Commandes de puissance - DIJZ

Pression constante - courbes plates

De nombreuses gammes de produits VIM bénéficient en standard de la fonction pression constante pour des applications de ventilation simple ou double flux en logements collectifs ou pour des locaux tertiaires et industriels.

VIM commercialise également des régulateurs, des sondes de pression, des variateurs de tension et de fréquence permettant de réaliser une régulation à pression constante sur la quasi-totalité des modèles.  

Mais quel est l'intérêt de ce système ? Comment fonctionne-t-il ?

Dans quels types d'installation cette fonction est-elle intéressante ?

Pour les installations monozones (1 ventilateur pour une zone à traiter) à débit variable, la variation de débit s'obtient directement par un réglage analogique ou une commutation de vitesse du ventilateur en fonction d'une mesure de température ou de qualité d'air par exemple.

Il n'y a pas de régulation en fonction de la pression. La pression du ventilateur doit être suffisante pour vaincre les pertes de charges du réseau à débit maxi.

Dans les installations multizones à débit variable (1 ventilateur pour plusieurs zones à traiter), les débits d'extraction ou de soufflage sont ajustés localement par l'ouverture ou la fermeture de registres, de sections de bouches ou de sections de diffuseurs.

La variation de position de ces actionneurs entraîne une variation de la pression dans le réseau. Il faut gérer le fonctionnement du ventilateur entre le débit maxi et le débit mini.

C'est dans ce cas que la régulation en fonction de la pression prend tout son sens.

Parmi les installations les plus courantes on peut citer :

Les installations de VMC en habitat collectif ou en tertiaire avec variation des débits par modification des sections de passage des bouches d'extraction et des entrées d'air.

Les installations de renouvellement d'air dans les bâtiments tertiaires avec modulation des débits par des registres ou bouches commandées par des sondes CO2 ou des détecteurs de présence.

Les installations de traitement d'air en VAV avec modification de la position de registres ou de diffuseurs en fonction d'une régulation de température.

Quel est le principe, quels sont les bénéfices ?

En l'absence de régulation de pression: le ventilateur est sélectionné pour fournir une pression suffisante à son débit maxi (ΔP1), lorsque tous les registres sont ouverts. Sa courbe caractéristique correspond à une vitesse de rotation donnée.

A la fermeture des registres ou des bouches, la pression dans le réseau augmente et le point de fonctionnement se déplace sur la gauche de la courbe jusqu'au débit mini (ΔP2) résultant de la position en ouverture minimum de tous les registres.

L'objectif théorique est atteint mais au fur et à mesure de la fermeture des registres ou des bouches, cette augmentation de pression a pour conséquences d'augmenter le débit et le niveau sonore dans les autres branches.

Par ailleurs le gain en consommation du ventilateur entre débit maxi et mini est relativement faible en l'absence de modification de sa vitesse de rotation.

Ce type de solution est acceptable lorsque la différence entre le débit maxi et mini est faible ou lorsque la courbe du ventilateur est relativement plate. La variation de pression disponible et de niveau sonore entre mini et maxi sera plus faible.

Il faut cependant vérifier qu'à débit mini on ne se trouve pas dans la zone de pompage impropre à un fonctionnement acceptable.

Dans tous les cas la mise au point de l'installation reste relativement pointue.

Avec une régulation de pression : l'une des solutions pour améliorer le fonctionnement de ce type d'installation est de réguler la vitesse du ventilateur en fonction de la pression statique mesurée en début de réseau près du ventilateur (prise de pression à situer en partie droite à 2 ou 3xdiamètres équivalents ou intégrée d'usine dans le caisson de ventilation selon les produits).

Le ventilateur est toujours sélectionné pour fournir une pression suffisante au débit maxi lorsque tous les registres ou bouches sont ouverts. Mais cette pression de référence à débit maxi devient la pression de consigne.

A la fermeture des registres ou bouches, la pression augmente dans le réseau, mais un capteur de pression statique détecte cette augmentation. Il va agir via un régulateur et un dispositif de variation sur la vitesse du moteur qui va diminuer limitant la pression réelle à la pression de consigne. On parle de pression constante ou régulée (Δ1=ΔP2).

L'impact de variation de position d'un registre sur la surpression et le niveau sonore dans les autres branches est ainsi limité. Par ailleurs plus on se rapproche du débit mini, plus la vitesse du ventilateur diminue tout comme sa consommation électrique (C2b<C2a) en raison notamment de la baisse de puissance aéraulique. (QvxΔP)

Par rapport au système précédent pour un même débit mini elle peut diminuer de 60% et plus !

La limite de réduction de vitesse sera définie par le mode de variation du moteur. Il est possible de descendre à moins de 15% du débit maxi sans incidence sur le contrôle de la pression. La mise au point d'installation est plus simple et plus rapide. Il suffit de connaître par le calcul ou de mesurer la pression de consigne dans le régulateur grâce au potentiomètre ou touches de réglage.

Remarque : il est également possible de mesurer la pression au 2/3 du réseau voire en fin de réseau. Cependant la mesure en début de réseau permet d'avoir la certitude que la pression disponible sera suffisante pour une réduction de consommation tout à fait conséquente et une installation plus simple.

Quels types de moteurs doit-on utiliser ? 

La variation de vitesse par régulation en fonction de la pression peut s'appliquer sur les différents types de moteurs courants :

• Moteurs asynchrones monophasés + variation de tension
• Moteurs asynchrones IE2 / IE3 triphasés + variation de fréquence
• Moteurs à commutation électronique (ECM) mono ou triphasés + variation signal 0-10V.