Un réseau de chaleur est un système fermé distribuant de l’énergie sous forme d’eau chaude, d’eau surchauffée, ou de vapeur. Produite par une ou plusieurs unité(s) de production, l’énergie est véhiculée via un ensemble de canalisations de transport et distribuée dans des sous-stations d’échange aux différents points de livraison des clients raccordés au réseau. Cette énergie est essentiellement utilisée pour alimenter en chauffage et en eau chaude sanitaire (ECS) des bâtiments privés et communaux.
Le comportement de la demande de chaleur des clients peut être très complexe et il diffère entre le chauffage et l’ECS. C’est pourquoi les outils de modélisation et de simulation sont devenus essentiels pour aider à mieux gérer et optimiser la production en fonction de la demande. L’objectif principal de la mission est de construire des modèles capables de simuler le fonctionnement de sous-station d’échange d’une façon réaliste, en regroupant les différents éléments qui constituent l’installation et en imposant les spécifications souhaitées pour chacun des éléments. Le but est de simuler dynamiquement la demande de ces sous-stations d’échange de chaleurs. Les résultats de simulation sont comparés aux données de mesure réelles des différents paramètres disponibles sur le système de contrôle et d'acquisition de données de Cofely (Cofely Vision). Ces résultats devront ensuite servir comme données d’entrée pour une modélisation du système complet, incluant les modèles des unités de production, des canalisations et des bâtiments. Les différents types de sous-station ainsi modélisés correspondent à des installations avec un ou plusieurs échangeurs configurés en série ou en parallèle, avec dans les bâtiments des émetteurs de chaleur de type haute température (radiateur) ou basse température (plancher chauffant) concernant le chauffage et avec ou sans système d’accumulation concernant la production d’ECS.
Parmi les outils de calcul dynamique qui existent, Dymola a été choisi grâce à ses performances en termes de modularité, de modélisation multi-domaine, de comportement de régulation réaliste et de flexibilité. La librairie Buildings est utilisée principalement afin de réaliser les différents composants de sous-station comme la pompe de circulation, l’échangeur thermique, le capteur de température, la vanne, le régulateur ainsi que le ballon de stockage ECS.

Mots-clés : modélisation et simulation dynamique, réseaux de chaleur, Dymola, Modelica, comportement des appels de puissance, sous-station de chaleur.