La sélection du moteur et du variateur est la clé des futures normes d'efficacité des ventilateurs CVC

Lorsque le Département américain de l'énergie (DOE) publiera dans les mois à venir les versions finales de ses règles tant attendues en matière de test d'efficacité des ventilateurs et de normes d'efficacité, il appliquera la réglementation à une application critique dans le puzzle de la gestion énergétique du pays. Entre-temps, les membres de l’industrie débattent de l’impact des nouvelles règles – les premières pour les amateurs commerciaux et industriels – sur leurs opérations.

Deux choses sont sûres. Premièrement, les règles devraient réduire la consommation électrique des ventilateurs, contribuant ainsi à réduire les coûts énergétiques globaux des bâtiments. Les ventilateurs représentent actuellement environ 18 % de toute l’électricité achetée dans les bâtiments commerciaux et industriels. Telles que proposées, les nouvelles règles du DOE devraient produire un gain d'efficacité de 2 à 3 %, économisant environ sept quadrillions de BTU d'énergie au cours des 60 prochaines années.

Deuxièmement, une conception plus aérodynamique des ventilateurs ne permettra pas nécessairement de réaliser les économies d’énergie nécessaires pour se conformer aux règles proposées. En effet, les modifications de conception du ventilateur peuvent être extrêmement difficiles à mettre en œuvre dans un système existant et la consommation électrique est plus facile à gérer en mettant à niveau le moteur, qui représente toute la puissance du ventilateur. L’augmentation du rendement du moteur fera, dans de nombreux cas, partie intégrante de l’efficacité du ventilateur.

Le DOE le comprend. L’avis de disponibilité des données du DOE publié en 2022 comprenait une refonte du ventilateur uniquement pour l’option technologique maximale, ce qui dépasse de loin les objectifs d’économies déclarés. Le mot « moteur » est cependant apparu plus de 300 fois dans le document de 28 pages.

Les constructeurs automobiles reçoivent déjà des appels de fabricants de ventilateurs qui se demandent si leurs produits existants seront conformes aux nouvelles normes proposées. Beaucoup ont également commencé à rechercher des alternatives de moteurs et d'entraînement qui leur permettraient d'atteindre l'efficacité requise au coût le plus économique.

Pour améliorer l'efficacité des nouvelles installations, le marché des ventilateurs commerciaux s'oriente vers l'utilisation de ventilateurs à entraînement direct plutôt que de ventilateurs traditionnels à entraînement par courroie. Comme son nom l’indique, l’hélice du ventilateur est connectée directement à l’arbre du moteur sur un ventilateur à entraînement direct.

Plusieurs raisons pratiques expliquent ce changement. L'hélice étant directement reliée à l'arbre du moteur, les ventilateurs à entraînement direct ne subissent aucune perte de transmission de puissance. À titre de comparaison, un ventilateur entraîné par courroie peut subir une perte d’efficacité comprise entre 10 et 30 %. Les ventilateurs à entraînement direct sont également plus fiables et plus faciles à entretenir, certains fonctionnant pratiquement sans entretien. Les ventilateurs entraînés par courroie nécessitent un entretien périodique et courent le risque de se briser.

Alors que nous attendons tous les règles finales en matière de tests et de normes d’efficacité, voici quelques autres points à garder à l’esprit :

Cela est dû en grande partie au fait que les fabricants développent des technologies de moteur/entraînement dont d'autres industries ont besoin pour respecter leurs propres réglementations d'efficacité énergétique du DOE.

L'industrie du CVC résidentiel a ouvert la voie avec l'adoption précoce de la technologie de moteur et de commande intégrés (IMAC). En associant le moteur à des commandes embarquées ou à des variateurs de fréquence, les IMAC

permettent de faire fonctionner des moteurs allant de 1 à 15 ch à différentes vitesses en fonction de la demande du système. Introduits pour la première fois il y a 15 ans, les IMAC sont désormais devenus la norme dans les systèmes CVC résidentiels.

Les industries commerciales du CVC et des pompes emboîtent désormais le pas, remplaçant les applications de moteurs à vitesse unique moins efficaces par des IMACS et d'autres systèmes d'entraînement de puissance (PDS) soutenus par la recherche et testés sur le terrain. (Un PDS comprend un moteur et un variateur ou une commande de vitesse réglable. Cependant, contrairement à l'IMAC, les deux peuvent ou non être nécessairement assemblés en tant qu'unité intégrée.)

Tous ouvrent une voie claire que l’industrie des ventilateurs peut également suivre pour améliorer l’efficacité énergétique.

La plupart des ventilateurs et soufflantes commerciaux d'aujourd'hui s'appuient également sur des moteurs surdimensionnés à vitesse unique conçus pour répondre à la demande maximale du système, même si l'équipement qu'ils alimentent fonctionne rarement à pleine capacité. Tous les ventilateurs n’auront pas besoin de nouveaux moteurs plus efficaces pour atteindre l’efficacité requise, mais ceux qui en auront besoin auront le choix entre plusieurs alternatives.