Courbes des motoventilateurs à vitesse variable : contexte et impact

Par Brett C. Ramirez et Jay D. Harmon, Iowa State University | 06 décembre 2022

Alors que nous commençons à nous installer dans l'hiver et que nous réalisons que le temps froid ne va pas disparaître de si tôt, cet article vise à discuter de l'importance et de l'impact de la sélection de la courbe de moteur correcte dans votre contrôleur pour faire fonctionner des ventilateurs à vitesse variable. Avec les coûts élevés du propane et de l'électricité qui se profilent pour les producteurs, il est impératif de revoir l'un des principaux coupables d'une facture d'énergie coûteuse - un taux de ventilation inadéquat.

La ventilation représente 80 à 90 % de la chaleur perdue par les porcheries pendant l'hiver. L'échange d'air est essentiel pour fournir un environnement sain en réduisant l'humidité et les gaz nocifs. Étant donné qu'une sous-ventilation crée un environnement malsain et qu'une surventilation gaspille une énergie de chauffage précieuse, trouver le bon équilibre est la clé des économies d'énergie et de l'efficacité.

La plupart des contrôleurs contrôlent la vitesse du ventilateur en modifiant la tension. Les nouvelles technologies utilisant des variateurs de fréquence ou des moteurs à commutation électrique modifient la vitesse du ventilateur à l'aide d'une tension analogique, ce qui peut offrir des économies d'énergie et une gestion plus simple, mais pour cet article, nous nous concentrerons sur le contrôle traditionnel des ventilateurs à vitesse variable. Une erreur fréquente consiste à penser que le pourcentage affiché sur le contrôleur est le pourcentage du débit d'air total que le ventilateur fournira. Ce n'est pas le cas.

Le pourcentage affiché sur le contrôleur change de manière linéaire avec la température, mais la tension associée à ce pourcentage et la réponse du moteur ne sont pas linéaires. Le contrôleur produit une tension qui change avec le pourcentage affiché sur le contrôleur.). Le moteur utilise cette tension pour fonctionner à un RPM (vitesse) correspondant. Par exemple, pour un contrôleur réglé sur 70 %, la tension de sortie est de 113 V (MC #1), 130 V (MC #2), 156 V (MC #4), 189 V (MC #5) et 156 V (MC #6). Cette vitesse produit un débit d'air (CFM) que le ventilateur fournira. Cette interaction est importante pour une bonne gestion du contrôleur, mais elle est complexe et difficile à comprendre.

Idéalement, le pourcentage de sortie à pleine échelle d'un ventilateur augmenterait progressivement (linéairement) avec la lecture à vitesse variable sur votre contrôleur. Si la courbe de moteur appropriée est sélectionnée dans un contrôleur, une augmentation relativement linéaire se produira avec une augmentation de la lecture dans le contrôleur. Autrement dit, la sortie du ventilateur (CFM) est presque linéaire avec la vitesse du ventilateur (tr/min) pour les ventilateurs. Cependant, il existe un seuil où cette relation commence. En dessous de ce point, le ventilateur tournera, mais ne fournira pas d'air. Les courbes du moteur sont utilisées pour décrire la relation entre la tension fournie au moteur et le RPM résultant. Les courbes de moteur varient selon la marque et la taille du moteur et il existe différentes courbes de moteur pour différents moteurs. Il est impératif que la courbe de moteur correcte soit sélectionnée dans le contrôleur pour que le taux de ventilation augmente en douceur avec le changement de température.

Les courbes des moteurs sont saisies dans un contrôleur associé à des ventilateurs à vitesse variable. Il est normalement réglé une fois et oublié à moins que le moteur du ventilateur ne soit remplacé. Si la mauvaise courbe de moteur est sélectionnée, quelques résultats négatifs peuvent se produire, par exemple, un ventilateur à vitesse variable peut agir comme un ventilateur à vitesse unique, il peut être impossible de se rapprocher du taux de ventilation minimum nécessaire, provoquant une sous-ventilation ou une sur-ventilation, et /ou le moteur pourrait griller prématurément à cause d'une basse tension. Le tableau 1 montre les augmentations pour un ventilateur donné à différents points le long de sa courbe.

Dans la partie de tension la plus basse, une augmentation de 10 V donne une augmentation de 538 cfm. Les 10 V suivants augmentent le débit de 471 cfm ; encore un grand changement. Cela signifie que 85% de l'augmentation totale entre 99 et 230 V se situe dans les 20 premiers V. Les 111 derniers volts de l'augmentation n'entraînent qu'une augmentation de 181 cfm. Ainsi, si la mauvaise courbe du moteur est sélectionnée, de petits changements dans le pourcentage indiqué sur le contrôleur peuvent entraîner des changements très petits ou très importants dans la sortie du ventilateur. Les deux pouvant conduire à un environnement malsain ou à un gaspillage d'énergie massif.

Le tableau 2 montre les mêmes informations que le tableau 1 mais pour un ventilateur de 24 pouces avec un pourcentage correspondant de maximum pour la tension d'alimentation, la vitesse du moteur et la sortie du ventilateur. Une réponse beaucoup plus linéaire entre la tension d'alimentation et la vitesse du moteur est observée jusqu'à ce qu'environ 60 % de la tension d'alimentation soit atteinte, puis de petites variations de la tension d'alimentation entraînent des variations plus importantes de la puissance du ventilateur.

Comme indiqué précédemment, lors du réglage de la ventilation minimale, une sous-ventilation peut conduire à un mauvais environnement et une sur-ventilation peut conduire à un gaspillage d'énergie. On estime qu'une ventilation minimale excessive de 10 % dans un poulailler de sevrage-finition peut entraîner une consommation de propane d'environ 25 % supérieure. Une sur-ventilation de 40 %, qui n'est peut-être pas atypique, peut doubler la consommation de propane. Bien sûr, cela varie selon l'année, également en fonction du moment de placement des porcs et des conditions météorologiques, mais de nombreuses étables ont des taux de ventilation minimum mal définis et cela peut entraîner des dépenses énergétiques excessives. Cela est dû en grande partie à des réglages incorrects, à des courbes de moteur incorrectes ou à des tailles de ventilateur minimales incorrectes.

Comprenez que 50 % de la vitesse du moteur n'est pas égal à 50 % de la sortie du ventilateur (CFM) et que 50 % de la tension d'alimentation n'est pas égal à 50 % de la vitesse du moteur (RPM) ou de la sortie du ventilateur (CFM). De plus, chaque moteur répond de manière unique à la tension d'alimentation et les courbes du moteur sont différentes pour chaque contrôleur. Trouver le bon équilibre entre le taux de ventilation minimum et l'environnement est la clé d'une utilisation d'énergie et d'une productivité réussies.

Remerciements particuliers à Mark Oberreuter avec AP pour les données du ventilateur et du moteur.

Source : Brett C. Ramirez et Jay D. Harmon, qui sont seuls responsables des informations fournies et qui en sont entièrement propriétaires. Informa Business Media et toutes ses filiales ne sont responsables d'aucun des contenus contenus dans cet actif d'information.

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