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Outil d'aide à la décision en efficacité énergétique des bâtiments du secteur tertiaire. Réalisé par Architecture et Climat, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale, d'urbanisme (LOCI), site de Louvain-la-Neuve, Université catholique de Louvain, Belgique avec le soutien de la Wallonie.

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Category Archives: Débits de ventilation

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Débits de ventilation dans les locaux annexes

Débits de ventilation dans les locaux annexes

Suivant les fabricants

Les débits indiqués ci-dessous sont soit des débits à extraire, soit des débits à pulser selon que le local présente des risques d’odeurs ou est considéré comme un local « sale » (selon l’arrêté royal relatif à l’hygiène générale des denrées alimentaires) ou non.

Ils nous ont été communiqués par un fabricant.

Local

 Taux de renouvellement horaire (1/h) Débit (m³/h)

Préparation froide

 3 à 5 –

Légumerie

 5 et 10 (*)  –

Pâtisserie

 15  –

Boucherie

 10  –

Stockage produits secs et boissons

 3  –

Réserve vin

 1  –

Stockage vaisselle

 1  –

Local déchets

 5 à 7  –

Local entretien

 5  –

Self-service : comptoir bain-marie

 – 100

Self-service : par chariot chauffant

 – 50

Restaurant

 6 à 8 –

Cafétéria

 8  –

(*) : Pour les cuisines industrielles, il est demandé un extracteur à 2 vitesses assurant en temps normal un taux de renouvellement de 5 et en cas d’épluchage d’oignons un taux de 10.

Suivant la norme prEN 16282

Zones Débits [m3/h par m2]
Préparation de la viande 25
Préparation du poisson 25
Préparation de la volaille 25
Préparation des légumes 25
Réserve sèche 6
Réserve à pain 6
Réserve non-alimentaire 6
Pièces pour le personnel Voir annexe C3 de la PEB
Vestiaires, WC et douches Voir annexe C3 de la PEB
Local à poubelles 6
Distribution des repas chauds 60
Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Débits de ventilation dans la laverie

Débits de ventilation dans la laverie

Les différentes méthodes ci-dessous nous ont été communiquées par un fabricant. Les débits donnés sont à extraire.

Méthode du renouvellement horaire en fonction du local

Selon la norme allemande VDI 20.52

Le débit est de 120 m³/h par m² de local.

Cette valeur n’est acceptable que pour les petites cuisines (< 300 repas).

Selon Recknagel

Le débit correspond à un renouvellement horaire de 10 à 15.

Ces valeurs sont relativement faibles. Un renouvellement horaire de 20 à 25 est préférable.

Ces valeurs ne sont acceptables que pour des laveries installées dans des locaux d’une certaine grandeur (> 300 repas).

Certains fabricants parlent même d’un renouvellement horaire de 20 à 40.

Méthode en fonction du type de machine à laver

Machines à capot

Les machines à capot sont installées dans les cuisines relativement petites (< 150 repas).

Une hotte pour vapeur non grasse doit être installée au-dessus de la machine. Son débit sera de 1 000 m³/h.

Photo machines à capot.

Machines à paniers

Dans un local avec machine à paniers, il faut prévoir :

  1. un raccordement avec interposition d’un cône (*) à la tubulure d’évacuation de la machine,
  2. une hotte de captation des buées à la sortie de la machine,
  3. une extraction supplémentaire dans le local ou à l’entrée de la machine.

* le cône permet au ventilateur de la machine de régler exactement le débit à extraire dans la machine. Sans lui, le ventilateur en toiture risquerait de tout « régimenter ». Les débits extraits dans la machine seraient trop importants et risqueraient d’empêcher le séchage.

Schéma de principe machines à capot.

Les débits correspondant à ces 3 extractions sont donnés dans le tableau suivant :

Dimensions de la machine (paniers/h) Raccordement à la tubulure d’échappement (m³/h) Hotte  à la sortie de la machine (m³/h) Extraction dans le local (m³/h) Total (m³/h)
90 700 300 1 500 2 500
120 900 300 2 000 3 200
160 1 000 300 2 000 3 300
200 1 200 300 2 500 4 000

 

 Hotte à la sortie ou à l’entrée de la machine.

Machine à convoyeurs

Dans un local avec machine à convoyeurs, il faut prévoir :

  1. Un raccordement avec interposition d’un cône (*) à la tubulure d’évacuation de la machine.
  2. Une hotte de captation des buées à la sortie de la machine.
  3. Une extraction supplémentaire dans le local ou à l’entrée de la machine.

*  le cône permet au ventilateur de la machine de régler exactement le débit à extraire dans la machine. Sans lui, le ventilateur en toiture risquerait de tout « régimenter ». Les débits extraits dans la machine seraient trop importants et risqueraient d’empêcher le séchage.

Les débits correspondant à ces 3 extractions sont donnés dans le tableau suivant :

Dimensions de la machine (assiettes : diam. : 260mm) Raccordement à la tubulure d’échappement (m³/h) Hotte  à la sortie de la machine (m³/h) Extraction dans le local (m³/h) Total (m³/h)
1 500 800 300 2 500 3 600
2 500 800 300 2 700 3 800
 3 000 800 300 2 700 3 800
3 500  1 000 300 3 000 4 300
4 000 1 000 300 3 000 4 300
5 000 1 000 300 3 500 4 800

Méthode en fonction de la puissance de la machine à laver

Cette méthode se base sur la Norme allemande VDI 20.52. Elle s’appuie sur le dégagement calorifique spécifique des appareils. Elle considère les quantités de chaleur sensible et de chaleur latente dissipées dans l’ambiance pour 1 kW de puissance raccordée.

Elle prévoir un débit de 24 l/sec (86 m³/h) (hotte à extraction simple) par kW de puissance de la machine à laver.

Méthode en fonction des dégagements de chaleur des machines à laver

Cette méthode est utilisée pour une laverie importante ou une laverie industrielle.

Le fournisseur doit fournir les caractéristiques suivantes de la machine :

  • les pertes de chaleur des moteurs,
  • les pertes de chaleur par la carrosserie de la machine et du tunnel de séchage,
  • les pertes de chaleur du surchauffeur,
  • les fuites de vapeur,
  • les débits d’extraction à assurer à l’entrée et à la sortie de la machine.

L’extraction du local, complémentaire aux extractions à l’entrée et à la sortie de la machine, devra assurer la dissipation de toute la chaleur produite.

Exemple.

Une laverie industrielle assurant le lavage de la vaisselle d’une cuisine servant 2 500 repas est équipée de 2 machines à laver dont les caractéristiques sont les suivantes :

  • les pertes de chaleur des moteurs : 2 955 W,
  • les pertes de chaleur par la carrosserie de la machine : 880 W,
  • les pertes de chaleur par la carrosserie du tunnel de séchage : 12 000 W,
    dont 50 % dans l’ambiance (6 000 W) et 50% repris par la hotte (6 000 W),
  • les pertes de chaleur du surchauffeur (pour le rinçage) : 490 W,
  • les fuites de vapeur : 7 056 W,
    dont 20 % dans l’ambiance (1 410 W) et 80 % repris par la hotte (5 6460W),
  • débit d’extraction à assurer à l’entrée de la machine : 700 m³/h,
  • débit d’extraction à assurer à la sortie de la machine : 2 500 m³/h.

Calcul de l’extraction du local (complémentaire aux extractions à l’entrée (700 m³/h x 2) et à la sortie (2 500 m³/h x 2) de la machine) :

– Puissance dissipée dans l’ambiance :

(2 955 + 880 + 6 000 + 490 + 1 410) x 2 = 11 735 x 2 = 23 470 W

– Débit d’air à prévoir pour assurer l’évacuation de cette chaleur (pour une différence de température entre l’air ambiant et l’air soufflé de 10 K) :

P = q x c x δT

Où :

  • P : puissance dissipée dans l’ambiance (W)
  • q : débit d’air insufflé (m³/h)
  • c : chaleur spécifique de l’air (0,34 Wh/m³x°C)
  • δT : différence de température entre l’air ambiant et l’air soufflé (°C)

d’où,

P 23 470
q = ______ = ________ = 6 904 m³/h
c x dT 0,34 x 10

En plus des 1 400 m³/h (2 x 700) à extraire à l’entrée de la machine,
et des 5 000 m³/h (2 x 2 500) à extraire à la sortie de la machine.
Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Débits de ventilation dans la zone de cuisson

Débits de ventilation dans la zone de cuisson

Objectifs

Le calcul des débits doit répondre à deux exigences :

  • Assurer le transfert thermique vers l’extérieur de la chaleur sensible et de la chaleur latente dégagée dans l’ambiance par les appareils de cuisson, afin de maintenir la température et l’hygrométrie à des valeurs acceptables pour le confort humain (rôle thermique).
  • Permettre, par une vitesse de captation suffisante, adaptée au mode de captage, d’entraîner le flux convectif chargé de particules lourdes vers les séparateurs de graisses (dont la surface de passage est fonction du type de filtration), hors de la zone de travail (rôle mécanique).

Mais attention, si la ventilation permet d’évacuer la chaleur qui se trouve dans l’air, elle ne peut cependant rien faire contre la chaleur rayonnante dégagée par les équipements.

Méthodes préliminaires

La norme prEN 16282, actuellement en projet, regroupe certaines recommandations de la VDI 2052 et de l’HACCP. Elle traite notamment de principes de dimensionnement et du calcul des débits de ventilation pour les cuisines collectives.

Les méthodes préliminaires permettent d’estimer, parfois très grossièrement, le débit de ventilation. Elles sont à écarter comme méthodes de dimensionnement car trop approximatives, mais peuvent servir de vérification ou de complément à d’autres méthodes. Dans tous les cas, la méthode détaillée est la méthode à utiliser dès que les appareils de cuisine sont définis !

La norme présente trois méthodes préliminaires :

Méthode suivant la surface du local

Le renouvellement horaire est défini en fonction de la surface au sol de la cuisine et du type de cuisson ou appareils employés, soit :

  • 90 m³/h par m² en général,
  • 120 m³/h par m² pour les zones de rôtisserie, de grill et de cuisson prolongée ou pour les zones de vaisselle.

Cette méthode ne présente pas de grand intérêt : le débit de ventilation est trop largement sous-estimé pour les zones de cuisson !

Méthode suivant la vitesse d’aspiration

L’évacuation correcte des particules en suspension dans l’air ainsi que des odeurs nécessite une vitesse d’air minimale au niveau frontal reliant l’avant du bloc de cuisson (piano) au bord inférieur de l’avancée de la hotte.

La figure ci-dessus indique la courbe type du profil de la vitesse d’air entre le piano et la hotte.

Cette vitesse se situe, selon le type d’appareil, de cuisson entre 0,15 et 0,30 m/s :

Charge Vitesse Appareils
Faible 0,15 m/s fours à vapeur, bouilloires, bains-marie, fourneaux, etc.
Moyenne 0,225 m/s friteuses, sauteuses, grills, etc.
Forte 0,3 m/s barbecue au gaz, etc.

Le débit final peut alors être calculé comme suit :

qe = v x 3 600 x P x h (m³/h)

Où :

  • qe = débit d’extraction (m³/h)
  • v = vitesse de passage (m/s)
  • P = périmètre de la hotte (m)
  • h = différence de hauteur entre la hotte et le plan de cuisson (m)

Dans le cas d’une hotte rectangulaire adossée, le débit est plus faible sur les flancs latéraux de la hotte que sur l’avant. Une majoration du débit d’air doit être prévue afin de ne pas trop abaisser la vitesse de l’air à cet endroit.

Méthode pour les pièces auxiliaires

La norme recommande les débits d’air à prévoir pour les pièces auxiliaires suivant les m² de surface :

Zones Débits [m3/h par m2]
Préparation de la viande 25
Préparation du poisson 25
Préparation de la volaille 25
Préparation des légumes 25
Réserve sèche 6
Réserve à pain 6
Réserve non-alimentaire 6
Pièces pour le personnel Voir annexe C3 de la PEB
Vestiaires, WC et douches Voir annexe C3 de la PEB
Local à poubelles 6
Distribution des repas chauds 60

Méthodes détailles

Les méthodes se basent sur la Norme allemande VDI 2052 d’avril 2006. C’est cette méthode détaillée qui est reprise par la prEN 16282. La VDI comporte des tables qui donnent les quantités de chaleur sensible et de chaleur latente dissipées dans l’ambiance pour 1 kW de puissance raccordée (gaz, électricité, vapeur) de chaque type d’appareil.

Méthode suivant la puissance des appareils de cuisson

Sur base de la chaleur sensible dégagée par les appareils de cuisson, il est possible de calculer le flux convectif, c’est-à-dire le débit d’air au dessus des appareils de cuisson induit par la différence de température ou de densité de l’air.
On calcul tout d’abord la quantité de chaleur sensible transmise par convection depuis chaque appareils de cuisson :

Q = 0,5 x P x Qs

Où :

  • Q = quantité de chaleur transmise par convection (W)
  • P = puissance de l’appareil de cuisson (kW)
  • Qs = émission de chaleur sensible (W/kW)

On peut ensuite calculer le débit d’extraction de la hotte située au-dessus d’un ou plusieurs appareils de cuisson :

qe = k  x ( ΣQ x φ )1/3 x ( h + 3,4 x L x  l / (L +l))5/3 x r x a

Où :

  • qe = débit d’air extrait (m³/h)
  • k = 18, coefficient empirique (m4/3.W-1/3.h-1)
  • ΣQ = somme des émissions de chaleur sensible des appareils situés sous la hotte (W/kW)
  • φ = coefficient de simultanéité (-)

Type de cuisine

 Petite cuisine Moyenne cuisine Grande cuisine
Nombre de repas coefficient de simultanéité φ Nombre de repas coefficient de simultanéité φ Nombre de repas coefficient de simultanéité φ

Snack-bars, restaurants, hôtels

 <100 1,0 <250 0,7 >250 0,7

Hôpital (cuisine principale)

 150 0,8 <500 0,6 >500 0,6

Hôpital (cuisine de distribution)

 250 0,8 <650 0,6 >650 0,6

Institutions

 40 1,0 – – – –

Préparation, mixte

 50 0,9 <400 0,6 >400 0,6

Industrielle

 – – <3000 0,7 >3000 0,7
  • h = différence de hauteur entre la hotte et le plan de cuisson (m)
  • L = longueur du plan de cuisson (m)
  • l = largeur du plan de cuisson (m)
  • r = facteur de réduction pour tenir compte de  la position de la hotte (-)
Emplacement de la hotte Facteur de réduction r
Contre un mur 0,63
Au-dessus d’un ilot central 1
  • a = facteur de correction pour tenir compte du type de flux et de la présence d’air induit ou pas (-)
Type de flux Facteur de correction a
Sans air induit Avec air induit

Flux mixte – tangentiel

 1,35 1,25

Flux mixte – plafond

 1,30 1,20

Flux laminaire – déplacement

 1,20 1,15

Flux laminaire – source

 1,15 1,10

Méthode adaptée du Recknagel, 2e édition

La puissance en chaleur sensible va « permettre » de réchauffer un débit d’air (P [kW] = (q [m³/h] x cp [kWh/m³/°C] x  T [°C]) / rendement [/]). On regarde quel débit d’air il faut pour que la différence de température entre l’air ambiant et l’air introduit ne dépasse pas 8°C. Le rendement tient compte de l’efficacité de la hotte et du coefficient de simultanéité.

De même, la puissance en chaleur latente va permettre d’humidifier un débit d’air. On regarde quel débit est nécessaire pour que l’air ne s’humidifie pas de plus de 5 g. par kg.

Il faut, pour chaque appareil composant le piano, multiplier la puissance raccordée (kW) par les valeurs des colonnes en chaleur sensible et latente et effectuer les sommes. La plus grande des deux sommes correspond au débit d’introduction à mettre en œuvre.

Sur base de cette méthode, des fabricants ont établi des tableaux tenant compte des appareils de cuisson actuels et de l’efficacité de leurs propres hottes.

Il faut également tenir compte du coefficient de simultanéité φ et du facteur de correction a.

Autres méthodes

D’autres méthodes ont été développées dans le cadre de normes ou par les fabricants, adaptées au matériel vendu ou au type de cuisine. La plupart de ces méthodes se présentent sous forme de tableaux et de valeurs types et sont tirées ou déduites des méthodes précédentes. Elles permettent une évaluation rapide, mais pas toujours correcte, des débits d’extraction à atteindre pour la zone de cuisson d’une cuisine collective.

Méthode suivant l’importance du local

On se fixe un taux de renouvellement horaire en fonction de l’importance du local « cuisine ».

qe = V x n

Où :

  • qe : débit d’extraction ( m³/h).
  • V : volume (m³).
  • n : taux de renouvellement (1/h).

Le Recknagel adapté par la norme allemande VDI 2052 donne :

Type de cuisine

 Hauteur (m) Renouvellement horaire n (1/h)
Cuisines moyennes : Restaurants, hôtels, etc. 3 à 4 20 à 30
4 à 6 15 à 20
Grandes cuisines : Casernes, hôpitaux, etc. 3 à 4 20 à 30
4 à 6 15 à 20
>6 10 à 15
Locaux de plonge 3 à 4 15 à 20
4 à 6 10 à 15
Cuisine de préparation froide 3 à 4 5 à 8
4 à 6 4 à 6
Réserves – 5 à 8

Méthode suivant la surface de cuisson

Cette méthode prescrit d’introduire un certain débit en fonction de la surface de cuisson, de la longueur du piano ou encore de la surface de la hotte.

Dimension repère Débit d’air extrait
Pour la surface d’appareils de cuisson 300…333 l/s par m²
Pour la surface de la hotte 930 à 1 000 m³/h par m²
Pour la longueur du piano 1 000 à 1 500 m³/h par m

Méthode suivant le nombre de repas servis simultanément

Repas servis simultanément Débit d’air neuf* (m³/h par repas) Valeur minimale
Office relais 15 –
Moins de 150 25 –
De 150 à 500 20 3 750 m³/h
De 501 à 1 500 15 10 000 m³/h
Plus de 1500 10 22 500 m³/h
* Ces débits sont des débits d’air neuf à introduire. Il faudra majorer ces quantités de 20% pour obtenir les débits minimaux d’air à extraire, afin de maintenir le local en légère dépression.

Méthode suivant le type d’appareils de cuisson

Cette méthode est issue des règles de l’Art. Il existe différents tableaux selon les sources. On détermine le débit d’air nécessaire à chaque appareil selon le tableau ci-dessus, puis on additionne le tout.

Appareil Type Débit
Fourneau gaz 1 500 m³/h par m²
électrique 1 000 m³/h par m²
Marmite

 

 75 l 500 m³/h
100 l 600 m³/h
150 l 800 m³/h
200 l 1 000 m³/h
250 l 1 100 m³/h
300 l 1 200
500 l 1 500 m³/h
Sauteuse gaz 1 500 m³/h
électricité 1 000 m³/h
Rôtissoire – 1 000 m³/h
Table chauffante gaz 450 m³/h par m²
électricité 300 m³/h par m²
Four à air pulsé 6 niveaux 1 000 m³/h
20 niveaux 2 000 m³/h
Cuiseur à vapeur petit modèle 1 000 m³/h
grand modèle 2 000 m³/h
Percolateur – 450 m³/h
Grill gaz 3 000 m³/h par m²
électrique 2 000 m³/h par m²
Four traditionnel à convection naturelle 300 m³/h
Feux allumés – 200 à 500 m³/h
Friteuse <300 couverts 1 000 m³/h par 10 l d’huile
> 300 couverts 2 500 m³/h par 50 l d’huile

Source : « chaud froid plomberie n° 585 » – Novembre 1996.

Il y a lieu de tenir compte d’un coefficient de simultanéité φ qui prend en compte le non fonctionnement simultané de tous les appareils à pleine puissance.

Avantages et inconvénients

Méthodes Avantages Inconvénients
Méthodes préliminaires
suivant la surface du local > Simple et rapide > Estimation grossière !
suivant la vitesse d’air d’aspiration > Permet le bon enlèvement des particules et des calories avec les hottes traditionnelles

> Simple et rapide

> Permet de vérifier les débits en déterminant la vitesse correspondante

 > Ne peut s’appliquer qu’aux systèmes avec hottes.

> Ne permet pas une prise en compte rationnelle des différents appareils et de leur puissance dissipée
Méthodes détaillées
suivant la puissance des appareils > Rationnelle et scientifique basée sur le dégagement calorifique de chaque appareil

> Base de données neutres

 > Part du principe que la chaleur dissipée dans l’ambiance est directement proportionnelle à la puissance raccordée sans précision de limite. Or, au-delà d’une certaine puissance raccordée pour une surface donnée (appareils pour la grosse industrie) cette fonction n’est plus vraie (effets thermiques et vitesse de flux plus importante)
Autres méthodes
Suivant l’importance du local > Permet de prédimensionner au début du projet et de vérifier la comptabilité entre le débit calculé par une autre méthode et le volume du local. > Ne tient pas compte du matériel installé.

> Estimation approximative.
Suivant la surface de cuisson > Permet un calcul rapide au niveau de l’avant-projet.

> Globalement fiable dans le cas d’ensembles de grandes dimensions composés d’appareils divers.

 > Ne tient pas compte du matériel installé.

> Valeurs faibles pour les appareils à dégagement de chaleur élevé.
Suivant le nombre de repas servis simultanément  > Simple quand on connaît le nombre de repas servis simultanément (pas toujours le cas dans les cuisines industrielle) > Ne tient pas compte du matériel installé.

> Le terme de repas n’est pas un indication suffisante et judicieuse.

> Estimation commune à toute la cuisine (pas de zonage suivant le type de préparation)
Suivant le type d’appareils de cuisson > Tient compte des appareils en place et est donc plus précise. > Ne tient pas compte de la puissance des appareils.

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