Réduire les pertes de chaleur

Un courant qui circule dans un conducteur électrique produit de la chaleur. L’évacuation adéquate de cette chaleur est justement l’un des principaux défis dans le domaine de l’électricité.

Diverses raisons font en sorte que l’on doit éviter une surchauffe des conducteurs électriques. Les principales sont notamment :

  • L’amélioration du rendement énergétique;
  • L’accroissement de la longévité de l’appareillage;
  • La réduction du besoin de ventilation ou de climatisation;
  • La diminution de la détérioration prématurée de l’isolant des conducteurs;
  • La prévention de l’assèchement de matériaux combustibles environnants.

Exigences
L’édition 2018 du Chapitre V, Électricité, du Code de construction du Québec (Chapitre V) apporte une vision plus globale du sujet. En effet, un nouvel article y comble certaines des lacunes existantes entre l’installation électrique et la certification de l’appareillage. On peut trouver l’information touchant notamment l’interprétation de l’article 4-006 par la Régie du bâtiment du Québec (RBQ) dans le cahier explicatif des principaux changements au Chapitre V.

Comme c’était notamment le cas pour le refroidissement des moteurs (article 28-104), il est dorénavant requis qu’une installation électrique prévienne une surchauffe nuisible de l’appareillage électrique.

Ainsi, le nouveau Chapitre V requiert parfois d’augmenter la grosseur des conducteurs, notamment pour éviter une surchauffe, surtout pour les appareillages thermosensibles. Cela engendre des coûts supplémentaires non souhaités lors de l’installation. Malgré ce coût supplémentaire au moment de l’installation, devrions-nous lutter contre un accroissement de la grosseur des conducteurs ou devrions-nous plutôt le considérer comme un investissement? Ne devrions-nous même pas toujours installer des conducteurs plus gros que le minimum requis par le Chapitre V?

Choisir
Deux écoles de pensée s’opposent à ce sujet, mais étonnamment, il est souvent avantageux d’utiliser des conducteurs plus gros que le minimum exigé par le Chapitre V. Des économies substantielles en résultent souvent, mais cela dit, pas à court terme et surtout pas lors de l’installation.

Il faut cependant considérer plusieurs paramètres dans l’analyse de ces questions. Ceux-ci fournissent l’argumentaire visant à convaincre le propriétaire d’une future installation d’investir davantage lors de la construction de son infrastructure plutôt que de devoir constamment débourser des sommes plus importantes plus tard, lors de l’exploitation.

Les pertes en chaleur représentent souvent un coût d’exploitation récurrent non négligeable. En période hivernale, ceci cause souvent moins de soucis. Cependant, réduire ces pertes à la source améliore le bilan énergétique et nous dirige vers un développement durable. On peut même aller jusqu’à éviter d’installer une climatisation dans un local contenant de l’appareillage électrique simplement en augmentant la grosseur des conducteurs. Ces économies de coûts sont souvent significatives et s’ajoutent aux autres avantages discutés précédemment.

Comparons
Examinons le raccord d’un transformateur avec des conducteurs primaires et secondaires que l’on a surdimensionnés autant que leurs cosses le permettent par rapport à un raccord avec des conducteurs de grosseur minimale usuelle requise. Cela pourrait paraître insensé, mais bien que ce changement puisse avoir un léger impact sur les courants de défauts, la vie utile du transformateur, elle, en bénéficiera sûrement. En effet, à partir des deux (2) illustrations qui suivent, on voit une diminution des pertes lorsque les conducteurs primaires et secondaires du transformateur sont grossis.

Illustration 1 : Transformateur installé avec des conducteurs de grosseur minimale usuelle requise

Illustration 2 : Transformateur installé avec des conducteurs de grosseur surdimensionnée

Les avantages sont surtout :

  • Une réduction des pertes en chaleur;
  • Une augmentation du rendement énergétique; et
  • Une diminution de la surchauffe globale du transformateur.

Dans ce cas précis, la consommation chute d’environ 700 kWh par année pour un coût d’achat supplémentaire pour les conducteurs d’approximativement 350 $ lors de l’installation.

De plus, les fabricants ne tiennent pas nécessairement en stock toutes les grosseurs de conducteurs, et même souvent, ne les produisent pas toutes. Parfois même, certains conducteurs plus petits que d’autres sont plus chers. De plus, puisqu’il est démontré qu’un transformateur qui surchauffe a une vie utile moindre (c’est aussi le cas pour plusieurs autres appareillages), changer un transformateur après 50 ans plutôt que 25 ans (par exemple) constitue certainement une économie. D’ailleurs, grossir les conducteurs qui alimentent un transformateur réduit les chutes de tension et permet d’évacuer davantage la chaleur produite par ce dernier. Ceci peut diminuer significativement la température d’opération du transformateur, améliorant éventuellement sa vie utile.

Plusieurs autres exemples peuvent être discutés. Le cas des moteurs, mentionné plus haut, serait fort approprié. On pourrait même démontrer d’autres économies possibles en argumentant que le nombre de cas de surchauffe de conducteurs causant des bris ou des sinistres serait moindre. Notre but n’est pas tant de le prouver, et encore moins de se prétendre économistes. Nous souhaitons seulement sensibiliser le concepteur d’une installation électrique et également l’entrepreneur ou le constructeur-propriétaire au fait qu’il est possible d’informer le propriétaire de l’infrastructure de l’impact positif d’ériger une installation électrique plus robuste, même si le coût d’installation s’en retrouve plus élevé.

Enfin, mentionnons toutefois que certains appareillages électriques sont moins sensibles à une chute de tension que d’autres. Comme ceux-ci sont habituellement moins énergivores, il est parfois moins justifié de grossir les conducteurs qui les alimentent. Une analyse pourrait ainsi conclure qu’il n’y aurait que peu d’économies à long terme à y trouver. Notons toutefois qu’on y gagne pratiquement toujours sur le bilan énergétique et le développement durable.

Éducation sur les impacts
Dans un monde de plus en plus conscient de l’impact de la surconsommation d’énergie, il importe de considérer le rendement énergétique global d’une installation. Toutefois, ce n’est pas seulement sur le bilan énergétique que l’on peut agir pour tendre vers un développement durable. Remplacer moins souvent l’appareillage en l’assurant d’un entretien adéquat et d’une installation visant à éviter des surchauffes contribue certainement à l’objectif visé.

Bien entendu, même si l’on démontre finalement les bienfaits d’une dépense initiale supplémentaire, prouvant une économie à long terme, et aussi une amélioration du bilan énergétique et un développement durable, il n’est pas garanti que le propriétaire de l’installation accepte les coûts additionnels d’installation. Mais alors, qui d’autre que nous, qui sommes experts en la matière, pourrait le sensibiliser? Serait-ce son assureur?

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Des questions sur le sujet ? Contactez l’auteur de l’article!

Par Gilbert Montminy, ing.,  Chef d’expertise – Électricité

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