Ventilateurs EC ou AC pour radiateurs et aéroréfrigérants

Base de connaissances

Chaque radiateur déporté et chaque aéroréfrigérant déplace son air avec des ventilateurs axiaux, et le choix se fait aujourd'hui entre deux familles. Les ventilateurs AC ont un moteur à induction dont la vitesse est fixée par la fréquence du réseau, réglée, si elle l'est, par un variateur de fréquence ou par la mise en marche et à l'arrêt de ventilateurs. Les ventilateurs EC - à commutation électronique - ont un moteur à aimants permanents avec son électronique dans le moyeu, réglé en vitesse par un signal, et sont la famille la plus récente. Ce guide les compare sur les points qui comptent pour un radiateur : régulation, puissance, bruit, prix et site.

Comment fonctionne chacun

Un ventilateur axial AC est un moteur à induction avec une hélice sur son arbre. Sur une alimentation 50 Hz, un moteur à quatre pôles tourne un peu au-dessous de 1 500 tr/min, sur 60 Hz un peu au-dessous de 1 800 tr/min, et c'est cette vitesse que le ventilateur délivre, sauf si un variateur de fréquence le précède. Sans variateur, la régulation se fait en tout ou rien : les ventilateurs sont démarrés et arrêtés par étages selon que la température du liquide de refroidissement monte ou descend.

Un ventilateur EC a un moteur sans balais à aimants permanents et un régulateur intégré dans le carter du moteur. Il prend l'alimentation du réseau, la redresse et entraîne le moteur à la vitesse demandée par un signal 0 à 10 V ou par un bus, de l'arrêt au maximum, en continu. L'électronique lui donne aussi un meilleur rendement qu'un moteur à induction de même taille, signale son propre état et ses défauts, et permet à un seul régulateur de commander toute une rangée de ventilateurs à la même vitesse.

Puissance à charge partielle : là où se trouve la différence

Le jour de dimensionnement, les deux familles absorbent à peu près la même puissance pour le même débit d'air. La différence tient à tous les autres jours. Les lois des ventilateurs disent que la puissance varie comme le cube de la vitesse : un ventilateur à 70 % de sa vitesse absorbe environ un tiers de sa puissance à pleine charge. Un radiateur dimensionné pour 50 °C qui fonctionne la plupart de l'année à 30 °C a besoin de beaucoup moins d'air que ses ventilateurs ne peuvent en fournir, et un ventilateur à vitesse variable absorbe exactement ce que demande la température du liquide de refroidissement. Sur une année de fonctionnement en service principal ou continu, l'économie sur un radiateur d'une douzaine de ventilateurs se compte en dizaines de mégawattheures.

Les ventilateurs AC obtiennent le même résultat avec un variateur de fréquence, qui ajoute une armoire, du câblage et les pertes propres du variateur, et les moteurs AC alimentés par variateur exigent une isolation et des roulements prévus pour cela. Le fonctionnement par étages en tout ou rien économise aussi de l'énergie, mais par paliers, et les cycles de commutation usent les contacteurs et les moteurs.

Bruit, prix et site

Comme la puissance acoustique d'un ventilateur baisse d'environ 15 dB lorsque sa vitesse est divisée par deux, la variation de vitesse est aussi la façon la plus silencieuse de faire fonctionner un radiateur à charge partielle, et le moyen de respecter une limite nocturne sans arrêter l'installation. Les ventilateurs EC rendent cela continu et simple ; les ventilateurs AC avec variateur y parviennent avec plus de matériel. À pleine vitesse, les deux familles sont aussi bruyantes l'une que l'autre.

Les ventilateurs EC coûtent plus cher à l'unité, et l'électronique du moyeu est sensible à l'environnement : la température ambiante admissible, l'indice de protection contre la poussière et l'eau et la qualité de l'alimentation - pointes de tension, harmoniques - sont vérifiés pour le site. Sur une alimentation 60 Hz / 480 V, sur un site chaud ou poussiéreux ou lorsque l'exploitant veut la machine la plus simple possible, les ventilateurs AC restent un bon choix ; sur une installation soumise à une limite de bruit, à charge partielle ou attentive à l'énergie, les ventilateurs EC se rentabilisent. TECS monte les deux familles et sélectionne le ventilateur à la masse volumique, à la tension et à la fréquence du site pour chaque calcul.

En bref

Ventilateurs AC : moteur à induction, vitesse fixe, régulation par étages en tout ou rien ou par variateur, robustes et moins chers
Ventilateurs EC : moteur à aimants permanents avec électronique intégrée, variation continue de la vitesse, meilleur rendement
La puissance varie comme le cube de la vitesse : la variation de vitesse économise le plus à charge partielle
Diviser la vitesse par deux retire environ 15 dB au bruit du ventilateur
L'électronique EC exige la bonne ambiance, le bon indice de protection et une alimentation de qualité
TECS sélectionne l'une ou l'autre famille à la masse volumique, à la tension et à la fréquence du site

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Ce qu'il faut joindre à votre demande

Alimentation : tension, fréquence et sa qualité si elle est connue
Profil de fonctionnement : secours, service principal ou continu, heures par an
Limite de bruit et distance, de jour et de nuit si elles diffèrent
Ambiance du site, poussière et classe de corrosion
Interface de commande souhaitée : 0-10 V, Modbus, contacts
Les données thermiques habituelles : chaleur, débits, températures

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Les questions qu'on nous pose souvent

Les ventilateurs EC ont-ils un meilleur rendement à pleine vitesse ?

Légèrement : le moteur à aimants permanents et l'électronique intégrée donnent quelques points de rendement de plus qu'un moteur à induction de même taille. La grande économie se fait à charge partielle, là où la variation de vitesse compte.

Les ventilateurs EC peuvent-ils fonctionner en 60 Hz ?

Oui ; l'électronique redresse l'alimentation et le ventilateur est prévu pour une plage de tension, souvent en 50 comme en 60 Hz. La tension d'alimentation et la plage nominale du ventilateur sont vérifiées lors de la sélection.

Comment les ventilateurs EC sont-ils commandés sur un radiateur ?

Un régulateur de température lit la température du liquide de refroidissement et envoie un signal de vitesse à tous les ventilateurs de l'unité ; un signal 0-10 V ou un bus Modbus est courant. L'armoire de commande peut être fournie par TECS ou être celle de l'installation.

Les ventilateurs EC ont-ils besoin d'un variateur de fréquence ?

Non ; le variateur est dans le ventilateur. C'est tout leur intérêt : une variation de vitesse sans armoire séparée et sans ses pertes.

Quelle famille dure le plus longtemps ?

Toutes deux atteignent des dizaines de milliers d'heures avec des roulements entretenus. Les ventilateurs AC sont plus simples et supportent mieux une alimentation médiocre et un site chaud ; les ventilateurs EC demandent que leur électronique reste dans l'ambiance admissible et soit protégée de la poussière et de l'eau.