ArcGIS pour District Energy : Traçage de l'énergie thermique
Par Tom DeWitte et Tom Coolidge
Le but d'un système d'énergie de district est de transporter l'énergie thermique vers les clients (chauffage de district) ou de transporter l'énergie thermique loin des clients (refroidissement de district). Cela semble simple, pourtant la nature en boucle des réseaux de tuyauterie d'énergie de district en fait certains des réseaux de tuyauterie utilitaires les plus compliqués.
Modéliser le flux à travers ce réseau compliqué d'usines d'énergie, tuyaux, pompes, vannes, et finalement bâtiments n'est pas facile. Pourtant, il est vital pour les planificateurs, ingénieurs et opérateurs du réseau de tuyauterie de comprendre comment leur produit se déplace vers et depuis leurs clients. Cela devient encore plus compliqué si l'organisation District Energy utilise des zones de circulation avec échangeurs de chaleur. Dans cette configuration système, le flux d'eau n'est pas le même que le flux d'énergie thermique. Cela nécessite une application et un modèle de données suffisamment intelligents pour différencier entre le flux d'eau et le flux d'énergie thermique.
C'est là qu'ArcGIS avec sa capacité ArcGIS Utility Network et le modèle de données District Energy peut aider.
Énergie thermique et chauffage de district
Lors de la modélisation d'un réseau de tuyauterie de chauffage de district, il est vital de comprendre où commence l'énergie et où elle va.
Pour le chauffage de district, le départ est typiquement l'usine d'énergie. De l'usine d'énergie, l'eau chauffée ou la vapeur transporte l'énergie thermique à travers des tuyaux, pompes, échangeurs de chaleur, vannes, plus de tuyaux et finalement jusqu'à un bâtiment. Le client dans ce bâtiment consomme l'énergie thermique pour chauffer son domicile. Dans un système en boucle complète, l'eau maintenant refroidie retourne à l'usine d'énergie pour être réchauffée.
Énergie thermique et refroidissement de district
Lors de la modélisation d'un réseau de tuyauterie de refroidissement de district, l'énergie thermique commence chez le client et est livrée à l'usine de refroidissement où elle est typiquement libérée dans l'air.
Dans un système en boucle complète, après que l'énergie thermique soit libérée dans l'air, elle est envoyée aux unités frigorifiques pour retirer davantage d'énergie thermique. Cela entraîne une diminution supplémentaire de la température de l'eau. Une fois refroidie, elle est transportée à travers des tuyaux, pompes, échangeurs de chaleur, vannes et plus de tuyaux avant d'atteindre le bâtiment du client. Au bâtiment, l'eau glacée absorbe la chaleur résiduelle du client et la transporte vers l'usine de refroidissement.
Exploiter Utility Network
Modéliser ce transport réel d'énergie thermique à travers un réseau de tuyauterie nécessite plus qu'une compréhension des connexions entre les tuyaux, pompes, échangeurs de chaleur, vannes et autres composants. Il faut pouvoir comprendre quelles pompes fonctionnent et quelles vannes sont fermées. Il faut aussi différencier entre les fils de protection cathodique et les fils de détection de fuite. Ces fils sont connectés aux tuyaux mais ne transmettent pas d'énergie thermique. Pour représenter précisément ces complexités supplémentaires du monde réel, nous avons besoin d'un modèle de connectivité plus avancé. Nous devons exploiter Utility Network.
Utility Network est une extension pour ArcGIS. ArcGIS est le système d'information géographique (SIG) fourni par Esri.
Ce qui arrête le flux d'énergie thermique
Avec Utility Network vient l'outil géotraitement Trace. Une configuration de cet outil sera utilisée pour effectuer le traçage du flux d'énergie thermique. Configurer correctement ce traçage nécessite une compréhension réelle du monde réel sur ce qui peut arrêter le flux d'énergie thermique.
Dans la réalité, les dispositifs fermés, comme une vanne, ou non opérationnels, comme une pompe, entravent le flux d'énergie thermique. Ajoutez à cette liste tout segment ou dispositif non en service, comme des segments de tuyaux retirés ou proposés mais pas encore construits. Enfin, il faut exclure les fils de protection cathodique et les fils de détection des fuites qui font partie du réseau mais ne conduisent pas le flux d'énergie thermique.
En utilisant le modèle fondation District Energy Utility Network, ces contraintes ressemblent à ceci :
- Segment ou actif non en service : Statut du cycle de vie différent de En service
- Vanne fermée : Statut du dispositif égal fermé
- Pompe non opérationnelle : Statut du dispositif égal fermé
- Fils protection cathodique : Catégorie égale CP Only
- Fils détection fuite : Catégorie égale Leak Detection Only
Configurer l'outil Trace
L'outil géotraitement Trace dans ArcGIS Pro a beaucoup de paramètres. Voici comment transposer les contraintes dans les réglages spécifiques dans l'outil Trace.
Le type de trace sera un traçage en aval (downstream trace), exploitant le réseau domaine DHC et le niveau DHC Energy Tier. Définir le niveau sur "DHC Energy Tier" est important car cela définit la source du flux comme étant l'usine énergétique / usine frigorifique, contrairement au niveau "DHC Pressure" qui définirait la source comme les pompes internes au système.
Les contraintes seront ajoutées comme barrières à la traversabilité (Traversability Barriers). Si une contrainte est vraie, la trace ne traversera pas au-delà de cet actif.
Lorsque cette trace est exécutée, elle retournera tous les segments de tuyaux, dispositifs, raccords et points services clients qui reçoivent l'énergie thermique depuis le point initial désigné.
Cela inclut à la fois les parties alimentation et retour du réseau de tuyauterie.
Si vous êtes une organisation chauffage districtaire intéressée uniquement par le flux d'énergie thermique alimentant le client, vous pouvez ajouter une barrière filtre :
- Segments sont uniquement des lignes d'alimentation : Type actif ligne différent d'alimentation
Cela retournera un ensemble sélectionné du réseau montrant comment l'énergie thermique traverse le réseau depuis la localisation désignée jusqu'au client.
La même configuration fonctionnera sur le réseau refroidissement districtaire.
Partager la trace
Maintenant que vous savez comment configurer l'outil trace pour effectuer un traçage du flux d'énergie thermique, comment partagez-vous cela avec les autres dans votre organisation ? Et comment partagez-vous cela sans que chacun ait besoin manuellement d'effectuer cette configuration ? C'est ici que la nouvelle fonctionnalité introduite à ArcGIS 10.9, appelé Trace Configurations, est utile.<\/P>
Trace Configurations est la capacité de stocker une configuration de l'outil Trace dans la Geodatabase. Lorsque le trace Thermal Energy Flow est stocké dans la Geodatabase, les autres utilisateurs de bureau, web et mobiles n'ont pas besoin de savoir comment configurer l'outil.<\/P>
Une simple coche de l'option « Utiliser Trace Configuration » supprime toutes les options de configuration et les remplace par un simple menu déroulant pour que l'utilisateur final puisse sélectionner.<\/P>
<\/span><\/P>Avoir la configuration de trace stockée centralement et accessible aux utilisateurs finaux garantit que tout le monde exécute un trace Thermal Energy Flow correctement configuré.<\/P>Résumé<\/H2>Les planificateurs, ingénieurs et opérateurs ont besoin de ce type de modélisation avancée des flux pour les aider à réaliser leurs activités quotidiennes. La modélisation du flux Thermal Energy n'est qu'un des nombreux types d'analyse de flux d'eau, thermique, protection cathodique, détection de fuites qui peuvent être configurés avec ArcGIS Utility Network. Ces capacités de trace aident à éliminer une partie de la complexité liée à la maintenance et à l'exploitation d'un système de tuyauterie d'énergie de district.<\/P>VEUILLEZ NOTER : Les publications sur ce site sont les nôtres et ne représentent pas nécessairement la position, les stratégies ou les opinions d'Esri.<\/EM><\/P>
