Les entraînements Siemens conquièrent la climatisation

insight 1/2020

Dans un bâtiment citadin de bureaux et d'habitations près de la Paradeplatz de Zurich, Siemens entre en nouveau territoire: Pour la première fois, un système d'entraînement à réluctance de Siemens est utilisé dans le domaine du chauffage, ventilation, conditionnement d'air (CVC). Cela est rendu possible non seulement par le convertisseur de fréquence Siemens, mais aussi par la volonté d'innovation de la Belvedere SA de Zurich.

 

Le bâtiment de 85 ans situé dans le Bleicherweg avec ses formes arrondies et ses oriels possède une histoire intéressante: Il a abrité le premier restaurant végétarien de Zurich et dans les années 50, le cinéma «Cinémonde» occupait le rezde-chaussée. Depuis 2015, le propriétaire, la société de gestion immobilière Belvedere SA Zurich, rénove le bâtiment. En plus de la mise aux normes antisismiques, l'amélioration de l'efficacité énergétique a aussi fait partie du projet. Ainsi, un système de gestion du bâtiment régule à présent de façon centrale les besoins en froid et en chaleur, avec des robinets de commande sur les radiateurs et des capteurs de température dans toutes les pièces. Une grande partie des travaux de rénovation ont été projetés par R. Wüthrich Engineering.

 

Les moteurs à réluctance – redécouverts et optimisés

 

Lorsque Raphael Wüthrich, co-propriétaire de la Belvedere SA et ingénieur indépendant a contacté son ancien collègue de chez Siemens Markus Ingold, il est parti du principe que des moteurs asynchrones entraîneraient les futurs ventilateurs centraux. Markus Ingold, Responsable produit General Motion

Control chez Siemens, a cependant proposé une autre solution: «Lorsque Raphael m'a contacté, j'étais tout feu tout flamme: Son application CVC était comme taillée sur mesure pour notre combinaison de moteur à reluctance et du nouveau convertisseur de fréquence G120X.» Le client obtient ainsi le plus haut rendement possible et économise beaucoup d'énergie. C'est justement dans le domaine de la charge partielle, dans lequel une installation CVC fonctionne la plupart du temps, que ces systèmes d'entraînement permettent un fonctionnement économique en énergie. Pour pouvoir bénéficier réellement des avantages du système, le moteur à reluctance devait être utilisé avec un convertisseur parfaitement adapté – les convertisseurs actuels sont, en comparaison avec les précédents, aussi sensiblement plus petits et moins chers. Siemens optimise avec cette technologie de moteurs le rendement, sans modifier la taille de ces moteurs. Il est ainsi possible de les intégrer sans grandes modifications dans des installations existantes. Les fonctionnalités comme le mode veille ou les mises en cascade sont intégrées dans le convertisseur et aident encore plus à réduire la consommation énergétique.

 

 

Interaction parfaite

 

Raphael Wüthrich a remplacé l'automate de l'installation par une Simatic S7-1500 et l'a complètement reprogrammée avec presque 1000 entrées et sorties, et il a intégré dans tout le bâtiment des capteurs climatiques supplémentaires. Il est très soucieux de l'environnement: «Je me suis demandé comment je pouvais optimiser la consommation énergétique d'un bâtiment ancien existant et simultanément améliorer le confort des locataires.» La Belvedere SA possède 20 m² de l'installation photovoltaïque EWZ (société d'électricité de la ville de Zurich) sur le complexe scolaire Allenmoos et couvre ainsi environ un cinquième de tout le courant pour le Bleicherweg. 

 

Les deux nouveaux moteurs pour l'air d'alimentation et d'évacuation avec des puissances de 11 kW et 7,5 kW ont été montés par Wüthrich. Il ne tarit pas d'éloges: «Le rendement des moteurs pourrait difficilement être meilleur – ils sont très robustes dans le domaine de la charge partielle et ne chauffent pas.» L'installation qui, à pleine charge brasse 15 000 m³ d'air par heure, possède un système de récupération de chaleur et de froid. La chaleur est produite en hiver via des radiateurs, l'installation assure en cette saison un débit volumique de base pour le remplacement de l'air. Grâce à une régulation en cascade, l'air d'arrivée et de sortie interagissent parfaitement et la température extérieure est aussi prise en compte. L'installation est commandée depuis un PC dans un environnement WinCC Advanced. Les locataires ne peuvent certes pas régler la température eux-mêmes, mais Wüthrich peut au besoin régler le climat des pièces à distance par une appli smartphone.

 

 

Des chiffres prometteurs

 

La nouvelle installation est à présent depuis quelques mois en fonctionnement; il est encore un peu tôt pour évaluer la consommation énergétique. Wüthrich s'en est cependant soucié auparavant, en calculant et en visualisant son installation avec le programme de calcul gratuit SinaSave de Siemens. Une comparaison du moteur à reluctance avec un produit conventionnel bon marché a permis de déterminer que le système réalisera l'économie de 1,8 tonnes de CO2, avec une réduction des coûts de 500 CHF directement imputée à la comptabilité. Selon Markus Ingold, les moteurs à reluctance vont faire leurs preuves: «J'ai un sentiment très positif, suite au succès de ce projet. Je suis persuadé que ce système d'entraînement a un grand avenir devant lui, dans le domaine des CVC.»

«Le rendement des moteurs pourrait difficilement être meilleur – ils sont très robustes dans le domaine de la charge partielle et ne chauffent pas.»
Raphael Wüthrich – Propriétaire de R. Wüthrich Engineering

La technique en bref

 

Les moteurs à reluctance Simotics VSD4000 avec une puissance nominale de 0,55 kW à 45 kW sont une alternative attractive aux moteurs asynchrones conventionnels. Le nouveau convertisseur de fréquence Sinamics G120X a été spécialement développé pour le secteur des infrastructures et pour les applications CVC dans l'automatisation des bâtiments et se pose ainsi comme le premier choix pour les moteurs qui pompent de l'eau ou brassent de l'air. L'outil en ligne SinaSave permet de calculer les économies d'énergie potentielles et de comparer différents produits pour les systèmes d'entraînement. 

 

Boîte d'info

Belvedere SA Zurich

 

Belvedere SA Zurich est une société de gestion immobilière située près de la Paradeplatz. Le bâtiment principal remarquable et âgé de 85 ans dans le Bleicherweg abrite des sociétés du domaine de la finance et du conseil en ressources humaines. L'immeuble a été modernisé au cours des dernières années et offre aujourd'hui un grand confort et un niveau de qualité d'aménagement intérieur élevé. 

 

Belvedere AG

 

 

R. Wüthrich Engineering

 

L'entreprise de technique système et d'automatisation fournit des services dans le domaine de l'automatisme industriel et dans la technique des bâtiments. Leur offre comprend la technique d'entraînement, le dimensionnement de moteurs et Motion Control, ainsi que la planification d'automatisation de bâtiment et la configuration KNX. 

 

rwuethri.ch