Régulation inverter vs tout ou rien!

[babar]

Alors voilà je suis tombé sur deux publications, confrontant l'inverter et le scroll....à la lecture!

http://www.e2ltd.com/download/Publication_ATEE.pdf

http://www.e2ltd.com/download/Publicati ... _ADEME.pdf

Un petit résumé pour les flémards quand même...

La plupart des moteurs utilisés dans l’industrie du froid sont des moteurs à deux paires de pôles, dont la vitesse de
rotation est de 3 000 tr/mn. L’application de la vitesse variable à cette technologie de moteur, engendre une faible
plage de régulation. Cette limite est générée par la limite haute des moteurs électriques. Il n'y a aucune contradiction
à faire tourner un moteur électrique à de faibles vitesses de rotation.
Ainsi la Variation Electronique de Vitesse (VEV) ne permet des gains énergétiques que si elle est intégrée dès la
conception du compresseur et aussi celle de l’installation. La plage de variation va de la limite basse fixée par la
lubrification du compresseur, à la limite haute fixée par la vitesse de rotation maximale du moteur électrique. Les
vitesses de rotation des modèles VEV varient entre 1 000 tr/mn et 7 000 tr/mn, d’où une aisance de variation de la
puissance frigorifique.

Pour les systèmes à vitesse fixe, on constate que la
consommation d’énergie n’est pas proportionnelle à la
charge thermique. Moins cette charge thermique est
importante plus la consommation énergétique l’est. Ces
constats ont été faits en réalisant des scénarios
thermiques où les charges sont variables de 10 à 100%
par pas de 10%. Ces scénarios thermiques discrétisés
permettent la comparaison des consommations
d’énergie des deux types de compresseurs : à vitesse et
à vitesse variable.

Une fois connues les consommations d’un compresseur à vitesse variable et d’un compresseur à vitesse fixe pour les
10 pas de puissance variant de 10 à 100 %, il a été vérifié qu’il est possible de prévoir la consommation pour des
scénarios thermiques divers en agrégeant les consommations élémentaires mesurées pour chaque pas de puissance.
Deux exemples sont présentés sur les figures 8 et 9 avec des variations de charge thermique sensiblement différentes
entre le scénario thermique n° 1 et le scénario thermique n° 2. Une durée de 24 heures a été choisie comme référence
de temps pour ces scénarios.

Dans l'ordre, scénario 1 et 2:

Conclusions
Les résultats de mesure montrent que la réduction de consommation électrique sur une journée est de 18% pour le
scénario thermique 2 et de 13% pour le scénario thermique n°1. Les mesures mettent en évidence un accroissement
des gains énergétiques lorsqu’il y a accroissement des temps de fonctionnement à faible charge thermique.
Des procédés industriels vont être étudiés pour analyser des temps de fonctionnement typiques hors du régime
nominal et pour connaître la variation des niveaux de charge thermique. Ceci permettra de prévoir, sur une base
annuelle, les gains énergétiques associés à la vitesse variable et permettra aussi le calcul du temps de retour
d’installations de ce type.

[ummolae]

Bon donc finalement on ne sait pas encore

Si si, on commence à savoir, l'étude de l'ADEM nous dit que la consommation électrique d'un groupe inverter est inférieure de 43% sur une charge thermique de 20% comparativement à un groupe classique.

Pour une charge de 100%, le gain se tend vers ZERO.

Sur une charge thermique moyenne (mi saison) le gain sera encore d'environ 20%, d'ou l'intérêt dans la technique Inverter de n'avoir pas un groupe calculé au plus juste.

[babar]

Salut

Non on ne sait pas, on ne peut pas affirmer que c'est mieux en tout cas. Une installation type, on sera plutôt sur le schéma thermique numéro 1 avec une charge variable tout au long de la journée, donc on peut estimer que dans le meilleur des cas on sera 10% plus performant. Avec une régul plus ou moins hasardeuse on doit surement être moins...(par exemple les limitateurs d'ambiance qui coupe l'inverter à température, on divise allègrement par deux le bénéfice vu plus haut).

[babar]

J'ai posté un peu tardivement...

Mais les valeurs de 20 et 43% c'est avec des temps de fonctionnement tout ou rien de combien de temps? On est d'accord et les études le montre qu'une machine inverter et tout ou rien à 100% de charge thermique c'est du pareil au même à part peut être un léger meilleur rendement du moteur inverter et encore le bénéfice doit être perdu avec la régul de puissance électronique. Mais si on colle de l'inertie thermique sur du tout ou rien de manière à simuler une charge thermique se rapprochant des 100%, on obtient les mêmes perf! D'où l'intérêt du ballon tampon et comme on ne le répètera jamais assez, un ballon tampon digne de ce nom ce n'est fait pour limiter les court cycle compresseur mais pour faire de long cycles!

Donc inverter + faible volume d'eau = ToR avec fort volume d'eau = performance similaire

[ummolae]

Non on ne sait pas, on ne peut pas affirmer que c'est mieux en tout cas.

Je ne suis pas du tout d'accord avec toi, dans le graphe que j'ai présenté, il y a bien une diminution de 43% de la conso électrique pour une charge thermique égale à 20% du nominal, vrai également que cette différence s'amenuise pour égaler quasi 0 pour une charge de 100%.



L'on voit également sur ce dernier graphe qu'un groupe Inverter ne doit pas fonctionner à 100% de sa puissance nominal, mais environ au 3/4, d'ou l'intérêt de faire un dimensionnement correct pour le faire fonctionner dans les meilleures conditions souhaitables en terme de rendement

[babar]

Je ne suis pas du tout d'accord avec toi, dans le graphe que j'ai présenté, il y a bien une diminution de 43% de la conso électrique pour une charge thermique égale à 20% du nominal, vrai également que cette différence s'amenuise pour égaler quasi 0 pour une charge de 100%.

Oui mais si on fait en sorte que la charge thermique d'une ToR ne soit pas de 20% justement, la différence de rendement s'amenuise et de plus je pense qu'il faut faire le distinguo entre une pac qui est sur une charge constante sur plusieurs heure et une pac qui va moduler en passant du simple au double de puissance en quelques minutes.

Sur le graphique ci dessus on voit que plus la vitesse de rotation diminue et plus le COP baisse soit plus la puissance diminue et plus le COP baisse. Dans un même temps on dit que plus la charge thermique est faible est meilleur est le COP soit plus la puissance de la machine baisse est meilleurs sont les performances, un peut contradictoire quand même!
Mais cela permet de montrer du doigt une chose, le seul point qui fait qu'il y a différence de performance entre ces deux régulations, malgré les infos vu plus haut, c'est le nombre de démarrages machine. Donc c'est bien ce point qui fait pécher notre bonne vieille pac ToR. Remédier à ce problème, rien de plus facile, simuler la charge thermique tant convoité de façon a sonner le match nul.

Pour moi, pour l'instant (il y a encore de l'analyse dans l'air):

inverter + faible volume d'eau = ToR avec fort volume d'eau = performance similaire

Ceci sachant que les régul inverter ne sont infaillibles.

[nappe phreatique]

Salut !

D'abord un grand merci à Babar pour ces publications dont je suis friand

J'ai rapidement parcouru les deux liens, et le couperet tombe clairement :

Avantage à la variation de vitesse (Inverter) pour un circuit avec une inertie strictement IDENTIQUE avec un hysteresis de 2°C. C'est donc OUI, mais NON.

En bref, vous prenez une installation sans BT dont les deperditions à 100% sont de 10kW, vous mettez soit une PAC de 10 kW INERTER, soit une PAC de 10 kW TOR, et, bien sur, victoire à l'inverter à faible charge.

Sauf que, dans cette publi, le volume d'eau total de l'installation n'est pas donné (vraiment dommage !!)

Et, plus grave, aucune adaptation du volume d'eau n'a été fait pour la solution TOR (il est clair que c'est le même pour les cas TOR et INVERTER dans la seconde doc, il faut regarder le volume d'eau glycolée réchauffée par les resistances).

Du coup, le resultat est sans surprise mais aussi presque sans interet (si ce n'est constater que l'inverter marche au mieux ver 70% de Pmax)

Les deux vraies questions sont :
- Inverter vs TOR avec BT optimisé, qui est le plus performant ?
- en terme de cout/retour sur investissement/fiabilité vaut mieux investir dans une PAC TOR + un gros BT ou dans une PAC inverter ?

En resumé, si il est plus interessant d'acheter une grosse bombonne qui ne coute presque rien, ou une electronique de puissance couteuse associée à un compresseur imaginé des l'origine pour etre inverter.

Le gain inverter devra etre significatif pour que la technologie variation de vitesse enterre le TOR, car le cout d'un BT est faible, et l'absence de pieces en mouvement du BT lui donne un fiabilité definitivement superieure à une electronique de puissance.

Ces publi sont interessantes mais ne nous donnent pas encore la reponse

[babar]

Salut nappe phré

Sur un des PDF il y a le temps de fonctionnement de la pompe fonction de la charge mais je ne sais pas si on nous donne l'hysterese de la pompe, ca nous permettrait d'évaluer le volume d'eau. Si j'ai un peu de temps dtaleur, jregarde ca....

[babar]

Salut

Mais ca sera pareil, avec du digital scroll ou autre chose, à 100 % de charge les performances seront les mêmes! L'avantage du digital scroll c'est que ce type de régulation (développé par copland) permet de descendre très bas dans les tours, 10% de la vitesse nominal il me semble. Donc toujours avantage aux systèmes à faible inertie.

[babar]

Salut

Quelqu'un connaitrait la formule pour faire le rapprochement entre fréquence d'alimentation et vitesse de rotation? Ceci pour pouvoir vérifier l'influence sur les cop catalogue.
Merci

[hd31]

Ca va dépendre du nombre de pôles du moteur. Par exemple, en 50Hz, on va avoir 3000RPM avec un 2 pôles, 1500RPM avec 4 pôles et 750RPM en 8 pôles.

[ummolae]

Dans la régulation du Scroll Digital, le moteur du compresseur tourne toujours a la même vitesse, la modulation de puissance de 10 à 100% se fait en TOR rapide par la séparation des 2 spirales composant le compresseur et en modulant les temps de séparation et de remise en contact, la régulation ne fait que d'envoyer des signaux carrés sur l'électro de commande sur un cycle complet de 20 secondes, ci-après un schéma qui vous permettra de comprendre ce mode de fonctionnement :

[hd31]

Ma réponse n'était là que pour dire que ça dépend...du moteur et du compresseur. Mais l'Inverter ne concerne pas que les compresseurs Scroll. Sur le sujet, j'avoue mes limites !

[ummolae]

Je pense que d'ici là, dans un avenir très proche sera disponible en France une nouvelle génération de pac avec variation de puissance sans "Inverter" et son électronique "pléthorique".

Salut RV, je pense effectivement que le digital scroll fera la concurence avec les modèles inverter, les 2 technologies se feront face car chacune aura ses avantages, comme d'autres.
Ce n'est pas pour autant que la régulation des groupes Digital Scroll soit moins Electronique que les systèmes Inverter, elle est seulement différente, les Américains ne sont pas plus bêtes que les Japonais en matière commerciale, cette fois ci, ce ne sont pas seulement les cartes électroniques qu'il faudra changer, mais le bloc complet.



Comme le Digital Scroll fonctionne en quasi TOR il lui faudra obligatoirement un système de limitation d'intensité , d'ou le petit boitier en plus ci-dessous.



Ce n'est pas demain la veille que nous retrouverons des systèmes à l'ancienne avec un simple contacteur Marche/Arrêt.

[hd31]

Le limiteur d'intensité est celui que l'on retrouve dans les Amzair monophasées. Je n'ai pas encore eu l'occasion d'en ouvrir un (je ne sais donc pas ce qu'il y a dedans, ni comment ça fonctionne), mais j'avais fait des mesures à l'oscilloscope avec un capteur de courant, et c'est très efficace.