Le meilleur du ventilateur : Réduisez les coûts énergétiques grâce à de l’air

Par Tom Godbey, Spécialiste des applications de Donaldson Torit, et Dan Johnson, Ingénieur d’applications chez Donaldson Torit 

Le secteur industriel consomme 27 % de l’énergie électrique au détail produite aux États-Unis. Sur ces 27 %, les ventilateurs et les pompes représentent 40 % du total, et les ventilateurs constituant la majorité de cette proportion.^{(Réf. 1, 2)}  Pourtant, à quand remonte votre dernier audit de l’air pour déterminer la quantité d’air que vous déplacez chaque jour et la puissance utilisée pour le mettre en circulation ? La plupart des usines déplacent un volume d’air supérieur à la quantité de produit fabriqué, et une énergie considérable est dépensée pour son déplacement. L’énergie étant synonyme d’argent, si nous parvenons à économiser celle qui est consommée par le transport de l’air, nous pouvons réaliser des économies et abaisser les coûts de production.

Du fait que l’air possède une masse, nous devons faire preuve d’un bon discernement technique en ce qui concerne les systèmes d’échappement.  L’air standard est défini comme un gaz contenant les éléments suivants :

• 78,1 % d’azote,
• 21 % d’oxygène,
• 0,9 % d’argon et
• aucune humidité, au niveau de la mer, et à une température de 21 °C (70 °F).

Dans des conditions nominales, l’air pèse 0,001 kg par litre (0,075 lb par pied cube).  Un système d’évacuation de la poussière typique muni d’une conduite d’entrée de 76,2 cm (30 pouces) de diamètre et raccordé à un ventilateur traite un volume d’environ 17 000 pieds cubes d’air par minute (CFM). Ou, exprimé en poids, le ventilateur traite plus de 335 000 tonnes d’air chaque année sur la base d’un cycle de fonctionnement quotidien de 24 heures. De nombreuses installations possèdent plusieurs systèmes comme celui-ci. 

Combien d’argent dépensons-nous pour faire circuler l’air dans une usine ?  L’énergie, c’est de l’argent. Les modifications visant à économiser de l’énergie se traduisent donc par des gains monétaires.  Dans ce document, nous nous proposons d’examiner les coûts liés au déplacement de l’air à travers le système, c’est-à-dire le coût de fonctionnement du ventilateur, plutôt que le coût de chauffage, de refroidissement ou d’humidification de l’air dans l’espace de travail.

La puissance nécessaire sur l’arbre d’un ventilateur est généralement appelée la puissance au freinage [bhp] du ventilateur. La puissance au freinage peut se calculer à partir de la formule suivante :^(Réf. 3) 

bhp = (Q x ∆P/6 356 x N_f) x df 

Où           

bhp     puissance de l’arbre du ventilateur
Q         flux d’air en pieds cubes par minute (cfm) 
∆P       chute/hausse de la pression dans le ventilateur en pouces de colonne d’eau 
6 356   constante  
N_f        efficacité du ventilateur exprimé en nombre décimal 
df        facteur de densité défini comme la densité/densité réelle de l’air standard

Aux fins du présent document, l’air sera supposé être dans des conditions nominales, soit : df = 1.

L’efficacité typique du ventilateur varie de 60 à 68 % pour les ventilateurs à pales radiales et de 70 à 80 % pour les ventilateurs inclinés vers l’arrière. Le type de ventilateur utilisé dans un système de ventilation industrielle doit être déterminé par son usage et par les exigences de performance. Les modèles de ventilateurs à pales radiales sont habituellement utilisés dans les flux d’air vicié, tandis que les modèles de ventilateur inclinés vers l’arrière sont employés dans les flux d’air relativement sains, comme sur le côté propre d’un dépoussiéreur. Malheureusement, de nombreux ventilateurs plus anciens sont des modèles à pales radiales inefficaces. Bien que vantant des caractéristiques de performances impressionnantes, ils ont souvent été installés avec peu ou pas de considération pour leur consommation d’énergie, car celle-ci était bon marché à l’époque de leur achat.

L’énergie est représentée par des coûts exprimés en kilowatts (kW) et non en bhp. La bhp doit donc être convertie en kW.  Pour convertir la bhp en kW, il suffit de multiplier la bhp par 0,746.  Mais pour obtenir l’énergie totale dans le moteur, l’énergie de l’arbre doit être divisée par l’efficacité du moteur, N_m.

L’efficacité du moteur dépend de la conception du moteur, mais elle est généralement d’environ 90 % [0,9].  Il existe souvent des pertes électriques supplémentaires dans les démarreurs et des pertes de transmission dans les lignes reliant le compteur électrique et le moteur. Ces pertes sont minimes et, au regard des économies relatives associées, assez insignifiantes pour être incluses globalement dans l’efficacité du moteur de 90 %. À présent, multiplions la valeur en kW ajustée par le nombre d’heures de fonctionnement et le coût de l’électricité au kWh.

Coût annuel = (Q x ∆P x 0,746 x H x 52 x C)/(6 356 x Nf x Nm)

Où

52         semaines de fonctionnement par an
H             heures de fonctionnement par semaine
C             coût par kW heure

6 356 et 0,746 peuvent être combinés en une seule constante, mais la chaîne logique serait alors rompue. Cela répond à la question suivante : qu’est-ce qui constitue le coût énergétique de l’air ?

Quelles parties de la formule de calcul du coût énergétique pouvons-nous contrôler ?

De tous les éléments de cette formule, les deux seuls pouvant être influencés par les concepteurs et les opérateurs de systèmes de ventilation industriels sont le flux d’air et la perte de charge.

Comment contrôlons-nous ces variables ?

Si l’objectif est de réduire au minimum la consommation d’énergie, le débit d’air total dans le système doit être abaissé et la conception doit limiter autant que possible la perte de charge (ou la résistance à l’écoulement) le plus longtemps possible.

Exemples montrant comment réaliser ces contrôles et économiser de l’énergie

Bonnes pratiques de conception

Une façon de diminuer le volume d’air et de réduire les pertes de pression dans un système de filtration consiste à appliquer des bonnes pratiques de conception dès le départ.  La conception est un sujet trop vaste pour être entièrement couvert dans ce document, mais il existe de nombreuses ressources utiles pour connaître les pratiques de conception, telles que les conférences sur la ventilation industrielle (http//www.michiganivc.org) et d’autres sources. Ces conférences proposent une formation à la conception de systèmes d’échappement qui fonctionnent avec le moins de volume d’air total possible, ainsi qu’une résistance ou perte statique minimale du système et une performance maximale du ventilateur.

De nombreuses usines possèdent des installations similaires à celle illustrée à la Figure 1.

Systèmes centraux

Les systèmes de dépoussiérage conventionnels comprennent des hottes, des conduits, un dépoussiéreur avec une trémie, un dispositif d’élimination de la poussière et un ventilateur.

Lois de ventilation ou lois du système

L’installation subit toujours plus de pression pour augmenter la capacité de débit en tonnes et, avec le temps, les vitesses des courroies sont augmentées, les entraînements des élévateurs à godets sont améliorés, etc. Le système d’échappement finit par ne plus convenir car les flux d’air n’ont jamais été augmentés pour répondre à la hausse de production. Quelle est la solution à ce problème ? La solution classique consiste à accélérer la vitesse du ventilateur, ce qui améliorera le flux. Mais cela entraîne de lourdes conséquences. Les lois de la physique gouvernent ce qui suit. Ces lois sont appelées lois de ventilation ou lois de système et sont illustrées dans les équations suivantes : ^(Réf. 3)

cfm _(nouveau)  = cfm _(ancien) x [tr/min _(nouveau) / tr/min _(ancien) ]

Le changement de débit est directement proportionnel au changement de vitesse.  Si une augmentation de 20 % du débit est souhaitée, la vitesse du ventilateur doit être augmentée de 20 %.

PS _(nouvelle) = PS _(ancienne) x [tr/min _(nouveau) / tr/min _(ancien) ]²

Une augmentation de 20 % de la vitesse du ventilateur entraîne une augmentation de 40 % de la pression statique (PS).  En effet, une augmentation de 20 % du flux d’air à travers un système de gaines fixe entraîne une augmentation de 40 % de la résistance du système.

CV _(nouveau) = CV _(ancien) x [tr/min _(nouveau) / tr/min _(ancien) ]³

La puissance, et donc l’énergie nécessaire est une fonction cubique de la variation de vitesse du ventilateur, telle que 20 % d’augmentation du débit (et donc de la vitesse) augmente la puissance requise d’environ 73 %, ce qui représente une dépense importante pour un surcroît de débit de seulement 20 %.

À moins d’éliminer tout le système et de le remplacer à grands frais, que doit faire un ingénieur d’usine ? 

Envisagez de retirer un ou plusieurs points de collecte du système de gaines central et de les équiper de dépoussiéreurs dédiés individuels. L’air se répartira dans les points de collecte restants, en augmentant le flux à travers les hottes restants. Ce nouveau dépoussiéreur dédié sera une version plus compacte du dépoussiéreur central autonome doté d’un ventilateur et d’un dispositif de décharge de poussière de plus petite taille. Si l’application le permet, le dépoussiéreur dédié peut être suffisamment compact pour s’intégrer dans le boîtier de la hotte, comme le montrent les Figures 3 et 4, ce qui élimine le conduit et réduit encore davantage les pertes statiques.

Ces petits dépoussiéreurs dédiés ou intégrés sont tout aussi fiables que les dépoussiéreurs centraux de plus grande taille et sont beaucoup moins gourmands en énergie. Sur la Figure 3, un dépoussiéreur dédié situé à proximité de la source de poussière ne nécessiterait qu’environ 20 % d’énergie en plus par rapport aux 74 % requis pour un dépoussiéreur avec une vitesse de ventilateur élevée.  La version intégrée d’un dépoussiéreur dédié a l’avantage supplémentaire de ne nécessiter aucune conduite ni aucun appareil de décharge de poussière, et de réduire les coûts énergétiques puisque toutes les pertes de conduite sont éliminées.

Pour optimiser l’efficacité, repérez les emplacements pouvant recevoir les unités dédiées :

• Aux points de formation de poussière les plus éloignés du dépoussiéreur central, ou
• Aux points de formation de poussière où le système d’échappement n’est pas toujours utilisé. Le dépoussiéreur dédié peut ainsi être arrêté lorsque l’équipement de production évacué n’est pas utilisé et ne produit pas de poussière. (Rien de tel qu’un bouton ARRÊT correctement pressé pour économiser de l’énergie).
  

Matériau filtrant haute performance

Rappelez-vous que les économies d’énergie peuvent être obtenues en diminuant le flux d’air et en réduisant la perte de charge tout en satisfaisant aux exigences de l’application. Une façon de limiter la perte de charge consiste à remplacer les supports filtrants dans les dépoussiéreurs à tissu et à cartouche par des supports haute performance plus récents. Les supports haute performance se divisent en quatre catégories principales.

1. Supports filtrants avec traitements de surface,
2. Supports à manches plissés,
3. Supports de technologie avancée, et
4. Technologie innovante de configuration de filtres.

Supports filtrants avec traitements de surface

Les traitements de surface peuvent améliorer les performances de plusieurs manières : efficacité accrue, diminution de la perte de charge du filtre, résistance accrue à l’humidité et aux produits chimiques, meilleure élimination du gâteau de poussières et réduction des obstructions, pour ne citer que quelques exemples.

Il existe de nombreux traitements de surface ; certains sont mécaniques, d’autres reposent sur des opérations chimiques pour modifier la surface ou sur une combinaison des deux principes. Les traitements de surface visent à retenir, puis à libérer la majorité des particules depuis la surface des supports.  La durée de vie du filtre est ainsi prolongée, ce qui se traduit par une perte de charge plus faible. Ces traitements peuvent également être utilisés pour augmenter la résistance à l’humidité et aux produits chimiques et réduire la formation de ponts.  Certaines des surfaces de matériau filtrant les plus courantes comprennent :

• Les filtres à sacs standard simples ont une finition en feutre naturel auquel les fibres ouvertes donnent une douceur naturelle. Ces fibres capturent les particules fines et retiennent le gâteau de poussières. Les poussières issues des protéines, de l’amidon et de la chaux hydratée posent un problème particulier car ces types de poussières s’agglomèrent facilement et forment un gâteau de poussières solide en présence d’un taux d’humidité élevé.
• La finition roussie est obtenue en faisant fondre les fibres de surface avec une flamme de gaz afin de limiter l’adhérence des particules de poussière à la surface.  Une finition roussie favorise généralement une meilleure libération du gâteau de poussières et réduit donc la perte de charge.
• La finition satinée, également connue sous le nom de finition coquille d’œuf, est obtenue en faisant fondre puis en appliquant une couche microscopique de fibres de filtres afin de former une surface lisse pour une meilleure libération du gâteau de poussières. Cela facilite la libération du gâteau de poussières et réduit la perte de charge lors du fonctionnement pour certaines poussières très résistantes.
• Les traitements au silicone favorisent l’accumulation initiale du gâteau de poussières et réduisent l’absorption de l’humidité par la fibre, permettant une meilleure libération des poussières sensibles à l’humidité et une baisse de la perte de charge lors du fonctionnement.
• Les finitions chimiques universelles, hydrophobes et oléophobes sont toutes des termes qui décrivent le feutre immergé dans un bain de fluorocarbone, pressé puis thermofixé dans le feutre.  Le fluorocarbone réduit l’absorption de l’humidité et des acides par les fibres et fournit une surface lisse pour la libération du gâteau de poussières. Il permet d’augmenter la résistance des fibres à l’hydrolyse provoquée par l’humidité et la chaleur et de lutter contre la dégradation causée par les réactions acides.
• Le PTFE expansé sous forme de membrane peut être thermolié à la surface des feutres aiguilletés conventionnels ou des matières tissées.  Cette membrane fournit des taux d’efficacité élevés, une meilleure libération du gâteau de poussières et un flux d’air optimal, mais moyennant un coût.

D’autres traitements de surface tels que la mousse acrylique sont disponibles et ont été développés pour répondre aux exigences uniques d’industries et d’applications spécifiques.

Sacs plissés : La nécessité d’ajouter de plus en plus de supports dans un dépoussiéreur à manches afin d’accroître le flux d’air, ainsi que le désir d’améliorer l’efficacité des dépoussiéreurs à manches tubulaires ronds conventionnels existants, ont débouché sur l’invention des filtres à manches plissés. L’installation de filtres à manches plissés dans un dépoussiéreur existant peut également réduire la perte de charge et favoriser des économies d’énergie. Le filtre à manches plissés peut être de forme ovale ou ronde comme un sac classique de 15,24 ou 15,87 cm (6 ou 6,25 pouces) de diamètre, sauf que le support est plissé afin de fournir une surface de filtration totale supérieure par pied linéaire de longueur de filtre.

Les filtres à manches plissés peuvent souvent doubler ou même tripler la surface totale du filtre d’un dépoussiéreur existant. Mais la capacité de débit d’air du dépoussiéreur n’en est pour autant pas triplée. Les manches plissés fonctionnent normalement à des vitesses de filtration beaucoup plus faibles que les manches en tissu qu’ils remplacent. Le point à partir duquel la vitesse de filtration décroît dépend des caractéristiques de la poussière et de la conception du boîtier du dépoussiéreur.  La mise à niveau des dépoussiéreurs à manches existants avec des manches plissés peut constituer le moyen le plus économique de limiter la perte de charge dans le dépoussiéreur, car une plus grande surface de filtration signifie une résistance réduite au flux d’air.  Les filtres à manches plissés sont disponibles dans une large gamme de supports.  Les supports Spunbond avec traitement de surface à nanofibres haute efficacité sont courants. La technologie nanofibres maintient la poussière sur la surface du support plissé où il est facilement « décollé » par impulsions durant le cycle de nettoyage du dépoussiéreur. Le résultat est une perte de charge plus faible et des émissions réduites par rapport aux supports Spunbond non revêtus conventionnels. Ce support est actuellement disponible pour les manches de forme ovale ou ronde plissés et les filtres à cartouche classiques.

Supports de technologie avancée : Ceux-ci comprennent les supports de nanofibres à denier gradué, composites, hydro-enchevêtrées et obtenues par électrofilature. La plus grande partie de cette technologie de support n’existait pas il y a 10 ans, et elle a été introduite longtemps après l’achat et l’installation des dépoussiéreurs existants et l’établissement de spécifications pour les supports filtrants. La mise à niveau des dépoussiéreurs par l’installation de supports plus performants lors d’un remplacement de filtre programmé peut réduire de manière significative la perte de charge lors du fonctionnement et augmenter l’efficacité et la durée de vie du filtre.

• Les filtres à denier gradué sont fabriqués avec une couche de fibres de plus grand diamètre du côté air propre et une couche de fibres plus fines du côté air sale.  Cela permet d’améliorer la filtration en surface tout en limitant la perte de charge et en améliorant le nettoyage par impulsions par rapport à un feutre composé entièrement de fibres fines.

• Les filtres composites sont constitués de deux types de fibres différents afin de tirer parti des caractéristiques inhérentes de chacun. L’un des composites les plus courants est une mince couche de fibres P84® appliquée sur la surface d’un feutre moins coûteux tel que le polyester. Le P84® offre d’excellents résultats en termes d’efficacité, de libération du gâteau de poussières et de résistance à des températures plus élevées (mesurée comme réduction de perte de charge), mais ce procédé est coûteux.  Le polyester est une fibre peu onéreuse mais robuste. Le coût d’un tissu composé entièrement de P84® peut paraître exorbitant si celui-ci est acheté uniquement pour limiter la perte de charge ; toutefois, s’il est associé à une base en polyester, il peut se révéler une solution rentable pour certains problèmes de chaleur et de perte de charge difficiles à gérer.

• Les filtres de feutre de fibres hydro-enchevêtrées utilisent des jets d’eau à haute pression contrôlés par ordinateur au lieu d’aiguilles dans le processus de fabrication. Les procédés de fabrication typiques de supports filtrants comprennent un procédé d’aiguilletage qui tire, tisse et entremêle les fibres jusqu’à former un feutre épais. L’inconvénient de ce procédé d’aiguilletage mécanique est l’inégalité dans l’espacement et la taille des pores des fibres. Ces inégalités affectent l’efficacité de la filtration et la perte de charge en permettant à la poussière de migrer à travers la structure des pores et en laissant les particules de poussière se charger en profondeur (ou pénétrer en profondeur dans le feutre), ce qui bloque ainsi le flux d’air et provoque une perte de charge excessive dans les filtres. Le feutre de fibres hydro-enchevêtrées présente une taille de pores plus uniforme, et donc des pores plus étroits. La filtration en profondeur est ainsi réduite et la perte de charge limitée.

• L’électrofilature est le procédé utilisé pour produire les supports à nanofibres. Il crée une fibre continue, robuste et très fine, de 0,2 à 0,3 micron d’épaisseur. Le support à nanofibres forme une toile permanente à la surface du support qui capture la poussière en surface et rend ainsi le support plus efficace pour filtrer les particules de poussière inférieures à un micron. La durée de vie du filtre est ainsi prolongée, ce qui améliore l’efficacité du nettoyage et garantit une perte de charge plus faible pour une longue période opérationnelle.

Le procédé d’électrofilature crée un matériau filtrant avec une proportion plus élevée de fibres fines et une taille de pores plus petite et plus uniforme. Cette uniformité crée un matériau filtrant qui élimine plus efficacement la poussière qui s’accumule à la surface, tout en améliorant l’efficacité du nettoyage par impulsions et en limitant la perte de charge.  Une taille de pore réduite présente également les avantages suivants :

• elle ralentit la filtration en profondeur pour favoriser un nettoyage de filtre plus efficace, et

• elle réduit les pertes de charge, en permettant des débits d’air supérieurs, en augmentant la durée de vie du filtre et en réduisant les émissions.

Technologie de configuration des supports innovante

La technologie de conception de filtre la plus récente associe les avantages de la technologie nanofibres avec une configuration de support unique. Elle utilise des canaux cannelés par rapport aux filtres à manches ou supports filtrants à cartouche plissés conventionnels. Cette conception renforce considérablement l’efficacité du nettoyage du filtre, et un meilleur nettoyage par impulsions réduit la perte de charge opérationnelle, favorisant ainsi les économies d’énergie.

Comment réaliser des économies grâce aux supports de performance

Installer un matériau filtrant performant sur un dépoussiéreur ne se traduit pas immédiatement par des économies d’énergie. Pour quelle raison ? Tout simplement parce que la perte de charge plus faible provoquée par le support entraîne une pression plus faible à l’entrée du ventilateur, et à moins que vous n’ajustiez les performances du ventilateur, ce dernier déplacera simplement plus d’air et utilisera plus de puissance (pas moins). Pour réaliser les économies d’énergie prévues dans les supports de performance, la vitesse du ventilateur doit être réduite de sorte que le flux d’air soit maintenu au niveau du flux de conception d’origine.

La courbe de performance du ventilateur illustrée à la Figure 7 montre la courbe de pression statique (PS) et la courbe de puissance au freinage (bhp). Sur ces courbes de performance est établie une courbe du système, qui représente la résistance de tous les composants du système de collecte (hottes, conduites, dépoussiéreur, etc.), moins la perte de charge accrue éventuelle dans le matériau filtrant.

Si le flux d’air de conception est Q1 avec un ∆P1 de conception et que des filtres à sacs de haute performance installées fonctionnent à un ∆P2 de perte de charge réduit, la pression statique à l’entrée du ventilateur est abaissée à PS1, ce qui accroît le débit Q2 et la puissance au freinage bhp2, comme le montre la Figure 8. Un changement mécanique du système de ventilation est nécessaire afin de ramener le débit au niveau du débit de conception Q1.

Une façon de diminuer le flux d’air à la valeur Q2 d’origine consiste simplement à fermer un clapet afin de remplacer la résistance statique comme illustré à la Figure 9. Cela réduit le flux d’air au niveau d’origine, mais la bhp revient également à son niveau d’origine.   En effet, le volet crée une nouvelle courbe de système comme indiqué à la Figure 10. Cela ne répond pas à l’objectif de réduction de la consommation d’énergie.

Pour réaliser les économies d’énergie potentielles, les exigences en matière de bhp doivent être réduites, ce qui nécessite une modification de la vitesse de rotation du ventilateur. Il existe deux moyens de changer la vitesse du ventilateur : avec des moteurs d’entraînement à vitesse variable ou de simples changements de courroie et de poulie. 

Si le système n’a pas été mesuré, et si une courbe du ventilateur n’est pas disponible ou que le débit du système est fluctuant, la solution la plus efficace consiste sans doute à utiliser un entraînement à fréquence variable (EFV).  Un EFV peut fournir un nombre infini de courbes PS du ventilateur et de courbes bhp correspondantes, comme illustré à la Figure 11.  Il vous suffit d’indiquer la vitesse correspondant au débit souhaité pour profiter des avantages des modifications effectuées à la puissance au freinage.

Rappelez-vous de la troisième loi de ventilation : Pour un système fixe, la bhp baisse du cube de la variation de vitesse.

• Une diminution de 5 % de la vitesse entraîne des économies d’énergie de 14 %                  0,953 = 0,86
• Une diminution de 10 % de la vitesse entraîne des économies d’énergie de 27 %                  0,903 = 0,73
• Une diminution de 12% de la vitesse entraîne des économies d’énergie de 32%                  0,883 = 0,68

L’inconvénient est que les EFV sont plus coûteux à l’achat qu’un simple changement de courroie et de poulie. Pour un système de 40 CV, un EFV autonome peut coûter entre 5 000 et 5 500 dollars et nécessite deux électriciens pendant une demi-journée pour l’installation. Ce montant peut toutefois générer un retour sur investissement satisfaisant dans de nombreuses situations. 

Pour un système fixe sans exigences en matière de variation de flux d’air, il suffit d’un simple changement de courroie et de poulie sur le ventilateur. Le changement de vitesse ramène le débit à la valeur Q1 d’origine et réduit la puissance requise de bhp₁ à bhp₂, comme illustré à la Figure 12. La variation de vitesse fixe fournit une récupération d’énergie de 100 % et est peu coûteuse. Pour le système équipé d’un moteur de 40 CV cité en exemple, le coût est d’environ 300 dollars et nécessite deux personnes de l’équipe de maintenance pendant environ une demi-journée pour l’installation.

Histoire de cas

Un vaste site de transformation de graines oléagineuses et de manutention de céréales implantée dans le sud des États-Unis possédait 35 dépoussiéreurs à manches équipés de filtres en tissu. L’installation était contrainte de réduire ses coûts énergétiques, et après de nombreuses recherches sur les supports filtrants haute performance, la décision a été prise d’adapter un dépoussiéreur avec un matériau filtrant composé de fibres hydro-enchevêtrées. Cette modification devait permettre au nouveau média de réduire la perte de charge dans le dépoussiéreur de 5,08 cm (2 pouces) de colonne d’eau, et les économies d’énergie qui en résulteraient pour les 35 capteurs équipés de ce média seraient très importantes.

La Figure 13 montre les données de l’analyse. Le débit d’air a été fixé à 12 900 cfm.  La perte de charge du feutre aiguilleté était de 12,7 cm (5 pouces) de colonne d’eau et celle des manches filtrantes composées de fibres hydro-enchevêtrées se maintenait à 7,62 cm (3 pouces) de colonne d’eau. Le ventilateur était un modèle à pales radiales avec une efficacité de 63 %. Une efficacité de moteur/transmission électrique de 90 % a été utilisée.  L’installation fonctionne 24h/24, 7j/7 et 51 semaines par an. Le coût en électricité était de 0,09 dollar par kWh.

Non seulement les éléments filtrants à fibres hydro-enchevêtrées ont permis de stabiliser la perte de charge à un niveau plus faible, mais ils ont également doublé la durée de vie du filtre. Lorsque le responsable d’usine a calculé l’ensemble (à savoir les économies de main-d’œuvre grâce aux changements de filtres moins nombreux, le coût différentiel lié au remplacement de l’entraînement et l’augmentation du coût des manches filtrantes), le délai de retour sur investissement était de 3,8 mois. 

En achetant et en installant simplement des filtres à manches composés de fibres hydro-enchevêtrées et en changeant de poulie pour obtenir une vitesse plus faible, le site a déterminé qu’il pourrait économiser plus de 77 000 dollars par an s’il rénovait ses 35 dépoussiéreurs.

Résumé

L’air possède une masse, et une énergie considérable est utilisée pour faire circuler l’air dans les systèmes de ventilation industriels. Afin de réduire au minimum les coûts énergétiques et abaisser ainsi le coût du produit, il faut faire preuve de discernement technique lors de la conception de nouveaux systèmes et des systèmes alternatifs. Pour les systèmes existants, examinez des produits alternatifs tels que les manches avec des finitions de filtre améliorées, des supports de performance avancés et/ou une configuration de matériau filtrant innovante afin de réduire la perte de charge dans le système. Toutes ces solutions peuvent entraîner un coût initial plus élevé, mais elles vous feront bénéficier d’économies d’énergie sur le long terme.