Volume 21, numéro 1, Mars 2007

Le contrôleur de ventilation NOVEO-AIRMC chez Canadel : des économies d’énergie spectaculaires

La compagnie CANADEL, de Louiseville, Québec, conçoit et fabrique des meubles en bois d’une grande variété de styles, couleurs et finis. L’utilisation d’un nouveau système de contrôle intelligent dans ses ateliers de peinture lui apporte des économies d’énergie substantielles.

Lors de la fabrication, la finition comporte l’application de teinture et de laque claire dans des cabinets de peinture. Pour assurer une bonne qualité de l’air, chaque cabinet est muni d’un système de ventilation autonome. L’air évacué doit être remplacé par de l’air neuf, lequel doit être chauffé à la température de l’atelier. Initialement, le contrôle du système de ventilation était du type tout ou rien : l’opérateur du cabinet démarrait le ventilateur à pleine puissance au début de son quart et l’arrêtait à la fin. Puisque l’activité de peinture est ponctuelle (30 à 40% du temps) et non continue, il en résultait un gaspillage d’énergie important pour le ventilateur et, surtout, pour le chauffage de l’air d’appoint.

La société NOVEO Technologies de Montréal a mis au point un contrôleur de ventilation innovant qui procure des économies d’énergie. Le ventilateur est entraîné par un moteur à haute efficacité dont la vitesse est modulée par un variateur de fréquence. Le ventilateur ne démarre que lorsque l’opérateur actionne son pistolet de peinture. Il fonctionne alors à pleine vitesse jusqu’à l’arrêt du pistolet. Ensuite, la vitesse du ventilateur diminue par paliers jusqu’à zéro tant et aussi longtemps que l’activité de peinture n’a pas repris. Les pourcentages de vitesse et les délais de fonctionnement sont entièrement programmables. De plus, une sonde à composés organiques volatils (COV) fait démarrer le ventilateur et module son débit si la concentration augmente au-delà d’une valeur seuil.

Figure 1 : Cabinet de peinture avec contrôleur NOVEO-AIRMC

En n’évacuant que lorsqu’il y a besoin, le contrôleur diminue le volume évacué et donc la consommation de gaz naturel pour chauffer l’air de remplacement.

La communication entre le système de gestion du bâtiment de Canadel et les contrôleurs est assurée par protocole BACnet en utilisant les ports de communication intégrés de ces derniers. Canadel a installé le premier contrôleur en décembre 2005 et, forte des succès obtenus, a poursuivi en 2006 avec une implantation générale dans ses 56 cabi­nets de peinture.

NOVEO Technologies, avec l’appui financier de Gaz Métro et du Programme de recherche et de développement énergétiques dans l’industrie (PRDEI) de Ressources Naturelles Canada, a confié au Centre des technologies du gaz naturel (CTGN) le mandat d’évaluer les économies d’énergie obtenues grâce à ses contrôleurs.

Pour ce faire, durant deux jours, le CTGN a pris des mesures durant une application typique. Le débit fut mesuré par une sonde de Pitot calibrée par anémomètre à fil chaud. La puissance fut mesurée par pince ampèremétrique. Durant la première journée, le cabinet de peinture fonctionnait comme avant l’installation du contrôleur, c’est-à-dire qu’il était en mode manuel, ventilateur fonctionnant continuellement (figure 2a). Lors de la deuxième journée, le contrôleur NOVEO-AIRMC a été utilisé et les données de la figure 2b ont été recueillies.

Figure 2a : Données typiques avec évacuation continue

Figure 2b : Données typiques de l’évacuation avec NOVEO-AIRMC

La comparaison des consommations d’énergie a été effectuée sur la base d’un fonctionnement sur 250 jours/année, 9,5 heures par jour, et 4 992°C-jour de chauffe par année à Louiseville (Environnement Canada, Normales climatiques). Nous avons fait l’hypothèse que la consommation électrique incrémentale et la puissance appelée électrique incrémentale de l’unité de chauffage de l’air d’appoint étaient égales à celles du ventilateur du cabinet. Les coûts unitaires étaient 0,56$/m3 de gaz naturel, 4,2¢/kWh électrique consommé et 13,08$/kW électrique par mois pour l’appel de puissance.

Les économies d’énergie figurant au Tableau 1 démontrent l’efficacité du contrôleur et sa valeur en tant qu’innovation industrielle. La période de retour sur investissement se situe entre un et deux ans.

Tableau 1 : Économies annuelles obtenues grâce au NOVEO-AIRMC
pour un cabinet de peinture de 2,2 kW (3 HP)

Consommation reliée à la ventilation du cabinet Avec ventilation continue Avec NOVEO-AIRMC Économie absolue Économie relative
Chauffage de l’air d’appoint (m3 gaz) (Coût) 12 254
6 862$
4 848
2 715$
7 406
4 147$
60,4 %
Énergie électrique (kWh)1 (Coût) 8 020
337$
2 992
126$
5 028
211$
62,7 %
Puissance électrique appelée (kW)2 (Coût) 3,38
530$
1,72
269$
1,66
261$
49,2 %
TOTAL énergie (GJ) (Coût) 489,0
7 729$
192,8
3 109$
296,2
4 619$
60,6 %
59,8 %

1 Pour l’évacuation et l’unité d’air d’appoint.
2
Maximum mensuel pour l’évacuation et l’unité d’air d’appoint.

Pour Canadel, l’impact de la réduction de la consommation d’énergie est très important. En effet, un échantillonnage sur l’ensemble des contrôleurs permet d’estimer les économies annuelles à 272 500$ pour l’ensemble de l’usine.

Les économies d’énergie :

  • Sont d’autant plus élevées que le climat est froid;
  • Augmentent avec la plus grande utilisation de l’usine;
  • Sont plus élevées dans un cabinet de peinture de plus grande puissance.

Pour conclure, les employés y gagnent aussi en confort. Pour les opérateurs, le nouveau système améliore le confort en réduisant le niveau de bruit : celui-ci a été mesuré à 71,6 dBA (ventilateur à l’arrêt) vs 81,5 dBA (ventilateur à pleine puissance).

Jean-François Bond, ing. Ph. D.
Ingénieur de recherche,
Centre des technologies du gaz naturel

Richard Béraud, ing.
Conseiller principal
Groupe DATECH