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Conception de bâtiments, CVC et plomberie

Badger Meter optimise la mesure de la vapeur dans un grand centre d'éducation

Un grand centre d'éducation

Devait suivre avec précision l'utilisation de vapeur afin d'améliorer la gestion des ressources de chauffage et d'économiser de l'énergie

Les débitmètres à cône à pression différentielle Preso® offrent une précision et une variation supérieure afin d'améliorer la gestion des ressources énergétiques.

Sur les grands campus, plus particulièrement ceux situés dans les États du Midwest et de l'est des États-Unis, la mesure du débit de la vapeur est un défi majeur. Les exploitants de ces établissements désirent suivre avec précision l'utilisation de la vapeur dans le cadre d'un effort général d'amélioration de la gestion des ressources en chauffage et d'économie d'énergie. Toutefois, les technologies conventionnelles de mesure posent de nombreux inconvénients sur le plan du rendement.

Dans de nombreux cas, il est nécessaire d'installer des équipements de mesure du débit dans des zones des bâtiments où l'espace pour les conduites est extrêmement limité. Cela pose un problème, car les débitmètres nécessitent généralement d'importants tronçons de tuyauterie droite en amont et en aval de l'installation pour fonctionner correctement.

Les exploitants de ces établissements subissent également des conséquences financières pour la production de vapeur qui passe par un débitmètre, mais qui ne peut être mesurée. Ces pertes de vapeur, connues sous le nom de « limite de débit minimum », sont associées au taux de variation de certains modèles de compteurs.

Choisir la bonne solution

Tout comme d'autres établissements d'enseignement supérieur, une grande université de l'est des États-Unis a cherché à améliorer l'utilisation de ses ressources en vapeur. La bibliothèque de l'université contient environ 1,5 million de volumes, plus de 200 ordinateurs et a une capacité d'accueil de 1 500 étudiants. Le système de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) du bâtiment utilise la vapeur.

Les exploitants de ce bâtiment de l'université ont établi certains critères essentiels pour leur système de mesure de la vapeur :

  • Évaluation de la consommation d'énergie en continu afin d'établir des étalons;
  • Vérification de l'efficience de l'utilisation de la vapeur;
  • Mise en place d'objectifs pour les secteurs du bâtiment affichant la plus grande consommation de vapeur;
  • Mise en œuvre d'un programme d'entretien préventif des éléments du système;
  • Orientation pour les décisions futures en matière de gestion de l'énergie.

Après avoir envisagé d'autres solutions de mesure du débit de vapeur, l'université a acheté les débitmètres à cône à pression différentielle Preso® de Badger Meter. Ces compteurs fournissent des mesures très précises et répétables pour les liquides, les gaz et la vapeur. Leur conception permet une précision plus durable et une perte de pression permanente plus faible que les autres compteurs, ce qui réduit les coûts d'entretien et d'exploitation. Le cône peut être construit pour répondre aux spécifications de pression et de température les plus élevées et être équipé de capteurs de température à résistance et de transmetteurs afin d'offrir une solution économique de mesure de débit massique ou d'énergie.

Le débitmètre à cône à pression différentielle Preso possède un élément en forme de cône qui façonne le débit avant le raccord de mesure de pression différentielle, sans influencer le débit avec une surface pointue, ce qui permet d'obtenir un signal extrêmement stable pour la mesure et une usure minimale sur le côté conique. La conception exclusive du compteur permet également de redresser le débit sans qu'il soit nécessaire d'ajouter des conduites en amont et en aval. Dans certains cas, il est possible de supprimer le besoin de tuyauterie droite. Cela rend le compteur à cône très utile lorsqu'il est installé dans un réseau existant où les conduites droites sont peu nombreuses et éloignées les unes des autres.

Le débitmètre à cône à pression différentielle Preso présente aussi l'avantage d'offrir des performances élevées sur une plage beaucoup plus large. Le débitmètre montre une réponse linéaire (après racine carrée) dans des plages de débit qui génèrent des nombres de Reynolds d'environ 5 000 à 6 000 et plus.

Dans le cas des campus collégiaux et universitaires, le débitmètre à cône à pression différentielle Preso a la capacité de gérer les charges estivales et hivernales bien mieux que les compteurs à ultrasons et à effet vortex concurrents. La souplesse d'installation permet au dispositif à cône de mesurer la vapeur là où c'est réellement nécessaire, et non pas seulement là où c'est possible, avec l'assurance d'une excellente précision et variation.

Fonctionnement du système

Un système de mesure du débit à pression différentielle utilisé pour des applications de vapeur saturée (sèche), surchauffée et non saturée (humide) est généralement composé de trois éléments clés : l'élément principal (dans le cas qui nous intéresse, le débitmètre à cône), les conduites de condensat (les conduites entre le débitmètre et l'émetteur) et l'émetteur de pression différentielle lui-même. L'élément principal est étalonné dans un bain à la suite du processus de fabrication afin d'offrir des données de base aux fins de comparaison avec les données mesurées sur le terrain.

Le transmetteur interprète les pressions différentielles générées par le cône dans le boîtier du débitmètre et calcule le débit en fonction de la pression différentielle et de la mesure de la densité. Une comparaison du transmetteur avec les données étalonnées du débitmètre peut être utilisée pour déterminer si les lectures du système sont exactes.

Dans le cadre de la configuration de système susmentionnée, les conduites de condensat doivent être remplies d'eau de manière égale et précise, de sorte qu'elles agissent comme une extension de la pression différentielle générée au niveau du débitmètre. Tout air emprisonné dans ces conduites entraînera des lectures erronées par l'émetteur de pression différentielle. Lorsque les conduites de condensat sont parallèles au sol, il est peu probable que tout l'air soit éliminé sans être rempli avec un système sous pression à partir du sol. Pour ajouter à ce problème, n'importe quel coude à aplomb est une zone où l'air peut être piégé. Les tubes cintrés sont plus efficaces que les coudes.

Dans le cas de la bibliothèque de l'université, trois débitmètres à cône à pression différentielle Preso ont été installés en tant qu'éléments du système de mesure du débit de vapeur. Après l'installation initiale et la mise en service par un entrepreneur mécanique, les données de débit ont posé des problèmes. Badger Meter a envoyé des techniciens de terrain pour évaluer la situation et diagnostiquer tout problème potentiel. Les visites précédentes avaient permis de déterminer que les débitmètres étaient couplés avec les bons émetteurs de pression différentielle, et que les éléments principaux étaient installés correctement.

L'expertise en débit en action

Lorsque les techniciens de Badger Meter sont arrivés sur place, ils ont examiné les émetteurs de pression différentielle pour lire le débit calculé, la pression différentielle et la pression statique. L'émetteur du premier débitmètre indiquait une pression différentielle stable à environ 5 500 livres par heure. Lorsque la pression différentielle, la température et la pression ont été comparées au débit étalonné, il a été possible d'établir que le compteur calculait correctement. Les techniciens ont ensuite isolé et ouvert les conduites de condensat afin de vérifier les niveaux de fluide. Ils ont déterminé que l'ajout d'eau était nécessaire. Après avoir rempli les conduites de condensat, les relevés du débitmètre ont légèrement augmenté.

Dans le cas du deuxième débitmètre, le débit affiché était en mode d'erreur et l'émetteur mesurait une pression différentielle négative. Cette lecture indiquait que les conduites de condensat n'étaient pas correctement remplies. Les correctifs nécessaires ont été effectués, mais l'appareil indiquait toujours une pression différentielle négative. À ce stade, l'émetteur a été remplacé temporairement par un appareil de rechange, l'air a été purgé du système et les conduites ont été remplies à nouveau. Le nouvel émetteur indiquait également une pression différentielle négative. Par conséquent, l'émetteur original a été réinstallé, l'air a été purgé du système et les conduites ont été remplies une fois de plus. Cependant, le problème persistait et l'appareil affichait toujours une pression différentielle négative. Une pression positive a été appliquée pour vérifier que la programmation de l'émetteur était correcte pour le débitmètre. 

Les techniciens de Badger Meter ont déterminé que l'émetteur de pression différentielle montrait un débit stable qui réagissait en cas de changement audible. Il indiquait que la pression différentielle, la pression et la température étaient correctes par rapport au calcul du débit. Le troisième débitmètre semblait être le seul compteur/émetteur qui affichait des débits crédibles.

Assurance d'une installation adéquate

Badger Meter a mis à profit sa vaste expérience en matière de mesure de débit pour assurer la fiabilité et la précision du système de vapeur de l'université. Après avoir testé le débitmètre à cône et l'émetteur, le personnel de service sur le terrain a mis en évidence un problème d'installation au niveau des conduites de condensat (les conduites entre le débitmètre et l'émetteur), qui créait des inexactitudes dans les relevés du débit de vapeur. La tuyauterie de l'instrument a été refaite pour qu'elle ne soit pas parallèle au sol, mais présente plutôt une pente descendante constante, en supprimant les coudes. En outre, les conduites ont été raccourcies. Ces changements ont permis de régler les problèmes du client et d'assurer le bon fonctionnement de l'application.

Comme le démontre ce projet, des choix éclairés en ce qui concerne la taille, le débitmètre, les dispositifs électroniques auxiliaires et les méthodes d'installation sont la clé de la réussite d'un projet. Les utilisateurs finaux savent reconnaître et apprécier une assistance technique bien informée et réactive pour s'assurer que leur équipement est installé correctement et fonctionne comme prévu. Badger Meter s'engage à mesurer ce qui compte pour eux grâce à une vaste gamme de technologies. Une solution de mesure efficace est essentielle pour la collecte de données indispensables dans les applications de chauffage et de climatisation des installations. 

Conclusion

Cette grande université de la côte est a réussi, avec l'aide de Badger Meter, à déployer une solution de mesure du débit précise et fiable afin de prendre des décisions avisées en ce qui a trait à la vapeur et aux allocations énergétiques. L'utilisation de la technologie avancée des débitmètres à cône à pression différentielle Preso lui a permis de contrôler exactement la distribution et l'utilisation de la vapeur dans sa vaste bibliothèque. Mieux encore, les exploitants du campus peuvent désormais récupérer les coûts liés à la diminution de la consommation d'énergie, ce qui est également bénéfique pour l'environnement.

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