FR3042028A1

FR3042028A1 - Procede de caracterisation d'un aerorefrigerant d'une installation thermique destine a fonctionner dans un environnement donne

Info

Publication number: FR3042028A1
Application number: FR1559409A
Authority: FR
Inventors: Christophe Duquennoy; Claude Wolf; Veronique Charrel
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-07
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: WO2017055782A1; FR3042028B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de caractérisation d'un aéroréfrigérant (2) d'une installation thermique (1) destiné à fonctionner dans un environnement donné, comprenant la mise en œuvre d'étapes de : (a) Réception d'une valeur d'au moins un paramètre exogène propre audit environnement, un ensemble de données relatives à des essais antérieurs étant stocké, chaque essai antérieur étant associé à un aéroréfrigérant de référence et défini par un ensemble de valeurs mesurées de paramètres physiques dont au moins ledit paramètre exogène et un paramètre endogène propre au fonctionnement de l'aéroréfrigérant de référence ; (b) Pour chaque aéroréfrigérant de référence, i. Calcul d'une valeur optimale attendue dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs reçues des paramètres exogènes et d'un modèle associé, ii. Correction de ladite valeur optimale attendue du paramètre endogène en fonction des valeurs de paramètres physiques dans les essais antérieurs associés ; (c) Détermination de l'aéroréfrigérant de référence optimal dans ledit environnement donné; (d) Restitution de caractéristiques associées audit aéroréfrigérant de référence déterminé comme optimal.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL

La présente invention concerne un procédé de caractérisation d’un aéroréfrigérant d’une installation thermique

ETAT DE L’ART

Les centrales électriques dites thermiques (ce terme englobant les centrales nucléaires et les centrales à flammes) utilisent l’énergie d’une source chaude pour vaporiser un fluide caloporteur, typiquement de l'eau.

La vapeur ainsi produite est admise dans une turbine où sa détente provoque la rotation d’un rotor de la turbine, accouplé à un alternateur qui transforme l'énergie mécanique de la turbine en énergie électrique. À la sortie de la turbine, la vapeur est condensée dans un condenseur alimenté par une source froide. Elle se retrouve à l'état liquide et ce condensât est renvoyé dans le système d'alimentation en eau pour un nouveau cycle de vaporisation.

Pour de nombreuses centrales de forte puissance, la source froide est un ou plusieurs aéroréfrigérants. Les aéroréfrigérants ont pour fonction d'évacuer vers le milieu extérieur la chaleur issue du condenseur en faisant circuler de l'eau chaude dans un flux d'air.

En référence à la figure 1, on entend souvent par tour aéroréfrigérante 2 un équipement comprenant une grande tour 20 en béton ayant le plus souvent la forme d'un hyperboloïde. L'eau à refroidir, provenant du condenseur 3 via un circuit 4 alimenté par une pompe 40, est amenée par une conduite au sein de la tour 20. À partir de cette arrivée elle est dispersée à l'aide d'un réseau de rampes percées, puis tombe par écoulement gravitaire sur un garnissage en nid d'abeille afin d'obtenir une grande surface de contact entre le liquide et l'air. Un flux d'air circule à contre-courant. Une partie de l'eau va s'évaporer, ce qui favorise l’échange de chaleur et améliore le refroidissement de l’eau. Pour compenser cette évaporation et éviter que les espèces dissoutes dans l’eau de refroidissement ne se concentrent trop, un complément d’eau froide est apporté par un circuit d’appoint 5 prélevant l’eau d’une rivière. Un circuit de purge 6 permet de renvoyer le trop plein d’eau qui en découle à la rivière.

Les tours aéroréfrigérantes apportent satisfactions, mais s’avèrent un élément critique d’une centrale thermique. En effet, les performances d’un aéroréfrigérant conditionnent les performances globales de la centrale, mais peuvent être difficile à optimiser davantage au vu de la complexité des phénomènes impliqués.

Il serait souhaitable de disposer d’une solution permettant d’orienter des actions à long terme pour l’ingénierie, afin d’identifier des choix de design d’aéroréfrigérants, que ce soit pour modifier le design d’aéroréfrigérants existants ou accompagner le choix de futures architectures. L’invention vient améliorer la situation.

PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention propose selon un premier aspect un procédé de caractérisation d’un aéroréfrigérant d’une installation thermique destiné à fonctionner dans un environnement donné, comprenant la mise en oeuvre par des moyens de traitement de données d’étapes de : (a) Réception d’une valeur d’au moins un paramètre exogène propre audit environnement, un ensemble de données relatives à des essais antérieurs étant stocké dans une base de données de référence stockée dans des moyens de stockage de données, chaque essai antérieur étant associé à un aéroréfrigérant de référence et défini par un ensemble de valeurs mesurées de paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence, dont au moins ledit paramètre exogène et un paramètre endogène propre au fonctionnement de l’aéroréfrigérant de référence ; (b) Pour chaque aéroréfrigérant de référence, i. Calcul d’une valeur optimale attendue dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs reçues des paramètres exogènes et d’un modèle associé à l’aéroréfrigérant de référence, ii. Correction de ladite valeur optimale attendue du paramètre endogène en fonction des valeurs des paramètres physiques dans les essais antérieurs associés à l’aéroréfrigérant de référence ; (c) Détermination de l’aéroréfrigérant de référence optimal dans ledit environnement donné en fonction des valeurs optimales attendues calculées pour chaque aéroréfrigérant de référence ; (d) Restitution sur une interface de caractéristiques associées audit aéroréfrigérant de référence déterminé comme optimal.

Le procédé selon l’invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : • l’étape (b).ii comprend la mise en œuvre préalable pour chaque essai antérieur d’une étape de calcul d’une valeur optimale attendue lors de l’essai dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs mesurées des paramètres physiques et du modèle ; • le paramètre endogène mesuré est la température en sortie de l’aéroréfrigérant d’un fluide caloporteur à refroidir ; • l’installation thermique est une centrale thermique présentant un condenseur, ledit fluide caloporteur à refroidir étant l’eau d’un circuit mettant en échange thermique l’aéroréfrigérant avec le condenseur ; • l’aéroréfrigérant optimal déterminé à l’étape (c) est celui tel que l’installation thermique présente une Puissance Maximale Disponible la plus élevée. • au moins cinq paramètres exogènes sont utilisés dont : - La température de l’air en entrée de l’aéroréfrigérant ; - L’humidité relative de l’air ambiant ; - La pression atmosphérique ; - La vitesse du vent ambiant ; - la température en entrée de l’aéroréfrigérant d’un fluide caloporteur à refroidir.

Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un équipement pour la caractérisation d’un aéroréfrigérant d’une installation thermique comprenant : - Une interface ; - des moyens de stockage de données stockant dans une base de données de référence un ensemble de données relatives à des essais antérieurs, chaque essai antérieur étant associé à un aéroréfrigérant de référence et défini par un ensemble de valeurs mesurées de paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence, dont au moins un paramètre exogène propre à un environnement dans lequel l’aéroréfrigérant est en fonctionnement et un paramètre endogène propre au fonctionnement de l’aéroréfrigérant de référence ; - des moyens de traitement de données configurés pour mettre en œuvre : o un module de réception depuis l’interface d’une valeur d’au moins ledit paramètre exogène propre à l’environnement dans lequel ledit aéroréfrigérant à caractériser est destiné à fonctionner ; o un module de calcul, pour chaque aéroréfrigérant de référence, d’une valeur optimale attendue dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs reçues des paramètres exogènes et d’un modèle associé à l’aéroréfrigérant de référence ; o un module de correction, pour chaque aéroréfrigérant de référence, de ladite valeur optimale attendue du paramètre endogène en fonction des valeurs des paramètres physiques dans les essais antérieurs associés à l’aéroréfrigérant de référence ; o un module de détermination de l’aéroréfrigérant de référence optimal dans ledit environnement donné en fonction des valeurs optimales attendues calculées pour chaque aéroréfrigérant de référence ; o un module de restitution sur l’interface de caractéristiques associées audit aéroréfrigérant de référence déterminé comme optimal.

Selon un troisième aspect, l’invention concerne un ensemble comprenant un équipement selon le deuxième aspect de l’invention et au moins un système de surveillance d’aéroréfrigérant de référence comprenant une pluralité de capteurs mesurant un ensemble de valeurs desdits paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence et des moyens de traitement de données configurés pour stocker dans la base de données de référence stockée dans les moyens de stockage de données de l’équipement lesdites valeurs mesurées desdits paramètres physiques.

PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 précédemment décrite est un schéma du circuit tertiaire d’une centrale thermique à aéroréfrigérant ; - la figure 2a représente un équipement pour la mise en œuvre du procédé de caractérisation d’un aéroréfrigérant selon l’invention ; - la figure 2b est un schéma représentant l’intégration d’un système de surveillance à un aéroréfrigérant d’une centrale thermique pour l’obtention de données d’essais antérieurs d’une base de données de référence ; - la figure 3 représente schématiquement un exemple de modèle permettant de calculer une température optimale attendue en sortie de l’aéroréfrigérant lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention ; - les figures 4a-4c sont trois exemples de courbes illustrant l’évolution de la température optimale attendue théorique, réelle ou l’écart entre ces deux valeurs en fonction de la vitesse du vent ;

DESCRIPTION DETAILLEE

Principe de l’invention L’invention propose une caractérisation d’une installation thermique 1 destinée à fonctionner dans un environnement donné, et plus particulièrement d’un aéroréfrigérant 2 configuré pour refroidir un fluide caloporteur de l’installation 1.

Par caractérisation on entendra la définition d’un design de l’aéroréfrigérant de sorte à optimiser ses performances. En d’autres termes, ce procédé est destiné à anticiper les performances réelles et non théoriques d’un aéroréfrigérant à construire (ou un aéroréfrigérant actuel à rénover), et plus précisément à déterminer le design optimal de cet aéroréfrigérant en fonction dudit environnement et de données de référence décrivant des essais antérieurs. On note que toute l’installation 1 peut être le cas échéant à construire. En particulier, cette méthode est basée sur des données réelles et s’oppose à une modélisation qui permettrait de définir un design d’aéroréfrigérant uniquement par des considérations mathématiques.

De façon préférée (et on utilisera cet exemple dans la suite de la description), l’installation 1 est une centrale (électrique) thermique, en particulier une centrale à flamme ou nucléaire, mais on comprendra que l’installation 1 peut être n’importe quelle infrastructure industrielle nécessitant une dissipation d’énergie. Alternativement aux centrales, l’installation thermique 1 peut par exemple être un site pétrochimique, une fonderie, un data center, etc.

De même, le présent procédé ne concerne pas seulement les aéroréfrigérants de type tour à tirage naturel (qui sont ceux bien connus utilisés pour les centrales nucléaires), dans la mesure où il existe de nombreux aéroréfrigérants qui n'ont pas cette forme et pour lesquels le flux d'air est créé par des ventilateurs. Dans la suite de la présente description, on prendra l’exemple non limitatif d’un aéroréfrigérant 2 à tirage naturel à contre-courant pour lequel le fluide caloporteur à refroidir est de l’eau d’un circuit 4 de refroidissement d’un condenseur 3. L’air atmosphérique monte dans la tour et l’eau du circuit 4 y ruisselle et descend.

Le procédé est typiquement mis en oeuvre par un équipement 14 tel que représenté sur la figure 2a (par exemple un poste de travail informatique) équipé de moyens de traitement de données 21 (un processeur) et de moyens de stockage de données 22 (une mémoire, en particulier un disque dur), typiquement pourvu d’une interface d’entrée et de sortie 23 pour saisir des données et restituer les résultats du procédé.

Le procédé utilise comme expliqué des données relatives à des essais antérieurs stockées dans une base de données de référence elle-même stockée dans les moyens de stockage de données 22, chaque essai antérieur étant associé à un aéroréfrigérant de référence et défini par un ensemble de valeurs mesurées de paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence.

Chaque aéroréfrigérant de référence est un aéroréfrigérant connu et suivi, en particulier via un système 10 équipant l’aéroréfrigérant et permettant sa surveillance en fonctionnement. Chaque système 10 permet ainsi d’acquérir les données d’essais concernant ledit aéroréfrigérant de référence. On comprendra que dans sa vie, un aéroréfrigérant peut subir des travaux qui vont sensiblement modifier son comportement, et dans ce cas autant d’aéroréfrigérants de référence seront définis que de périodes de vie. En d’autres termes, plusieurs aéroréfrigérants de référence peuvent correspondre à un même aéroréfrigérant physique à divers étapes sa vie, entres plusieurs rénovations de grande ampleur qui vont modifier ses caractéristiques de fonctionnement.

En référence à la figure 2b, le système 10 se compose essentiellement de moyens de traitement de données 11 tels qu’un processeur, éventuellement de moyens de stockage de données 12 tel qu’une mémoire (par exemple un disque dur) stockant une base de données de référence relatives aux essais de l’aéroréfrigérant, et d’un réseau de capteurs 13. Chaque capteur 13 mesure les valeurs d’un ou plusieurs paramètres physiques relatifs à l’aéroréfrigérant 2, les valeurs obtenues (sur un intervalle de temps bref de l’ordre d’une dizaine de minutes) constituant un essai. Les moyens de traitement de données 11 et les moyens de stockage de données 12 sont généralement ceux d’un poste de travail similaire à l’équipement 14. Alternativement, les moyens de traitement de données 12 peuvent être ceux d’un serveur distant relié au reste du système 10 par un réseau du type internet, voire les moyens de traitement de données 21.

Comme l’on verra plus loin, certains des paramètres physiques relatifs à un aéroréfrigérant 2 sont dits « endogènes » c’est-à-dire qu’ils sont propres au fonctionnement de l’aéroréfrigérant 2, ce sont des paramètres dont la valeur est une « conséquence » de l’état de l’aéroréfrigérant 2. Dans la suite de la présente description, on supposera qu’un seul paramètre endogène est étudié, en l’espèce la « température de sortie », c’est-à-dire la température de l’eau du circuit 4 en sortie de l’aéroréfrigérant 2. On comprendra que d’autres paramètres endogènes peuvent être choisis, par exemple le débit d’eau évaporé par l’aéroréfrigérant 2. On note qu’une combinaison de deux paramètres endogènes peut être utilisée, telle que le ratio débit d’eau entrant sur débit d’air entrant. D’autres paramètres physiques sont dits « exogènes », c’est-à-dire qu’ils sont propres audit environnement de l’aéroréfrigérant 2. Cette définition doit être prise au sens large, et par paramètre exogène on entendra tout paramètre dont la valeur est une « cause » de l’état de l’aéroréfrigérant 2, i.e. influant sur la valeur du ou des paramètres endogènes. Les paramètres exogènes sont soit des paramètres directement contrôlés par l’opérateur (par exemple la puissance thermique produite par la centrale ou le débit d’eau injectée via le circuit d’appoint 6) ou des paramètres purement externes comme la vitesse du vent ou la température de l’air ambiant. Il est à noter que selon le modèle choisi, certains paramètres endogènes peuvent devenir exogènes et vice versa (par exemple le paramètre endogène d’un modèle peut être « fixé » et devenir un paramètre de commande, alors qu’un autre paramètre auparavant fixé devient une conséquence des autres, i.e. un paramètre endogène)

Dans la suite de la présente description on prendra comme exemple principal de paramètre exogène la vitesse du vent, mais on pourra citer : - la direction du vent, - l’humidité de l’air ambiant, - la température de l’air ambiant, - la pluviométrie, - la pression atmosphérique, - la température de l’air en entrée de l’aéroréfrigérant 2, - la température d’eau chaude en entrée de Γaéroréfrigérant 2, - la température de l’eau de purge, - etc.

De façon générale, on comprendra que le système 10 comprend un réseau de capteur 13 connectés avec ou sans fil aux moyens de traitement de données 11. Comme on voit sur la figure 2, la centrale 1 peut être équipé d’un mat météo 7 en haut duquel sont installés un ou plusieurs capteurs 13 mesurant les valeurs de paramètres physiques liés au climat (vitesse et direction du vent, pluviométrie, températures, etc.). Typiquement, une vingtaine de capteurs 13 mesurent à intervalles réguliers autant de grandeurs physiques. De façon préférée, les grandeurs mesurées seront choisies parmi celles listées pour la norme EN 14705/ISO 16345.

Procédé

Le présent procédé est comme expliqué un procédé de caractérisation d’un aéroréfrigérant 2 d’une installation thermique 1 destiné à fonctionner dans un environnement donné. L’objectif de ce procédé est de comparer les performances des divers aéroréfrigérants équipés de systèmes 10 de surveillance, le cas échéant à diverses périodes de leur vie, de sorte à déterminer quel est le design qui serait optimal dans ledit environnement donné. Cet environnement dit « représentatif » est défini par un ensemble de valeurs des paramètres exogènes. A ce titre, un ensemble de données relatives à des essais antérieurs est stocké dans une base de données de référence stockée dans les moyens de stockage de données 22, chaque essai antérieur étant associé à un aéroréfrigérant de référence et défini par un ensemble de valeurs mesurées de paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence, dont au moins ledit paramètre exogène et un paramètre endogène propre au fonctionnement de l’aéroréfrigérant de référence.

On comprendra que cette base de données de référence peut être enrichie en permanence par les données issues des divers systèmes 10 en opération, on se référera ainsi par exemple à la demande FR1551439.

Dans une première étape (a), les moyens de traitement de données 21 de l’équipement 14 reçoivent la valeur d’au moins un paramètre exogène propre audit environnement (i.e. les moyens de traitement de données 21 reçoivent une « description » dudit environnement représentatif dans lequel est destiné à fonctionner l’aéroréfrigérant à caractériser). En particulier, ces valeurs sont saisies sur l’interface 23 de l’équipement par un utilisateur en train de réaliser la caractérisation, où reçues depuis un logiciel tiers.

Dans une étape (b) principale, pour chaque aéroréfrigérant de référence, une valeur optimale attendue dudit paramètre endogène est calculée. Par valeur optimale attendue, on entend la valeur théorique que devrait présenter ce paramètre endogène si l’aéroréfrigérant de référence considérée était dans l’environnement défini par les valeurs de paramètres exogènes reçu, en l’absence de déficiences de l’aéroréfrigérant 2. En d’autres termes, l’idée est « comparer » les designs d’aéroréfrigérants à environnement égal. La valeur optimale attendue du paramètre endogène est en effet fonction des valeurs des paramètres exogène (il s’agit de la valeur « attendue » pour un environnement donné), et dans la présente description on considérera en particulier le cas dans lequel les valeurs des paramètres exogènes sont choisies égales à celle dudit environnement représentatif considéré (i.e. les valeurs reçues à l’étape (a)).

Pour reformuler encore, l’idée est de déterminer pour chaque aéroréfrigérant de référence (i.e. pour chaque design) à quel point les conditions environnementales considérées font varier le paramètre endogène en simulant les performances de cet aéroréfrigérant dans l’environnement de test en fonction de ses performances passées dans son environnement réel.

Dans le cas où le paramètre endogène est la température de l’eau en sortie, ladite valeur optimale attendue est appelée la TOA (température optimale attendue).

Pour cela, dans une première sous-étape (b).i est calculée par les moyens de traitement de données 21 pour chaque aéroréfrigérant de référence la valeur optimale attendue dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs reçues des paramètres exogènes et d’un modèle associé à l’aéroréfrigérant de référence.

Le modèle utilisé est un modèle physique s’appuyant sur des équations thermodynamiques ou des courbes de performance décrivant le fonctionnement attendu de l’aéroréfrigérant de référence considéré. Ce modèle est généralement soit disponible dès la conception de la centrale thermique 1, soit mis à jour suite à la dernière rénovation de l’aéroréfrigérant. Il existe des cas où le modèle n’est tout simplement pas disponible. Dans ce cas, sont faites des hypothèses pour disposer d’un modèle acceptable et commencer à faire le suivi de performance. A titre d’exemple, on pourra utiliser : - la loi de Merkel donnée par l’équation :

, avec Qma le débit massique d’air, Qme le débit massique d’eau, T2 la température de sortie de l’eau, h l’enthalpie de l’air, hs est l’enthalpie de l’air saturé à la température de l’eau en sortie du corps d’échange, Cpe la chaleur spécifique de l’eau, Dte est l’écart de température (i.e. T2+Dte est la température d’entrée) ; - L’équation de pertes de charges

, avec pi et P2 la densité de l’air en entrée de l’aéroréfrigérant de référence et en sortie du corps d’échange de l’aéroréfrigérant de référence, H la hauteur de tirage, g l’accélération de la pesanteur et Vd la vitesse débitante. C, n et Cf sont des données qui peuvent être fournies par le constructeur lors des essais de réception de mise en service de l’aéroréfrigérant ou bien ils sont calculés à partir des premiers mois de données acquises par le système 10 de surveillance de aéroréfrigérant de référence et/ou l’équipement 14.

En référence à la figure 3, en utilisant ces équations, la TOA en tant que paramètre endogène peut être estimée en fonction des valeurs de cinq paramètres exogènes : - La température de l’air en entrée Tair ; - L’humidité relative de l’air en entrée HR ; - La vitesse du vent Vu ; - La pression ambiante Pa ;

- La différence de température de l’eau entre la sortie et l’entrée Dte (en pratique, le paramètre exogène est la température d’entrée, auquel on soustrait la température de sortie).

Certains paramètres peuvent en outre être utilisés, tel que la température de l’eau d’appoint (sur le circuit 6) et la direction du vent.

Il est à noter qu’alternativement, certains de ces paramètres peuvent être fixés comme constantes.

De façon préférée et contrairement à ce qui peut se faire dans des procédés connus, le débit d’eau circulant dans le circuit 4 Qe n’est pas considéré comme paramètre exogène.

La figure 3 représente un algorithme itératif qui permet après un certain nombre d’itérations (faisant varier les valeurs de Qma (le débit massique d’air) et 72 (la température de sortie)) de résoudre les équations ci-avant et d’obtenir la TOA. On comprendra que l’invention n’est en rien limitée à cet algorithme qui n’est qu’une possibilité parmi d’autres.

Lorsque la valeur optimale dudit paramètre endogène est exprimée en fonction des paramètres exogènes, il suffit alors d’appliquer les valeurs reçues dans l’étape (a) pour obtenir la valeur attendue.

Dans une seconde sous-étape (b).ii, la prise en compte des essais antérieurs relatifs à l’aéroréfrigérant de référence permet d’affiner la valeur calculée de la valeur optimale attendue, par exemple de la façon que l’on voit aux figures 4a-4c. En particulier, ladite valeur optimale attendue (pour les valeurs reçues des paramètres exogènes) du paramètre endogène est corrigée en fonction de données relatives à des mesures antérieures de valeurs de paramètres physiques relatifs aux essais antérieurs associés à l’aéroréfrigérant de référence. L’intérêt d’une telle correction est de confronter un design aux réalités du terrain. En effet, un design « parfait » d’un point de vue théorique peut en pratique générer un certain nombre de difficultés (par exemple être plus susceptible que d’autres designs à subir des pertes de performances).

De la même manière, si le modèle utilisé comprend des hypothèse, cette étape de « correction » permettra de l’améliorer.

Les figures 4a-4c susmentionnées représentent l’exemple de l’effet du vent sur la température optimale attendue (en particulier, la figure 4a représente la TOA « théorique » en fonction de Vu, en mettant des valeurs nominales pour tous les autres paramètres de sorte à disposer d’une fonction en dimension 1). L’idée est que la prise en compte purement théorique de l’effet du vent n’est pas suffisante, car elle omet des détails tels que la présence d’obstacles autour de l’aéroréfrigérant (la salle des machines, d’autres aéroréfrigérants, etc.). La figure 4b représente ainsi un nuage de points chacun représentant un essai antérieur, donnant ΙΈΤΟΑ, c’est-à-dire la différence entre la TOA (pour les valeurs mesurées des paramètres exogènes lors de l’essai) et la température de sortie effectivement mesurée lors de l’essai en fonction de la vitesse de vent mesurée. L’ETOA représente ainsi l’écart de valeur « inexpliqué » du paramètre endogène et correspond aux fluctuations de performances dues à des détails, des défauts, l’usure, etc.

Par extrapolation, on peut obtenir une fonction de correction. La courbe 4c représente la TOA « expérimentale » (c’est à la dire la courbe théorique corrigée avec les données réelles) en fonction de Vu, correspondant à la somme des courbes des figures 4a et 4b.

On note que l’écart relatif (i.e. le ratio) de valeur du paramètre endogène peut être estimé plutôt que l’écart réel. C’est ce qui est par exemple proposé si le paramètre endogène est le débit d’eau de circulation. Le ratio débit d’eau évaporé théorique sur débit d’eau évaporé optimal est appelé la « capabilité » de Γaéroréfrigérant.

Plus généralement, l’étape (b).ii peut consister en la mise en oeuvre d’une régression de sorte à déterminer, pour chaque paramètre pris séparément ou pour l’ensemble des paramètres exogènes, la fonction donnant un écart entre la valeur mesurée et une valeur optimale attendue (dans les conditions des essais et non plus dans les conditions de l’environnement représentatif) dudit paramètre endogène en fonction du paramètre exogène à partir des essais antérieurs associés à l’aéroréfrigérant de référence considéré. Ceci peut comprendre la mise en œuvre préalable pour chaque essai antérieur d’une étape de calcul de ladite valeur optimale attendue dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs mesurées (lors de l’essai) des paramètres physiques et dudit modèle évoqué précédemment. Alternativement, chaque essai peut être enregistré avec la valeur optimale attendue précalculée.

La valeur optimale attendue (pour les valeurs reçues des paramètres exogènes) « corrigée » est obtenue en sommant chaque écart (ou en multipliant le cas échéant si les écarts sont des ratios) associé à un des paramètres exogènes.

Pour formaliser ce qui est mis en œuvre, si on note Ex1, Ex2, ... ExN les N paramètres exogènes avec Ex1(r), Ex2(r), ... ExN(r) les valeurs reçues (correspondant à l’environnement étudié) de ces paramètre exogènes, EnOA la valeur optimale attendue du paramètre endogène dans l’environnement étudié (i.e. pour les valeurs reçues des paramètres exogènes) et f la fonction qui donne cette valeur en fonction des paramètres exogènes, on obtient à l’étape (b)i la valeur EnOA« théorique » =f(Ex1(r), Ex2(r), ... ExN(r)), et l’étape (b)ii la valeur EnOA« expérimentale » = EnOA« théorique »+AEnOA_Ex1 (r)+AEnOA_Ex2(r)+... AEnOA_ExN(r)), où les différents AEnOA correspondent aux écarts estimés entre EnOA et En« mesuré » (dans les différents essais) dus à chacun des paramètres exogènes.

On note que cette solution suppose que l’effet des grandeurs est indépendant, ce qui est le cas avec les exemples de paramètres exogènes proposés. Alternativement, il est possible de déterminer des termes de correction fonction de plusieurs paramètres, du type AEnOA_Ex1-2(r). A l’issue de l’étape (b), on dispose donc de la valeur optimale « expérimentale » du paramètre étudié (typiquement la TOA) attendue pour les valeurs des paramètres exogènes reçues, et ce pour chaque aéroréfrigérant de référence. On va pouvoir comparer ces valeurs pour déterminer quel aéroréfrigérant de référence est le plus performant dans ces conditions.

Le procédé comprend alors une étape (c) de détermination de l’aéroréfrigérant de référence optimal dans ledit environnement donné en fonction des valeurs optimales attendues calculées pour chaque aéroréfrigérant de référence.

Par aéroréfrigérant optimal, on entend par exemple le plus performant, le plus puissant, le plus rentable, etc.

Cela peut se faire soit en comparant directement les valeurs optimales attendues obtenues (par exemple, si le paramètre endogène est la température de sortie, plus elle basse plus l’aéroréfrigérant est efficace), soit en calculant à partir d’elles des Puissances Maximales Disponibles (PMD) pour l’installation thermique 1 et en identifiant l’aéroréfrigérant pour lequel elle est la plus haute.

Le design de l’aéroréfrigérant identifié est ainsi déterminé comme le meilleur design parmi tous les aéroréfrigérants de référence dans l’environnement donné dans lequel l’aéroréfrigérant 2 en cours de caractérisation est destiné à fonctionner. Les caractéristiques associées à cet aéroréfrigérant de référence déterminé comme optimal sont finalement restituées sur l’interface 23 dans une étape (d).

On note que la présente méthode donne d’excellents résultats car elle combine une approche théorique et une approche réelle basée sur les essais antérieurs de sorte à simuler au mieux l’aéroréfrigérant à caractériser et fournit des estimations de performances très proches de la réalité permettant de faire les choix de design optimaux. L’aéroréfrigérant étant lui-même équipé d’un système 10 et ses données viendront enrichir la base de données de référence pour améliorer encore le design de futurs aéroréfrigérants.

Equipement et ensemble

Selon un deuxième aspect, est proposé l’équipement 14 pour la mise en œuvre du présent procédé de caractérisation d’un aéroréfrigérant 2 d’une centrale thermique 1 destiné à fonctionner dans un environnement donné.

Cet équipement 14 comprend comme expliqué des moyens de traitement de données 21, des moyens de stockage de données 22, et une interface 23.

En particulier, les moyens de stockage de données 22 stockent dans une base de données de référence un ensemble de données relatives à des essais antérieurs, chaque essai antérieur étant associé à un aéroréfrigérant de référence et défini par un ensemble de valeurs mesurées de paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence, dont au moins un paramètre exogène propre à un environnement dans lequel l’aéroréfrigérant est en fonctionnement et un paramètre endogène propre au fonctionnement de l’aéroréfrigérant de référence

Et les moyens de traitement de données 21 sont configurés pour mettre en œuvre : o un module de réception depuis l’interface 23 d’une valeur d’au moins ledit paramètre exogène propre à l’environnement dans lequel ledit aéroréfrigérant 2 à caractériser est destiné à fonctionner ; o un module de calcul, pour chaque aéroréfrigérant de référence, d’une valeur optimale attendue dudit paramètre endogène (i.e. la valeur théorique qu’aurait présenté le paramètre endogène si l’aéroréfrigérant de référence avait été dans ledit environnement donné) en fonction desdites valeurs reçues des paramètres exogènes et d’un modèle associé à l’aéroréfrigérant de référence ; o un module de correction, pour chaque aéroréfrigérant de référence, de ladite valeur optimale attendue du paramètre endogène en fonction des valeurs des paramètres physiques dans les essais antérieurs associés à l’aéroréfrigérant de référence (laquelle peut comprendre pour chaque essai antérieur associé à l’aéroréfrigérant de référence le calcul d’une valeur optimale attendue lors de l’essai dudit paramètre endogène (i.e. la valeur théorique qu’aurait dû présenter le paramètre endogène lors de l’essai) en fonction desdites valeurs mesurées des paramètres physiques et dudit modèle associé à l’aéroréfrigérant de référence) ; o un module de détermination de l’aéroréfrigérant de référence optimal dans ledit environnement donné en fonction des valeurs optimales attendues calculées et chaque aéroréfrigérant de référence ; o un module de restitution sur l’interface 23 de caractéristiques associées audit aéroréfrigérant de référence déterminé comme optimal.

Selon un troisième aspect est proposé un ensemble comprenant un équipement 14 selon le deuxième aspect et au moins un système de surveillance 10 d’aéroréfrigérant de référence

Comme expliqué, chaque système 10 de détection de déficiences d’un aéroréfrigérant de référence comprend comme expliqué des capteurs 13, des moyens de traitement de données 11 (qui peuvent être confondus avec les moyens de traitement de données 21) et avantageusement des moyens de stockage de données 12 (qui peuvent être confondus avec les moyens de stockage de données 22).

Les capteurs 13 mesurent (avantageusement à intervalles réguliers) un ensemble de valeurs de paramètres physiques relatifs à l’aéroréfrigérant 2, dont au moins un paramètre endogène et au moins un paramètre exogène.

Les moyens de traitement de données 11 sont configurés pour collecter ces valeurs mesurées, et les stocker (en tant que nouveaux essais) dans la base de données de référence des moyens de stockage de données 22 de l’équipement 14, de sorte à enrichir ladite base et améliorer la qualité des résultats.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de caractérisation d’un aéroréfrigérant (2) d’une installation thermique (1) destiné à fonctionner dans un environnement donné comprenant la mise en oeuvre par des moyens de traitement de données (21) d’étapes de : (a) Réception d’une valeur d’au moins un paramètre exogène propre audit environnement, un ensemble de données relatives à des essais antérieurs étant stocké dans une base de données de référence stockée dans des moyens de stockage de données (22), chaque essai antérieur étant associé à un aéroréfrigérant de référence et défini par un ensemble de valeurs mesurées de paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence, dont au moins ledit paramètre exogène et un paramètre endogène propre au fonctionnement de l’aéroréfrigérant de référence ; (b) Pour chaque aéroréfrigérant de référence, i. Calcul d’une valeur optimale attendue dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs reçues des paramètres exogènes et d’un modèle associé à l’aéroréfrigérant de référence, ii. Correction de ladite valeur optimale attendue du paramètre endogène en fonction des valeurs des paramètres physiques dans les essais antérieurs associés à l’aéroréfrigérant de référence ; (c) Détermination de l’aéroréfrigérant de référence optimal dans ledit environnement donné en fonction des valeurs optimales attendues calculées et chaque aéroréfrigérant de référence ; (d) Restitution sur une interface (23) de caractéristiques associées audit aéroréfrigérant de référence déterminé comme optimal.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape (b).ii comprend la mise en oeuvre préalable pour chaque essai antérieur d’une étape de calcul d’une valeur optimale attendue lors de l’essai dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs mesurées des paramètres physiques et dudit modèle associé à l’aéroréfrigérant de référence.
3. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le paramètre endogène mesuré est la température en sortie de l’aéroréfrigérant (2) d’un fluide caloporteur à refroidir.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’installation thermique (1) est une centrale thermique présentant un condenseur (3), ledit fluide caloporteur à refroidir étant l’eau d’un circuit mettant en échange thermique l’aéroréfrigérant (2) avec le condenseur (3).
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’aéroréfrigérant optimal déterminé à l’étape (c) est celui tel que l’installation thermique (1) présente une Puissance Maximale Disponible la plus élevée.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel au moins cinq paramètres exogènes sont mesurés dont : - La température de l’air en entrée de l’aéroréfrigérant (2) ; - L’humidité relative de l’air ambiant ; - La pression atmosphérique ; - La vitesse du vent ambiant ; - la température en entrée de l’aéroréfrigérant (2) d’un fluide caloporteur à refroidir ;
7. Equipement (14) pour la caractérisation d’un aéroréfrigérant (2) d’une installation thermique (1) comprenant : - Une interface (23) ; - des moyens de stockage de données (22) stockant dans une base de données de référence un ensemble de données relatives à des essais antérieurs, chaque essai antérieur étant associé à un aéroréfrigérant de référence et défini par un ensemble de valeurs mesurées de paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence, dont au moins un paramètre exogène propre à un environnement dans lequel l’aéroréfrigérant est en fonctionnement et un paramètre endogène propre au fonctionnement de l’aéroréfrigérant de référence ; - des moyens de traitement de données (21) configurés pour mettre en oeuvre : o un module de réception depuis l’interface (23) d’une valeur d’au moins ledit paramètre exogène propre à l’environnement dans lequel ledit aéroréfrigérant (2) à caractériser est destiné à fonctionner ; o un module de calcul, pour chaque aéroréfrigérant de référence, d’une valeur optimale attendue dudit paramètre endogène en fonction desdites valeurs reçues des paramètres exogènes et d’un modèle associé à l’aéroréfrigérant de référence ; o un module de correction, pour chaque aéroréfrigérant de référence, de ladite valeur optimale attendue du paramètre endogène en fonction des valeurs des paramètres physiques dans les essais antérieurs associés à l’aéroréfrigérant de référence ; o un module de détermination de l’aéroréfrigérant de référence optimal dans ledit environnement donné en fonction des valeurs optimales attendues calculées pour chaque aéroréfrigérant de référence ; o un module de restitution sur l’interface (23) de caractéristiques associées audit aéroréfrigérant de référence déterminé comme optimal.
8. Ensemble comprenant un équipement (14) selon la revendication 7 et au moins un système de surveillance (10) d’aéroréfrigérant de référence comprenant une pluralité de capteurs (13) mesurant un ensemble de valeurs desdits paramètres physiques relatifs audit aéroréfrigérant de référence et des moyens de traitement de données (11) configurés pour stocker dans la base de données de référence stockée dans les moyens de stockage de données (22) de l’équipement (14) lesdites valeurs mesurées desdits paramètres physiques.