FAQ
Le bruit d’un ventilateur a plusieurs origines que l’on peut grouper dans deux grandes catégories :
- les bruits d’origine aéraulique
- les bruits d’origine mécanique
Les bruits d’origine aéraulique
En général, ils prédominant sur ceux d’origine mécanique.
a) Bruit dû au mouvement de la roue
La roue tourne à une vitesse de rotation de n tours par seconde. Il peut donc en résulter un son musical de fréquence fondamentale égale à n hertz. En général, ce son est très grave et peu important.
La roue porte des pales qui produisent des sillages tournant à la vitesse angulaire de la roue. Ces sillages sont aussi générateurs d’un son qui sera surtout intense lorsqu’ils rencontrent un obstacle fixe du stator (par exemple le bec de l’enveloppe d’un ventilateur centrifuge). Enfin, si le stator comporte près de la roue une partie formée de secteurs identiques (par exemple, aubes du redresseur d’un ventilateur hélicoïde), certains harmoniques du son fondamental seront renforcés. En résumé, on aura un bruit présentant un spectre de raies : c’est le « bruit de sirène ».
En général, le bruit de sirène est responsable d’une forte partie de la puissance acoustique globale émise par un ventilateur. L’expérience montre qu’un sillage s’amortit après un certain parcours et se perd dans la turbulence générale. Il est donc possible de diminuer le bruit de sirène en éloignant le générateur de sillages des obstacles qu’ils peuvent rencontrer (bec de volute, redresseur, etc.).
b) bruit dû à la turbulence
On dit qu’il y a turbulence quand, en un point donné, la vitesse du fluide varie de façon désordonnée, autour d’une valeur moyenne. En elles-mêmes, ces fluctuations de vitesse ne constituent pas un bruit car il est lié à des fluctuations de pression. Mais au contact d’obstacles (parois par exemple) ces fluctuations de vitesse engendrent des fluctuations de pression et produisent un bruit. En principe, un tel bruit a un spectre continu de fréquences. Mais, la turbulence peut exciter des résonances qui renforcent alors certaines fréquences du spectre indépendantes de la vitesse de rotation de la roue. En général, la turbulence n’a qu’une faible part dans le bruit global produit par le ventilateur.
c) Bruit dû à la giration
La giration d’un écoulement dans un conduit (par exemple en aval d’un ventilateur hélicoïde) peut produire un bruit. Là aussi le bruit sera un son musical de fréquence fondamentale déterminée et la puissance acoustique sera plus importante si ces décollements rencontrent des obstacles fixes.
Au cours du temps, ces poussières finissent par user d’abord la turbine, où les vitesses d’écoulement sont les plus élevées et ensuite la partie statique.
Afin d’augmenter la durée de vie du ventilateur, on a recours à l’utilisation d’aciers à forte teneur en carbure de chrome ou de tungstène, résistants mieux à l’abrasion.
Mais, il y a toujours un compromis à faire. Ces aciers ont souvent des limites mécaniques (contraintes, température d’utilisation, …) plus faible que les aciers habituellement utilisés.
Il faut donc être très prudent dans le calcul de ces ventilateurs, et chaque cas est particulier.
Paer = débit * pression totale / η
Où débit = débit qui traverse le ventilateur ( m³/s)
Pression = différence de pression totale entre le refoulement et l’aspiration du ventilateur ( en Pascals Pa)
Ƞ = rendement du ventilateur (varie entre 0.5 à 0.9 )
Prendre 0.75 à 0.8 en première approximation.
Exemple:
débit = 3 m³/s et pression totale = 6500 Pa , avec un rendement η = 70 % =0.7, on obtient :
Paer = 3 * 6500 / 0.7 = 27857 W = 27.86 kW
– Clapet/Vanne de réglage
L’ouverture ou fermeture de la vanne crée une perte de charge variable qui à pour effet de faire varier le débit.
Inconvénient : la perte de charge créée correspond à une consommation d’énergie non négligeable pour les grands ventilateurs. On utilise donc en général ce mode de réglage pour les petites puissances.
Courbe de réglage non linéaire.
Avantage : Bon marché – peu de maintenance
Inclineur ou « Vane Control »
Il s’agit d’un dispositif placé à l’aspiration du ventilateur qui permet de faire pivoter des pales en quartiers concentriques de manière à modifier la courbe propre du ventilateur
Inconvénient : Mécanique complexe qui nécessite une maintenance régulière.
Avantage :Consomme beaucoup moins d’énergie qu’une vanne classique.
Bonne précision de réglage.
Convertisseur de fréquence
Le convertisseur de fréquence est un système électronique qui permet de faire varier la fréquence de commande du moteur. Comme le moteur asynchrone classique tourne à une vitesse directement proportionnelle à la fréquence, le ventilateur entrainé varie également de vitesse.
Or le débit d’un ventilateur est également proportionnel à sa vitesse de rotation. Il est donc facile de régler le débit en modifiant la fréquence du convertisseur.
Inconvénient : Prix élevé
Paramétrage du convertisseur
Avantage : Grandes économies d’énergie. Pour des ventilateurs de moyenne à grande puissance, le « pay-back » peut-être rapide.
Ne nécessite pas d’entretien particulier.
Ex :
air : 1.293 kg/Nm³< >CO2 : 1.96 kg/Nm³
La masse volumique dans les CN est égale à la masse molaire du gaz divisée par 22.4.
La masse volumique ρ est calculée d’après la formule :
ρ= ρCN * (273/(273+t)) * ((101325+p)/101325)
Où:
t = température en °c
P = pression du gaz en Pa
ρCN = masse volumique du gaz aux conditions normales en kg/Nm³