method of reduction of the hourly load curves has been developed. It enables to define a seasonal performance index for European chillers.
| Item Type: | PhD Thesis (PhD) |
|---|---|
| PhD Supervisor: | Adnot, Jérôme |
| Date: | 11 May 2004 |
| Board of examiners: | Lallemand, André and Lebrun, Jean and Adnot, Jérôme and Becirspahic, Sule and Colomines, Franck and Marchio, Dominique |
| Discipline: | Energétique |
| Collection (Fonds): | Mines ParisTech (ENSMP) |
| Institution: | ENSMP |
| Department: | CENERG- Centre énergétique et procédés |
| Subjects: | 5. Fluid Mechanics and Energy |
| Uncontrolled Keywords: | Air conditioning, Chiller, Energy efficiency, Part load performances, Cycling, Load curve, Sizing, Climatisation, Groupe de production d’eau glacée, Efficacité énergétique, Performances à charge partielle, Cyclage, Courbe de charge, Dimensionnement. |
| ID Code: | 1483 |
| Deposited By: | Céline Gueguen |
| Deposited On: | 29 November 2005 |
Table of content
Partie 1 - contexte et etat de l'art des normes de performances saisonnieres - 1
introduction - 3
1.1 systemes de climatisation - 5
1.1.1 topologie - 5
1.1.2 stock de systemes centralises europeens - 6
1.1.3 consommation des systemes a groupe de production d'eau glacee - 6
1.2 etat de l'art des normes de performances saisonnieres - 8
1.2.1 methode simplifiee de calcul des performances saisonnieres - 9
1.2.2 analyse du calcul saisonnier de la norme ashrae 116 - 10
1.2.3 analyse du calcul saisonnier de la norme ari 550/590 - 14
1.3 conclusion - 20
partie 2 - performances en conditions stabilisees - 22
2.1 caracterisation technologique des gpeg europeens - 24
2.1.1 frigorigenes - 24
2.1.2 compresseurs - 26
2.1.3 echangeurs - 35
2.1.4 detendeurs - 37
2.2 impact des variations des conditions d'operation - 38
2.2.1 banc d'essais - 38
2.2.2 performances a puissance reduite - 41
2.2.3 variation des performances a temperature d'entree d'air variable - 50
2.3 base de donnees experimentales - 58
2.3.1 incertitudes experimentales - 59
2.3.2 donnees etendues disponibles - 61
2.3.3 modelisation simplifiee des performances par etage des gpeg - 61
2.3.4 performances a temperature d'air ou d'eau variable au condenseur - 66
2.3.5 performances a capacite partielle - 67
conclusion - 72
partie 3 - performances en regime dynamique - 74
3.1 fonctionnement a charge partielle: approche theorique - 76
3.1.1 regulation des gpeg - 76
3.1.2 description du phenomene de cyclage - 79
3.1.3 modelisation des pertes liees au cyclage - 81
3.1.4 prise en compte normative du cyclage - 89
3.2 performances a charge partielle d'un gpeg mono-etage - 93
3.2.1 banc d'essais - 93
3.2.2 resultats d'essais - 97
3.2.3 prevision de la degradation des performances a charge partielle - 106
3.3 performances a charge partielle de gpeg a puissance etagee - 113
3.3.1 banc d'essais - 113
3.3.2 importance de la regulation - 113
3.3.3 impact du fonctionnement en cyclage entre etages de puissance - 117
3.4 conclusion - 120
3.4.1 prise en compte des pertes en cyclage pour le calcul des performances saisonnieres - 120
3.4.2 modele retenu pour les groupes multi-etages - 121
3.4.3 de l'interet de realiser des essais en regime dynamique 123
partie 4 - performances saisonnieres des gpeg - 124
4.1 outils nÉcessaires - 126
4.1.1 courbes de charge horaires "systÈme - bÂtiment" 126
4.1.2 calcul de l'efficacitÉ saisonniÈre au pas de temps horaire 128
4.1.3 mÉthode de rÉduction des courbes de charge - 136
4.1.4 conclusion sur la mÉthode de rÉduction des courbes de charge - 145
4.2 facteurs d'influence des performances saisonniÈres 146
4.2.1 impact du climat et du systÈme - 147
4.2.2 impact ÉnergÉtique du surdimensionnement - 151
4.2.3 conclusion - 152
4.3 index de performances saisonniÈres - 153
4.3.1 calcul des conditions rÉduites pour l'europe - 153
4.3.2 index final - 156
4.4 conclusion - 160
conclusion generale - 161
nomenclature - 162
bibliographie - 165
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