NG Boiler Efficiency (Rendement chaudière EN12952-15)

Le module NG_Boiler_Efficiency calcule le rendement d’une chaudière gaz naturel par la méthode indirecte (calcul des pertes) selon les normes EN12952-15 (tubes d’eau) et EN12953-11 (tubes de fumées). Il utilise CoolProp pour les enthalpies exactes des gaz de combustion.

Fonctionnalités

Rendement LHV et HHV par méthode indirecte
Pertes : fumées (sensible), CO, radiation, condensation
Port eau (Inlet/Outlet) compatible FluidPort — consigne de température
Port fumées (FG_Outlet) avec composition, enthalpie, point de rosée
Adaptation automatique du débit GN au besoin thermique côté eau

Paramètres

Paramètre	Description	Unité	Défaut
gas_composition	Composition molaire du gaz	dict	(obligatoire)
ng_flow_Nm3h	Débit gaz naturel	Nm3/h	None (auto si To défini)
flue_gas_temperature_C	Température fumées sortie chaudière	°C	180
O2_measured	O2 mesuré en sortie	fraction (ex: 0.035 = 3.5%)	0.035
O2_basis	Base de mesure O2	“dry” ou “wet”	“dry”
boiler_type	Type de chaudière	“water_tube” ou “fire_tube”	“water_tube”
design_useful_heat_kW	Puissance utile nominale	kW	1000

Exemple 1 : Rendement à débit imposé

from ThermodynamicCycles.Combustion.NG_Boiler_Efficiency_EN1295X import (
    NG_Boiler_Efficiency
)

gas = {
    'CH4': 0.9489, 'C2H6': 0.01235, 'C3H8': 0.00935,
    'n-C4H10': 0.00614, 'i-C5H12': 0.00162, 'n-C6H14': 0.00056,
    'N2': 0.00839, 'CO2': 0.01269,
}

boiler = NG_Boiler_Efficiency(
    gas_composition=gas, ng_flow_Nm3h=2000,
    flue_gas_temperature_C=180, O2_measured=0.035,
    boiler_type='water_tube', design_useful_heat_kW=22000,
)
boiler.calculate()
print(boiler.df)

Sortie :

                                 Value
Parameter
--- INPUTS ---
NG flow (Nm3/h)                   2000
LHV (kWh/Nm3)                  10.2127
HHV (kWh/Nm3)                  11.3258
T flue gas (C)                     180
O2 dry (%)                         3.5
Boiler type                 water_tube
--- COMBUSTION ---
Air/fuel ratio (Nm3/Nm3)        11.727
Excess air (%)                    20.1
Flue gas flow (Nm3/h)          25513.6
Condensation T (C)                57.2
--- HEAT BALANCE (LHV) ---
NG heat input (kW)             20425.5
Flue gas loss (kW)              1519.2
CO loss (kW)                       0.0
Radiation loss (kW)              12.38
Condensation recovery (kW)         0.0
Total losses (kW)               1531.6
Heat credits (kW)                  0.0
Useful heat (kW)               18893.9
Efficiency LHV (%)                92.5
--- HEAT BALANCE (HHV) ---
Efficiency HHV (%)               82.65

Exemple 2 : Consigne température eau

La chaudière adapte automatiquement le débit de gaz pour chauffer l’eau de 60°C à 90°C :

from CoolProp.CoolProp import PropsSI

boiler = NG_Boiler_Efficiency(
    gas_composition=gas,
    flue_gas_temperature_C=180, O2_measured=0.035,
    boiler_type='water_tube', design_useful_heat_kW=5000,
)
boiler.Inlet.P = 500000          # 5 bar
boiler.Inlet.F = 10.0            # 10 kg/s
boiler.Inlet.h = PropsSI('H', 'P', 500000, 'T', 333.15, 'water')
boiler.To = 90                   # consigne sortie 90 degC

boiler.calculate()
print(boiler.df)

Le débit GN est calculé automatiquement à partir du Qth demandé et de l’efficacité.

Exemple 3 : Port fumées et dimensionnement économiseur

Le port FG_Outlet permet de dimensionner un économiseur en aval :

boiler.calculate()
fg = boiler.FG_Outlet
print(fg.df)

# Gain economiseur : fumees 180C -> 80C
h_in = fg.enthalpy_at(180)
h_out = fg.enthalpy_at(80)
Q_eco = (h_in - h_out) * fg.F_Nm3h
print(f"Gain economiseur : {Q_eco:.0f} kW")

# Gain condenseur : fumees 180C -> 50C (sous point de rosee)
Q_cond, kg_cond = fg.condensation_heat(50)
Q_cond_total = Q_cond * fg.F_Nm3h
print(f"Gain condensation : {Q_cond_total:.0f} kW")
print(f"Condensat : {kg_cond * fg.F_Nm3h:.0f} kg/h")

Méthodes FlueGasPort

Méthode	Description	Retour
`set_composition(dict)`	Définir la composition volumique
`calculate_properties()`	Calcule h, Cp, rho, T_condensation
`enthalpy_at(T_C)`	Enthalpie à T en kW/(Nm3/h)	float
`condensation_heat(T_C)`	Chaleur récupérable par condensation	(kW/(Nm3/h), kg/(Nm3/h))