Ils travaillent généralement dans l’ombre : Les pompes, les ventilateurs et les compresseurs sont d’une importance capitale dans de nombreux domaines de notre quotidien. Ils doivent être fiables jour après jour. En effet, sans les tâches qu’elles assument, comme la ventilation et l’alimentation des bâtiments ou l’approvisionnement et l’élimination de l’eau potable, notre vie serait beaucoup plus difficile. Tous ces domaines d’application nécessitent des pompes, des ventilateurs et des compresseurs qui fonctionnent parfaitement.
Aussi différentes que soient les exigences et les conditions d’utilisation dans les diverses applications, la tâche principale reste toujours la même : les pompes, les ventilateurs ou les compresseurs doivent être entraînés de la manière la plus efficace possible. Cela nécessite non seulement de bons produits, mais aussi des concepts appropriés tenant compte des coûts du cycle de vie.
Autrefois, les appareils fonctionnaient directement sur le réseau et la régulation de la puissance délivrée se faisait par le biais de clapets d’étranglement ainsi que de systèmes de vannes, en partie encore aujourd’hui. Néanmoins, on demande aujourd’hui de plus en plus une régulation de la vitesse qui permette d’adapter en continu les entraînements à la puissance justement nécessaire. Le bilan énergétique des turbomachines à courbe caractéristique quadratique, en particulier, peut ainsi être fortement amélioré, ce qui permet en pratique de réaliser des économies considérables sur les coûts énergétiques.
En outre, les frais d’entretien et de maintenance diminuent également, car le démarrage en douceur et le nombre réduit de démarrages et d’arrêts réduisent considérablement l’usure de ces machines.
Mais quelle devrait être la structure d’une installation qui, pour diverses raisons, ne peut pas se contenter d’une seule machine ? Dans ces cas, l’utilisateur a alors besoin d’une solution pour le fonctionnement multipompes qui offre néanmoins les avantages décrits ci-dessus.
Il existe de nombreuses raisons d’utiliser des systèmes multipompes. La raison la plus importante réside dans le réglage optimal du point de fonctionnement en fonction de la puissance requise dans chaque système. Cela permet d’obtenir un rendement optimal de l’ensemble du système. En comparaison, si la plage de régulation est large et qu’une seule pompe est utilisée, conçue pour le pire des cas, cela peut signifier un rendement de seulement 10 à 20 %, par exemple. En comparaison, le système multipompes se situe généralement à plus de 70 pour cent. Dans l’ensemble, on peut alors s’attendre à un bien meilleur bilan énergétique.
En outre, dans de nombreux cas, un système multipompes peut être régulé de manière plus efficace et plus précise qu’une seule pompe. En particulier lorsqu’on utilise un système maître-esclave (voir ci-dessous), le système fonctionne de manière optimisée. De plus, un système multipompes offre une plus grande redondance et donc une plus grande disponibilité de l’ensemble du système qu’un système à une seule pompe.
Pour la commande d’un tel système avec plusieurs turbomachines, une régulation en cascade s’impose, comme elle peut être réalisée par exemple avec le variateur de fréquence VLT® AQUA Drive de Danfoss. En principe, une pompe, un ventilateur ou un compresseur, qui est alors raccordé au variateur de fréquence, prend le relais et, selon les besoins, le variateur active d’autres machines afin de fournir la puissance totale requise dans le système. On peut distinguer trois types de base de tels montages en cascade : Le régulateur en cascade standard, dans lequel une seule turbomachine est régulée en fréquence, le circuit maître-esclave, dans lequel toutes les machines sont régulées en vitesse, et un mélange de ces deux types. La particularité d’une telle solution est qu’elle peut être réalisée aujourd’hui par un variateur de fréquence, sans qu’il soit nécessaire d’utiliser un autre niveau de commande supérieur, plus coûteux.
Dans le cas de la régulation en cascade standard, la pompe de guidage est commandée en vitesse par un variateur de fréquence afin de permettre une régulation en continu. Il commande également, en fonction d’une valeur de consigne ou d’une saisie de valeurs de mesure, les pompes séquentielles qui sont directement reliées au réseau d’alimentation par un relais. Le VLT® AQUA Drive peut commander en série trois pompes au total, et même jusqu’à cinq pompes ou ventilateurs avec l’extension en cascade.
Le principe est relativement simple : au début, le variateur de fréquence fait d’abord monter la pompe à vitesse variable jusqu’à la puissance requise. Lorsque cette pompe atteint la marque des 100 pour cent, la première pompe suivante, qui doit avoir la même puissance que la pompe régulée, prend le relais. En outre, la pompe à vitesse variable fournit la puissance nécessaire. Ce jeu se répète à chaque niveau de la cascade. Mais il en résulte également un rapport de puissance optimal des pompes : 1:1:2:4:8 … La première pompe utilise le moteur à vitesse variable. Si la puissance requise tombe en dessous d’une valeur seuil correspondante, de sorte que la pompe à fréquence variable ne peut plus compenser, la pompe à vitesse fixe qui fournit encore le débit le plus élevé à ce moment-là est déconnectée du réseau. Le tableau 1 montre des combinaisons de puissance typiques et valables, toujours par rapport à la pompe à vitesse variable comme valeur de référence à 100 pour cent. L’avantage de ce circuit : il y a toujours une pression constante dans le système, sans aucun coup de bélier, ce qui permet de réduire la charge du système et d’assurer un fonctionnement plus silencieux.
Tableau 1 :
| Régulateur de vitesse Pompe | Vitesse fixe 1 | Vitesse fixe 2 | Vitesse fixe 3 | Vitesse fixe 4 | Vitesse fixe 5 |
| 100 % | 100 % | 200 % | |||
| 100 % | 100 % | 200 % | 200 % | ||
| 100 % | 100 % | 100 % | 300 % | ||
| 100 % | 100 % | 200 % | 400 % | ||
| 100 % | 100 % | 100 % | 300 % | 300 % |
