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La comparaison énergétique entre les pompes à débit fixe et les pompes à débit variable n’a de sens que si l’on précise le cycle de fonctionnement — c’est-à-dire le pourcentage de temps pendant lequel la machine fonctionne à pleine charge par rapport à la charge partielle. À un facteur de charge de 100 %, une pompe à pistons fixes de haute qualité (rendement volumétrique de 95 à 97 %) est souvent plus efficace qu’une pompe à débit variable dans des conditions identiques, car cette dernière supporte des pertes supplémentaires liées à son mécanisme de réglage du débit. L’avantage des pompes à débit variable apparaît à des facteurs de charge partielle inférieurs à 70 %, et s’accroît nettement à mesure que la fraction de charge partielle augmente. Une machine industrielle fonctionnant en moyenne à 35 % de sa charge pendant 70 % de son temps de fonctionnement affichera des économies d’énergie radicalement différentes de celles d’une presse fonctionnant à 95 % de sa charge pendant 90 % de son cycle.
Le calcul du point de croisement : a Danfoss Pour la pompe variable de la série 45, à 35 % de la charge nominale, la puissance absorbée est d’environ 38 à 42 % de la puissance absorbée à pleine charge. Une pompe fixe équivalente, fonctionnant à 35 % de la charge nominale avec une vanne de limitation de pression en mode décharge, absorbe 52 à 58 % de la puissance à pleine charge — l’excédent étant dissipé sous forme de chaleur via le circuit de décharge. Cet écart de 10 à 16 points de pourcentage à 35 % de charge, multiplié par le nombre d’heures de fonctionnement où la charge partielle domine, génère les économies d’énergie. Sur une machine fonctionnant 2 000 heures par an, avec un facteur de charge moyen de 40 %, la pompe variable permet d’économiser annuellement 850 à 1 400 kWh par rapport à une pompe fixe de même classe de débit — soit une économie de 85 à 180 $/an sur les coûts d’électricité aux tarifs industriels européens, et une réduction des émissions de CO₂ de 380 à 630 kg par an.
Comparaison de la consommation énergétique : pompe fixe vs pompe à débit variable selon différents facteurs de charge
Facteur de charge (% du débit maximal) |
Consommation de puissance de la pompe fixe |
Consommation de puissance de la pompe à débit variable |
Économie réalisée avec la pompe à débit variable |
charge à 100 % — demande de débit maximal |
100 % de la puissance d’entrée nominale |
102–104 % — le mécanisme de commande variable ajoute une surcharge marginale |
Pompe fixe légèrement plus performante à pleine charge — la pompe variable ajoute 2–4 % |
charge à 70 % — demande partielle modérée |
73–78 % — pertes dues au délestage ou à l’étranglement |
72–75 % — cylindrée adaptée à la demande de 70 % |
La pompe variable permet d’économiser 1–5 % à 70 % de charge — avantage marginal apparaissant ici |
charge à 50 % — demande réduite de moitié (fréquente dans le secteur agricole) |
58–64 % — pertes importantes de délestage |
51–55 % — cylindrée réglée à 50 % avec pertes de commande minimales |
La pompe variable permet d’économiser 7–12 % à 50 % de charge — avantage nettement positif |
charge de 35 % — fonctionnement de secours à faible charge ou vitesse lente |
52–58 % — majorité de l’apport en chaleur via la soupape de sécurité |
36–42 % — débit proportionnel à la demande |
Variateur permettant une économie de 14–20 % à 35 % — plage d’économie prédominante |
charge de 20 % — fonctionnement quasi au ralenti avec demande mineure |
48–54 % — pompe tournant à plein régime, presque toute l’énergie allant à la chaleur |
21–26 % — débit proche du point d’arrêt minimal |
Variateur permettant une économie de 26–32 % à 20 % — plage la plus significative |
Pour les machines fonctionnant à plus de 85 % de leur charge pendant plus de 80 % du temps de fonctionnement — certaines presses hydrauliques, des compacteurs — la période de retour sur investissement d’une pompe à débit variable dépasse 5 à 7 ans, et une pompe fixe à haut rendement constitue un meilleur investissement. Pour les moissonneuses-batteuses agricoles, les excavatrices et les machines industrielles présentant des profils de charge fortement variables, la période de retour sur investissement d’une pompe à débit variable est généralement de 18 à 36 mois aux prix actuels de l’énergie en Europe. HOVOO fournit des composants de service pour pompes à cylindrée variable et kits de joints pour Danfoss les plateformes Série 45 et H1 afin de maintenir le rendement justifiant cet investissement. Références complètes sur hovooseal.com.
