Comment les débitmètres à ultrasons optimisent les performances énergétiques des bâtiments ?

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Quel est le lien entre les débitmètres à ultrasons et les performances énergétiques des bâtiments ?
La réduction de la consommation d’énergie est aujourd’hui une priorité. Les mesures d’efficacité énergétique des bâtiments sont de plus en plus considérées comme un moyen de parvenir à un approvisionnement durable en énergie, de réduire les émissions de gaz à effet de serre, d’améliorer la sécurité d’approvisionnement et de favoriser la compétitivité. 

Les débitmètres à ultrasons jouent un rôle essentiel dans la conception, la construction et le fonctionnement des bâtiments, appartements, hôpitaux, écoles, usines… Ils constituent une solution privilégiée pour optimiser les systèmes CVC (Chauffage,Ventilation, Climatisation) et les installations de réseaux d’eau. Leur conception non intrusive et leur précision inégalée contribuent à renforcer l’efficacité des applications et à faire baisser les coûts opérationnels.

Plus de 55% de la consommation totale d’énergie dans les bâtiments est due aux applications de chauffage et de refroidissement. Depuis 2020, la France est passée d’une réglementation thermique à une réglementation environnementale, la RE2020, particulièrement ambitieuse et exigeante pour la filière construction.

System-c instrumentation propose des solutions qui aident à la mise en conformité avec les spécifications, polices, normes et réglementations tout en optimisant les processus opérationnels.

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Vers la performance énergétique

Des outils de mesure intégrés, dotés de capteurs de température et de débit, permettent de mesurer les coûts énergétiques des applications hydroniques d’eau chaude et d’eau froide. Les mesures et les contrôles précis de l’énergie des systèmes fluides contribuent à réduire les dépenses et à rationaliser la gestion des coûts. 

Les mesures précises fournies par les compteurs d’énergie aident : 

  • à l’allocation des coûts énergétiques et au sous-comptage, 
  • à la distribution énergétique, 
  • au contrôle du système,  
  • aux calculs de l’efficience opérationnelle.

Vous êtes engagé dans une démarche d’efficacité et de maîtrise énergétique ou vous l’envisagez ?

Nous vous proposons une expertise, des solutions globales et innovantes qui s’intègrent dans vos projets :

AREE Building TFX 5000 Badger Meter
  • La remise à niveau des moyens de comptage existants et leur communication pour le relevé et l’analyse des données,
  • La définition du moyen de comptage le mieux adapté techniquement et économiquement s’inscrivant dans votre programmation et votre plan d’actions,
  • La fourniture de compteurs,
  • La mise en service des instruments,
  • Le suivi métrologique des appareils,
  • Le transfert et la gestion des données avec notre partenaire ASTERM, expert de la performance énergétique spécialisé dans le domaine du service en Génie Climatique,
  • Le traitement de linformation avec notre partenaire INNEASOFT et AREE BUILDING un logiciel de gestion de la consommation énergétique

Fiabiliser les systèmes hydroniques

Système CVC de refroidissement - photo Badger Meter

Les débitmètres fournissent des mesures précises pour les applications de chauffage et de climatisation hydroniques, utilisant l’eau comme source d’énergie. Ils procurent aux opérateurs des données détaillées nécessaires au maintien d’un système efficace et efficient.

Les avantages des systèmes hydroniques

  • Consomment moins d’énergie que les systèmes à air.
  • Assurent l’efficacité énergétique des bâtiments.
  • Réduisent les coûts d’exploitation.
  • Augmentent la durabilité des bâtiments.

De nouvelles avancées permettent aux installations commerciales de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) de répondre à des exigences strictes en matière d’efficacité énergétique et de s’intégrer automatiquement aux autres systèmes du bâtiment.

Les applications eau/Glycol

Tous les systèmes de chauffage et de climatisation hydroniques en circuit à boucle fermée sont remplis d’eau ou d’un mélange d’eau et d’antigel. Le Glycol, mélangé à l’eau, permet de transmettre la chaleur et de mieux la contrôler. Selon la proportion dans laquelle il est mélangé à l’eau, il abaisse son niveau de congélation et augmente son niveau d’ébullition. Le glycol garde sa forme liquide sous une plage de température extrêmement étendue. Il peut ainsi circuler dans des canalisations pour réutiliser la chaleur indésirable à un endroit mais nécessaire à un autre.

Les applications de Glycol et d’eau chaude impliquent la mesure des différences de température du fluide de transfert de chaleur (eau et/ou Glycol) dans les conduites d’alimentation et de retour du système de chauffage. La mesure du débit du fluide de transfert de chaleur permet également de calculer la quantité d’énergie thermique utilisée.

Equilibrer les systèmes CVC

Pour fournir une puissance de chauffe ou de refroidissement équilibrée, les systèmes hydroniques nécessitent une grande rigueur en matière de mesure du débit.

Le compteur US non invasif mesure l’énergie dans une boucle fermée. La source reçoit le liquide, le chauffe ou le refroidit, puis le fournit à une charge qui a besoin d’être chauffée ou refroidie.

schéma de montage débitmètre système CVC
Source : Badger-Meter

Les débitmètres contribuent à équilibrer correctement les systèmes d’eau réfrigérée et d’eau chaude. Ils permettent de minimiser les pertes de charge dues aux étranglements et de remplir les critères de débit optimaux. Ces instruments fournissent en outre des données précises utiles au responsable de l’équilibrage pour procéder à des contre-vérifications du système, y compris au niveau des relevés de la pompe, des relevés de chute de pression dans l’échangeur (le cas échéant) et des relevés totaux du système.

Garantir la répétabilité sur le long terme 

L’installation d’un système hydronique efficace constitue une étape cruciale, mais ce sont les outils de mesure du débit qui sont essentiels au maintien de sa précision à long terme

Les débitmètres doivent garantir la fiabilité et la répétabilité des mesures dans la boucle de l’échangeur, du système d’eau glacée, du tampon d’énergie thermique, de la chaudière, de la tour de refroidissement, de la pompe et des autres composants. Leur choix est donc une étape cruciale.

Optimiser les services d’eau et les systèmes de plomberie

Système de plomberie - photo Badger Meter
Photo Badger-Meter

 Optimiser et réaliser des économies 

Une mesure efficiente et efficace de l’eau est synonyme d’économies, tant en termes financiers qu’en termes d’énergie.

L’installation d’un réseau d’appareils de mesure du débit dans un système de canalisations garantit les bonnes performances de ce dernier. Il permet également de contrôler plus facilement l’utilisation en eau, eaux usées et eaux ménagères afin de mieux déterminer l’empreinte carbone d’un bâtiment.

L’intérêt d’un réseau d’appareils de mesure du débit :

  • Avoir accès à des mesures précises du débit pour vous aide à identifier les problèmes de décalage et à améliorer l’efficacité du système dans son ensemble ;
  • Mesurer la consommation pour réduire les dépenses et allouer avec précision les coûts de consommation d’eau, faciliter l’allocation des coûts ;
  • Mesurer la consommation d’eau, eaux usées et eaux ménagères participe à déterminer l’empreinte carbone de votre bâtiment ;
  • Optimiser le traitement, l’acheminement et les processus de gestion de l’eau afin de fournir une qualité d’eau constante.

Débitmètres à ultrasons : une technologie pertinente

Débitmètre à ultrasons TFX 5000 Dynasonics
Logo Badger Meter
Logo Dynasonics

Les débitmètres à ultrasons déterminent la vitesse d’écoulement d’un fluide par le jeu d’une onde ultrasonore émise à travers la paroi de la tuyauterie. Le grand intérêt de cette technologie est de pouvoir faire une mesure sans contact direct avec le fluide tout en préservant l’intégrité de l’installation.

Il existe deux types de technologies utilisées pour les débitmètres à ultrasons : méthode Doppler et méthode du temps de transit. Le choix pour l’un ou l’autre se fait essentiellement en fonction du taux de charge en particules ou de bulles en suspension dans le liquide. 

Schéma de fonctionnement débitmètre à ultrasons technologie de mesure temps de transit TFX 5000
La méthode du temps de transit fonctionne à un taux de charge en particules ou bulles limité à 10% en volume. L’instrument mesure le différentiel de temps entre un signal envoyé vers l’amont et un signal envoyé vers l’aval du flux d’écoulement. 
Schéma de fonctionnement débitmètre à ultrasons technologie de mesure Doppler
Le principe Doppler nécessite une charge de particules ou de bulles pour fonctionner car il mesure physiquement la vitesse de passage de ces éléments. La technique mesure le décalage de fréquence des ondes sonores réfléchies par les bulles de gaz ou les particules situées à l’intérieur du flux d’écoulement.

Les débitmètres à ultrasons Dynasonics® offrent la possibilité de travailler avec les deux technologies (version portable) ou avec des mesureurs distincts sur poste fixe. Dans ce cas les sondes utilisées ainsi que leur positionnement sont différentes pour les deux principes. Ils offrent une flexibilité d’utilisation sur une grande variété de tuyauteries de tailles différentes, sans perte de charge ni contact avec le liquide interne. L’absence de pièce mobile facilite l’entretien.

Gagnez du temps avec le débitmètre à ultrasons Dynasonics® TFX-5000

Quand les moyens conventionnels ne conviennent plus, le débitmètre à ultrasons TFX-5000 Dynasonics®  réduit le temps et les coûts d’installation car il ne nécessite aucun arrêt des opérations pendant sa mise en place. Une seule personne en moins d’une heure l’installe ! Il offre un gain de temps et une économie financière décisive.

Débitmètre à ultrasons TFX 5000 Dynasonics
Débitmètre à ultrasons TFX-5000 nouvelle génération 
  • Non invasif / sans contact. Il se fixe facilement à l’extérieur d’une tuyauterie sans contact avec le fluide à mesurer. Cette fonction est particulièrement utile dans les environnements où le liquide ne doit pas être exposé, comme les liquides caustiques, les eaux usées brutes ou l’eau ultrapure.
  • Pas d’arrêt d’installation. Grâce à ces capteurs non-intrusifs, le montage ne nécessite aucun arrêt d’installation ni de production. Les coûts d’installation sont réduits.
  • Configuration flexible. Différentes configurations sont disponibles, permettant de choisir le débitmètre qui convient à votre application spécifique.
  • Entretien minime. Ne contient aucune pièce mobile, ce qui élimine pratiquement le besoin d’entretien ou de remplacement de pièces au cours de la durée de vie du débitmètre.
  • Grande Précision. +/-1% de la valeur mesurée, ces compteurs offrent des mesures ultraprécises idéales pour l’optimisation des consommations énergétiques. 
  • Evolution de la technologie depuis 1982. Filtration des bruits parasites, double étage DSP (Digital Signal Processor- principe d’échantillonnage).

Comment fonctionne le débitmètre à ultrasons TFX-5000 ?

Ce débitmètre à ultrasons clampé mesure la vitesse du fluide grâce à la méthode du temps de transit.

Les débitmètres à ultrasons mesurent la différence de temps de transit d’une onde ultrasonique dans le sens du courant et à contre-courant. Les ondes ultrasoniques sont émises alternativement vers l’amont et vers l’aval à travers la paroi de la tuyauterie puis dans le flux. Le décalage entre les deux courbes (exprimé en nano secondes) est directement proportionnel à la vitesse d’écoulement du fluide. La vitesse par la section interne de la tuyauterie  donne le débit.

Cette technologie met en œuvre deux transducteurs, qui sont fixés fermement sur la  tuyauterie avec un gel couplant entre les surfaces de contact (pas de présence d’air pour permettre la propagation optimale de l’onde ultrasonique). Ils sont alternativement émetteurs puis récepteurs permettant ainsi la propagation à travers la paroi puis dans le liquide de l’onde acoustique à fréquence modulée.

Les mesures de débit sont bidirectionnelles et particulièrement adaptées aux liquides à faible teneur en particules en suspension ou bulles de gaz. L’énergie calculée est issue de la mesure de débit volumique et des deux mesures de températures entrée et sortie de l’échangeur. 

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