Journal of Applied Mechanical Engineering

Abstrait

Nouvelle stratégie de contrôle pour un système de pompe à chaleur géothermique hybride couplé à une tour de refroidissement en circuit fermé

Zoi Sagia et Constantinos Rakopoulos

Les systèmes de pompes à chaleur géothermiques hybrides (HGSHPS) qui incluent des tours de refroidissement sont largement utilisés afin d'améliorer l'efficacité des systèmes de pompes à chaleur géothermiques (GSHPS) dans les applications dominées par le refroidissement. Un immeuble de bureaux grec d'une surface totale refroidie de 1 000 m2 est examiné. L'ensemble du système est modélisé à l'aide de TRNSYS 17. Le fonctionnement du système est optimisé à l'aide de TRNOPT 17 afin de répondre à la charge de refroidissement maximale pendant la période de refroidissement net, lorsqu'aucune charge de chauffage ne se produit, en minimisant la profondeur des échangeurs de chaleur géothermiques (GHE). Trois stratégies de contrôle, basées sur l'observation continue des températures critiques, sont appliquées au système optimisé. Chaque stratégie tente d'obtenir une optimisation supplémentaire du fonctionnement des HGSHPS en minimisant la consommation d'énergie électrique. Dans la première, la tour de refroidissement est activée lorsque la différence entre la température du fluide sortant des pompes à chaleur et la température du bulbe humide de l'air ambiant dépasse 10 °C. Dans la seconde, la tour de refroidissement est activée lorsque la température du fluide sortant des GHE est supérieure à 28 °C. Dans le troisième cas, la tour de refroidissement commence à fonctionner lorsque la température du fluide sortant des pompes à chaleur est supérieure à 32°C. Chacun de ces points de contrôle est normalisé par la température du fluide sortant du côté chaud de l'échangeur de chaleur qui se situe entre la boucle souterraine et la boucle de la tour de refroidissement en circuit fermé. Les nouveaux points de consigne définissent trois nouvelles stratégies de contrôle qui sont examinées afin d'obtenir une amélioration supplémentaire du fonctionnement de l'HGSHPS.