1

Sélection du mode opérationnel

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2

Caractéristiques de la pompe

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3

Caractéristiques du moteur

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Database & Constants

Reference data used in EEI calculations according to EN 17038-2:2019

Power (kW) η 100% (%) η 75% (%) η 50% (%)

Source: IEC 60034-30-1 - Motor efficiency classes

Power Drive System (PDS) Reference Losses

Default PDS loss values for Variable Speed Drive modes (M3, M4, M5)

pL,CDM(100;100)

0.27

n/nN=100%, T/TN=100%

pL,CDM(100;50)

0.14

n/nN=100%, T/TN=50%

pL,CDM(50;25)

0.07

n/nN=50%, T/TN=25%

Motor on VFD Database

Combined motor + VFD losses from IEC 61800-9-2 Annex D.4

Select configuration and click Load to view data

VFD Only Database

Standalone VFD losses from IEC 61800-9-2 Table 18

Select configuration and click Load to view data

Source: IEC 61800-9-2 - Power Drive Systems efficiency

Introduction

Ce calculateur permet de déterminer l'Indice d'Efficacité Énergétique (EEI) des unités de pompage d'eau propre selon la norme européenne EN 17038-2:2019, en utilisant le Modèle Semi-Analytique (SAM).

Développement

Cet outil a été développé sur la base des travaux de l'Université Technique de Darmstadt pour Europump, afin de faciliter l'introduction de l'Approche Produit Étendu (EPA) et simplifier l'interprétation de la méthodologie décrite dans les normes EN 17038 parties 1 et 2.

Comment utiliser ce calculateur

  1. Sélectionnez le mode opérationnel - Choisissez parmi les 5 modes (M1 à M5) celui qui correspond à votre application.
  2. Entrez les caractéristiques de la pompe - Type, dimensions, débit et hauteur au point de meilleur rendement (BEP).
  3. Entrez les caractéristiques du moteur - Nombre de pôles, vitesse, puissance et rendements, ou utilisez les valeurs de repli.
  4. Calculez l'EEI - Le résultat s'affiche avec le détail des calculs intermédiaires.

Qu'est-ce que l'EEI ?

L'Indice d'Efficacité Énergétique (EEI) est une moyenne pondérée normalisée de la puissance électrique d'entrée d'une unité de pompage fonctionnant à différents points de service d'un profil charge-temps standardisé.

Définition

L'EEI représente la consommation énergétique d'une unité de pompage et va bien au-delà de la simple description du rendement.

  • EEI < 0.75 : Bonne efficacité (vert)
  • 0.75 ≤ EEI < 1.0 : Efficacité modérée (orange)
  • EEI ≥ 1.0 : Efficacité à améliorer (rouge)

Pourquoi l'EEI est important

Les pompes représentent environ 20% de la consommation électrique mondiale dans l'industrie. Un EEI faible signifie :

  • Réduction des coûts d'exploitation
  • Diminution de l'empreinte carbone
  • Conformité aux réglementations européennes
  • Meilleur retour sur investissement

Modes opérationnels

La norme EN 17038-2 définit 5 modes opérationnels pour couvrir les différentes applications de pompage :

Mode Demande Type d'unité Profil de référence
M1 Débit constant Vitesse fixe Profil constant
M2 Débit variable Vitesse fixe Profil variable
M3 Débit constant Vitesse variable Profil constant
M4 Débit variable Vitesse variable Profil variable
M5 Débit constant, hauteur variable Vitesse variable Profil variable

Profils de charge

Profil constant (M1, M3)

Q/Q100% 75% 100% 110%
Temps 25% 50% 25%

Profil variable (M2, M4, M5)

Q/Q100% 25% 50% 75%
Temps 44% 35% 15%

Types de pompes supportés

ESOB

End Suction Own Bearings

Pompe en bout d'aspiration avec paliers propres. Le moteur est séparé de la pompe par un accouplement.

ESCC

End Suction Close Coupled

Pompe en bout d'aspiration à accouplement direct. La roue est montée directement sur l'arbre moteur.

ESCCi

Inline End Suction Close Coupled

Version inline de l'ESCC, avec aspiration et refoulement sur le même axe.

MS-V

Multistage Vertical

Pompe multicellulaire à axe vertical. Plusieurs roues en série pour hautes pressions.

MS-H

Multistage Horizontal

Pompe multicellulaire à axe horizontal. Similaire à MS-V mais orientation horizontale.

Facteur de compensation rognage

Le facteur de compensation dépend du type de pompe :

  • Pompes volutes (ESOB, ESCC, ESCCi) : ε = 0.25
  • Pompes multicellulaires (MS-V, MS-H) : ε = 0.5

Paramètres d'entrée

Paramètres de la pompe

Paramètre Symbole Unité Description
Type de pompe - - ESOB, ESCC, ESCCi, MS-V ou MS-H
Nombre d'étages n - 1 pour monocellulaire, >1 pour multicellulaire
Diamètre roue complet Dfull mm Diamètre maximal de la roue
Diamètre roue rogné Dtrimmed mm Diamètre après rognage (= Dfull si non rogné)
Débit au BEP QBEP m³/h Débit au point de meilleur rendement
Hauteur au BEP HBEP m Hauteur manométrique au BEP
Puissance à l'arbre P2 kW Puissance mécanique sur l'arbre pompe

Paramètres du moteur

Paramètre Symbole Unité Description
Nombre de pôles p - 2 (3000 tr/min) ou 4 (1500 tr/min) à 50 Hz
Vitesse nominale nN,M tr/min Vitesse réelle du moteur (pas synchrone)
Puissance nominale PN kW Puissance nominale sur plaque signalétique
Rendement à 100% ηM,100% % Rendement moteur à pleine charge
Rendement à 75% ηM,75% % Rendement moteur à 75% de charge
Rendement à 50% ηM,50% % Rendement moteur à 50% de charge

Coefficients polynomiaux

Les courbes caractéristiques de la pompe sont décrites par des polynômes de degré 3 :

Courbe Q-H (adimensionnelle)

H/HBEP = aH(Q/QBEP)³ + bH(Q/QBEP)² + cH(Q/QBEP) + dH

Courbe Q-P (adimensionnelle)

P/PBEP = aP(Q/QBEP)³ + bP(Q/QBEP)² + cP(Q/QBEP) + dP

Valeurs de repli (Fallback)

Lorsque les données fabricant ne sont pas disponibles, le calculateur utilise des valeurs de repli basées sur les normes IEC et un système de référence (RPDS - Reference Power Drive System).

Rendement moteur IE3

Le rendement est calculé par une formule polynomiale :

η(P2) = a·log10(P2)³ + b·log10(P2)² + c·log10(P2) + d

Coefficients pour moteurs 2 pôles

Charge a b c d
100% 0.3569 -3.3076 11.6108 82.2503
75% 0.002133 -0.009959 0.01091 0.9986
50% 0.01302 -0.0626 0.08313 0.962

Coefficients pour moteurs 4 pôles

Charge a b c d
100% 0.0773 -1.8951 9.2984 83.7025
75% 0.002466 -0.0118 0.01432 0.9972
50% 0.01449 -0.07047 0.09423 0.9598

Formules de calcul

Constantes physiques

  • Densité de l'eau : ρ = 1000 kg/m³
  • Accélération gravitationnelle : g = 9.81 m/s²

Couple nominal moteur

TN,M = (60 × 1000 × PN) / (2π × nN,M) [Nm]

Couple au BEP

TBEP = (60 × 1000 × P2) / (2π × nN,M) [Nm]

Courbe de contrôle pression (modes M4, M5)

Hi/H100% = 100 × [0.5 + 0.5(Q/Q100%)] [%]

Puissance hydraulique

Phyd = (ρ × g × Q × H) / (3.6 × 10⁶) [kW]

Calcul de l'EEI

EEI = Σ(Δti × Pel,i) / Pel,ref

Où :

  • Δti = fraction du temps au point i
  • Pel,i = puissance électrique au point i
  • Pel,ref = puissance électrique de référence

Normes de référence

EN 17038-1 & EN 17038-2:2019

Pompes - Méthodes de calcul de l'indice d'efficacité énergétique des unités de pompage

  • Partie 1 : Exigences générales et procédures de calcul
  • Partie 2 : Pompes de circulation d'eau propre

EC 547/2012

Règlement relatif aux exigences d'écoconception applicables aux pompes à eau

EU 1781/2019

Règlement relatif aux exigences d'écoconception applicables aux moteurs électriques et aux variateurs de vitesse

IEC 61800-9-2

Entraînements électriques de puissance à vitesse variable - Partie 9-2 : Approche éco-conception pour les systèmes d'entraînement motorisés

IEC 60034-30-1

Machines électriques tournantes - Partie 30-1 : Classes de rendement des moteurs à courant alternatif alimentés par le réseau

API

Le calculateur EEI expose une API REST permettant d'intégrer les calculs dans vos propres applications.

Collection Postman

Téléchargez la collection Postman pour tester l'API avec des exemples pré-configurés.

📦 Télécharger Collection 🌐 Télécharger Environnement

L'environnement contient l'URL du serveur distant (155.133.130.141:8080).

Endpoints disponibles

POST /api/calculate

Calcul de l'EEI pour une configuration donnée.

Exemple de requête 
{
  "mode": "M4",
  "pumpType": "ESOB",
  "stages": 1,
  "qBep": 100,
  "hBep": 50,
  "p2": 15,
  "dFull": 200,
  "dTrimmed": 200,
  "coefficients": {
    "aH": 1.0, "bH": 0.0, "cH": -0.5, "dH": 0.0,
    "aP": 0.0, "bP": 0.5, "cP": 0.5, "dP": 0.0
  },
  "motor": {
    "poles": 4,
    "speed": 1450,
    "power": 15,
    "eff100": 91.0,
    "eff75": 91.5,
    "eff50": 90.5
  },
  "useFallback": false
}
Exemple de réponse 
{
  "eei": 0.626458,
  "mode": "M4",
  "pumpType": "ESOB",
  "P1_ref": 25.123,
  "P1_avg": 15.745,
  ...
}

GET /api/database

Récupère les bases de données (moteurs, Motor on VFD, VFD, coefficients).

Contenu de la réponse
  • motorDatabase - Rendements moteur IE1-IE4, 2/4/6/8 pôles
  • motorOnVfdDatabase - Données Motor on VFD IE1-IE5 (IEC 61800-9-2 Annexe D.4)
  • vfdDatabase - Données VFD seul IE1-IE3 (IEC 61800-9-2 Table 18)
  • modes - Coefficients pour chaque mode M1-M5

GET /api/health

Vérification de l'état du serveur.

Réponse 
{"status": "ok", "calculator": "python"}

GET /api/info

Informations sur la version et les modes disponibles.

Tests de validation

Les 13 cas de test ci-dessous ont été validés contre le fichier Excel officiel Europump. Les valeurs attendues proviennent directement des feuilles de calcul Excel avec leur précision complète.

Critère de validation

Tous les tests présentent un écart < 0.1% par rapport aux valeurs Excel de référence.

# Nom du test Mode Type FB EEI attendu EEI atteint Écart
1 M1 ESOB Fallback M1 ESOB ✓ 1.19061410478553 1.19061410478553 0.00%
2 M1 ESCC No Fallback M1 ESCC ✗ 1.18351473710474 1.18351473710474 0.00%
3 M1 ESCC Trimmed M1 ESCC ✗ 1.12050720130722 1.12050720130722 0.00%
4 M2 ESOB Fallback IE4 M2 ESOB ✓ 0.79170894091310 0.79170894091310 0.00%
5 M2 ESCC No Fallback M2 ESCC ✗ 0.81056037749761 0.81056037749761 0.00%
6 M3 ESOB No Fallback M3 ESOB ✗ 0.94646993250282 0.94646993250282 0.00%
7 M3 MS-V Fallback M3 MS-V ✓ 0.91297317180989 0.91297317180989 0.00%
8 M3 MS-H Fallback M3 MS-H ✓ 0.92748128128326 0.92748128128326 0.00%
9 M4 MS-H No Fallback M4 MS-H ✗ 0.62645836288685 0.62645836288685 0.00%
10 M4 MS-V No Fallback M4 MS-V ✗ 0.57505368122881 0.57505368122881 0.00%
11 M4 MS-V Fallback M4 MS-V ✓ 0.75958351672652 0.75958351672652 0.00%
12 M5 MS-V Fallback M5 MS-V ✓ 0.77341639787491 0.77341639787491 0.00%
13 M5 MS-H No Fallback M5 MS-H ✗ 0.73103146262691 0.73103146262691 0.00%

En cas d'écart entre les résultats Python et Excel, consultez la section Référence Excel pour identifier l'origine des différences et les cellules à vérifier.

Couverture des tests

M1 - DOL Constant

3 tests

  • ESOB Fallback
  • ESCC No Fallback
  • Roue rognée (trimmed)

M2 - DOL Variable

2 tests

  • ESOB Fallback (IE4)
  • ESCC No Fallback

M3 - VSD Constant

3 tests

  • ESOB No Fallback
  • MS-V Fallback
  • MS-H Fallback

M4 - VSD Variable

3 tests

  • MS-H No Fallback
  • MS-V No Fallback
  • MS-V Fallback

M5 - VSD Variable (nS>60)

2 tests

  • MS-V Fallback
  • MS-H No Fallback

Source des données de test

Les valeurs attendues sont extraites directement du fichier Excel Europump avec une précision de 14 décimales. Ces tests peuvent être exécutés via le menu déroulant "Test" du calculateur.

Référence Excel - Origines des écarts

Cette section documente les références exactes des cellules dans le fichier Excel Europump pour faciliter le débogage et la compréhension des écarts de calcul.

Structure du fichier Excel

Onglet Description
M1, M2, M3, M4, M5 Feuilles de calcul principales par mode
M1_Coefficients, etc. Coefficients dérivés
M1_Calculate_nPU_1/2 Calculs n/nPU (méthode Cardan)
Motor on VFD Données IEC 61800-9-2 (coefficients cL)
Motor DOL Rendements moteur DOL

Coefficients de pertes PDS (Bn, Bt, C)

Pour les modes M3, M4, M5, les pertes PDS utilisent des coefficients simplifiés dérivés de 3 valeurs entrées par l'utilisateur.

Cellules d'entrée (Onglet M3, M4, M5)

Cellule Description Exemple
M6 pL,PDS(100;100) - Pertes à n=100%, T=100% 0.27
N6 pL,PDS(100;50) - Pertes à n=100%, T=50% 0.14
O6 pL,PDS(50;25) - Pertes à n=50%, T=25% 0.07

Calcul des coefficients (Onglet M3_Coefficients)

Cellule Formule Description
I3 (Bn) =-M6+3*N6-2*O6 Coefficient de vitesse
J3 (Bt) =2*(M6-N6) Coefficient de couple
K3 (C) =-N6+2*O6 Terme constant

Formule des pertes PDS (Onglet M3)

Formule simplifiée Excel:

pL,norm = DM × (Bn × n/nPU + Bt × CD + C)

Pertes absolues:

pL,abs = pL,norm × Pn
Colonne Cellule Description
DV DV6 Pertes PDS normalisées (ratio)
DY DY6 Pertes PDS absolues (kW)

Méthode IEC vs Excel

Implémentation Python: Ce calculateur utilise les coefficients IEC 61800-9-2 (cL1-cL7) des bases "Motor on VFD" et "VFD" en mode Fallback pour calculer dynamiquement les pertes PDS.

Fichier Excel (Référence): Le fichier Excel contient les données IEC 61800-9-2 (coefficients cL1-cL7) dans l'onglet "Motor on VFD", mais ne les utilise PAS pour les calculs EEI. Il utilise la méthode simplifiée (Bn, Bt, C).

Aspect Méthode Excel IEC 61800-9-2
Formule pL = Bn×n + Bt×T + C pL = cL1 + cL2×n + cL3×n² + cL4×T + cL5×T² + cL6×n×T + cL7×n²×T²
Coefficients 3 (Bn, Bt, C) 7 (cL1-cL7)
Précision Approximation linéaire Ajustement polynomial

Sources potentielles d'écart

Source Colonnes Impact Notes
Calcul n/nPU CX ~0.01% Précision solveur cubique Cardan
Calcul CD DD ~0.01% Évaluation polynomiale
Pertes PDS DV, DY ~0.1% Dérivation Bn, Bt, C
Calcul P1,ref -- ~0.05% Interpolation η100%, ηref,M
Virgule flottante Toutes <0.01% Arrondi IEEE 754

Démarche de débogage

  1. Vérifier les entrées dans l'onglet M3 (ou M4/M5), cellules B6-P6
  2. Vérifier les entrées PDS dans les cellules M6, N6, O6
  3. Vérifier Bn, Bt, C dérivés dans l'onglet M3_Coefficients, cellules I3, J3, K3
  4. Tracer n/nPU dans la colonne CX (provient de M3_Calculate_nPU_2)
  5. Tracer CD dans la colonne DD
  6. Vérifier pL,norm dans la colonne DV (doit correspondre à Bn×n + Bt×CD + C)
  7. Vérifier pL,abs dans la colonne DY (doit être pL,norm × Pn)
  8. Vérifier P1 dans la colonne EB (doit être P2 + pL,abs)
  9. Comparer P1,avg et P1,ref pour calculer EEI

Documentation complète

Pour une documentation technique détaillée incluant toutes les formules et références, consultez le fichier docs/DOCUMENTATION_TECHNIQUE_EEI.md.

À propos de ce calculateur

Ce calculateur EEI a été développé sur la base du fichier Excel créé par l'Université Technique de Darmstadt pour Europump (version 1.2, mai 2024).

Objectif

Faciliter l'introduction de l'Approche Produit Étendu (EPA) et simplifier l'interprétation de la méthodologie décrite dans les normes EN 17038 parties 1 et 2.

Avertissement

Ce calculateur est un outil de support uniquement et ne peut pas être utilisé pour déclarer la conformité à une quelconque réglementation sur l'EEI des unités de pompage.

Pour les résultats officiels, utilisez les données fabricant certifiées et les outils homologués.

Sources des données

  • Données moteur selon IEC 60034-30-1
  • Données PDS selon IEC 61800-9-2
  • Valeurs de repli selon EN 17038-2:2019

Liens utiles