Les ventilateurs centrifuges sont utilisés dans les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC), la ventilation industrielle, les salles blanches, le refroidissement des composants électroniques et diverses applications de ventilation. Ils brassent l’air radialement, en changeant sa direction de 90 degrés et en augmentant sa pression. Traditionnellement, les ventilateurs centrifuges à courant alternatif (CA), alimentés par des moteurs à induction, étaient la norme.
Cependant, au cours de la dernière décennie, les ventilateurs centrifuges EC (à commutation électronique), qui intègrent un moteur CC sans balais avec une électronique embarquée, sont apparus comme une alternative à haut rendement.
Choisir entre un ventilateur centrifuge à courant alternatif (CA) et un ventilateur à courant alternatif (CA) implique de trouver un équilibre entre performance, efficacité, coût et exigences de l’application. Cet article examine leurs différences en détail et fournit des données, des exemples et des recommandations.
Ventilateurs centrifuges AC
- Entraîné par des moteurs à induction asynchrones alimentés directement par le réseau électrique.
- La vitesse est déterminée par la fréquence d’alimentation (50 Hz ou 60 Hz) et le nombre de pôles du moteur.
- La régulation de vitesse nécessite des dispositifs supplémentaires (par exemple, des variateurs de fréquence ou des régulateurs de tension).
Caractéristiques principales :
- Conception simple et robuste.
- Technologie éprouvée depuis longtemps.
- Coût initial plus faible.
Ventilateurs centrifuges EC
- Utilisez des moteurs CC sans balais avec électronique de conversion CA/CC intégrée.
- La régulation de vitesse est intégrée et gérée électroniquement.
- La commutation du moteur est gérée par un système électronique contrôlé par microprocesseur.
Caractéristiques principales :
- Efficacité accrue.
- Régulateur de vitesse intégré.
- Gestion précise du flux d’air.
Comment ça marche
| Fonctionnalité | Ventilateur centrifuge AC | Ventilateur centrifuge EC |
| Type de moteur | Moteur à induction (monophasé ou triphasé) | Moteur CC sans balais avec électronique intégrée |
| Alimentation | Courant alternatif direct | CA converti en CC en interne |
| Régulateur de vitesse | Externe (variateur de fréquence, régulateur de tension) | Contrôle électronique intégré |
| Efficacité | 50 à 70 % (typique) | 80 à 90 % (typique) |
| Entretien | Usure minimale, mais plus importante à long terme | Très faible, moins de pièces d’usure |
Efficacité et consommation d’énergie
Les ventilateurs centrifuges à courant alternatif ont une efficacité limitée en raison de :
- Pertes par glissement du rotor dans les moteurs à induction.
- Fonctionnement à vitesse fixe.
- Facteur de puissance plus faible à charge partielle.
- Utiliser des aimants permanents → pas de pertes par glissement du rotor.
- Fonctionnement à vitesse variable et algorithmes de contrôle optimisés.
- Offre une excellente efficacité dans une large gamme de conditions de fonctionnement.
Tableau 1 : Comparaison typique de l’efficacité
| Puissance du moteur (kW) | Efficacité du ventilateur AC (%) | Rendement du ventilateur EC (%) |
| 0,5 | 60 | 82 |
| 1.0 | 65 | 85 |
| 2.0 | 68 | 88 |
| 5.0 | 70 | 90 |
Exemple d’économies d’énergie
Prenons l’exemple d’un ventilateur de 2 kW fonctionnant 4 000 heures par an :
Ventilateur AC : 2 kW × 4 000 h ÷ 0,68 d’efficacité = 11 764 kWh/an
Ventilateur EC : 2 kW × 4 000 h ÷ 0,88 rendement = 9 091 kWh/an
Économies annuelles : 2 673 kWh/an, ce qui pourrait se traduire par 300 à 500 $/an selon les tarifs d’électricité.
Contrôle de la vitesse et gestion du flux d’air
Ventilateurs de climatisation
Les changements de vitesse nécessitent des variateurs de fréquence (VFD) ou des régulateurs de tension.
Chaque méthode engendre des coûts supplémentaires et peut introduire une distorsion harmonique.
Les amortisseurs mécaniques sont une option, mais ils gaspillent de l’énergie.
Fans de l’EC
La commande électronique intégrée permet le réglage de la vitesse via :
- Signal de commande 0–10V
- Signal PWM
- Communication Modbus ou BACnet
Permet un réglage dynamique de la ventilation en fonction de la demande, ce qui entraîne des économies d’énergie importantes.
Performances acoustiques
- Les ventilateurs de climatisation fonctionnent à vitesse fixe, générant souvent plus de bruit pendant les périodes de faible demande, car le débit d’air ne peut être réduit sans limitation de vitesse.
- Les ventilateurs EC réduisent le bruit en ralentissant en cas de charge partielle, ce qui diminue considérablement les niveaux sonores.
Tableau 2 : Exemples de niveaux de bruit
| Mode de fonctionnement | Bruit du ventilateur AC (dB(A)) | Niveau sonore du ventilateur EC (dB(A)) |
| Pleine vitesse | 75 | 74 |
| Vitesse à 70 % | 75 (étranglé) | 66 |
| Vitesse à 50 % | 75 (étranglé) | 60 |
Maintenance et fiabilité
Ventilateurs de climatisation
- Performances constantes même dans des conditions industrielles difficiles.
- Les roulements nécessitent une inspection/lubrification périodique.
- L’isolation des enroulements de moteur peut se dégrader au fil des décennies.
Fans de l’EC
- Moins de pièces d’usure mécanique (pas de balais).
- Les composants électroniques constituent le principal point d’usure ; une conception de qualité est donc essentielle.
- Leurs intervalles d’entretien sont souvent plus longs, mais leur réparation peut s’avérer plus complexe.
Considérations relatives aux coûts
coût d’achat initial
Ventilateurs centrifuges AC : prix initial inférieur de 20 à 40 %.
Ventilateurs centrifuges EC : Plus performants grâce à l’électronique intégrée et aux moteurs à aimants permanents.
Coût total sur toute la durée de vie
Si l’on tient compte des économies d’énergie et de la maintenance, les ventilateurs EC ont souvent un coût total de possession (CTP) inférieur.
Exemple de calcul du retour sur investissement (ventilateur de 2 kW) :
- Prix du ventilateur de climatisation : 1 000 $
- Prix du ventilateur EC : 1 400 $
- Économies énergétiques annuelles : 350 $
- Délai de récupération : (1 400 – 1 000) ÷ 350 ≈ 1,14 an
Impact environnemental
Les fans d’EC contribuent à :
Réduction des émissions de CO₂ grâce à une consommation d’énergie moindre.
Respect des réglementations en matière d’efficacité énergétique telles que la directive européenne sur l’écoconception (ErP) ou les règles d’efficacité énergétique des ventilateurs du département américain de l’Énergie (DOE).
Applications et adéquation
Ventilateurs de climatisation : Idéal pour
- Environnements industriels exigeants où la variation de vitesse n’est pas critique.
- Environnements difficiles où les composants électroniques peuvent tomber en panne prématurément.
- Projets à budget limité.
Ventilateurs EC : Idéal pour
- Bâtiments commerciaux nécessitant un contrôle du volume d’air variable (VAV).
- Centres de données, salles blanches et laboratoires où une circulation d’air précise est essentielle.
- Rénovations écoénergétiques pour répondre aux normes de construction écologique.
Tableau récapitulatif comparatif
| Facteur | Ventilateur centrifuge AC | Ventilateur centrifuge EC |
| Efficacité | 50 à 70 % | 80 à 90 % |
| Régulateur de vitesse | Dispositif externe requis | Intégré |
| Contrôle du bruit | Limité | Excellent en charge partielle |
| Entretien | Faible à moyen | Faible |
| coût initial | Faible | Plus haut |
| TCO | Plus élevé (sur toute la durée de vie) | Réduction (économies d’énergie) |
| Cas d’utilisation optimal | à vitesse fixe, industriel | Vitesse variable, axée sur l’efficacité |
Exemple concret : Modernisation du système de ventilation d’un centre de données
Un centre de données a remplacé 20 ventilateurs centrifuges AC de 2 kW par des versions EC :
- Économies d’énergie : 2 673 kWh/an/ventilateur → 53 460 kWh/an au total
- Économies annuelles : environ 8 000 $ (à 0,15 $/kWh)
- Réduction des émissions de CO₂ : environ 25 tonnes métriques par an
- Retour sur investissement : 1,5 an
Cadre de prise de décision
Lors du choix entre ventilateurs centrifuges EC et AC, tenez compte des points suivants :
- Durée de fonctionnement – Une durée de fonctionnement élevée est avantageuse pour le retour sur investissement des ventilateurs EC.
- Variabilité du débit d’air – En cas de fluctuations de la demande, l’EC offre un meilleur contrôle et des économies.
- Contraintes budgétaires – La climatisation peut être préférable pour les installations à court terme et à faible coût.
- Environnement – Les environnements difficiles et à haute température peuvent encore favoriser les ventilateurs AC, sauf si EC est spécifiquement conçu pour de telles conditions.
- Exigences réglementaires – Des ventilateurs CE peuvent être nécessaires pour répondre aux normes d’efficacité modernes.
Les ventilateurs centrifuges EC et AC ont tous deux des applications valables :
Les ventilateurs à courant alternatif restent des solutions fiables et économiques pour les environnements industriels robustes à vitesse fixe.
Les ventilateurs EC excellent en matière d’efficacité énergétique, de réduction du bruit et de contrôle précis du flux d’air, ce qui les rend idéaux pour les installations commerciales, résidentielles et de haute technologie.
Si les coûts énergétiques sont importants et qu’un débit d’air variable est nécessaire, les ventilateurs centrifuges à courant alternatif (EC) constituent presque toujours un meilleur investissement à long terme. Cependant, dans les environnements industriels à vitesse fixe et où les coûts sont un facteur déterminant, les ventilateurs centrifuges à courant alternatif (AC) peuvent encore représenter le choix le plus judicieux.
