Mieux comprendre les avantages des pompes et moteurs à vitesse variable

by Matthew Buckstein | March 8, 2018 12:36 pm

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Par Mike Fowler

La pompe est le cœur du système de circulation dans la piscine, qui agit comme véhicule pour faire circuler l’eau dans les divers systèmes. Par conséquent, il est important que les professionnels de la piscine comprennent le fonctionnement de la pompe, ainsi que la différence entre les modèles de pompe à vitesse unique et à vitesse variable, sans oublier les facteurs qui ont un impact sur les économies d’énergie pour la salle d’équipement.

Toutes les pompes de piscine sont centrifuges. Elles possèdent une turbine entraînée par arbre qui tourne à l’intérieur d’un boîtier, ce qui propulse l’eau vers le côté aspiration (entrée) pour être ensuite expulsé du boîtier par la conduite d’évacuation. La turbine est une pièce circulaire de la pompe qui tourne afin de produire une force centrifuge propulsant l’eau dans le système de circulation. Elle tourne à l’extrémité d’un moteur électrique à arbre et il s’agit de la seule pièce mobile d’une pompe centrifuge.

La vélocité (ou vitesse) transférée par l’arbre à l’eau est convertie en énergie de pression, aussi appelée charge dynamique totale (CDT). Les pompes centrifuges sont uniques, car elles génèrent des débits élevés, qui varient considérablement en fonction des fluctuations de la CDT selon la tuyauterie utilisée. Par conséquent, il est possible de « restreindre » fortement le débit à l’aide d’une simple soupape placée sur la conduite d’évacuation, sans que cela ne produise une montée en pression ou ne nécessite l’ajout d’une soupape de sûreté.

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Cela étant dit, le fait de restreindre le débit de la pompe centrifuge possède certaines limitations, car la pompe ne doit pas fonctionner à un débit inférieur (sécuritaire) à celui indiqué par le fabricant de la pompe ou le débit requis pour un système donné. Dans ce cas, cela pourrait entraîner une recirculation excessive à l’intérieur du boîtier de la pompe, causant une surchauffe de la pompe et augmentant l’usure sur les joints et les roulements internes. Le débit idéal est atteint lorsque l’efficacité de la pompe permet de maximiser la consommation énergétique et de réduire l’usure la détérioration des pièces internes.

La pression atmosphérique a aussi un impact sur la capacité opérationnelle de la pompe. Une pompe auto-amorçante perd 10 pour cent de sa capacité à déplacer l’eau vers le haut pour chaque tranche d’élévation de 305 m (1 000 pi). Par exemple, à 1 534 m (5 000 pi), une pompe peut déplacer l’eau vers le haut de 1,5 m (5 pi), alors qu’au niveau de la mer, une pompe peut déplacer l’eau vers le haut jusqu’à 3 m (10 pi). Autrement dit, la pression atmosphérique au niveau de la mer est de 6,6 kg (14,7 lbs), tandis qu’à 1 534 m (5 000 pi), elle est de 5,4 kg (12 lbs). Il ne faut l’oublier, car plus l’élévation est grande, plus le système aura besoin d’aspiration pour faire fonctionner la pompe correctement.

Les pompes centrifuges avec restriction du débit et soupape d’évacuation ne sont pas aussi écoénergétiques que les pompes à vitesse variable afin de réduire la vitesse de la pompe/moteur, mais elles coûtent beaucoup moins chères à installer.

Quelles sont les différences au niveau des moteurs de pompe?

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Les pompes de piscine avec moteur à induction, à une ou deux vitesses, utilisent habituellement plus d’énergie que nécessaire pour faire circuler l’eau et, dans certains cas, elles pompent plus d’eau que ce qui est requis. Ces pompes doivent constamment fonctionner à une haute vitesse pour les fonctionnalités comme une chute ou les nettoyeurs de piscine. D’autre part, elles utilisent beaucoup moins d’énergie pour filtrer l’eau de la piscine—une différence que les pompes à vitesse unique ne peuvent pas faire.

La programmabilité d’une pompe à vitesse variable constitue la grande différence qu’offrent ces pompes. En fait, certaines comportent un logiciel intégré de débit plus faible maximisant les avantages de ce type de pompes, car elles peuvent ajuster automatiquement leur vitesse pour générer le débit d’eau requis pour chaque tâche programmée. Par exemple, pour atteindre la hauteur maximale du jet laminaire de 2,1 m (7 pi) à une distance de 2,4 m (8 pi), il faut générer un débit d’eau de 37,8 litres par minute (lpm) (10 gallons par minute [gpm]) avec une poussée de tête de 4,8 m (16 pi) (mesurée au point laminaire) afin de produire un arc d’eau parfait de 1,8 m (6 pi). Cependant, à mesure que la saleté s’accumule dans le filtreur, la pompe constate la résistance dans le système de circulation et augmente automatiquement sa vitesse pour générer le débit requis pour le jeu d’eau. Avec les autres types de pompes, le jeu d’eau produira graduellement un arc d’eau plus court à mesure que le filtreur s’encrasse.

Les pompes à vitesse variable peuvent aussi être programmées pour produire des cycles de fonctionnement de quatre heures, même si le filtreur est de plus en plus sale. Cela permet de réduire la vitesse du moteur, la puissance et la consommation énergétique pendant les périodes lorsque le filtreur est propre, au lieu de régler la pompe en fonction des conditions de fonctionnement les plus difficiles. Peu importe le type de pompe utilisé, il faut toutefois réduire la vitesse pour économiser l’énergie, réduire le niveau de bruit et minimiser l’usure sur les autres pièces d’équipement qui font circuler l’eau.

Choisir la bonne pompe

La bonne sélection de pompe (taille) et des débits optimaux est un moyen optimal pour réduire les coûts énergétiques. Les lois de l’affinité mentionnent que la puissance exigée de la pompe est proportionnelle au débit cubique. Par exemple, si on double le débit de la pompe, la demande en puissance de la pompe est augmentée par un coefficient de huit. Par conséquent, il est important d’utiliser la plus petite pompe possible capable de faire circuler le volume d’eau total de la piscine dans un délai de temps acceptable.

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Avantages de l’efficacité de la pompe pour les centres aquatiques

Pour ce qui est des piscines publiques, une pompe triphasée peut faire économiser au centre aquatique environ 35 à 60 pour cent sur sa facture énergétique par rapport à une pompe à une ou deux vitesses. De plus, en association avec un moteur à vitesse variable, cela permet d’améliorer le rendement de la pompe et d’augmenter les économies en consommation d’énergie. Même pour une application à une seule vitesse, une pompe triphasée avec un moteur à vitesse variable peut aussi réaliser des économies de coûts énergétiques.

En raison des avancées technologiques actuelles en matière d’équipement pour la piscine, il est essentiel que les professionnels de la piscine prennent le temps de discuter avec les gestionnaires de ces centres pour s’assurer que la qualité de l’eau est optimale, que les bons paramètres sont utilisés et que les coûts sont bien contrôlés afin que leur centre fonctionne efficacement.

Puisque que de nombreux centres aquatiques ont de la difficulté à rester ouverts, l’intégration des toutes les pièces d’équipement de la salle de pompage est cruciale pour assurer les coûts opérationnels soient les plus bas possible.

Lors de la sélection de la pompe pour un centre aquatique, les équipements auxiliaires (p. ex. aires de jeux d’eau, fontaines et chutes) doivent également être pris en considération, car ils utilisent souvent la pompe principale de la piscine. Toutefois, selon certains codes du bâtiment, il est requis d’utiliser une pompe à plusieurs vitesses et, dans certains cas, une pompe autonome pour chaque pièce d’équipement auxiliaire. En général, les pompes pour les centres aquatiques sont plus puissantes que ce qui est requis, parfois de 20 à 40 pour cent plus puissantes. La raison est que plusieurs architectes et ingénieurs analysent ce qui est nécessaire, puis ils choisissent la taille de pompe plus élevée pour le travail requis.

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Coûts de l’équipement versus économies énergétiques

Même en tenant compte des avantages que nous venons d’expliquer, certains propriétaires et gestionnaires de centre aquatique pensent encore que le coût d’une pompe à vitesse variable est injustifié. Cependant, avant d’éliminer cette possibilité, il faut comparer le prix d’une nouvelle pompe par rapport aux coûts du statu quo.

Par exemple, les coûts d’exploitation d’un centre aquatique utilisant une pompe à vitesse unique pourraient s’élever jusqu’à 900 $ par année. Après cinq ans, le centre aura versé 4 500 $ pour faire fonctionner la pompe. Toutefois, les coûts d’exploitation d’un centre aquatique avec un bon système de circulation de l’eau avec une pompe à vitesse variable pourraient être aussi bas que 200 $. Pendant la même période de cinq ans, cela signifie que le centre verserait le quart du montant requis pour une pompe à vitesse unique. Puis les économies de coûts se poursuivront tant que la pompe sera fonctionnelle (les coûts et les économies varient selon la région). Le coût initial d’une pompe à vitesse variable est généralement récupéré pendant la deuxième année d’exploitation, encore plus pour les piscines fonctionnelles toute l’année.

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Mike Fowler est directeur commercial du marketing et des ventes chez Pentair Commercial Aquatics à Sanford, Caroline du Nord. Il travaille chez Pentair depuis 1992, ayant débuté sa carrière au service des ventes techniques chez Purex Pool Products. Mike Fowler a obtenu plusieurs rôles de gestion au sein de l’entreprise, notamment dans le marketing, la gestion des comptes et la gestion des produits. On peut le joindre par courriel à mike.fowler@pentair.com.

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