Étude de cas : L'impact des performances insuffisantes

C'est une vérité universelle que même les systèmes les mieux conçus et les mieux installés sont sous-performants si les performances réelles du produit ne correspondent pas à celles annoncées par le fabricant. Il s'agit d'un problème sérieux, car les produits dont les performances sont insuffisantes peuvent

• ne pas être conformes à la réglementation
• consommer plus d'énergie
• créer une empreinte carbone plus importante
• entraîner des coûts d'exploitation élevés
• ne pas répondre aux exigences de l'utilisateur final
• être plus sujet aux défaillances et aux pannes.
• avoir un impact sur d'autres parties du système
• entraîner des pénalités, des litiges et des atteintes à la réputation.

Il est essentiel de savoir que même une légère sous-performance peut avoir un impact important sur le cycle de vie du produit. L'étude de cas suivante, réalisée par le fabricant certifié BAC, explique l'impact d'une tour de refroidissement peu performante sur l'ensemble du système CVC.

Le projet

Une nouvelle tour de refroidissement est nécessaire pour une application HVAC industrielle, fonctionnant toute l'année, avec une variation de charge de 100 % en été à 80 % en hiver. La tour de refroidissement pour cette application serait sélectionnée pour des conditions estivales afin de refroidir 52 l/s d'eau de 32°C à 27°C à une température de bulbe humide d'entrée de 21°C. La capacité de refroidissement à rejeter serait de 1 090 kW. 

Les tours de refroidissement

Le décideur a le choix entre deux tours de refroidissement. Le modèle A est une tour de refroidissement certifiée, dont les performances ont été vérifiées de manière indépendante. Le modèle B n'est pas certifié. Ses données n'ont pas été vérifiées et, à l'insu du prescripteur, ses performances réelles correspondent à 80 % du service requis dans les conditions spécifiées. Par conséquent, le modèle B a une eau d'alimentation plus chaude de 1,2°C que celle prévue et l'installation sera pénalisée toute l'année par la température plus élevée de l'eau d'alimentation. Il faudra par exemple un bulbe humide de 19,3°C pour fournir les températures d'eau requises de 32°C / 27°C.      

Le modèle B est disponible à un prix légèrement inférieur (environ 10-15% moins cher). Notez que le client ne peut pas dire que le modèle B sera moins performant sur la base des données dimensionnelles et des valeurs nominales pour la puissance du ventilateur et le son. 

Performances dans les conditions de conception

Le modèle A fonctionnera comme prévu dans les conditions de conception spécifiées. Le modèle B devra fonctionner légèrement en dehors des conditions de conception pour atteindre la capacité de refroidissement de 1 090 kW. L'impact des performances insuffisantes du modèle B se répercutera sur l'ensemble du système, pour les raisons suivantes :

• Le refroidisseur installé ne s'arrêtera pas totalement en raison d'une pression trop élevée ; en raison de l'eau plus chaude de 1,2°C, le refroidisseur se déchargera et sa capacité diminuera, mais il ne tombera pas en panne. Le résultat final sera une perte de confort ou, dans le cas d'applications industrielles, un ralentissement du processus de production. 
• Dans les climats typiques de l'Europe centrale, il y aura moins de 100 heures pendant lesquelles la température du bulbe humide sera supérieure à 19,3°C, réparties sur quelques jours d'été.

La sous-performance peut sembler légère. En fait, il peut y avoir plusieurs années de mauvais étés, au cours desquelles les conditions de température de l'eau ne sont jamais dépassées. Pourquoi s'agit-il donc d'un problème majeur ? La réponse ne peut être trouvée qu'en examinant l'impact économique annuel. En comparant le modèle A et le modèle B, nous constatons que les besoins en kWh du ventilateur pour le modèle A seront de 27770 kWh et pour le modèle B de 25400 kWh seulement, en raison du moteur de ventilateur plus petit.  Cependant, regardez l'énergie électrique nécessaire pour le refroidisseur :  Pour le modèle A, nous avons besoin de 1 114 360 kWh, mais pour le modèle B, les besoins du refroidisseur passent à 1 178 700 kWh, soit près de 6 % de plus. Si l'on additionne donc les kWh du refroidisseur et du ventilateur, le modèle B nécessite encore 5 % d'énergie électrique en plus sur une base annuelle. 

Exemple de coûts d'exploitation supplémentaires pour une tour de refroidissement non certifiée + refroidisseur = +12 394 €/an à un prix modeste de 0,20 €/kWh :     

Il convient de noter que les prix de l'énergie ont connu d'importantes fluctuations au cours des deux dernières années. Le taux d'augmentation du kWh, à son maximum en janvier 2023, aurait été de 0,50 €/kWh = +30 985 €/an !

Mais ce n'est pas tout. En plus des coûts électriques, le modèle B consomme plus d'eau parce que le refroidisseur doit travailler plus fort, ce qui signifie qu'il faut dissiper plus d'énergie perdue et que plus d'eau s'évapore. Dans notre exemple, le modèle B consommera 500 m³ d'eau de plus par an.  Si l'on tient compte du coût très modeste de l'approvisionnement en eau, des eaux usées et des produits chimiques (3,61 €/m³), cela représente un coût supplémentaire de 1 805 € par an. 

Conclusion : coûts globaux

Le coût d'exploitation annuel supplémentaire total pour l'eau et l'électricité du système avec le modèle B est de 14 199 €. Cela représente environ la moitié du coût initial de la nouvelle tour de refroidissement et montre que le petit avantage lié au prix de l'installation est une fausse économie. À long terme, le modèle A constitue un choix plus économe en énergie, plus efficace, plus fiable et plus économique.   

Les tests de performance thermique certifiés garantissent la performance et éliminent à la fois les risques et les suppositions pour obtenir l'économie du système. 

Trouver des produits certifiés

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