Un ventilateur plug est une roue centrifuge à pales inclinées vers l’arrière ou à profil aérodynamique, dépourvue de volute. La suppression de la volute peut sembler être une réduction des coûts ; il s’agit en réalité d’une modification de la manière dont le ventilateur refoule l’air, qui ne fonctionne que si le plénum qui l’entoure est conçu en conséquence.
Ce que change la suppression de la volute
Un ventilateur centrifuge avec volute recueille l’air quittant la roue et convertit la vitesse en pression statique grâce à la volute divergente, puis l’achemine vers une sortie rectangulaire définie. Un ventilateur plug ne possède pas de volute : l’air quitte la roue radialement dans toutes les directions vers le plénum environnant, et la récupération de pression s’effectue alors dans le plénum.
Trois conséquences en découlent.
Le refoulement est non directionnel. L’enveloppe de la centrale de traitement d’air devient le volume pressurisé, et la sortie de la centrale peut être positionnée là où l’implantation l’exige — en partie supérieure, sur le côté ou en extrémité — sans modifier le ventilateur. Pour les centrales devant s’intégrer dans des locaux techniques exigus, c’est le principal avantage pratique.
Le plénum doit être suffisamment grand. C’est à ce niveau que les installations de ventilateurs plug rencontrent des problèmes. L’air quittant la roue a besoin d’espace pour ralentir et récupérer de la pression. Si la roue est trop proche d’une paroi de l’enveloppe ou de la face d’une batterie, une partie de cette récupération est perdue : le ventilateur fournit alors moins de pression que ne l’indique le catalogue, et l’écart est imputé au ventilateur plutôt qu’au plénum.
Les conditions d’aspiration sont encore plus importantes. En l’absence de volute pour organiser l’écoulement, un obstacle situé près du cône d’aspiration se traduit directement par une charge irrégulière sur la roue, une perte de pression et une augmentation du bruit.
Parois de ventilateurs
Comme les ventilateurs plug sont compacts et refoulent dans un plénum commun, plusieurs petits ventilateurs peuvent remplacer un seul grand ventilateur — une configuration généralement appelée paroi de ventilateurs ou réseau de ventilateurs.
Les avantages sont réels :
- Redondance. La défaillance d’un ventilateur dans un réseau de six laisse environ cinq sixièmes du débit d’air prévu, et non zéro. Pour une installation qui ne peut pas interrompre sa ventilation, cela change entièrement la stratégie de maintenance.
- Rendement en réduction de débit. À charge partielle, faire fonctionner quatre ventilateurs sur six à leur point de rendement maximal est souvent plus avantageux, selon les profils de fonctionnement, que de faire fonctionner les six ventilateurs à vitesse réduite.
- Manutention. Six petits ventilateurs passent par une porte. Un grand ventilateur et son moteur peuvent ne pas passer, ce qui est important pour le remplacement dans un bâtiment existant.
- Longueur de la centrale réduite, car il n’y a ni volute ni longue transition de refoulement.
Les coûts sont tout aussi réels : davantage de moteurs, de commandes, de raccordements électriques et d’éléments susceptibles de tomber individuellement en panne. De plus, un réseau doit être équipé d’une protection contre le refoulement inverse sur les ventilateurs à l’arrêt ; sinon, l’air contourne le système en circulant à l’envers à travers les unités arrêtées, et les ventilateurs en fonctionnement travaillent inutilement.
Accès pour la maintenance
Un ventilateur plug à entraînement direct comporte essentiellement deux éléments nécessitant une maintenance : les paliers du moteur et la roue. Tous deux sont accessibles depuis la trappe d’accès au plénum sans démontage des conduits, ce qui constitue un avantage important par rapport à un ventilateur avec volute installé au fond d’une centrale.
Le nettoyage de la roue est plus important que pour un ventilateur avec volute. Les pales à profil aérodynamique accumulent des dépôts qui déséquilibrent la roue, et une roue déséquilibrée à grande vitesse endommage rapidement les paliers. Lorsque le flux d’air contient de la graisse ou des fibres, les intervalles de nettoyage doivent être définis délibérément plutôt que laissés à un programme général de maintenance.
Points à vérifier lors de la sélection
- Vérifier les dimensions du plénum par rapport aux dégagements minimaux du fabricant — entre la roue et la paroi, entre la roue et la face de la batterie, et entre la roue et le sol. Les performances du catalogue supposent que ces exigences sont respectées.
- Vérifier le dégagement à l’aspiration en amont du cône d’aspiration. Des filtres ou des batteries placés trop près de l’aspiration dégradent les performances.
- Prévoir l’isolation antivibratoire. Il n’y a pas de volute pour apporter de la rigidité ; le ventilateur est donc monté sur un châssis, qui transmet les vibrations à l’enveloppe de la centrale s’il n’est pas isolé.
- Définir suffisamment tôt les dispositifs de protection contre le refoulement inverse si un réseau de ventilateurs est utilisé.
- Vérifier la qualité d’équilibrage. Les roues de ventilateurs plug fonctionnent à grande vitesse sans volute pour contenir une défaillance ; la qualité de l’équilibrage est donc une question de sécurité, et pas uniquement de bruit.
Quand un ventilateur avec volute reste le meilleur choix
Lorsque le ventilateur doit refouler directement dans un conduit sans plénum, un ventilateur centrifuge avec volute est tout simplement le composant approprié : la volute assure la récupération de pression qui nécessiterait autrement un plénum inexistant. Les ventilateurs avec volute restent également préférables pour les flux d’air chargés en impuretés, lorsque le volume fermé d’un plénum est difficile à nettoyer, ainsi que pour les applications à haute pression où la récupération de la volute contribue utilement à la pression totale.