PAC Air/Eau Inverter & Ventilo-convecteur Etude d’une PAC Air/Eau réversible Inverter alimentant un ventilo-convecteur haute-performance

Bac STI2D: Etude des systèmes, AC, SIN, ITEC & EE

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

Contenu des produits didactiques de « PAC Air/Eau & Ventilo-convecteur »

Plus d’informations sur www.erm-automatismes.com

Ventilo-convecteur éco-conçu

PAC Air/Eau réversible

Inverter bi-bloc avec

lexans transparents pour

meilleure visibilité et

identification des

composants

Régulateur PID avec

communications KNX

20111021

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.

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).

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.

Descriptif du support technologique

Thermomètre 4 voies avec 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.

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 ventilo-

convecteur (Permet de déduire le débit d’air du

ventilo-convecteur)

• Pilotage (24 Vca) Vanne 3 voies du ventilo-

convecteur

• Commande via Bus KNX du Régulateur

Points de mesure

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

Options AQ10, AQ11 et AQ12 "Centrale d’acquisition USB,

Sonde de tension, Pince de courant"

Option PC22 "Thermomètre 4 voies avec affichage et acquisition PC"

Centrale d’acquisition

USB AQ10 Pince de courant AQ12 Sonde de tension AQ11

Débitmètre à effet Vortex

supplémentaire fourni

Tronçon

d’échangeur

fourni

Mesures des températures en entrée et

en sortie de chaque composant du circuit

frigorifique

Mesures de températures puis calcul des

puissances thermiques eau/air,

électrique et du COP. 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…

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)

STI2

D

Activités et projets STI2D

280, rue Edouard Daladier - 84200 Carpentras - France - Tél. + 33 (0) 4 90 60 05 68 - Fax + 33 (0) 4 90 60 66 26

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Ce coffret permet 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.

Option GD12 "Commande domotique avec coffret KNX et supervision"

GD12: Commande domotique

avec coffret KNX et supervision

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

Option PC42 « Manomètres HP/BP et analyseur de consommation électrique »

Coffret KNX GD12