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May 28, 2023

Concevoir des salles de générateur pour des performances optimales

L’énergie électrique est essentielle à la continuité des activités et à la sécurité des personnes. Même une brève interruption de l’alimentation électrique peut s’avérer coûteuse. Un groupe électrogène de secours (genset) est une ligne importante de

L’énergie électrique est essentielle à la continuité des activités et à la sécurité des personnes. Même une brève interruption de l’alimentation électrique peut s’avérer coûteuse. Un groupe électrogène de secours (groupe électrogène) constitue une ligne de défense importante pour les propriétaires d'entreprise. Il offre la possibilité de démarrer et de prendre en charge la charge électrique en quelques secondes, fournissant ainsi de l'énergie en cas de panne de courant.

Les groupes électrogènes de secours sont disponibles dans une large gamme de capacités (des kilowatts aux mégawatts, ou du kW au MW). Ils peuvent être installés à l’extérieur dans des enceintes spécialisées ou à l’intérieur d’un bâtiment. Les groupes électrogènes situés à l’intérieur nécessitent une attention particulière à une multitude de facteurs pour garantir un fonctionnement optimal et fiable. Une salle des générateurs bien conçue garantira que :

Une ventilation adéquate de la salle du générateur est nécessaire pour soutenir le processus de combustion du moteur, rejeter la chaleur parasite générée pendant le fonctionnement (chaleur du moteur, chaleur de l'alternateur, etc.) et purger les odeurs et les fumées. La température de la salle du générateur, le débit d'air de ventilation, la propreté de l'air de ventilation et le mouvement de l'air sont des paramètres de conception critiques qui doivent être analysés pendant le processus de conception pour garantir un fonctionnement optimal et fiable du groupe électrogène.

Il est essentiel qu’un débit d’air de ventilation adéquat soit acheminé vers la salle du générateur. Pour la même taille de générateur, il peut y avoir une variation raisonnable du débit d’air requis entre les différents fabricants. Le tableau 1 indique les exigences en matière de débit d'air de ventilation de différents fabricants pour un groupe électrogène de secours de 2 MW avec radiateur monté sur l'unité. Si les spécifications du produit ne sont pas restrictives, la conception doit être basée sur le pire des cas pour éviter des révisions massives à l'avenir.

Dans des conditions de pleine charge, la température des gaz d'échappement des groupes électrogènes peut dépasser 900 F et la température de l'air de décharge du radiateur (entraîné par le moteur ou à distance) peut dépasser 160 F. Toute recirculation de ces flux d'air à haute température peut provoquer un dépassement de la température de l'air de ventilation par rapport à la température ambiante. La recirculation est spécifiquement influencée par la vitesse et la direction du vent dominant, deux variables qui ne peuvent pas être contrôlées et qui sont difficiles à intégrer dans les calculs de conception. La contamination thermique du flux d’air de ventilation doit être éliminée ou minimisée. Les températures dans la salle du générateur supérieures à 104 F nécessitent généralement un déclassement du groupe électrogène et une augmentation potentielle des composants pour supporter la charge électrique de conception. L'ampleur du déclassement varie selon les fabricants, la capacité du groupe électrogène, le type de carburant du moteur, etc. On peut s'attendre à un déclassement typique de 10 % à 15 % pour chaque augmentation de 18 F au-dessus de 104 F. Le déclassement devient plus important pour les températures ambiantes supérieures à 122 F. Les températures élevées de la salle du générateur nécessitent également un déclassement des équipements et composants électriques qui sont généralement situés dans la salle du générateur, tels que les transformateurs, les appareillages de commutation et les alimentations électriques. Supposer que la température du flux d’air de ventilation est égale à la température ambiante peut constituer un défaut de conception critique et les méthodes de réduction peuvent être coûteuses.

Une fois que les emplacements proposés pour l'évacuation des fumées, l'évacuation des radiateurs et l'entrée d'air de ventilation ont été identifiés, il est recommandé d'effectuer des essais en soufflerie ou une modélisation numérique de la dynamique des fluides (CFD) pour établir une preuve de concept. Ceci est particulièrement essentiel pour les groupes électrogènes censés fonctionner à 100 % de leur puissance nominale ou servir des applications critiques telles que les centres de données. Les essais en soufflerie impliquent la création d'un modèle réduit du bâtiment de la salle des générateurs et d'autres bâtiments et structures à proximité. Le modèle est placé dans une soufflerie et des gaz traceurs sont libérés par les emplacements d'évacuation des radiateurs et d'évacuation des fumées. La concentration de gaz aux points d'air de ventilation de la pièce est mesurée par des récepteurs pour différentes vitesses et directions du vent. Les données sont corrélées aux données météorologiques locales pour prédire le degré de recirculation et la température maximale de l'air de ventilation anticipée dans la salle du générateur.