Diamond Light Source

Cette étude de cas illustre la manière dont ebm-papst, Cinque Energy Solutions et STULZ unissent leur savoir-faire pour proposer des solutions économiques à leurs clients. Dans l'exemple présenté, l'une des plus grandes organisations scientifiques du Royaume-Uni a pu réduire considérablement l'énergie nécessaire au refroidissement en intégrant à son équipement de climatisation des ventilateurs EC d'ebm-papst.

Le projet a commencé à la mi-2012, lorsque STULZ nous demanda de procéder à une analyse de site en vue de la modernisation de certains climatiseurs dans les salles informatiques. Normalement, ce type d'appareil est utilisé pour le refroidissement des data centers. Mais dans notre cas, les appareils servaient au refroidissement des locaux techniques installés autour du synchrotron de Diamond Light Source, à Didcot. 

La phase 1 du projet consistait en la modernisation de 29 climatiseurs STULZ CCD900CW à soufflage vers le bas : les ventilateurs radiaux AC classiques à pales recourbées vers l'avant devaient être remplacés par des roues EC recourbées vers l'arrière. 

La consommation électrique et la performance de la solution en place ont été déterminées dans le cadre de la première analyse de site. Cette dernière visait également à vérifier que les appareils se prêtaient à l'installation de nouveaux composants. L'objectif était de remplacer les ventilateurs par des roues EC recourbées vers l'arrière. Cependant, le déflecteur utilisé pour guider l'air vers l'intérieur limitant la marge de manœuvre, la solution EC a dû être mise en œuvre dans le châssis du climatiseur, et non au-dessous. 

La solution proposée consistait à installer des roues RadiCal 560 mm d'ebm-papst, à la pointe de la technique et d'une excellente efficacité énergétique. Les ventilateurs devaient être montés dans des cadres métalliques fabriqués sur mesure afin d'orienter le flux d'air de manière optimale pour le soufflage. Le cadre métallique et le montage ont été entièrement réalisés chez ebm-papst UK Ltd, qui dispose d'une zone de production réservée aux solutions conçues sur mesure pour les clients. Après une première analyse de site, les résultats furent présentés à STULZ et au client final. Un essai de fonctionnement avec un seul appareil fut également décidé afin d'étayer la faisabilité du concept.

En janvier 2013, Cinque Energy Solutions a procédé à un essai de fonctionnement avec un appareil. Cet essai visait à confirmer la pertinence du concept établi et à apporter la preuve du potentiel d'économies d'énergie et des avantages procurés au client. Les premiers résultats ont révélé une amélioration de 43 % en kVA par rapport aux ventilateurs AC d'origine. Le climatiseur n'avait subi aucune modification structurelle pour l'essai, ce qui aurait permis de revenir à la configuration d'origine si nécessaire. Dans le cadre des mesures définitives de modernisation, il fut convenu d'agrandir l'ouverture du fond du climatiseur afin de réduire la résistance pour les nouveaux ventilateurs et de gagner encore en efficacité. 

L'appareil utilisé pour l'essai a été réglé de manière à conserver l'ancien débit d'air. Toutefois, la régulation des ventilateurs EC étant très facile, le climatiseur a été équipé d'un simple régulateur de vitesse manuel 0-10 V, afin de pouvoir adapter chaque appareil aux besoins des locaux. Au bout de quelques mois, l'équipe de maintenance était parvenue à ajuster la vitesse des ventilateurs de manière à optimiser encore davantage la solution.

La modernisation des 29 appareils a été programmée en août 2013, pendant une période d'arrêt complet de l'équipement. Toutes les opérations de transformation devant être terminées en 2 semaines, 2 équipes de Cinque Energy Solutions furent mobilisées pour travailler en parallèle sur les appareils. Les 54 ventilateurs ont été livrés sur le site et mis à disposition à proximité des appareils, afin de ne pas perdre de temps lors des opérations de transformation. 

Une fois l'installation complètement terminée, l'appareil utilisé au départ pour l'essai de fonctionnement a fait l'objet d'un nouveau test, cette fois après ouverture du panneau de fond conformément aux spécifications. Ajoutée au réglage de précision de la performance des ventilateurs, cette mesure a permis d'obtenir les résultats améliorés suivants. 

Même avec le décalage d'amélioration du facteur de puissance (0,6 à 0,9), l'optimisation en kW s'est traduite par des résultats supérieurs aux estimations de départ.

Outre les économies d'énergie considérables obtenues grâce au passage à des ventilateurs EC, le client a bénéficié d'avantages supplémentaires qui se sont révélés tout aussi importants. Ainsi, la réduction du niveau sonore et des vibrations procurée par les ventilateurs EC constitue également un point positif pour le client, qui utilise un équipement très sensible dans le synchrotron. Autres avantages apportés par la modernisation : 

 

• Une durée de vie plus longue des ventilateurs 

 

• Une durée de vie plus longue des appareils 

 

• Une maintenance réduite (pas de courroies) 

 

• Pas de résidus d'abrasion des courroies dans les locaux techniques 

 

• Contrôlabilité de la puissance frigorifique 

 

• Plus de flexibilité dans la gestion de la puissance

 

La mise en œuvre réussie de la phase 1, le passage aux ventilateurs EC, a abouti à des économies d'énergie de 55 % par rapport aux ventilateurs AC d'origine, soit une économie financière de 41 455€ par an, et à une réduction nette du bruit et des vibrations transmis à d'autres parties du bâtiment. La phase 2 du projet, c'est-à-dire la transformation des autres appareils STULZ utilisés pour le refroidissement, est prévue lors de la prochaine période de mise à l'arrêt de l'équipement.