Un ventilateur EC coûte sensiblement plus cher que son équivalent AC, et l’argument commercial repose toujours sur les économies d’énergie. La validité de cet argument dépend presque entièrement d’un chiffre que la brochure ne contient jamais : le nombre d’heures par an pendant lesquelles le ventilateur fonctionne réellement, ainsi que la proportion de sa charge maximale utilisée.
EC — à commutation électronique — désigne un moteur à courant continu sans balais et à aimants permanents, dont l’électronique de commande est intégrée au moteur. AC désigne ici un moteur asynchrone classique, fonctionnant soit à vitesse fixe, soit alimenté par un variateur de fréquence séparé.
Rendement à pleine charge et écart à charge partielle, plus important
À pleine charge, la différence est réelle, mais elle n’est pas spectaculaire. Un moteur asynchrone bien fabriqué, dans les puissances utilisées pour les ventilateurs, atteint généralement une valeur située entre la fin des soixante-dix et la fin des quatre-vingts pour cent ; un moteur EC de même puissance nominale se situe habituellement entre la fin des quatre-vingts et le début des quatre-vingt-dix pour cent. À lui seul, cet écart justifie rarement le surcoût.
L’écart s’accentue à charge partielle. Le rendement d’un moteur asynchrone diminue fortement en dessous d’environ la moitié de sa charge nominale, et les pertes d’un variateur de fréquence s’y ajoutent. Un moteur EC conserve une grande partie de son rendement jusqu’aux faibles vitesses, car la commutation est électronique et le rotor porte des aimants permanents plutôt que de fonctionner avec des courants induits.
Cela est important, car les systèmes de ventilation fonctionnent la majeure partie de leur durée de vie à charge partielle. Un ventilateur dimensionné pour une journée de conception qui ne se présente que quelques fois par an fonctionne à 40–70 % de sa charge pendant le reste du temps. Si un système module, la comparaison avec un modèle EC doit être effectuée aux vitesses qu’il maintient réellement, et non à pleine vitesse.
Calculer honnêtement le temps d’amortissement
Le calcul nécessite quatre données, alors que les acheteurs n’en disposent généralement que de deux :
- Le nombre d’heures de fonctionnement par an. Un fonctionnement continu représente environ 8,760 heures ; le ventilateur d’un bâtiment fonctionnant sur une seule équipe peut atteindre 2,500 heures.
- Le profil de vitesse. Il ne s’agit pas de la vitesse moyenne, mais de sa répartition. La puissance d’un ventilateur varie selon le cube de la vitesse : le temps passé à basse vitesse contribue donc très peu à la consommation, tandis que le temps passé à pleine vitesse la domine.
- Le tarif d’électricité du site. Le même ventilateur est amorti en un tiers du temps sur un marché à tarif élevé par rapport à un marché subventionné.
- La différence de prix pour le modèle concerné, et non un pourcentage générique.
À titre indicatif : les ventilateurs fonctionnant en continu, avec une véritable modulation de vitesse et dans un marché où les tarifs sont modérés à élevés, atteignent couramment leur amortissement en deux à trois ans. Les ventilateurs à vitesse fixe fonctionnant quelques milliers d’heures par an ne l’atteignent souvent jamais pendant la durée de vie de l’équipement.
Les autres changements associés à l’EC
La commande est plus simple. La vitesse est commandée par un signal 0–10 V ou une entrée numérique directement reliée au moteur ; il n’est donc pas nécessaire d’installer un panneau de commande séparé ni un refroidissement de l’armoire de variateur, et les limites de longueur de câble moteur associées à la commutation du variateur ne s’appliquent pas. Pour un mur de ventilateurs comprenant une douzaine de ventilateurs, la suppression d’une douzaine de variateurs représente une économie réelle, tant sur le coût que sur l’espace disponible dans l’armoire.
Le comportement harmonique est également différent. Plusieurs variateurs de fréquence sur une alimentation injectent des harmoniques qui nécessitent parfois des mesures d’atténuation ; les moteurs EC ont leurs propres caractéristiques côté alimentation, qui doivent être vérifiées, mais qui sont généralement gérées au niveau de l’unité.
Trois situations dans lesquelles l’AC reste le meilleur choix
- Température ambiante élevée au niveau du moteur. L’électronique de commande EC se trouve à l’intérieur du moteur et possède sa propre limite de température. Dans les flux d’air chauds — extraction de cuisine, certains rejets de process — un moteur asynchrone installé hors du flux d’air est plus robuste, et les aimants permanents perdent également du flux lorsque la température augmente.
- Vitesse fixe et faible nombre d’heures de fonctionnement. L’absence de modulation signifie qu’il n’y a aucun avantage à charge partielle, et le faible nombre d’heures laisse peu d’économies à récupérer. Le surcoût est simplement dépensé.
- Sites isolés disposant de moyens limités pour la maintenance électronique. Un moteur asynchrone peut être rebobiné presque partout. La défaillance d’un contrôleur EC implique généralement le remplacement de l’ensemble moteur, et les délais d’approvisionnement pour un modèle donné peuvent être longs.
Lorsqu’un ventilateur module, fonctionne de nombreuses heures et se trouve dans des conditions ambiantes normales, l’EC est généralement la recommandation la plus simple. En l’absence de l’une de ces trois conditions, il convient d’effectuer le calcul avant de le supposer.