Calcul du Coût Global du Cycle de Vie dans les systèmes d assainissement

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1 Grundfos Water Journal Calcul du Coût Global du Cycle de Vie dans les systèmes d assainissement Qu apporte le Coût Global du Cycle de Vie? Dans les systèmes de pompage, quel est l intérêt du Coût du Cycle de Vie? En bien, si la réduction de la consommation d énergie vous intéresse, même de loin, le Coût Global du Cycle de Vie est un excellent point de départ. Près de 20% de l énergie électrique mondiale est utilisée dans les systèmes de pompage. Et pas moins de 30 à 50% de l énergie utilisée par une pompe pourrait être économisée! Pour plus de détails, rendez-vous sur le site web de Grundfos et son Energy Project ( Vous pouvez également nous contacter directement. ystèmes de pompage Autres applications Thames Water: L énergie compte pour 85 % du coût total Pour rentrer un peu plus dans le détail, regardons les chiffres concernant l assainissement. Il y a autant d économies potentielles que dans d autres systèmes. A titre d exemple, Thames Water a commissionné une étude indépendante pour identifier le vrai coût de fonctionnement de leurs systèmes de pompage tout au long de leur vie. Les conclusions de l étude sont affichées à droite. Coût de départ 5% Coût de maintenance 10% Coût énergétique 85% Grundfos Alldos pulled out all the stops to deliver eight activated carbon treatment systems to t. Petersburg waterworks in next to no time. L efficacité énergétique s autofinance! De l analyse de Thames Water sort une conclusion très simple : tique spécifique à Grundfos. Vous trouverez Le dispositif mart Trim est une caractéris- L acheteur averti se focalise sur le Coût Total plus de détails dans la rubrique sur le jeu de de Possession de la pompe dans le temps, pas roue et son impact sur le coût global. sur le prix d achat de l équipement de pompage. Comme vous le voyez à travers ce graphique, la pompe éco-énergétique s autofinance en peu de temps, avant de devenir même rentable. Une pompe moins chère et moins Coût du Cycle de la Vie éco-énergétique Coûts de maintenance et d exploitation Pompe éco-énergétique et équipée de marttrim Point mort Coût d achat Temps de retour sur investissement Temps

2 Que faire pour réduire les coûts à long terme? En termes simples, l approche qui tient compte du Coût du Cycle de Vie a pour but global de faire des économies en énergie, en entretien et en maintenance. Mais, comment cela est-il possible? une vue d ensemble de l impact sur les Coûts du Cycle de Vie d une énergie et d une maintenance économes la preuve qui vous montre comment vous pouvez utiliser les pompes des eaux usées Grundfos pour réduire vos coûts de fonctionnement globaux les méthodes de calcul pour effectuer votre propre bilan Coût Global du Cycle de Vie. Le composant du Coût du Cycle de Vie Quand on regarde le Coût global du Cycle de Vie de la possession et l exploitation d une pompe pour eaux usées, il y a certains éléments précis à prendre en compte. Beaucoup de gens en omettent, ou n en tiennent pas du tout compte. Mais cela vaut le coup de les regarder tous, et bien sûr, de travailler avec les données précises au lieu de se baser sur des estimations. Les éléments sont les suivants : Cic Cin Ce Co Cm Cs Cenv Cd = coût de départ, prix d achat = installation et mise en service = coûts énergétiques = coûts d exploitation = coûts de maintenance = coûts d immobilisation = coûts écologiques = retrait de service et mise au rebut Phase planification et design Quel investissement choisir? Devrais-je renouveler mes pompes? Et si oui, quels modèles? Quelles pompes répondent mieux aux besoins de mon système? Et, au fait, quel système convient le mieux? Phase achat Quelle proposition correspond le mieux à ma demande? La période d évaluation est d environ 10 ans. ujets Il y a beaucoup d éléments à prendre en compte quand vous cherchez à réduire votre Coût Global du Cycle de Vie. Cette présentation tient compte des suivants : Quel intérêt de procéder à une analyse Coût Global du Cycle de Vie? Une analyse Coût Global du Cycle de Vie paraît financièrement intéressante à 2 étapes du cycle : au moment de la planification / du design du système et au moment de l achat des pompes qui en font partie. Dans ces 2 cas, le fait de connaître le Coût Global du Cycle de Vie exact des options qui vous sont ouvertes vous aidera à répondre à des questions comme celles posées ci-dessous. Min. 200 mm Min. 100 mm X 3 Design du système de pompage Le prix et la taille de la pompe Distribution du coût Energie spécifique Perte de performance de la pompe Fuites Analyse du Coût Global du Cycle de Vie de la pompe Impact d un meilleur Valeur Coût Global du Cycle de Vie actuelle Min. F + F mm Min. 200 mm Min. 200 mm X 2 X 1 L x) F 1 A F 60 o

3 Pièges possibles Une analyse du Coût Global du Cycle de Vie est l outil parfait pour comparer des propositions différentes et pour tenir compte des réels besoins du client final. Cela nous aide à se concentrer sur le coût global de possession plutôt que sur le seul prix d achat. Coûts 200 Price/P N (%) Prix PN (%) 100 Par contre, vos données doivent être fiables. i les chiffres que vous avez à propos de l énergie et la maintenance sont approximatifs, le résultat final de l audit ne peut pas être fiable. Il est important, donc, d être sûr de vos chiffres. ur ces bases, on va regarder de plus près la phase de planification et de design, et les détails qui nous sont importants là-dedans. Design d un système de pompage Lors du design d un système de pompage, le coût du matériel et les coûts de fonctionnement sont tous les deux fonction de la taille de la colonne montante. Un diamètre plus faible implique : Coût d achat de tuyaux plus faible Investissement plus important pour la pompe Des coûts énergétiques plus élevés La colonne montante est choisie en fonction des critères suivants: Economie Diamètre interne requis pour l application Plus petit débit requis Vitesse de l application Taille des tuyaux Vitesse du débit 1. Coût d achat de la colonne montante Velocità di flusso 2. Coût d achat de la station de pompage 3. Coût énergétique 4. Coût global Design du système de pompage Que choisir, donc? Le diamètre optimal de la colonne montante varie selon si la station tourne en permanence ou de façon intermittente. Celles qui tournent peuvent être connectées à des colonnes plus petites, car une plus grande friction est acceptable. Le système consommera plus d énergie pour compenser le niveau plus élevé de friction, mais les coûts énergétiques globaux ne sont pas forcément exorbitants. Celles qui tournent plus doivent être connectées à des colonnes plus grandes pour réduire la friction. Résultat des courses : moins de consommation par heure de fonctionnement Les coûts réels des petites stations de pompage Comme vous le voyez, la maintenance s avère être le budget le plus élevé en ce qui concerne les petites stations de pompage, juste devant la consommation d énergie. 43% 40% 16% 1% Coûts de maintenance Coûts énergétiques Prix d achat Coûts écologiques Les coûts réels des grandes stations de pompage Ceci est opposition avec la situation globale concernant les grandes stations de pompage, où les chiffres de Grundfos s accordent avec ceux de Thames Water. 10% 84% 500 P N (kw) Coûts de maintenance Coûts énergétiques Opération intermittente < 1000 h/an 5% 1% Prix d achat Coûts écologiques Opération en continue Consommation d énergie contre maintenance Dans le cas de pompes pour eaux usées plus petites (10kW ou moins), la consommation d énergie n est pas forcément le nerf de la guerre. Le nombre d heures de fonctionnement annuel est souvent assez bas et le prix d achat d un équipement performant peut paraître élevé. C est ici qu il faut regarder de plus près les coûts de maintenance des différents types d équipement.

4 Conclusions En conclusion, donc, un certain nombre de questions doivent être prises en considération pendant la phase de planification et de design : Pour les grandes stations, la performance de la pompe vient avant le prix d achat si vous cherchez des économies à long terme. Pour les petites stations et/ou celles qui tournent de façon intermittente, un fonctionnement fiable, sans intervention, prime sur l économie d énergie. Ici, les coûts de maintenance sont prioritaires. Etudions maintenant certains aspects spécifiques de façon plus détaillée. Et c est parti pour les maths Eviter de partir sur la mauvaise formule Very frequently, calculations of energy consumption make assumptions that prevent the results from being accurate. ere s how you avoid the most frequent pitfalls: Il ne faut jamais supposer que le rendement de la pompe reste inchangé Il faut tenir compte de l impact des entrées d air. La plupart des gens ne le font pas Ne pas oublier l usure Les normes tests doivent toujours être prises en compte Ne pas calculer sur la base d une seule pompe qui fonctionne à un point de fonctionnement fixe Il est important de tenir compte de fonctionnements parallèles et des points de fonctionnement variables Energie spécifique : le coût du déplacement de l eau A vos calculettes, donc Un chiffre qui peut nous être utile est l énergie spécifique de votre système. Le principe est simple : un système est conçu pour déplacer un volume donné d eau du point «A» au point «B». l énergie spécifique nous donne le coût de ce déplacement en W/h par m 3 pompé Energie consommée Volume pompé Energie spécifique Calcul de l énergie spécifique Exemple: Capacité de la pompe : 1000 l/s auteur : 11.8 m Efficacité globale : 76% Puissance d entrée: 152 kw Pertes par fuites Un autre élément clé oublié par beaucoup est le problème de fuites entre la bride de refoulement de la pompe et l accouplement automatique. Dans les pompes traditionnelles, les fuites sont particulièrement graves en cas de contact métal contre métal. La surface de fuite se calcule comme suit : Et le débit de fuite comme suit : Pertes par fuite, raccord de refoulement métal-métal Le débit Q est ensuite où µ= 0.6 est un coefficient de débit g = 9.81 m/s 2 D = mm t = mm = m Pompe traditionnelle avec raccord de refoulement métal-métal Débit de fuite Q Débit de fuite Q Rendement de pompe détérioré Exemple: Bride de refoulement : DN350 Couplage automatique : DN350 Ouverture fuite : 3 mm auteur : 45 m x 350 x 3 = 30 l/s Calcul de l énergie spécifique L énergie spécifique dépend du taux de débit. Pgr = puissance absorbée par l élément. l énergie spécifique en kwh/1000 m 3 est, par conséquent : Densité r 1000 kg/m 3

5 marteal prévient les fuites Grundfos a développé une solution pour empêcher de telles fuites: un joint profilé en caoutchouc placé entre le refoulement de la pompe et le couplage automatique arrête la fuite. Couplage automatique en DN65 DN500 Autres causes de fuites Les fuites réduisent le rendement de la pompe. Il peut y avoir plusieurs causes : Les fuites internes peuvent être causées par la pression différentielle à travers les jeux de la roue. Les abrasifs tels que le sable et les graviers dans les eaux d égout et les eaux pluviales peuvent provoquer une usure dans les jeux de roue. Les fuites surviennent généralement dans le tuyau de décharge Q L expérience montre que le rendement de la pompe chute de 1-3% points par an dans les applications d eaux usées. 80 s = 1 mm Jeux de roue et pertes de rendements de la pompe Les baisses de rendement peuvent être causées par une augmentation du jeu des roues. Dans cet exemple, la courbe concerne une pompe d une puissance de 200 kw avec une roue à deux canaux et la répercussion de l agrandissement du A la sortie d usine, le est de 1mm, mais il ne reste pas comme cela. Et au fur et à mesure que le augmente, le rendement diminue. Cette courbe montre la différence de performance et de rendement causées par un accroissement du de 3 mm et 6 mm. Chute de rendement pour différents types de pompes En pratique, les pompes d égout qui ont fonctionnées longtemps perdent de leur rendement en vieillissement. Quoi qu il en soit, avoir une option d ajustement du peut aider. En moyenne, le rendement des différents types de roue chute de la façon suivante : Roues semi-ouvertes sans ajustement du : - 5% Roues semi-ouvertes avec ajustement du : - 3% Roues fermées sans ajustement du jeu d aspiration : - 3 % ( radial) Roues fermées avec ajustement du jeu d aspiration: % ( axial) emi-ouvertes Fermées ; radial Fermées ; axial

6 Retrouver la performance initiale Fort heureusement, les pompes Grundfos peuvent rtrouver leur performance d origine de sortie d usine grâce au dispositif marttrim. Grundfos marttrim marttrim est un système d ajustement du qui ne nécessite aucune déconnection ni ouverture de la pompe. Les pompes d eaux usées traditionnelles doivent être déconnectées du réseau et démantelées. Retrouver la bonne performance est donc plus facile et bien plus rapide avec marttrim Ci-dessous des formules pour calculer l impact du sur la performance de votre pompe. Pour calculer l impact d un accroissement du La pression à l extérieur du jeu = environ la moitié de la hauteur (/2) Le facteur débit du jeu est de 0.6 environ Cela nous permet de trouver le taux de fuite : La valeur relative de la réduction de rendement est : Le affecté par l usure L usure accroît l, ce qui diminue le rendement de la pompe. i on n arrive pas à regagner la performance de sortie d usine, le rendement continuera à diminuer comme vous le voyez ci-dessous : Pour calculer l impact d un accroissement du Le diamètre d entrée de la roue se calcule comme suit : Réduction de la performance de la pompe en points Jeu de roue sortie d usine Au point approximativement le plus éco-performant, la vitesse d entrée est de 4,5m/s La surface du jeu d aspiration est égale à : Années Q

7 Pour calculer l impact d un accroissement du Exemple: Capacité de la pompe : 1800 l/s auteur : 20 m Jeu de roue : 2 mm Valeur du Coût du Cycle de Vie actuel Valeur Coût Global du Cycle de Vie actuel = coût d achat + PV (valeur actuelle) de(s) : coûts énergétiques entretien standard pièces de rechange standard révisions planifiées pièces changées lors des révisions PV= coût annuel / [1+(taux d inflation taux d intérêt)) ]1-n - voir pages suivantes pour définitions. Pour calculer l impact d un accroissement du i on augmente le, doit être remplacé par Cela nous démontre que le fait d accroître le réduit le rendement de 11%. Définition : entretien standard Pour les besoins de ce calcul, l entretien standard comprend les éléments suivants : 1. Vérification annuelle et recalibration du Cette opération est recommandée dans le cas de pompes ayant un ajustable quand le jeu est de 2 mm Le taux de fuite augmente, et donc la vitesse du vortex entre le corps de pompe et la roue accélère, réduisant ainsi la pression à l extérieur du jeu d aspiration. Des mesures réelles démontrent que ce facteur multiplie à peu près par deux la réduction de pression, ce qui veut dire que peut être remplacé par : Valeur du Coût du Cycle de Vie actuel Une autre formule nous donne la valeur actuelle d une minimisation du Coût global du Cycle de Vie. Il est très intéressant de connaître les économies que vous pouvez faire aujourd hui en dépensant un peu plus. 1. Vérification du niveau d huile 2. Inspection visuelle de la pompe / de la station Et nous sommes tournés vers l avenir, dans le but de vous fournir les meilleures solutions pour les eaux usées du futur aussi Pour calculer l impact d un accroissement du Une fois le calcul fait, il devient possible de calculer la réduction relative en termes de rendement et de hauteur avec les formules suivantes : où: Q = l/s = m = mm et sont des valeurs relatives. L équation est approximativement valable autour du point de performance optimale. C p = élément de coût n= nombre d années i = taux d intérêt p= taux moyen d inflation annuel prévu i-p = taux net réel Valeur du Coût du Cycle de Vie actuel Exemple : Elément de coût pris sur 10 ans Taux d intérêt : 5% taux moyen d inflation annuel : 2%