Voir aussi: Calcul de ventilateur aeraulique axial dans Heliciel

 

Avant d' aborder les spécificités techniques du ventilateur de climatisation, de la soufflerie aéraulique, ou des ventilations, rappelons l' enjeu économique et financier du bon dimensionnement des hélices de ventilation. Le potentiel de marché pour les systèmes à rendement énergétique élevé est (nous allons le montrer) énorme et pourtant sous exploité..

Une hélice de ventilateur peut tourner 24h/24h, son rendement peut être catastrophique si son point de fonctionnement n'est pas adapté au débit ou à la pression du tronçon de réseau qu 'elle alimente. Bien souvent, par précaution, le ventilateur est surdimensionné et des réglages sont effectués sous formes de vannes dont le degrés d' ouverture génère une perte de charge pour réguler le débit.

Le système optimum de ventilation peut atteindre un rendement au niveau de l'hélice de 0.8 avec une hélice adaptée à son moteur, au débit et au delta de pression souhaité. Malheureusement le cas est rare ou le bureau d' étude dispose des outils logiciels de conception helice et du temps pour soigner son dimensionnement au niveau rendement et un rendement d'hélice de 0.2 n'est pas rare. Ainsi les systèmes de ventilations équipant nos bâtiments, usines, commerces, administrations....sont autant de sources d'énergie potentielles et de revenus.(l' économie d'énergie est considérée comme un revenu car il participe au bénéfice en diminuant les charges d' exploitation). Ce rapport sur la consommation des appareils électriques est édifiant.

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(extrait du rapport de consommation des moteurs dans l' industrie)

Les consommateurs, décideurs et acheteurs sont de plus en plus formés, informés et compétant en terme d' économie d'énergie. Si auparavant nous achetions une marque de lave linge sans nous inquiéter de sa consommation d'énergie, aujourd'hui nous évaluons sa qualité de conception en priorité grâceà son rendement énergétique!

Pas besoins d' utiliser l' argument écologique (car il est évident) pour vendre un système dont le rendement à été soigné: Un bureau d' étude peut se démarquer facilement d'un autre dans un appel d' offre en avançant l' argument économique clair de la rentabilité en terme de coût d' exploitation:

(extrait du rapport de consommation des moteurs dans l' industrie)

Le rendement est donc un produit a part entière et les hélices sont souvent le maillon faible de ce rendement. Nous allons remédierà cela et produire de la valeur ajoutée!

Comme pour les pompes axiales pour liquide, le but du ventilateur est de générer une augmentation de pression à un débit donné. Les réseaux aérauliques de climatisation et de ventilation doivent transférer de l'air a travers des gaines et conduites au débit stipulé dans le cahier des charges. Ce débit est fixé par le volume des pièces a ventiler ou a climatiser.Les vitesse de fluide dans les conduites aérauliques sont généralement limitées par la nuisance sonore. L'utilisation de MECAFLUX par exemple, (MECAFLUX est un logiciel de calcul de pertes de charges partenaire de HELICIEL) permet au technicien de déterminer la perte de charge générée par le déplacement de l'air au débit donné. Le ventilateur aura pour rôle de produire une augmentation de pression égale à la perte de charge au débit du cahier des charges.

Exemple schéma de cahier des charges ventilation .d'apres références " climatisation et conditionnement d'air" distribution des fluides" de J.Bouteleoup M.Le Gay J.Ligen

La méthode de dimensionnement sera celle d'une hélice propulsive avec un carénage. Le paramètre de pression étant l'objectif majeur:

Le logiciel Heliciel integre un assistant de conception des helice de ventilateurs axiaux. la conception et le calcul des helices de ventilateurs axiaux est approfondie et détaillée sur la page : VENTILATEUR AXIAL AERAULIQUE

Logiciel de conception de ventilateurs aerauliques inclus dans Heliciel:

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Quelques exemples de formes de ventilateurs:

• Ce type de ventilateur est adapté au fort débit mais ne pourra pas réaliser un delta de pression très élevé avec un bon rendement car la zone de pied de pale sera moins efficace que la zone située au rayon 0,75. Les forts deltas de pression entre l' amont et l' aval de l'hélice, génèrés dans la zone la plus efficace subiront des pertes au niveau des pieds de pales.

 

• Cette configuration de ventilateur possède des hélices dont le pied de pale commence à 0,5 fois le rayon en bout de pale. La vitesse au pied de pale sera proche de celle de bout de pale.La zone efficace recouvre toute la pale. Le delta de pression généré par cette hélice de ventilateur pourra être plus important. Par contre du fait du rétrécissement de la section de passage, le débit devra rester faible sous peine de forte perte de charge qui nous ferait perdre le bénéfice de pression escompté.

 

• Les ventilateurs de PC destinés a générer un fort débit pour refroidir l' unité central n' ont pas besoin de beaucoup de pression, pourtant les helices des ventilateurs de pc sont souvent du second type. Comme nous l' avons vu pour l'hélice carénée de bateau le rendement est souvent sacrifié pour des causes d' encombrement mais aussi de prix de revient. Il est impressionnant de penser que l' ordinateur dont le refroidissement est une source de consommation d'énergie soit équipé de ventilateur PC qui ont un rendement médiocre. Le bruit du ventilateur pc est peut être une source de plaisir pour les constructeurs...Non je pense plutôt que les acheteurs de pc ne se préoccupent pas de cette donnée lors de l' achat. Bien plus concentré sur la taille de l' écran ou de la mémoire on en oublie que le ventilateur de PC est un maillon important de la consommation d'énergie de notre PC. Le ventilateur de PC assure le refroidissement de l' unité centrale.

Ce boîtier Case été conçu pour assurer un refroidissement optimal .

Une unité centrale a un fonctionnement optimum donné pour une température donnée. Le bruit du ventilateur et la consommation du PC ne sont donc pas la seul nuisance d'un ventilateur PC de mauvais rendement, les performances de notre Unité centrale seront donc diminuées. Bien sur le ventilateur de la carte graphique est lui aussi utilisé pour refroidir le processeur de la carte graphique. Donc les performances de la carte graphique seront elles aussi diminuées si son ventilateur est mal adapté. Un petit parcours sur les forums traitant des ventilateurs de Pc et des ventilateurs de carte graphique donne rapidement le ton: Comment diminuer le bruit du ventilateur PC est une question récurrente. Les constructeurs de PC masquent souvent derrière les performances (a température de fonctionnement optimum) des mauvais rendements de refroidissement des PC. Les utilisateurs avertit savent que les performances de leur PC sont liées au bon refroidissement et ils n' hésitent pas a investir dans des ventilateurs de PC plus performants que ceux fournis d'origine. Une hélice de ventilateur de PC est donc comme une hélice de propulsion et elle aura elle aussi un rendement lié à sa taille. Les bons ventilateurs de pc sont donc. ..Grands!