Une présentation de la pression proportionnelle dans les installations de surpression d’eau

Une présentation de la pression proportionnelle dans les installations de surpression d’eau

Découvrez les avantages de la pression proportionnelle dans les bâtiments commerciaux qui ont davantage de pertes dynamiques que de pertes statiques, comme les aéroports, les hôpitaux et les centres commerciaux. 

Dans de nombreux systèmes de chauffage et de refroidissement de l’eau, le mode de régulation à pression proportionnelle est le mode de régulation standard, et ce pour une bonne raison. Dans les installations CVC, seules les pertes de pression dynamique des tuyaux, des coudes et des composants sont prises en compte. Ici, il est possible de faire abstraction des pertes statiques ou encore de la force ascensionnelle statique.

Cependant, dans les installations de surpression d’eau des bâtiments commerciaux, la régulation à pression constante de l’eau est devenue la norme, même si ces types de bâtiments induisent beaucoup de pertes dynamiques, et pas seulement statiques.

Dans ce cours, nous allons vous présenter la pression proportionnelle dans les installations de surpression d’eau et les économies qu’elle permet de réaliser dans les bâtiments commerciaux.

Mais avant d’entrer dans les détails, évoquons deux termes clés : pertes de pression statique et pertes de pression dynamique Pour expliquer les choses simplement, les pertes de pression statique sont indépendantes du débit, tandis que les pertes de pression dynamique dépendent fortement du débit.

Pendant le processus de dimensionnement d’un surpresseur, il est essentiel de calculer la hauteur statique ou la force ascensionnelle statique afin de déterminer les pertes statiques, tout comme il est important de calculer les pertes dynamiques. La hauteur statique est égale à l’élévation mesurée entre le groupe de surpression et le robinet le plus haut du bâtiment. Les pertes dynamiques dépendent de la consommation d’eau. Ainsi, lorsque la consommation d’eau et le débit sont élevés, les pertes dynamiques dans la tuyauterie et dans les raccords augmentent. À débit nul, il n’y a aucune perte dynamique.

Traditionnellement, la pression d’eau constante est utilisée dans les installations de surpression d’eau des grands bâtiments commerciaux en raison de la présence d’une grande quantité de hauteur statique dans ce type de bâtiment. Comme on le voit ici, la pression de la pompe ou la hauteur manométrique, représentées par la ligne rouge, est constante, peu importent le débit et les pertes dynamiques. Mais un surpresseur peut être optimisé en s’adaptant à la pression proportionnelle, même dans les grands bâtiments. Examinons de plus près son fonctionnement.

Comme nous le voyons ici, lorsque la pompe fonctionne en mode de régulation à pression proportionnelle, elle adapte ses performances à la pression requise, laquelle est déterminée par le débit. Ainsi, même si les économies de fonctionnement en mode de régulation à pression proportionnelle peuvent paraître modestes dans les bâtiments à hauteur manométrique statique élevée, ils en valent toujours la peine.

Cependant, beaucoup de bâtiments commerciaux n’appartiennent pas à la catégorie des « bâtiments de grande hauteur ». Les bâtiments comme les hôpitaux, les aéroports et les centres commerciaux couvrent de grandes surfaces, mais ne comportent qu’un petit nombre d’étages. Pour les bâtiments commerciaux comme ceux-ci, le choix de la pression proportionnelle s’impose. 

Prenons l’exemple d’un aéroport. Si les aéroports couvrent de grandes superficies, leur hauteur reste assez modeste. Cela signifie que le ratio des pertes statiques et dynamiques est inversé par rapport aux bâtiments de grande hauteur classiques ; un aspect à prendre en compte dans le choix de votre installation de surpression d’eau. Comme l’illustre ce graphique, la pression proportionnelle est un choix encore plus pertinent pour des bâtiments de ce type, dans lesquels il est possible de réaliser des économies significatives.

La pression de l’eau et le débit au robinet sont deux autres facteurs à ne pas négliger. Dans les systèmes fonctionnant en mode de régulation à pression constante, le débit d’eau au robinet n’est pas constant. En effet, le débit d’eau au robinet augmente lorsque le débit global du système diminue. C’est parce que les robinets sont soumis à des variations de pression, qui dépendent des pertes dynamiques du système : ces pertes dépendent elles-mêmes du débit. Prenons un exemple :

Si le débit d’eau du système est réduit. Par exemple, la pression de l’eau à la sortie du robinet passera de 100 à 200 kPa et le débit d’eau au robinet augmentera de 0,25 à 0,33 l/s – soit une augmentation de 32 % du débit d’eau. Ainsi, lorsque la consommation globale du système est réduite, les pertes dynamiques sont également réduites. Et si la hauteur manométrique de la pompe reste constante, cela entraîne une augmentation de la pression au robinet, ce qui cause une surconsommation inutile d’eau. 

En revanche, les systèmes qui fonctionnent en pression proportionnelle peuvent régler la pression au niveau requis. Ainsi, une fois le débit du système réduit, la pression ou la hauteur manométrique de la pompe est réduite en conséquence. De cette façon, la pression de l’eau au robinet est plus ou moins constante, et la quantité d’eau surconsommée est tout à fait négligeable, montrant une fois de plus les principaux avantages de la pression proportionnelle. 

Il n’existe en fait que deux types de modes de régulation à pression proportionnelle : linéaire et quadratique. La régulation de la pression proportionnelle linéaire se caractérise par la capacité de la pompe à adapter ses performances proportionnellement au débit. La régulation à pression proportionnelle quadratique, quant à elle, simule des conditions réelles du système. Dans cet exemple, la zone rouge met en évidence les économies d’énergie possibles grâce à la pression proportionnelle linéaire, tandis que la zone bleue illustre les économies supplémentaires qui peuvent être réalisées avec une pression proportionnelle quadratique.

Pour résumer, la régulation à pression proportionnelle (linéaire et quadratique) dans les installations de surpression d’eau permet de réaliser des économies d’énergie et d’eau significatives. Et tandis que les économies sont plus perceptibles dans les bâtiments commerciaux avec seulement quelques étages, comme les aéroports et les hôpitaux, appliquer une régulation à pression proportionnelle dans les installations de surpression d’eau permettra de réaliser des économies dans tout type de bâtiment commercial.