Plateforme PACMAQ
Systèmes Numériques
La plateforme d’instrumentalisation PACMAQ est un démonstrateur fonctionnel conçu à travers le déroulement de la chaire industrielle CORENSTOCK, menée conjointement entre l’entreprise EML Leblanc et les centres de recherche d’IMT Nord Europe.
Thématiques et verrous
La plateforme « PACMAQ » est une maquette instrumentée reproduisant à l’échelle 1:1 l’utilisation réelle d’un circuit de chauffe-eau et chauffage avec une pompe à chaleur dans une maison de taille moyenne. Elle permet, de par son installation au sein du PPI (Pôle Plateforme Innovation), de mener des travaux de recherche autour de nombreuses thématiques liées aux Centres d’Enseignement, de Recherche et d’Innovation d’IMT Nord Europe. En outre, elle permet d’effectuer des travaux de recherche pour les doctorants et enseignants-chercheurs des CERI SN, CERI MP et CERI EE :
- Etudes d’algorithmes de contrôle de pompe à chaleur (PAC) [CERI SN]
- Soutirages normés et récolte de jeux de données [CERI EE]
- Calculs de consommation énergétiques [CERI EE]
- Jeux de données d’habitudes de consommation [CERI SN/EE]
- Tests de nouveaux ballons thermodynamiques plus efficients et instrumentés [CERI MP]
Fonctionnant en interdisciplinarité (de la physique au traitement de données en passant par l’optimisation algorithmique) cette plateforme offre des équipements qui peuvent être utilisés entièrement à des fins d’enseignement, de recherche, ou de vulgarisation scientifique.
Équipement
La plateforme PACMAQ dispose d’un matériel de monitoring complet pour garantir le bon déroulement de notre recherche et de notre enseignement, couvrant plusieurs domaines disciplinaires.
La maquette se décompose en 4 zones principales :
- L’ensemble « PAC » composé de la pompe à chaleur et du ballon thermodynamique (actuellement Bosch), monitoré en température
- L’ensemble « Cuves » composé des cuves et de tout le matériel de contrôle et monitoring.
- L’ensemble « Bâche » composé du réservoir d’eau en circuit fermé et de la pompe sous pression
- L’ensemble « Automate » où l’on retrouve l’armoire câblée, l’IPC (automate de contrôle) et le PC de monitoring permettant de remonter l’ensemble des données vers un logiciel de traitement (MATLAB, …).
Cet ensemble permet de reproduire manuellement ou de manière automatique les usages de l’eau chaude sanitaire dans une habitation pour 4 personnes et de l’utilisation domestique d’un ballon thermodynamique pour production de celle-ci. Pour cela, elle possède 4 cuves : 215L pour une baignoire, 105L pour une douche, 47L pour un évier et 24L pour un lavabo.
Chacune des 4 cuves est équipée du même système de monitoring que l’on détaille ci-dessous.
Etude énergétique
- 3x Débitmètres PICOMAG IO-Link (1x entrée eau chaude + 1x entrée eau froide + 1x sortie) permettant la mesure de T°C (à +-0.1°C) et de débit (à +-0.01l/mn)
- 2x Electrovannes analogiques d’entrée (1x entrée eau chaude + 1x entrée eau froide) Bürkert 3280/3285 permettant de commander l’ouverture en pourcentage (à +-1%). Ce système permet de reproduire l’ouverture manuelle d’un robinet par contrôle fin.
- 2x sondes PT100 RS Pro 4 fils pour mesurer la température aux endroits HAUT et BAS de cuve
Monitoring
- PC de monitoring avec récolte automatique de données sur disque : historisation des données à la seconde
- Historisation jusqu’à 30ms sur demande pendant un temps donné
Sécurité
- 1x Capteurs ultrasonores Ifm UGB/UGC permettant de mesurer le niveau de l’eau, calibrés inversés pour définir le niveau de l’eau en %
- 1x Vannes manuelles en sortie
- 1x Electrovanne TOR (Tout ou rien) de contrôle électronique en sortie
Démonstrateur
La plateforme PACMAQ sert de démonstrateur pour une utilisation domestique à l’échelle 1:1, dans le but d’aller jusqu’à l’optimisation en fonction des comportements. Ce démonstrateur peut être utilisé à des fins d’enseignement, de recherche, ou de vulgarisation scientifique.
Les équipements décrits précédemment nous permettent de définir un certain nombre de fonctions et scenarii d’utilisation. Une Interface Homme Machine sur écran tactile a été spécialement implémentée pour faciliter le contrôle et l’automatisation des essais en utilisant différents modes qui sont mixables à loisirs :
- Contrôle en débit
- Contrôle en volume
- Contrôle en température
En complément, viennent de nombreuses fonctions développées pour faciliter le travail des utilisateurs :
- Ecriture de fichiers (acquisition de données)
- Contrôle des EVs de sortie et vidange
- Affichage de courbes
- Fonctions de contrôle hardware (boutons poussoirs d’acquisition)
- Historisation, …
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