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Energie mécanique fournie au fluide. Energie dégradée exprimée par le rendement du ventilateur. Pression dynamique, divergent, convergent |
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Les installations aérauliques sont classées en fonction de leur pression totale (Pt). Les classements généralement admis sont :
Le ventilateur fournit la différence de la pression totale (Pt) existant entre ses ouies (entrée et sortie de l'air).
La pression produite par un ventilateur est appelée la pression TOTALE (pt), elle est la somme de deux pressions distinctes : STATIQUE + DYNAMIQUE.
A noter que Pd =
Les courbes de sélections des ventilateurs indiquent la pression totale (Pt) ou la pression statique (Ps) en fonction du débit.
Il est d'usage, dans la pratique de donner au fabricant de ventilateurs la pression statique comme point de fonctionnement. Dans l'exemple ci-dessus le point de fonctionnement BP est le point d'intersection de la courbe de perte de charge du réseau aéraulique avec la courbe du ventilateur. Un divergent placé à la sortie du ventilateur permettra de diminuer la vitesse d'air et donc en conséquence de transformer une partie de la pression dynamique en pression statique car seule la pression statique du ventilateur est intéressante.
L'angle du divergent devra être compris entre 7 et 15° et sa longueur devra être au moins égale à 1,5 fois le diamètre de sortie du ventilateur
Si par exemple un filtre est encrassé, la perte de charge va croître dans le circuit aéraulique où dans le cas ou la perte de charge du réseau aéraulique est sous évaluée, nous allons constater que le point de fonctionnement du ventilateur va passer du point C au point B. le débit d'air va par conséquent décroître.
L'énergie absorbée par le ventilateur se décompose-en : Energie mécanique fournie au fluide C'est la puissance hydraulique communiquée à l'air lors de son passage à travers le ventilateur. Cette puissance mécanique est donnée par la formule suivante :
Avec :
Energie dégradée exprimée par le rendement du ventilateur C'est la puissance mesurée sur l'arbre du ventilateur. L'énergie mécanique nécessaire à un ventilateur est toujours supérieure à l'énergie transmise au fluide par suite aux différents frottements des organes de rotation.
Avec :
Les rendements généralement admis sont :
Les seuls types de ventilateurs qui conviennent pour les installations à perte de charge constante ou à volume d'air variable sont les ventilateurs centrifuges à aubes inclinées vers l'arrière et les ventilateurs hélicoïdes (courbes caractéristiques à forte pente) Le débit-volume ne peut être réduit le plus souvent au 1/3, rarement au-dessous de 50%. Dans le cas contraire, il faut utiliser des moteurs à régulation progressive, soit des aubages mobiles ou des ventilateurs hélicoïdaux à aubes variables. Rendement de la transmission La transmission de l'énergie du moteur au ventilateur se fait avec une certaine perte, principalement dans le cas d'une transmission par courroies, du fait du glissement de cette dernière sur les poulies.
Motorisation Lors du choix du moteur, c'est la puissance absorbée par le ventilateur qui détermine la puissance délivrée par le moteur et donc aussi la puissance absorbée au réseau. Il faut donc prendre garde à ce que le moteur ait une puissance suffisante pour satisfaire toutes les situations de fonctionnement de l'installation. Prenons le cas d'un ventilateur ayant une puissance absorbée de 8.5 kW. Le moteur fournira ces 8.5 kW, indépendamment du fait qu'il soit conçu pour 7 kW ou 10 kW. Un moteur de 7 kW, devant fonctionner à 40°C, serait donc toujours surchargé de 21.5 %. La conséquence directe d'une surcharge du moteur est une augmentation de la température du bobinage. Lorsqu'elle dépasse la température limite prévue selon la classe d'isolation choisie correspondant à une durée de vie acceptable (30 000 h), la durée de vie de l'isolation diminue. Un dépassement de la température limite de 8-10°C, diminue la durée de vie de l'isolation d'environ la moitié. Un dépassement de 20°C signifie un raccourcissement de 75 %. Les moteurs de construction standard sont prévus pour une utilisation à température ambiante maximale de 40°C (et une altitude maximale du site de 1 000 m). Tout écart nécessite une correction des puissances nominales. Exemple de calcul Dans le programme de calcul Aeroduc, il y a un module de calcul complémentaire qui vous permet à partir d'une perte de charge donnée et d'un débit d'air, d'estimer la puissance motorisée d'une installation aéraulique.
Pour un débit d'air de 30000 m3/h avec une perte de charge statique du réseau aéraulique de 420 Pa et une vitesse d'air en sortie sur l'ouie du ventilateur, on aura :
La puissance nominale du moteur doit être supérieure ou égale à cette valeur. Les puissances moteurs sont normalisées. Le dimensionnement de l'installation électrique sera effectué avec :
Dans le cas présent le moteur ne fonctionnera pas à pleine charge, il fonctionnera à 96,42 % de sa puissance nominale. La consommation réelle d'énergie électrique sera de 10,24 kWh. C'est cette valeur qui sera utilisée si l'on veut effectuer un bilan annuel de consommation d'énergie électrique. Cela est bien entendu q'une évaluation (les rendements des ventilateurs varient selon les fabricants), mais ces données seront très utiles lors d'un avant projet ou d'une estimation de prix. Dernière mise à jour :
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