Réduction de la consommation énergétique des électrovannes

Figure 1 : Électrovanne 2/2 voies

La réduction de la consommation énergétique des électrovannes peut entraîner des économies mesurables et une amélioration de l'efficacité du système. Étant donné que les électrovannes sont largement utilisées pour contrôler le débit des fluides, même de légères améliorations de leur consommation d'énergie peuvent se traduire par des économies globales significatives. Cela implique de choisir des vannes avec des puissances nominales plus faibles, d'utiliser des matériaux ou des modèles avancés, et de minimiser le temps d'activation. Cet article examine diverses techniques d'optimisation de la conception et du fonctionnement des électrovannes, en soulignant l'importance des innovations écoénergétiques.

Table des matières

• Sélection de la taille correcte de la vanne
• Modèle ou type d'électrovanne
  • Normalement ouverte vs normalement fermée
  • Directe vs indirecte
  • Électrovannes bistables
  • Bobines à impulsion et maintien
• Schémas de cycle
• Électrovannes avec minuteries

Sélection de la taille correcte de la vanne

Choisir la bonne taille pour l'électrovanne minimise la consommation d'énergie. Une vanne surdimensionnée gaspille de l'énergie de deux manières :

• Capacité de débit excessive : Une vanne avec un débit supérieur aux exigences du processus laisse passer plus de fluide que nécessaire, gaspillant inutilement de l'énergie.
• Sélection inappropriée de la bobine : Les vannes surdimensionnées nécessitent souvent des bobines plus grandes pour fonctionner. Ces bobines plus grandes consomment plus d'énergie, même lorsque la vanne ne contrôle pas activement le débit.

Il est toujours préférable de sélectionner une électrovanne avec le débit approprié (Kv ou Cv) et de l'associer à la taille de bobine correcte. Cela réduit la consommation d'énergie globale du système.

Modèle ou type d'électrovanne

La consommation d'énergie peut varier considérablement selon les différents types d'électrovannes.

Normalement ouverte vs normalement fermée

Une électrovanne normalement ouverte (NO) reste ouverte lorsqu'elle n'est pas alimentée, tandis qu'une vanne normalement fermée (NC) reste fermée. Lors du choix entre les configurations NO et NC, la sécurité doit être la considération principale, suivie de l'efficacité énergétique.

Si la fonction par défaut de la vanne est de bloquer le débit, une vanne NC est préférable car elle reste fermée sans consommer d'énergie. L'utilisation d'une vanne NO dans de tels cas entraîne une consommation d'énergie inutile, car elle doit rester alimentée pour rester fermée.

Lisez notre article sur les électrovannes normalement ouvertes vs normalement fermées pour plus de détails.

Normalement ouvert vs normalement fermé

Une électrovanne normalement ouverte (NO) reste ouverte lorsqu'elle n'est pas alimentée, tandis qu'une vanne normalement fermée (NC) reste fermée. Lors du choix entre les configurations NO et NC, la sécurité doit être la considération principale, suivie de l'efficacité énergétique.

Si la fonction par défaut de la vanne est de bloquer le flux, une vanne NC est préférable car elle reste fermée sans consommer d'énergie. L'utilisation d'une vanne NO dans de tels cas entraîne une consommation d'énergie inutile, car elle doit rester alimentée pour rester fermée.

Lisez notre article sur les électrovannes normalement ouvertes vs normalement fermées pour plus de détails.

Direct vs indirect

Les vannes à commande indirecte sont plus économes en énergie, car elles utilisent la pression du fluide pour activer la vanne. Elles sont idéales pour les applications sensibles à l'énergie, telles que les systèmes CVC et l'irrigation automatisée. Une électrovanne à action directe nécessite une alimentation électrique continue pour maintenir sa position.

Électrovannes bistables

Les électrovannes bistables maintiennent leur position ouverte ou fermée sans alimentation continue. Elles sont très économes en énergie et idéales pour les applications alimentées par batterie ou mobiles.

Figure 2 : Électrovanne bistable

Bobines à impulsion et maintien

La bobine à impulsion et maintien applique initialement une tension élevée pour actionner rapidement l'électroaimant, puis réduit la tension pour maintenir sa position. Les électrovannes, telles que la Burkert 6014 et la Burkert 6407, utilisent des bobines à impulsion et maintien pour minimiser la consommation d'énergie. Ces bobines sont plus courantes dans les électroaimants alimentés en courant continu. Ces électroaimants maintiennent un courant constant, ce qui peut entraîner une consommation d'électricité plus élevée.

Cycles de fonctionnement

Les cycles de fonctionnement décrivent la fréquence et la durée pendant lesquelles une vanne reste en position ouverte ou fermée pendant son fonctionnement. Les électrovannes fonctionnent selon différents cycles, en fonction des besoins spécifiques du système. Les électrovannes qui fonctionnent fréquemment (avec des cycles d'ouverture-fermeture rapides) consomment plus d'énergie que celles avec des durées de cycle plus longues.

Pour optimiser les performances et l'efficacité, surveillez les cycles de fonctionnement et la consommation d'énergie tout au long de la journée. Les paramètres clés à suivre comprennent :

• Le temps nécessaire à la vanne pour changer d'état
• Le temps passé en position ouverte ou fermée
• La consommation d'énergie à chaque étape

Exemple

Comparons deux électrovannes en fonction de leur cycle de fonctionnement et de leur consommation d'énergie pour un système d'irrigation automatisé qui fonctionne une fois par jour pendant 30 minutes.

Étape 1 : Cycle de fonctionnement

Supposons que les deux vannes prennent le même temps pour s'ouvrir et se fermer et fonctionnent une fois par jour pendant 30 minutes.

Tableau 1 : Cycles de fonctionnement des vannes A et B

Étape 2 : Consommation d'énergie

Tableau 2 : Consommation d'énergie des vannes A et B

Calculons l'énergie pour chaque phase de fonctionnement afin de déterminer la consommation d'énergie quotidienne totale pour chaque vanne.

• Vanne A :
  • Ouverture : 0,05 Wh
  • Fermeture : 0,05 Wh
  • Position ouverte : 0,05 Wh (0,1 Wh/2 pour une demi-heure de fonctionnement)
  • Position fermée : 0 Wh (pas de consommation d'énergie)
  • Consommation quotidienne totale : 0,15 Wh
• Vanne B :
  • Ouverture : 0,03 Wh
  • Fermeture : 0,03 Wh
  • Position ouverte : 0,03 Wh (0,06 Wh/2 pour une demi-heure de fonctionnement)
  • Position fermée : 0 Wh (pas de consommation d'énergie)
  • Consommation quotidienne totale : 0,09 Wh

Conclusion

Sur la base de cette comparaison, la vanne B est plus économe en énergie pour ce cycle de fonctionnement spécifique. Cependant, le coût, les besoins de maintenance et la complexité du système doivent également être pris en compte pour prendre une décision éclairée.

Remarque : Les valeurs de consommation d'énergie dans le tableau représentent une utilisation typique des électrovannes. Elles intègrent à la fois la puissance initiale requise pour ouvrir la vanne et la puissance de maintien nécessaire pour la garder ouverte. Les valeurs du tableau sont moyennées pour refléter la consommation d'énergie quotidienne globale.

Électrovannes avec minuterie

Les électrovannes avec minuterie optimisent l'utilisation de l'énergie en activant la vanne uniquement pendant les périodes requises, évitant ainsi un fonctionnement inutile et le gaspillage d'énergie.

Figure 3 : Une minuterie analogique installée sur une électrovanne

FAQ

Qu'est-ce qu'une électrovanne à faible consommation ?

Une électrovanne à faible consommation fonctionne avec un minimum d'énergie, ce qui la rend idéale pour les applications alimentées par batterie ou sensibles à l'énergie.

Comment puis-je réduire la consommation de courant d'une électrovanne ?

Réduisez la consommation de courant en optimisant la conception de la bobine, en utilisant un contrôle PWM et en sélectionnant la bonne taille de vanne.

Pourquoi la faible consommation d'énergie d'une électrovanne est-elle importante ?

Une faible consommation d'énergie réduit les coûts énergétiques, prolonge la durée de vie de la batterie dans les systèmes portables et améliore l'efficacité globale du système.