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
--- 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
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))