Comment choisir un ventilateur à filtre : débit d’air, pression statique et point de fonctionnement

Souvent, le choix du ventilateur à filtre pour une armoire électrique est basé sur sa taille et son débit d’air ; néanmoins cela nécessite un approfondissement afin de bien comprendre comment le ventilateur à filtre va réellement se comporter dans un cas concret. Dans cet article, nous allons évoquer les définitions du débit d’air et de la pression statique, puis étudier leur relation et aborder l’importance du point de fonctionnement.

Débit d’air et pression statique

Commençons par les définitions : 

• Le débit d’air : C’est le volume d’air produit par le ventilateur sur un temps donné, il se mesure en mètre cube par heure (m³/h) en système métrique, ou en pieds cube par minute (CFM) en système impérial. Prenons l’exemple d’une armoire de dimensions 5m x 5m x 5m, et d’un ventilateur qui génère un débit d’air de 125 m³/h, Cela prendra approximativement 1 heure pour purger l’armoire de son air chaud (même si dans la vraie vie cela n’est pas toujours aussi simple !)
• Pression statique : C’est la force exercée par l’air sur les parois de l’armoire (pression) elle se mesure en Pascal (Pa) ou en pouces d’eau (inH2O), en des mots plus simples : à quelle distance le flux d’air va pouvoir arriver. 

Comment choisir le groupe filtre : exemple

Ce graphique montre les performances d’un ventilateur à filtre à travers les valeurs du flux d’air et de la pression statique.

Il est important de savoir que même si les valeurs maximales de flux d’air et de pression statique sont précisées, le ventilateur à filtre ne sera jamais à même de produire les deux valeurs maximales en même temps.

Dans ce second graphique, par contre, la corrélation inverse apparaît entre le flux d’air et la pression statique.

Au fur et à mesure que le débit d’air augmente, la pression statique diminue, et vice-versa.

Les trois points sur le graphique représentent les possibles scénarios hypothétiques dans lesquels le ventilateur à filtre pourrait fonctionner, dans ce cas à 60Hz (courbe rouge), mais la même chose est vraie pour une fréquence de 50Hz (courbe bleue).

Pour une meilleure compréhension de ces trois scénarios, il est nécessaire d’imaginer une armoire sur laquelle serait monté un groupe de ventilation, en se référant au graphique ci-dessus, avec les trois points appelés 1, 2 et 3.

Pour le point 1, nous devons nous représenter une armoire complètement ouverte sur un côté. Rien ne vient gêner le déplacement de l’air débité par le ventilateur, et l’intégralité du flux d’air est rejetée par l’autre côté. Dans ce cas, nous allons obtenir le débit d’air maximal (débit libre), la pression statique sera de zéro.

Pour le point 2, nous devons imaginer une armoire fermée, avec seulement un petit trou de sortie, ou une sortie d’air à l’autre extrémité. La taille de ce trou de sortie est inférieure à celle du ventilateur à filtre monté en entrée, qui propulse le flux d’air. L’accumulation constante d’air dans l’armoire – puisqu’il ne peut pas s’échapper – augmente la pression statique à l’intérieur. Dans ce cas, le flux d’air est limité par l’augmentation de la pression statique et sera donc plus faible que le débit libre vu ci-dessus.

Pour le point 3, nous devons imaginer une armoire complètement fermée. Ici, le flux d’air entrant dans l’armoire va augmenter la pression statique, car il n’y a pas de possibilité pour l’air de sortir. Une fois que la pression statique maxi possible est atteinte, même si le ventilateur continue de fonctionner, la surpression empêchera l’air de rentrer. Dans ce cas la pression statique maximale a été atteinte et le débit d’air tombe à zéro.

Dans une application réelle, les cas 1 et 3 ne sont pas réalistes. Dans un exemple concret de ventilation d’une armoire électrique, la plupart des ventilateurs à filtres se rapprochent de l’exemple 2. Néanmoins, pour pouvoir établir le graphique, une méthode proche des exemples décrits ci-dessus est utilisée, avec une chambre aéraulique.

L’importance de l’impédance aéraulique (ou chute de pression)

Le flux d’air et la pression statique sont déterminés par l’impédance aéraulique. Elle se définit comme la résistance au passage du flux d’air, elle pourrait se représenter par un appareil électronique, une paroi, ou quoi que ce soit qui vient gêner le passage de l’air. Dans notre cas ce sera le filtre de sortie.

Pour une fois, laissons de côté les formules mathématiques, et voyons les effets de cette impédance aéraulique sur le graphique d’un ventilateur à filtre.

Revenons au graphique que nous avons étudié au départ, dans lequel nous trouvons la courbe de performance du ventilateur à filtre FF15A230UF qui apparaît en bleu (50Hz) et en rouge (60Hz) et ajoutons la courbe de l’impédance du filtre qui apparaît en vert (pour un FF15U, de même taille que le ventilateur à filtre) et en orange (pour un filtre FF20U, d’une taille plus grande que le ventilateur à filtre).

Le flux d’air réel et la pression statique dans l’armoire sur laquelle le ventilateur à filtre et son filtre de sortie sont montés se trouvent au point d’intersection entre la courbe d’impédance (vert) et la courbe de performance (bleue ou rouge).

Choisir un ventilateur à filtre : le point de fonctionnement

Pour concevoir correctement la ventilation d’une armoire électrique, il est donc important de garder à l’esprit que la valeur correcte à prendre en compte n’est pas le débit d’air maximal en fonctionnement libre, mais plutôt le « point de fonctionnement » du ventilateur à filtre combiné avec son filtre de sortie.

En plus du choix correct du ventilateur à filtre, le positionnement des appareils à l’intérieur de l’armoire et leur densité d’installation doivent être pris en considération.

Le nombre d’appareils à l’intérieur d’une armoire détermine la « densité d’installation ».

Avec moins d’appareils (faible densité d’installation), il y a plus de place pour la circulation de l’air et l’ensemble de ventilation peut générer un débit d’air important.

S’il y a plus d’appareils (densité d’installation importante), il y a plus d’obstacles à la circulation de l’air. Dans ce cas, la pression statique induite est haute et réduit drastiquement le flux d’air, le ramenant bien en dessous du point de fonctionnement.

Il suffit parfois de prendre quelques petites précautions pour éviter d’importantes pertes sur le débit d’air. L’une d’entre elles par exemple, consiste à éviter de monter le ventilateur à filtre juste devant un gros appareil (par exemple un transfo, un variateur, etc), ou en l’absence de programmes dédiés au calcul du flux d’air, à imaginer ce que pourrait être le parcours du flux d’air et à optimiser le positionnement des appareils et/ou du ventilateur à filtre (et de son filtre de sortie), afin d’uniformiser le flux d’air et d’essayer de limiter les points chauds.

La gamme de ventilateurs à filtre Fandis

Le débit d’air maximal, la pression statique et la valeur de fonctionnement que vous trouverez dans les fiches techniques de nos produits correspondent à une armoire vide. Tenez en compte lors de votre choix du modèle le plus adapté à votre armoire électrique, surtout en cas de haute densité d’installation.

Pour en savoir plus, rendez-vous sur notre site fandis.com et découvrez nos produits pour les armoires électriques. Vous pouvez également consulter nos articles sur les ventilateurs à filtre. Pour plus d’informations, n’hésitez pas à nous contacter ou à nous laisser un commentaire sur cet article. Un de nos techniciens vous répondra au plus vite.