GenericAHU — Simulation de CTA paramétrable

Le sous-paquet AHU.GenericAHU simule une Centrale de Traitement d’Air (CTA) sur une série chronologique. Il expose deux classes selon le mode :

• AirRecyclingAHU — CTA avec recyclage d’air (mélange air neuf + air repris) ;

• AirRecoveryAHU — CTA avec récupération de chaleur sur l’air extrait (échangeur air/air).

Chaque classe s’instancie avec Object(config: dict, data: pandas.DataFrame), puis calculate() remplit le DataFrame de résultats ahu.df (une ligne par pas de temps).

Note

Il n’existe pas de classe GenericAHU ni de méthodes create_template / run_simulation : on instancie directement AirRecyclingAHU ou AirRecoveryAHU avec un config (dict) et un data (DataFrame). Un utilitaire test/AHU/utility_create_template_GenericAHU.py permet de générer un gabarit Excel si besoin.

Mode recyclage — AirRecyclingAHU

Configuration (dict de booléens décrivant la présence des composants) :

Clé	Description	Type
recycling	Active le mélange air neuf / air repris	bool
pre_heating_coil	Batterie de préchauffage	bool
heating_coil	Batterie chaude	bool
cooling_coil	Batterie froide	bool
humidifier	Humidificateur	bool
humidifier_type	"adiabatique" ou "vapeur"	str
post_heating_coil	Batterie de post-chauffage	bool

Données d’entrée (colonnes du DataFrame) : Timestamp, Supply Air flow [m3/h], Mix Recycled Air [%], Fresh Air [T°C], Fresh Air [HR %], Recycled Air [T°C], Recycled Air [HR %], Supply Air Set Point [T°C], Supply Air Set Point [HR %], Defrost Coil Set Point [T°C].

import pandas as pd
from AHU.GenericAHU.AirRecyclingAHU import Object as AirRecyclingAHU

config = {
    "recycling": True,
    "pre_heating_coil": False,
    "heating_coil": True,
    "cooling_coil": True,
    "humidifier": True,
    "humidifier_type": "adiabatique",
    "post_heating_coil": True,
}

data = pd.DataFrame({
    "Timestamp": pd.date_range("2024-01-15 00:00", periods=12, freq="h"),
    "Supply Air flow [m3/h]":       [10000] * 12,
    "Mix Recycled Air [%]":         [70] * 12,
    "Fresh Air [T°C]":              [-5.0, -5.0, -5.0, -5.0, -5.0, -5.0,
                                     -5.0, -4.2, -3.3, -2.5, -1.7, -0.8],
    "Fresh Air [HR %]":             [80] * 12,
    "Recycled Air [T°C]":           [20] * 12,
    "Recycled Air [HR %]":          [45] * 12,
    "Supply Air Set Point [T°C]":   [18] * 12,
    "Supply Air Set Point [HR %]":  [50] * 12,
    "Defrost Coil Set Point [T°C]": [5] * 12,
})

ahu = AirRecyclingAHU(config=config, data=data)
ahu.calculate()
print(ahu.df.shape)                       # (12, 72)
print(ahu.df[["Timestamp", "MXA_Outlet_T[°C]", "HC_Q_th[kW]",
              "CC_Q_th[kW]", "POSTHC_Outlet_T[°C]", "POSTHC_Q_th[kW]"]].head(2))

Sortie réelle (extrait ; ahu.df compte 72 colonnes) :

(12, 72)
             Timestamp  MXA_Outlet_T[°C]  HC_Q_th[kW]  CC_Q_th[kW]  POSTHC_Outlet_T[°C]  POSTHC_Q_th[kW]
0  2024-01-15 00:00:00             12.01        20.62          0.0                 18.0            11.41
1  2024-01-15 01:00:00             12.01        20.62          0.0                 18.0            11.41

Pour l’heure 0 (air neuf à −5 °C, 70 % recyclé) : l’air mélangé sort à 12,01 °C (MXA), la batterie chaude fournit 20,62 kW (HC_Q_th), et le post-chauffage 11,41 kW pour atteindre la consigne de soufflage 18 °C (POSTHC_Outlet_T).

Mode récupération — AirRecoveryAHU

Même principe, mais l’air neuf est préchauffé par un échangeur sur l’air extrait. La config remplace recycling par exchange_type / heat_exchanger et heat_exchanger_efficiency ; les données ajoutent Fresh Air [m3/h], Extracted Air [m3/h], Extracted Air [T°C], Extracted Air [HR %] et Heat exchanger efficiency [%].

from AHU.GenericAHU.AirRecoveryAHU import Object as AirRecoveryAHU

config = {
    "exchange_type": "none",
    "pre_heating_coil": False, "heating_coil": True,
    "cooling_coil": True, "humidifier": True,
    "humidifier_type": "adiabatique", "post_heating_coil": True,
    "heat_exchanger": False,   # échangeur air/air (désactivé ici)
}
# data : colonnes ci-dessus + Fresh/Extracted Air [m3/h], Extracted Air [T°C]/[HR %],
#        Heat exchanger efficiency [%]
ahu = AirRecoveryAHU(config=config, data=data)
ahu.calculate()
print(ahu.df.shape)   # (12, 54)

Colonnes de résultats

ahu.df regroupe, pour chaque pas de temps, l’état psychrométrique à la sortie de chaque composant, préfixé par un code de station :

• FA_ air neuf (Fresh Air), RA_ air repris (Recycled Air) ;

• AMX_ / MXA_ mélange, HC_ batterie chaude, CC_ batterie froide, HMD_ humidificateur, POSTHC_ post-chauffage (= air soufflé final).

Pour chaque station : T[°C], RH[%], h[kJ/kgas], w[gH2O/kgda], débits, P[Pa]. Les puissances thermiques sont HC_Q_th[kW], CC_Q_th[kW], HMD_Q_th[kW], POSTHC_Q_th[kW] et la consommation d’eau HMD_F_water[kg/h].

Note

Les tests de référence sont test/AHU/test_GenericAHU_recycling.py et test/AHU/test_GenericAHU_recovery.py.