Sommaire
Principe
Le principe de base est de moduler le débit d’air en fonction des besoins.
La régulation locale du débit d’air pulsé
On peut adapter le débit par réglage de clapets : un servomoteur commande la position d’un clapet en fonction des besoins du local. Ce clapet est inséré dans une boîte de détente tapissée d’absorbants acoustiques pour réduire le niveau de bruit. L’air est ensuite réparti vers le local via des diffuseurs.
Il est également possible de faire varier le débit en agissant directement au niveau des diffuseurs. Le clapet est cette fois intégré dans le diffuseur. C’est la gaine de pulsion qui joue le rôle de plenum de distribution. Ici aussi, des absorbants acoustiques sont intégrés dans les parois des diffuseurs.
Malheureusement, la pression n’est pas tout à fait stable dans le réseau, et à une position donnée du clapet ne correspond pas toujours une même valeur de la vitesse de l’air dans la bouche. Aussi, selon les fabricants, divers systèmes complémentaires sont utilisés pour s’assurer de l’adéquation du débit aux besoins. Voici deux exemples :
- Des soufflets, sensibles à la pression existante dans la conduite, seront automatiquement “gonflés” ou “déprimés” pour stabiliser le débit.
- Un capteur de pression dynamique sera inséré; puisque celle-ci est proportionnelle au carré de la vitesse, la vitesse réelle du fluide sera connue. Un actionneur pourra modifier la position du siège du clapet et la consigne de débit sera ajustée.
La régulation globale de la pression dans le conduit d’air pulsé
Lorsque plusieurs clapets se ferment, la pression monte dans le réseau. Les clapets encore ouverts sont perturbés dans leur régulation et de plus, ont tendance à augmenter leur niveau de bruit lors du passage de l’air.
Un capteur de pression sera dès lors placé sur la gaine et une régulation du ventilateur sera organisée en vue de pulser le débit juste nécessaire et de maintenir une pression constante dans le réseau.
La régulation locale du débit d’air repris
Si le débit d’air pulsé évolue, il faut que le débit d’air repris évolue conjointement. Il faudra agir localement sur le débit des bouches de reprise, puis globalement sur le débit du ventilateur de reprise.
Trois régulations sont possibles :
> soit le régulateur de température ambiante envoie le même signal au clapet de reprise qu’au clapet de pulsion,
> soit la sonde de débit d’air pulsé envoie son information vers le régulateur du clapet de reprise,
> soit enfin, on ajoute un capteur de pression dans le local pour réguler directement la surpression ou la dépression existante dans le local.
Cette dernière solution sera d’application lorsque l’on souhaitera maintenir volontairement la surpression ou la dépression d’un local (salle d’opération, salle blanche,…).
La régulation globale de la pression dans le conduit d’air repris
Trois solutions sont possibles :
> soit les commandes des ventilateurs de pulsion et de reprise sont synchronisées (le variateur de vitesse agit sur les deux moteurs simultanément). Mais ce système impose que les ventilateurs aient des caractéristiques aérauliques semblables. Or, les deux réseaux sont différents. Des écarts de débit apparaissent et les locaux risquent de ne plus être maintenus en surpression…
> soit ce sont les pressions des deux réseaux qui sont comparés et le ventilateur de reprise est régulé de façon à maintenir en permanence une différence de pression donnée.
> soit enfin, ce sont les débits qui sont comparés entre pulsion et reprise et la régulation se fait en fonction d’un débit différentiel constant.
Dans les installations qui sont supervisées par une GTC (Gestion Technique Centralisée), le bus de communication peut signaler la position ou le débit réel de chaque boîte de détente. Le régulateur central somme alors ces débits pour définir le débit total des groupes de pulsion et d’extraction.
Emplacement des capteurs de pression
La difficulté consiste à trouver un emplacement pour le capteur de pression qui soit fidèle de l’évolution dans l’ensemble de la gaine.
La pression évolue dans la gaine : elle est maximale à la sortie du ventilateur et diminue au fur et à mesure que l’air avance dans le conduit, suite aux pertes de charge (pertes de frottement le long des parois).
Mais en plus, imaginons que plusieurs clapets se ferment : le niveau de pression va globalement remonter dans le conduit (cela peut s’interpréter en disant “puisque l’air ne sait plus sortir, la pression monte” ou “puisque le débit diminue, les pertes de charge diminuent”).
Choisir un emplacement pour le capteur, c’est définir à quel endroit on va imposer le niveau de consigne. Examinons les possibilités en ayant à l’esprit que plus la pression est faible, plus la consommation du ventilateur et le bruit généré seront faibles.
Solution 1 : le capteur est placé à l’extrémité du conduit
La pression en bout de gaine est maintenue en permanence. Si des clapets se ferment, la pression augmente en bout de gaine, le capteur le détecte et commande une diminution de pression au ventilateur.
La pression sera minimale en tout point du réseau. La consommation d’énergie sera minimale. Mais cette situation est instable : si un clapet s’ouvre à proximité du capteur, la pression chute et la réaction du ventilateur, arrivant avec retard (temps mort de l’ensemble de la gaine), sera disproportionnée. L’ensemble se met “à pomper”…
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Solution 2 : le capteur est placé à l’entrée du conduit
Cette fois la pression en sortie du ventilateur est constante quel que soit le débit. C’est une situation stable… mais l’objectif d’économie n’est pas atteint. De plus, la pression montant avec la fermeture des clapets, le niveau sonore est trop élevé;
Solution 3 : le conduit est placé entre la moitié et les deux tiers du réseau
C’est un compromis généralement rencontré, quitte à ce que le metteur au point de l’installation l’adapte en fonction de son expérience.
Solution 4 : placer deux sondes de pression
Cette solution, plus chère, est d’application lorsque le réseau est fort étendu. En fait, le premier capteur, placé en sortie du ventilateur (après la zone de turbulence), règle effectivement la pression.
Mais le défaut de montée de pression du réseau lorsque les clapets se ferment est éliminé par l’information donnée par la sonde d’extrémité de réseau. La consigne de pression en sortie de ventilateur va être diminuée afin de satisfaire “tout juste” la demande de fin de réseau.
Dans le cas d’un long réseau ramifié, c’est le respect de la demande minimale de chacune des sondes d’extrémité qui sera prise en compte pour définir la consigne en sortie de ventilateur.
Auteur : les anciens
Eté 2008 : Brieuc.
Notes : 23.03.09