Choisir le système de ventilation Archives

Combiner la ventilation aux besoins hygrothermiques

Lorsqu’un système de ventilation avec pulsion et extraction mécanique est choisit, il est possible de compléter la centrale de traitement d’air d’élément de pré-traitement thermique. Dans certains cas, il peut être pertinent de l’utiliser pour assurer tout ou partie des besoins thermiques des locaux.

Différentes questions se posent donc :

Faut-il préchauffer l’air neuf en hiver ?

Il est évident que l’amenée d’air à basse température dans un local peut provoquer, dans certains cas, des situations inconfortables. Quelque soit la température de l’air, des recommandations existent pour limiter ce risque, telles que placer les grilles à plus de 1,8 m de haut et au-dessus des émetteurs de chaleur.

Dans les cas où le débit d’air neuf demandé est relativement bas, ces recommandations peuvent suffire à éviter les inconforts assez bas, même dans le cas d’une ventilation avec amenée d’air naturelle. Au contraire, dans les locaux à forte densité d’occupation (salle de réunion, de séminaire, …), l’importance des débits d’air neuf demandés risque de provoquer un certain inconfort thermique lorsque la température extérieure est basse.

Ainsi, dans tous les cas, pour éviter la sensation de courant d’air froid, l’idéal est de pouvoir amener l’air neuf à une température minimum (12 .. 16°C, température à régler en fonction des apports de chaleur gratuits) avant son arrivée dans le local. Dans le cas d’une pulsion mécanique, le préchauffage de l’air neuf a également pour but d’éviter de faire circuler de l’air trop froid dans les conduits, ce qui peut provoquer des condensations.

Différentes solutions existent pour réaliser le préchauffage de l’air. La solution évidente pour réaliser cet échauffement est le recours à un récupérateur de chaleur. Attention toutefois à choisir un mode de gestion du dégivrage du récupérateur qui permette de maintenir une température de pulsion suffisamment élevée à tout moment. Un puits canadien peut également être envisagé pour préchauffer l’air neuf, mais la température atteinte ne sera pas aussi élevée qu’avec un récupérateur de chaleur. En dernier recours, le chauffage de l’air neuf pourra se faire avec une batterie de chauffage.

Concevoir

Pour choisir le mode de préchauffage

Faut-il « neutraliser » l’air neuf ?

Lorsque le système de pulsion d’air neuf n’est pas intégré à la climatisation au travers d’une solution « tout air« , il est parfois conseillé de prétraiter l’air neuf. À défaut, il risque de créer de l’inconfort (courants d’air) menant parfois à l’obturation des bouches d’amenée d’air par les occupants.

Le développement des récupérateurs de chaleur limite ce risque, mais certaines pratique ont la vie dure. Qu’en est-il donc de cette pratique de « neutralisation de l’air neuf », qui consiste à s’assurer que l’air soit amené au local dans des conditions similaires à celles visées dans le local lui-même. Autrement dit, si vous souhaitez chauffer à 21°C, l’air sera amené à 21°C, à charge pour le radiateur de compenser les pertes par les parois.

Tout l’enjeu consiste à combiner le contrôle de la température des locaux et le contrôle de la température de l’air neuf hygiénique de manière à :

ne pas créer de courants d’air (on considère souvent qu’une température de 16°C minimum est nécessaire);

ne pas « casser l’énergie », c’est-à-dire ne pas chauffer l’air neuf et refroidir simultanément le local avec le ventilo-convecteur, ou inversement.

A priori, on pourrait penser que la température de pulsion de l’air neuf doit être « neutre » dans le bilan thermique du local et ne pas interférer avec la régulation des ventilos. On rencontre ainsi souvent une pulsion proche des 21°C toute l’année.

Effectivement, au niveau du bilan thermique du local le bilan est neutre, puisqu’il n’apporte ni chaud, ni froid.

En réalité, ce choix implique souvent qu’en mi-saison de l’énergie soit « cassée ». en effet, dans les immeubles de bureaux isolés, à partir d’une température extérieure de 12 à 14°C, il y a beaucoup de chances que le bâtiment soit en régime « refroidissement ». on va dès lors chauffer l’air neuf de 14 à 21°C, et simultanément évacuer l’énergie excédentaire du local avec le ventilo-convecteur. Cela représente une consommation énergétique importante comme le montre l’étude d’un bâtiment type. Il aurait mieux valu pulser directement cet air à 14°C dans le local.

Mais 14°C est une température de pulsion qui risque d’être trop faible et de créer de l’inconfort pour les occupants ?

Essayons dès lors de définir la régulation la plus adéquate :

On peut imaginer qu’en plein hiver, on pulse de l’air à 21°C et qu’à partir d’une température extérieure de 14°C, par exemple, la consigne de température de pulsion de l’air soit abaissée à 16°C.

Remarquons que dans la pratique, le basculement comprend un hystérésis de manière à stabiliser le fonctionnement des équipements au changement de saison. Par exemple, l’installation passe du chaud au froid à 14°, et du froid au chaud à 12°.

Toute la difficulté consiste pour le gestionnaire du bâtiment à définir le plus précisément possible la température extérieure de basculement entre le régime « été » et le régime « hiver ». En effet si celle-ci est trop élevée (par exemple, 18°C), une période de « casse d’énergie » subsiste puisque l’on chauffe l’air de ventilation pour le refroidir ensuite avec les ventilo-convecteurs.

Le problème est compliqué par le fait que tous les locaux ne sont pas soumis aux mêmes conditions d’équilibre.

Pour réduire ce risque, on peut dès lors imaginer de maintenir une température de pulsion minimum durant toute l’année. Choisissons une température de pulsion minimale de 16°C dans les locaux : si la température extérieure est inférieure à cette valeur, on préchauffe l’air et on le prérefroidit dans le cas contraire.

C’est une stratégie de régulation que l’on peut d’office utiliser dans les locaux que l’on refroidit toute l’année comme les zones intérieures d’un bâtiment (zones nullement influencées par les conditions atmosphériques).

Mais cette solution risque de créer de l’inconfort si les bouches de distribution ne sont pas prévues à haute induction.

Remarque : jusqu’à présent, on a toujours parlé en terme de température d’air neuf dans le local. Étant donné que l’air s’échauffe d’environ 1°C lors de son passage dans les conduits, on peut dire que fixer une consigne de température de 16°C sur l’air neuf équivaut à maintenir une température de 15°C à la sortie du groupe de traitement d’air.

Reste une difficulté : dans le local inoccupé dont l’occupant a arrêté le ventilo en quittant le local, c’est le débit d’air de ventilation qui va assurer la température de base durant son absence. Et au retour de l’occupant, le local sera fort froid… Cela ne paraît cependant pas remettre en question le principe d’une pulsion à 16°C car l’occupant a le loisir de remettre son local en température très rapidement dès son retour grâce à l’absence d’inertie du ventilo-convecteur (transfert rapide par l’air) et à la possibilité de positionner le ventilo en grande vitesse. Et si l’occupant n’apprécie pas la petite période d’inconfort qui en résulte, il y a beaucoup de chances qu’il ne soit pas du genre à arrêter son ventilo en quittant le local !

De plus, en période de relance, avant l’arrivée des occupants, la régulation centrale peut faire fonctionner le bâtiment en circuit fermé, sans apport d’air neuf.

Conclusions

En l’absence de préchauffe de l’air par récupération de chaleur, il n’y a pas de solution idéale à ce problème. Il faut chercher une réponse pour un bâtiment donné, sur base de ses températures d’équilibre. Notez que le récupérateur de chaleur peut lui aussi provoquer une surconsommation d’énergie en mi-saison, s’il n’est pas équipé d’un bypass qui permet de ne pas réchauffer l’air lorsque le local est de demande de froid.

Il est clair que de prévoir des est une garantie de pouvoir pulser l’air à basse température sans créer de courants d’air, et donc de ne pas détruire de l’énergie.

L’impact énergétique est énorme. Dans un bâtiment-type de bureau,

nous avons simulé 2 situations :

Une pulsion d’air neuf à une température permanente de 21°C en hiver et de 16°C lorsque la température extérieure dépasse 16°C : référence 100

une pulsion à une température permanente de 16°C, été comme hiver :
- – 37 % sur la consommation du traitement d’air,
- + 19 % de consommation de chauffage des locaux,
- – 13 % sur la consommation de froid des locaux,
- et finalement – 10 % sur la consommation totale du bâtiment.

Qui ne serait pas tenté de diminuer de 10 % la consommation d’un bâtiment rien qu’en réglant la consigne de l’air neuf ?

Un compromis peut consister à pulser suivant une consigne qui suit une relation linéaire entre les deux points suivants : par – 10°C extérieurs, pulsion à 23°C et par + 30°C extérieurs, pulsion à 16°C.

Cette solution génère une économie de 2 % par rapport à la référence 100 du bâtiment-type.

En tous cas, ne pas adopter une pulsion constante de 21°C toute l’année ! nous ne l’avons pas chiffrée, mais la surconsommation en été doit être très importante.

La ventilation est-elle suffisante pour vaincre les surchauffes ?

Dans les anciens immeubles de bureaux, non isolés, la ventilation hygiénique permettait de résoudre en partie les problèmes de surchauffe, avec une période d’inconfort limitée à quelques jours.

L’isolation des bâtiments n’a pas augmenté la puissance nécessaire au refroidissement mais la période d’inconfort « estival » commence plus tôt dans la saison. Ceci est renforcé par :

l’augmentation des charges internes par l’équipement électrique des bureaux,
la tendance actuelle des architectes d’accroître sensiblement le pourcentage de vitrage de la façade, et donc les apports solaires peu désirables,
la diminution de l’inertie des parois (cloisons légères mobiles, tapis au sol, faux plafond avec absorbeur acoustique),
une attente accrue de confort et de productivité du personnel.

Dans certaines situations et pour autant que l’on accepte quelques journées d’inconfort, il est cependant possible d’éviter une installation de conditionnement d’air

En choisissant les équipements les moins énergivores.
En utilisant des protections solaires et des vitrages performants.
En exploitant au maximum le pouvoir refroidissant de l’air extérieur lorsque celui-ci à une température inférieure à la température intérieure. On parlera alors de free cooling, soit naturel, soit mécanique.

Il est important de réaliser que les débits d’air mis en jeu par la ventilation hygiénique (de l’ordre de 0.5 à 1 renouvellement horaire) et ceux impliqués par une stratégie de free cooling (à partir de 4 renouvellements horaires) ne sont pas du même ordre. On parle d’ailleurs souvent, pour le free cooling, de ventilation intensive.

Débits différents signifie a priori techniques et équipements différents. Ainsi, une ventilation intensive naturelle ne se basera pas sur des aérateurs et une cheminée telle qu’utilisée pour la ventilation hygiénique, mais bien sur l’ouverture de fenêtres en différents endroits du bâtiment. Une ventilation intensive mécanique par contre pourrait utiliser le même réseau de conduits que la ventilation hygiénique, pour autant que celui-ci soit dimensionné sur base de l’usage le plus contraignant (le débit intensif donc) et permette une régulation à la baisse lorsque cette capacité n’est pas pleinement nécessaire.

Concevoir	Pour examiner en détail l’intérêt du free cooling comme alternative à la climatisation
Concevoir	Pour en savoir plus sur les techniques de refroidissement par ventilation intensive
Études de cas	Un confort d’été correct est obtenu dans le bâtiment Probe du CSTC grâce à un free cooling nocturne. Pour plus de détails sur ce bâtiment

Faut-il humidifier ou déshumidifier l’air de ventilation ?

En hiver, sans humidification de l’air neuf, l’humidité intérieure flirte rapidement avec les limites de confort thermique.

Ceci n’est pas lié au type de ventilation (naturel ou mécanique). Pourquoi ? Parce que, en l’absence de traitement d’air, l’humidité absolue de l’air pulsé n’est pas modifiée par son passage dans un aérateur ou un réseau de ventilation. Dans les deux cas, cette humidité sera celle de l’air extérieur, qui est basse en hiver (maximum 4 gr d’eau par kilo d’air à 0°C, soit en-dessous des 6 gr qui correspondent à 40% d’humidité pour 20°C). Le caractère asséchant de la ventilation est par contre lié au rapport entre le débit d’air neuf et le taux d’émission de vapeur dans l’ambiance, lié à l’occupation. En pratique, au plus le débit par personne sera élevé, au plus l’effet asséchant de l’air neuf sera important.

L’humidification de l’air neuf est un poste particulièrement énergivore. Il est dès lors peut-être utile de se demander si une humidification est toujours nécessaire, sachant qu’elle n’est pratiquement possible qu’en association avec un système de ventilation double flux.

Ce n’est d’ailleurs que si la pulsion de l’air est mécanique que le RGPT impose le respect d’une humidité ambiante minimum de 40%. Dans le cas d’une ventilation simple flux, le RGPT dit simplement qui si c’est possible technologiquement, un dispositif d’humidification permettant d’atteindre une humidité de 40% doit être mis en œuvre.

Évaluer

Pour estimer la consommation liée à l’humidification de l’air neuf.

Prenons un exemple.

La température extérieure est de 0°C pour une humidité relative de 85 % (1) (conditions couramment rencontrées chez nous) :

Si cet air est introduit dans un bureau individuel chauffée à 20°C, à raison de 30 m³/h.pers, on peut lire sur le diagramme de l’air humide que son humidité relative chutera à 23 % (2), ce qui est trop sec pour garantir le confort thermique. Si on y rajoute l’humidité produite par un occupant, à savoir environ 50 gr d’eau par h, l’humidité relative montera jusqu’à 33 % (3), soit à la limite des conditions de confort.
Par contre, si la chambre est chauffée à 24°C, comme c’est souvent le cas dans les hôpitaux, on atteindra plutôt au final une humidité relative d’environ 25%, ce qui est insuffisant.

Une humidification de l’air apparaît donc nécessaire pour garantir le confort durant les périodes les plus critiques de l’année (en hiver). Étant donné que les périodes durant lesquelles il existe un risque de voir chuter l’humidité intérieure en dessous du seuil de confort sont généralement courtes, il est recommandé d’asservir le fonctionnement de l’humidificateur à la température extérieure. Sous notre climat, on peut par exemple souvent l’arrêter lorsque la température extérieure dépasse 5°C.

Notons qu’humidifier l’air implique aussi automatiquement de le préchauffer, sinon le point de saturation est atteint directement.

Concevoir

Pour choisir le mode d’humidification.

Et en été, qu’en est-il? En Belgique, l’humidité absolue extérieure dépasse rarement les 15 gr d’eau par kilogramme d’air, ce qui, pour des températures de l’ordre de 25°C correspond à 70% d’humidité relative. Un tel niveau est acceptable, et cela correspond à l’intuition : il est rare que l’on ait, en été, une sensation d’humidité exagérée, comme on le ressent sous les tropiques. Mais…

Cela arrive malgré tout par temps orageux. Faut-il que, ces jours là, les systèmes de ventilation soient à même de ne pas répercuter cet inconfort à l’intérieur? C’est au maître d’ouvrage de se positionner. La question se pose de la même façon pour les vagues de chaleur et le risque d’une élévation de température. Quel est le prix du confort absolu ?

Si à l’humidité extérieure s’ajoute un dégagement d’humidité importante à l’intérieur, cela ne nous mène-t-il pas au-delà du confort? Oui, à moins de diluer cet apport intérieur d’humidité par un taux de ventilation très élevé, tel que le permet une ventilation intensive;

Si dans le local se trouve un émetteur de refroidissement qui n’autorise pas de condensations surfaciques, tel qu’un plafond rayonnant ou une dalle active, ne faut-il pas garantir un contrôle de l’humidité? Oui, bien sûr, pour éviter les dégâts liés à ces condensations.

Les situations où une déshumidification est à prévoir sont donc plus nombreuses que ne le laisse supposer une simple analyse climatique. En pratique, la déshumidification ira souvent de pair avec le recours à un refroidissement actif.

Concevoir	Pour en savoir plus sur la deshumidification
Gérer	Pour en savoir plus sur la régulation de la deshumidification

Utiliser la ventilation comme émetteur thermique ?

Dans les anciens immeubles de bureaux non isolés, la puissance nécessaire au chauffage est telle que le débit de ventilation hygiénique est insuffisant si on veut assurer avec celui-ci un chauffage aéraulique. La séparation des fonctions « ventilation hygiénique » et « chauffage » s’impose d’autant plus que le bâtiment est peu isolé et que les apports internes de chaleur (machines, éclairage, …) sont faibles.

Dans ces vieux bâtiments, si on veut combiner ventilation et chauffage, un recyclage partiel de l’air doit être organisé pour augmenter les débits pulsés, ce qui surdimensionne les équipements de ventilation.

Par contre, dans les bâtiments de bureaux plus modernes, bien isolés, fortement équipés (ordinateur, imprimante personnelle), la puissance de chauffage nécessaire se réduit fortement, et avec elle, les débits d’air nécessaires pour un chauffage aéraulique. Dans ce cas, il peut être logique d’envisager la combinaison du chauffage et de la ventilation. Il n’y a plus alors d’autres sources de chauffage. C’est la logique qui prévaut souvent dans les bâtiments conçus selon le « standard passif ».

En généralisant, ce raisonnement, on pourrait envisager d’assurer également le refroidissement par la pulsion d’air neuf refroidit dans la centrale de traitement d’air. On parlera alors de refroidissement « tout air« . Technologiquement, cela ne pose pas de problème. Mais il faut garder à l’esprit que les puissances qu’un local demande en refroidissement sont souvent plus importante qu’en chauffage. Pour un bureau, on sera souvent entre 50 et 100 W/m² de charge de refroidissement à compenser, une valeur peu influencée par l’amélioration actuelle des enveloppes. De telles puissances impliquent un surdimensionnement important du réseau de ventilation, comme le montre l’exemple ci-dessous. Une piste intéressante dans certains cas est celle du « top cooling« , où la capacité de refroidissement du réseau de ventilation hygiénique est utilisée sans surdimensionnement, en appoint d’un autre mode de refroidissement, ou comme « aide » pour franchir les périodes de canicule dans des locaux non climatisés.

Exemple.

La puissance thermique disponible sur une pulsion d’air ce calcule en multipliant le débit par la chaleur massique (0,34 [W/(m³/h)K]) et le delta de température entre l’air pulsé et l’ambiance. Considérons un local de bureau typique de 20m² occupé par deux personnes, pour lequel les règles de dimensionnement de la ventilation hygiénique recommandent 60 m³/h (RGPT).

La température maximale de pulsion est souvent fixée à 35°C dans une ambiance à 20°C, et la température minimale à 16°C dans une ambiance à 25°C. Quelles sont les puissances disponible en fonction d’un facteur de surdimensionnement de la ventilation ?

Puissance disponible grâce à de la pulsion d’air neuf dans un local de bureau type
Débit	Puissance de chauffage	Puissance de refroidissement
hygiénique: 60 m³/h	15 [W/m²]	9 [W/m²]
hygiénique x 2 : 120 m³/h	31 [W/m²]	18 [W/m²]
hygiénique x 5: 300 m³/h	77[W/m²]	46 [W/m²]

On voit que pour un bâtiment non isolé, il faut multiplier le débit d’air hygiénique par 5 si on veut atteinte l’ordre de grandeur des puissances de chauffage. Les 15W/m² disponibles « de base » devraient par contre être suffisant dans un bâtiment « passif ». Les puissances disponibles en refroidissement ne sont alors que tout juste capable de compenser la puissance des luminaires, ou celle des ordinateurs. En aucun cas les charges liées à l’ensoleillement…

Notons au passage que lorsqu’on fait un chauffage par la ventilation, il faut prévoir la possibilité de travailler en tout air recyclé pour optimaliser la relance matinale du système de chauffage aéraulique. L’apport d’air neuf n’étant enclenché qu’à l’arrivée des occupants.

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Choisir un système de ventilation centralisé ou décentralisé

Différents critères interviennent dans ce choix:

Les possibilités d’implantation

La facilité (ou difficulté) d’implantation d’un système de ventilation dépend d’abord de son type : les systèmes proposés se différencient par leur encombrement et les modifications qu’ils imposent dans un bâtiment existant, dans un bâtiment neuf, les libertés étant plus grandes.

Les systèmes naturels ou simple flux par extraction mécanique sont les plus faciles à implanter. Ils ne demandent aucun gainage de pulsion, celui d’extraction étant quant à lui généralement beaucoup plus court et facile à implanter. Le système naturelle demande cependant que cette extraction soit faite par des conduits verticaux respectant certaines prescriptions quant à leur tracé et leur débouché en toiture. Ce système peut donc être plus difficile à mettre en œuvre que l’extraction mécanique. Cette dernière devra d’ailleurs être choisie si une évacuation naturelle correcte ne peut être réalisée.

La pulsion mécanique impose, quant à elle, une distribution de l’air dans tous les locaux via un gainage. Dans les locaux aveugles, il n’est généralement pas possible de réaliser des amenées d’air naturelles correctes, ce qui impose la pulsion mécanique.

Quel que soit le mode de ventilation, l’implantation peut être facilitée si le système de ventilation se décompose en différents systèmes indépendants desservant chacun une partie du bâtiment. Ce découpage peut se faire sur base:

d’une logique spatiale : différentes ailes du bâtiments pourraient avoir chacune leur propre système. Dans ce cas, la séparation des systèmes permet de limiter la longueur des conduites, l’encombrement dans le bâtiment et les pertes de charges.

d’une logique d’occupation : des espaces présentant des profils d’occupation très différents peuvent justifier un réseau de ventilation spécifique, par exemple des salles de réunion regroupées dans un bâtiment de bureau, ou un amphithéâtre dans une école. Dans ce cas, la séparation des systèmes permet de faciliter la gestion des débits d’air : apporter exactement la bonne quantité d’air au bon endroit, au bon moment.

À l’extrême, chaque local pourrait disposer de son propre système de ventilation. Certains dispositifs de ventilation permettent d’ailleurs une pulsion et extraction mécanique avec récupération de chaleur par local.

Décentraliser peut donc dans certains cas limiter l’encombrement du réseau au sein du bâtiment. Par contre, cela implique de multiplier les groupes de ventilation qui prennent eux-aussi une place conséquente.

L’isolation acoustique entre locaux

Certaines activités de bureaux demandent une certaine confidencialité (bureau d’avocats, cabinet de médecin, …) qu’il peut être difficile d’atteindre du fait des ouvertures permanentes pratiquées pour le transfert de l’air. La question de l’isolation acoustique se pose aussi de façon pressante dans les bâtiments scolaires.

La conception d’un système de ventilation décentralisé pour ces locaux élimine le transfert d’air et la faiblesse acoustique liée au passage de l’air dans le bâtiment. Cette solution peut cependant générer une autre nuisance acoustique du fait de la présence des ventilateurs dans (ou à proximité) de ces locaux.

L’autre piste, est l’utilisation d’un réseau de ventilation centralisé, mais équipé de grilles de transfert acoustiques. Celles-ci, plus larges, se placent plus aisément dans les murs que dans les portes. Elles génèrent malheureusement plus de pertes de charge qu’une grille traditionnelle, avec un impact sur le consommation électrique des ventilateurs.

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Ouvertures de transfert acoustiques.

La protection incendie

L’A.R. du 19 décembre 97 impose que toute paroi séparant un lieu de travail d’un chemin d’évacuation (en gros les couloirs) soit classée « Rf 1/2 h ».

Cela signifie que les ouvertures de transfert prévues entre les bureaux où l’air neuf est amené et les couloirs par lesquels l’air transite vers les sanitaires doivent avoir la même résistance au feu. Cela est possible grâce à des grilles de transfert coupe-feu. Pour ce qui est du détalonnage des portes, cela peut prêter à discussion.

Plus globalement, la traversée d’une paroi, quelle qu’elle soit, par un conduit d’air ne peut pas amoindrir la résistance au feu de cette paroi : « La traversée par des conduites de fluides ou d’électricité et les joints de dilatation d’un élément de construction ne peuvent altérer le degré de résistance au feu exigé pour cet élément. » (AR du 7 juillet 1994).

Des résistances au feu minimales sont imposées aux séparations entre compartiments incendie. Un compartiment à une superficie de maximum 2 500 m² et est limité à un étage. Les parois séparant les compartiments doivent être « Rf min 1 h » (en fonction de la hauteur du bâtiment). Ceci implique notamment que tout transfert d’air entre deux étages est soit interdit (pas de pulsion à un étage et d’extraction à un autre), soit obturable automatiquement (porte coupe-feu automatique, clapet coupe-feu).

Cette règle s’applique donc également aux parois des trémies dans lesquelles se trouvent les conduits de ventilation des réseaux mécaniques. Ces parois doivent présenter une RF de 1h à 2h selon la hauteur du bâtiment (cas des trémies continues sur la hauteur du bâtiment).

On comprends facilement qu’une réflexion sur une décentralisation des systèmes de ventilation qui soit cohérente avec le découpage du bâtiment en compartiments incendie peut limiter le recours à ce type d’équipements et dans certains cas permettre une économie d’investissement.

Enfin, notons que pour les bâtiments d’une hauteur comprise entre 25 et 50 m, il est imposé de maintenir les cages d’escalier en surpression en cas d’incendie. À cela vient s’ajouter le désenfumage obligatoire des couloirs par pulsion et extraction pour les bâtiments de plus de 50 m de haut. Ces deux exigences se réalisent par un système de ventilation tout à fait indépendant de la ventilation hygiénique et qui met en œuvre des débits nettement plus importants, de l’ordre de 10 renouvellements d’air par heure.

L’impact énergétique

Dans le cas où un bâtiment inclut des espaces dont les besoins d’air sont variables (des locaux de même nature mais gérés différemment, ou des locaux abritant des fonctions différentes), subdiviser un système de ventilation peut favoriser les économies d’énergie électrique au niveau des ventilateurs. Pourquoi ?

La puissance électrique absorbée par un ventilateur dépend du débit d’air à mettre en mouvement et de la perte de pression à compenser. Considérons un réseau de ventilation alimentant un alignement de classes. Imaginons que les classes à l’extrémité du réseau soient utilisées en soirée pour des activités extra-scolaires, tandis que celles situées au milieu ou au début du réseau n’ont plus besoin d’air après les heures de cours.

En soirée, une gestion intelligente du débit fermera un clapet ou registre de réglage à l’entrée des premières classes. En conséquence, la pression va monter dans le réseau et le ventilateur, s’il détecte cette montée en pression, pourra moduler sa vitesse. Néanmoins, il devra toujours compenser les pertes de charge générées par la totalisé du réseau pour alimenter la classe utilisée en soirée.

Si chaque classe disposait de son propre système de ventilation, ou si cette seule classe à usage particulier disposait de son propre système, le fonctionnement en mode « soirée » n’impliquerait que cet unique groupe de ventilation, qui n’aurait pas à vaincre les pertes de charge d’une réseau collectif. Dès lors, la puissance absorbée pourrait théoriquement être moindre : même débit dans les deux situations, mais pertes de charge réduite dans le cas décentralisé.

Cette réflexion de principe est bien évidemment dépendante des choix de dimensionnement qui seraient faits dans les alternatives centralisées et décentralisée, de la finesse du mode de gestion dans le cas centralisé, des pertes de charges propres aux groupes de ventilation et de l’impact de la réduction du débit d’air sur ces pertes de charges dans le scénario centralisé, etc.

Le bénéfice énergétique de la décentralisation n’est pas nécessairement évident. C’est cependant une piste qui mérite d’être calculée en détail par les bureaux d’étude, maintenant que les consommations des ventilateurs représentent une part non négligeable du calcul PEB.

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Choisir un système de ventilation naturelle ou mécanique

Ventilation naturelle.

Ventilation mécanique.

Différents critères interviennent dans ce choix:

La garantie de résultat

L’efficacité d’une ventilation est sa capacité à évacuer réellement les polluants des locaux. Pour cela, il faut avoir la garantie que l’air neuf balaye correctement les bureaux et soit évacué après son mélange avec l’air ambiant.

La solution idéale est, mécaniquement, de pulser l’air neuf et d’évacuer l’air vicié directement dans chaque local indépendamment. Cette solution de ventilation indépendante de chaque local est cependant onéreuse et est réservée aux salles à forte affluence (salle de réunion, auditorium, …).

Le système double flux avec pulsion dans les bureaux et extraction dans les sanitaires et/ou zones de circulation garantit au minimum une amenée d’air neuf réelle dans les bureaux et une évacuation des odeurs dans les sanitaires.

Les systèmes de ventilation naturelle ou simple flux, quant à eux, ne garantissent pas toujours un renouvellement d’air correct dans tous les bureaux.

Prenons l’exemple d’une ventilation simple flux avec une simple extraction mécanique dans les sanitaires et des grilles d’amenée d’air naturel dans les châssis des bureaux :

L’air est paresseux, il préférera toujours le chemin le plus facile pour se mouvoir. Ainsi, s’il doit choisir entre les grilles placées dans les châssis des bureaux et un hall d’entrée (ou une fenêtre, …) largement ouvert vers l’extérieur, il est plus que probable que l’air extrait par les sanitaires provienne de ce dernier, plutôt que des bureaux. Ceux-ci ne seront alors pas ventilés correctement.

Schéma trajet de l'air dans un bâtiment.

Ce phénomène est aggravé :

en présence de couloirs maintenus ouverts vers les cages d’escalier ou hall d’entrée,
en présence de fenêtres et portes ouvertes dans certains bureaux,
en l’absence de moyens de transfert d’air au niveau des portes (grilles, détalonnage des portes).

En outre, dans des immeubles de bureaux, le compartimentage variable (location à des sociétés différentes) peut rendre encore plus difficile la coordination entre les entrées d’air et les évacuations.

De plus, les flux d’air véhiculés par les systèmes naturels ou simple flux sont dépendants des conditions atmosphériques (répartition du vent, des températures sur les façades) et donc difficilement contrôlables. Il est par exemple, possible que le flux d’air s’inverse dans une grille autoréglable si celle-ci est disposée sur une façade à l’abri des vents dominants (c’est-à-dire sur une façade en dépression). en effet, ce type de grille permet de limiter l’ouverture d’entrée d’air si elle est soumise à la pression du vent. Par contre, elle n’empêche pas un reflux d’air si elle est à l’abri du vent.

Le système de ventilation ne fonctionnera correctement que si le bâtiment est relativement étanche à l’air.

Dans son article « La ventilation et l’infiltration dans les bâtiments : la situation en Belgique » (1986), le CSTC, recommande d’améliorer l’étanchéité du bâtiment avant d’installer un système de ventilation contrôlée pour un taux de renouvellement de l’air à 50 Pa (n₅₀) inférieur à 5/h. Les recommandations actuelles d’étanchéité à l’air des construction sont cependant plus ambitieuses encore.

Évaluer

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L’ambiance extérieure

Si l’ambiance extérieure est particulièrement polluée et/ou bruyante (site urbain, industriel, route fort fréquentée, parking avec heures de pointe), les amenées d’air neuf doivent obligatoirement comporter des filtres et une isolation acoustique.

Notons que les locaux les plus sensibles au niveau de la pollution des routes sont les locaux situés à moins de 10 m du sol.

Les amenées d’air naturelles, même équipées de systèmes d’insonorisation laissent cependant filtrer les bruits extérieurs et surtout les poussières. Des recherches sont cependant menées pour améliorer les qualités acoustiques, de filtration et d’automatisation des entrées d’air naturelles. À terme, elles devraient conduire au développement sur le marché de produits permettant une protection contre la pollution extérieure et une régulation semblable à celle possible en ventilation double flux.

Dans les sites urbains fort fréquentés et/ou pour certains locaux demandant une pureté de l’air plus importante (salles d’ordinateur, hôpitaux, …), une pulsion mécanique, équipée de filtres s’impose donc, la prise d’air extérieure devant être disposée dans l’endroit le moins exposé (à l’arrière du bâtiment ou en toiture).

Concevoir

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Les possibilités d’implantation

Les différents systèmes de ventilation se différencient par leur encombrement et les modifications qu’ils imposent dans un bâtiment existant, dans un bâtiment neuf, les libertés étant plus grandes.

Les systèmes naturelle ou simple flux par extraction mécanique sont les plus faciles à implanter.

Ils ne demandent que peu de gainage. Un système naturel se limite à la création de conduits verticaux d’évacuation dans les locaux humides. Pour fonctionner efficacement, ceux-ci doivent cependant respecter certaines prescriptions quant à leur tracé et leur débouché en toiture, que l’on trouvera dans la norme (résidentielle) NBN D50-001. Ce système peut donc être plus difficile à mettre en œuvre qu’un système mécanique simple flux par extraction. Cette dernière devra d’ailleurs être choisie si une évacuation naturelle correcte ne peut être réalisée.

La pulsion mécanique impose, quant à elle, une distribution de l’air dans tous les locaux via un gainage, et parfois, à des fins d’équilibrage aéraulique, une reprise d’air qui ne se limite pas aux locaux sanitaires et prends la forme d’un second réseau de conduites.

Rappelons que dans le cas d’une pulsion mécanique, un principe de balayage peut être mis en place. L’air alimentant un local peut provenir d’un autre local, pour autant qu’il n’y ait une gradation dans la qualité de l’air: un local ne peut pas être alimenté par de l’air provenant d’un espace plus pollué que lui (voir à ce sujet la norme ISO « ventilation dans les bâtiments non-résidentiels » ). Dans les espaces résidentiels, cette possibilité est explicitement prévue par la norme NBN D50-001, qui autorise que l’air alimentant les salles de séjour provienne des chambres, des locaux d’étude et de loisir, des couloirs, des cages d’escalier, des halls. Ceci a l’avantage de diminuer les débits totaux d’air neuf à injecter dans le bâtiment et de préchauffer l’air avant son entrée dans les locaux de séjour. Dans les chambres et les locaux d’étude et de loisir, seul l’air extérieur est autorisé.

Dans les locaux aveugles, il n’est généralement pas possible de réaliser des amenées d’air naturelles correctes, ce qui impose la pulsion mécanique.

La consommation énergétique et les coûts

Il faut comparer les performances que l’on espère obtenir, l’investissement à consentir et les coûts d’exploitation du système.

Au niveau de l’investissement, plus la mécanisation est importante (du simple flux avec extraction sanitaire au double flux avec pulsion et extraction dans chaque local), plus l’investissement est important. Il en est de même pour les frais d’exploitation (consommation des ventilateurs, maintenance des réseaux). Les frais de chauffage de l’air neuf sont, quant à eux les mêmes, si on considère que tous les systèmes permettent d’assurer des débits équivalents corrects. si ce n’est qu’une ventilation double flux est généralement pourvue d’une récupération de chaleur sur l’air extrait qui modifie sensiblement le bilan énergétique et financier.

Pour situer la surconsommation électrique d’un système de ventilation entièrement mécanique par rapport à un système de ventilation entièrement naturel, on peut citer les chiffres de consommation des ventilateurs couramment rencontrés dans la littérature : pour un système de ventilation double flux, la puissance électrique absorbée par les ventilateurs dans leurs conditions nominales de fonctionnement est de l’ordre de :

2 * 0,14 (installation performante : SFP1) à 0,35 W (installation médiocre : SFP3) par m³/h d’air transporté

dont une partie se retrouvera sous forme de chaleur dans l’air pulsé.
Vous pouvez estimer la différence de consommation entre les différents principes de ventilation :

Calculs

Pour estimer la différence de consommation entre les différents types de ventilation, cliquez ici !

Par exemple, pour assurer un apport d’air neuf de 6 000 m³/h pendant 2 500 h/an, un système de ventilation mécanique double flux consommera en électricité environ :

2* (0,14 [W] .. 0,35 [W]) x 6 000 [m³/h] x 2 500 [h/an] = 4200 .. 10500 [kWh/an]

Par contre, le système double flux permet une meilleure maîtrise des débits, donc des déperditions de chaleur par ventilation. Les consommations peuvent en outre être réduites si on utilise un récupérateur de chaleur. Cette récupération de chaleur est énergétiquement très intéressante puisqu’elle permet de récupérer de 50% à 90% de l’énergie rejetée avec l’air extrait.

Le système double flux permet également une gestion automatique des débits de ventilation local par local en agissant directement au niveau des bouches de pulsion, par exemple en fonction de l’occupation des bureaux individuels. Ce niveau d’automatisation au niveau de chaque local est théoriquement possible en ventilation naturelle et simple flux si l’on utilise comme amenée d’air des fenêtres robotisées liées à des sondes de présence ou de CO₂. Mais ce type de systèmes est très peu utilisé à l’heure actuelle.

Notons également que des installations pilotes de ventilation naturelle avec récupération de chaleur ont été réalisées dans le cas du projet de recherche « NatVent » (pour plus de détail : NatVent, Overcoming barriers to natural, CD-Rom, P.Wouters, J.Demeester, CSTC, 02/655 77 11).

L’esthétique

Les grilles d’amenée d’air naturelles doivent s’intégrer dans l’esthétique des façades et demandent un travail de recherche lors de la conception. Les prises et évacuations extérieures des systèmes mécaniques peuvent souvent être disposées à des endroits moins visibles.

Amenée d’air naturelle disposée discrètement au dessus du châssis, contre la battée.

Posted By : Energie-Plus 22 Sep, 2014

Choisir le système de ventilation : critères généraux

La qualité d’air intérieur dépend notamment de :

L’air extérieur ;
le mobilier et matériel de bureau ;
les produits et matériaux de construction ;
la ventilation ;
le comportement des usagers.

Les normes recommandent une ventilation de base permanente ayant pour but d’évacuer les odeurs, l’humidité et les éventuelles substances nocives. Pour ce faire, différents systèmes de ventilation existent.

Aperçu des normes

En région wallonne, depuis le 1er mai 2010, tous les bâtiments neufs et assimilés doivent répondre à des exigences particulières. Les bâtiments non résidentiels (hors habitation et appartement) doivent respecter l’Annexe C3 de la PEB (elle-même basée sur la norme européenne EN 13 779 (Ventilation dans les bâtiments non résidentiels – Spécifications des performances pour les systèmes de ventilation et de climatisation). Celle-ci impose une qualité d’air au moins égale à la catégorie INT 3 (débit minimum de 22 m³ par heure et par personne).

De plus, elle impose un taux d’occupation minimum (m² par personne) à prendre en compte pour le dimensionnement en fonction de l’usage de la pièce.

Pour déterminer le débit d’air neuf minimal à assurer dans chaque local, il faut donc multiplier le taux d’occupation (de conception ou minimum imposé) par le débit de ventilation (INT 3 minimum).

De plus, il faut respecter un débit de conception minimal pour les sanitaires : 25m³/h par WC ou urinoir ou 15m²/h par m² de surface si le nombre de WC n’est pas connu lors du dimensionnement.

Pour les hôpitaux, selon la norme NF S90-351, dans les zones à risques 1, c’est-à-dire concrètement sans risque d’aérobiocontamination (hospitalisation sans risque d’infection, certaines consultations, radiologie, ergothérapie, …), la ventilation se traite, en principe, sans exigence particulière en terme de filtration et de pression.

Dans les autres locaux (médico-techniques par exemple), la ventilation est organisée dans le même local où l’on retrouve à la fois des bouches de pulsion et d’extraction.

Typologie des systèmes de ventilation

Différentes dénominations sont utilisées pour caractériser des systèmes de ventilation.

Relativement au flux d’air, on distingue ventilation hygiénique et intensive sur base du débit:

Ventilation hygiénique, ou « de base » : il s’agit de la ventilation minimale nécessaire pour garantir une qualité de l’air suffisante, pour réduire la concentration des odeurs et de l’humidité. Elle requiert des débits d’air limités, appliqués de manière permanente. Ordre de grandeur : <1 renouvellement horaire de l’air.
Ventilation intensive : ventilation temporaire à grand débit (ordre de grandeur : >4 renouvellements horaires de l’air) nécessaire uniquement dans des circonstances plus ou moins exceptionnelles, comme lors d’activités générant une production élevée de substances nocives ou d’humidité (travaux de peinture, de nettoyage, certains loisirs,…), lors de chaleur persistante ou d’ensoleillement intensif qui provoque une surchauffe, ou lors d’une occupation extraordinaire, par exemple une fête, un nombre de fumeurs élevé, …

On distingue également infiltrations et ventilation sur base du caractère volontaire ou fortuit du mouvement d’air :

Infiltration : mouvement d’air involontaire et incontrôlé au travers des faiblesses de l’enveloppe d’un bâtiment
Ventilation : mouvement d’air volontaire et partiellement ou totalement contrôlé au travers de dispositifs spécifiques

Dans le logement, la norme NBN D50-001 parle de systèmes A, B, C ou D selon que l’amenée et/ou l’évacuation d’air est naturelle ou mécanique. Bien qu’exclusivement réservée aux logement, ces appellations sont parfois généralisées aux systèmes mis en œuvre dans les bâtiments tertiaires. Nous parlerons ici plus largement de :

ventilation naturelle lorsque l’ensemble du mouvement d’air se fait sans recours à des ventilateur
ventilation simple flux lorsque la pulsion ou l’extraction d’air est assurée par un ventilateur
ventilation double flux lorsque la pulsion et l’extraction sont assurées par des ventilateurs.

Les ventilations double flux peuvent ou non intégrer une récupération de chaleur sur l’air extrait.

Enfin, on parlera de ventilation hybride lorsqu’elle recours aux principe de la ventilation naturelle mais prévoit ponctuellement le support de ventilateurs et d’éléments réseaux de ventilation mécanique. Typiquement, il s’agit d’une ventilation naturelle dans laquelle un ventilateur d’appoint vient renforcer le tirage lorsque les forces naturelles font défaut.

Le premier choix à réaliser est donc, pour faire simple, entre une ventilation naturelle ou mécanique simple ou double flux. en conception neuve ou rénovation, c’est très souvent une ventilation mécanique qui sera choisie. Se posent alors deux autres questions :

faut-il créer un réseau de ventilation unique desservant tout le bâtiment (système de ventilation centralisé) ou distinguer les équipements de chaque local ou groupe de locaux (système de ventilation décentralisé) ?
A-t-on intérêt à utiliser ce système de ventilation pour traiter l’air neuf et/ou climatiser le local?

Concevoir	Pour départager les ventilation naturelles et mécaniques, cliquez ici !
Concevoir	Pour départager les systèmes de ventilation centralisés ou décentralisés, cliquez ici!
Concevoir	Pour examiner l’intérêt d’une combinaison de la ventilation avec le traitement thermique des locaux, cliquez ici

Posted By : 25 Sep, 2007

Objectifs et principes de la ventilation

Objectif et principe

L’activité d’une cuisine, par le fonctionnement des équipements, est source d’un certain nombre de nuisances.

Ces nuisances sont dues à plusieurs facteurs :

Le dégagement calorifique des équipements. L’asymétrie de rayonnement entre les appareils de cuisson et les parois environnantes, en est une conséquence et constitue une gêne supplémentaire.
La chaleur dégagée par les appareils est transmise à l’air. La chaleur se divise en une partie sensible et une partie latente (humidité). L’air chaud monte en entraînant avec lui humidité et graisses.
les dégagements gazeux et les odeurs qui peuvent entraîner un inconfort, voire des intoxications

L’objectif de la ventilation d’une cuisine collective est d’éliminer au mieux les agents de nuisance.

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.

Évaluer

Pour savoir quels sont, les critères de qualité de l’air dans une cuisine collective.

Parallèlement à l’évacuation de l’air chaud et pollué, il y a lieu d’éviter une consommation excessive de chauffage, des courants d’air désagréables et un assèchement de l’air trop important.

Le traitement de l’air comporte deux fonctions :

Capter, filtrer et extraire l’air vicié pour l’évacuer vers l’extérieur,
introduire, traiter et diffuser l’air neuf dans les différents locaux.

C’est le premier point, à savoir l’extraction au-dessus des appareils de cuisson et des lave-vaisselle au moyen d’un appareil spécifique (hotte ou plafond filtrant) qui constitue la spécificité de la ventilation des cuisines. La diffusion d’air neuf et la ventilation des locaux annexes se font, elles, avec des principes et des équipements tout à fait identiques à ceux de la ventilation en général.

Concevoir

Si vous voulez en savoir plus sur le choix de la ventilation en général.

Règles de bonne pratique

Il faut établir les pressions relatives entre les locaux de manière à respecter l’hygiène : dans les locaux qui dégagent des odeurs ou beaucoup d’humidité (local de cuisson, laverie vaisselle, local des ordures et sanitaires), l’air doit être extrait. Il en est de même de tous les locaux « à denrées sales ». Exemple : légumerie (s’il s’agit du local où les légumes sont en attente de préparation ou du local où les légumes sont nettoyés) . Dans les locaux dits « propres », de l’air neuf est introduit.
Au niveau de la ventilation, la cuisine doit être considérée comme une zone à part entière. Ce qui signifie que la ventilation de l’ensemble des locaux de la cuisine est réalisée indépendamment du reste du bâtiment. Il faut y « équilibrer » les pulsions et les extractions d’air. Néanmoins, il faut empêcher la propagation des polluants de l’ensemble des locaux-cuisines vers les autres locaux du bâtiment.

Or, en général la mitoyenneté entre les locaux de la cuisine et le reste du bâtiment se fait au niveau du restaurant.
Soit la ventilation du restaurant est traitée avec l’ensemble des autres locaux-cuisines (système avec transfert), soit le restaurant dispose d’un système indépendant de ventilation.
Dans le premier cas, l’ensemble des locaux-cuisines (restaurant compris) doit être en dépression par rapport au reste du bâtiment. Ce qui signifie que l’ensemble des débits extraits doivent être supérieurs à l’ensemble des débits introduits (ex : débits introduits = 90 % des débits extraits).
Dans le second cas, l’ensemble des locaux-cuisines (restaurant non compris) doit être en dépression (ex : débits introduits = 90 % des débits extraits) de manière à ce que les odeurs de la cuisson ne se propagent pas dans le restaurant. De plus, le restaurant doit être en légère surpression vis-à-vis de la cuisine et en dépression par rapport au reste du bâtiment. (ex. : débits introduits = 95 % des débits extraits).
La zone de cuisson et la laverie vaisselle nécessite des moyens d’extraction mécaniques spécifiques tels que hottes ou plafonds filtrants. La ventilation hygiénique peut être assurée soit par la plus petite vitesse de la hotte, soit par un système séparé.
Les bilans sont d’abord faits pour un fonctionnement à pleine charge de la cuisine. Ensuite on regarde si on peut l’adapter, au moyen de plusieurs vitesses par exemple, dans d’autres circonstances.
Trois systèmes de base sont possibles:

Le système indépendant

Chaque local possède son extraction et son introduction d’air.

Le système avec transfert

L’air est extrait dans les locaux « sales » et introduit dans les autres locaux avec grilles de transfert entre les locaux.

Le système avec transfert

Le système avec transfert et amenée ou extraction d’air complémentaire.

Ce troisième système combine les deux précédents : l’air est extrait dans les locaux « sales » et introduit dans les autres locaux avec grilles de transfert entre les locaux. Chaque local dont le débit risque, à un moment donné de la journée, de ne pas être équilibré par les débits des autres locaux de la cuisine, dispose en plus d’une amenée ou d’une extraction d’air complémentaire.

Il permet donc d’équilibrer les débits à tout moments de la journée.

Chacun de ces systèmes peut être réalisé avec un système à simple flux (extraction mécanique et pulsion naturelle) ou à double flux.

On peut combiner ces trois systèmes au niveau d’une seule cuisine : on peut avoir une partie des locaux avec transfert et d’autres locaux avec des systèmes indépendants.

Exemple.

On peut considérer l’ensemble des « petits » locaux dont la ventilation est nécessaire en permanence et y implanter un système avec transfert (ex. : local des ordures (extraction), les réserves de légumes (extraction), le local des pommes-de-terre (extraction), etc. À partir des différents débits nécessaires, on regarde s’il y a équilibre entre pulsion et extraction; dans le cas contraire, on peut pulser ou extraire le complément dans les couloirs, zones de circulation, zones de travail ouvertes, etc.

Pour les locaux utilisés temporairement (ex. : local de cuisson, restaurant, laverie, préparation froide, bureau du chef-coq, etc.), on peut leur donner des systèmes de ventilation indépendants. On peut aussi leur donner un (des) système(s) avec transfert. Dans ce cas, soit les locaux fonctionnent toujours ensemble, soit, lorsqu’un local n’est pas utilisé, une extraction ou pulsion complémentaires assure l’équilibre.

Par exemple, lorsque le restaurant peut, servir de cafétéria, et qu’il ne fonctionne donc pas en même temps que la cuisine, il vaut mieux prévoir deux systèmes indépendants.

Bref, chaque cuisine est à étudier spécifiquement. Les processus de préparation et de distribution des repas sont analysés avant de concevoir la ventilation. Celle-ci tiendra compte, de la disposition des différents locaux, des horaires et des différents débits correspondant aux locaux.

Évaluer

Pour un autre exemple (conception de la ventilation d’une cuisine d’école).

Posted By : 25 Sep, 2007

Choisir les débits de ventilation

Calcul des débits – Généralités

D’une manière générale, il y a deux bilans à faire dans un local :

Un bilan des puissances dégagées par les appareils ou l’occupation spécifique des locaux de la cuisine. Les méthodes à choisir pour calculer ces différents débits correspondant à ce bilan sont données ci-dessous pour chacun des types de locaux.
Un bilan classique des déperditions et apports calorifiques qui comptabilise les puissances dégagées par :

les échanges par les parois,
les échanges par les baies vitrées,
les apports internes (les occupants, l’éclairage, …),
etc.

Si d’après ce bilan, il y a un apport significatif en chaleur créant une augmentation de la température ambiante souhaitée, il faudra augmenter l’apport d’air neuf (ces débits ne peuvent donc pas être des débits de transfert) par rapport aux débits de ventilation dont il est question au point 1.

Le local de cuisson

En Belgique, il n’existe malheureusement pas de norme indiquant les débits de ventilation dans les cuisines collectives.

D’autres part, il existe de nombreuses méthodes de calcul des débits. Ces méthodes donnent des résultats très différents.

De manière à rapprocher les débits à extraire des débits réels nécessaires, nous pensons que les méthodes à appliquer sont celles qui tiennent compte des appareils installés : de leurs types et de leurs puissances. Nous recommandons donc la méthode en fonction de la puissance des appareils pour autant que cette méthode soit adaptée aux appareils actuels. Certains fabricants disposent de tables de calculs correspondant à cette méthode qui tiennent compte, non seulement des appareils de cuisson actuels, mais également de l’efficacité de leur hotte ou plafond filtrant. Cette méthode tient compte de la chaleur (sensible et latente) réellement dégagée par les appareils de cuisson. Elle permet donc de calculer des débits suffisants pour évacuer l’air vicié mais non exagérés par rapport à ce besoin.

Cette méthode considère un facteur de simultanéité et en donne des valeurs forfaitaires selon le cas. Cependant, il est préférable que celui-ci soit choisi en fonction de l’utilisation réelle des appareils de cuisson bien connue par le chef-coq.

Spécificités dans les cuisines avec appareils au gaz

Dans le cas d’une cuisine avec des appareils au gaz, on veillera à respecter au moins les valeurs préconisées par la NBN D51-003. Cette norme a été expliquée dans un dossier technique de l’ARGB. Les débits à respecter sont repris dans la partie qui concerne l’aération.

Il existe également des débits préconisés par le cahier des charges de l’ARGB sur l’aération des grandes cuisines.

Nous avons demandé à l’ARGB si les débits devaient respecter la NBN D51-003 et/ou le cahier des charges de l’ARGB dont il est question ci-dessus, nous n’avons pas eu de réponse de leur part.

La laverie

Comme pour le local de cuisson, il existe de nombreuses méthodes pour calculer les débits à extraire dans les laveries.

Dans l’absolu, la méthode qui permet le mieux de se rapprocher des débits réellement nécessaires est celle qui tient compte de la chaleur (sensible et latente) dégagée par le lave-vaisselle.

Malheureusement, ces chiffres ne sont pas connus pour les différents types de lave-vaisselle actuels (à panier statique, à déplacement, alimentés en eau froide, alimentés en eau chaude, avec récupérateur de chaleur, avec pompe à chaleur, etc.).

Il y a donc lieu de suivre les recommandations des fabricants.

Influence d’une pompe à chaleur sur les débits d’évacuation :

La pompe à chaleur traite l’ensemble du local en absorbant chaleur et humidité (absolue).
Il reste cependant nécessaire de prévoir une extraction, mais celle-ci peut-être nettement moins importante.

Les locaux annexes

Il existe des débits spécifiques pour les locaux annexes. Ces valeurs nous ont été fournies par un fabricant.

Posted By : 25 Sep, 2007

Choisir la gestion en ventilation

Un ventilateur plusieurs vitesses – Les économies d’énergies

Le ventilateur à 2 ou plusieurs vitesses peut être commandé de différentes façons :

Il est très difficile d’évaluer la réduction des débits introduits grâce à une gestion de ventilation par un moteur à 2 ou plusieurs vitesses.
Elle dépend de nombreux paramètres tels que :

- le cycle de fonctionnement initial par rapport au nouveau cycle de fonctionnement,
- le nombre de vitesses et les débits correspondant à ces vitesses.

L’économie de débit peut être visualisée sur un diagramme donnant les débits sans et avec gestion.

Exemples.

> Cas 1 : ventilateur surdimensionné.

Dans une cuisine, la ventilation fonctionnait initialement 24 h sur 24. Suite à un calcul ne tenant pas compte de la chaleur réellement produite par les appareils, le ventilateur avait été surdimensionné. Il n’y avait qu’une seule vitesse.
On a remplacé le moteur du ventilateur par un moteur à deux vitesses + arrêt.
La poulie du moteur fut également modifiée de manière à diminuer le débit maximum de façon à l’adapter au débit maximum nécessaire aux équipements.

La diminution des débits peut être substantielle. Elle est ici représentée par la proportion de la surface bleue sur la surface totale.

> Cas 2 : ventilateur bien dimensionné.

Dans une cuisine, la ventilation fonctionnait du matin au soir. Le ventilateur était bien dimensionné. Il n’y avait qu’une seule vitesse. On a remplacé le moteur du ventilateur par un moteur à deux vitesses + arrêt.

Dans cet exemple, l’économie de débit est d’un peu plus de 20 %.

Un moteur à vitesse variable + régulateur PI – Les économies d’énergies

Une plate-forme d’essais a été construite au centre de recherche des Renardières d’EDF à Moret-sur-Loing en France. Le but de cette plate-forme est de recréer au mieux les conditions de fonctionnement d’une grande cuisine.

Des essais sur cette plate-forme ainsi que des mesures sur des cuisines réelles ont permis d’évaluer les effets d’un moteur à vitesse variable muni d’une régulation PI en fonction de la température de l’air ambiant complétée de deux alarmes pour le taux de CO₂ et l’humidité entraînant un passage en vitesse maximale en cas de dépassement de consigne.

Ces essais et mesures sont décrits dans le magazine « Chaud Froid Plomberie » n° 585 de novembre 1996. Ce magazine tient lui même ses informations du n° 44 de la revue « Qualita ».

Exemples.

Une cuisine fonctionnant de 8 h à 23 h a été simulée. On a fait varier la puissance appelée de 0 à 32 kW lors du déjeuner et du dîner. Le régulateur PI commande un moteur à vitesse variable. Le débit du ventilateur correspondant à la vitesse minimale est de 2 100 m³/h et celui correspondant à la vitesse maximale est de 4 500 m³/h. La température de consigne est de 24°C. Le régulateur est programmé pour couper la ventilation entre 23 et 8 h.
Voici les résultats obtenus :

–	Chauffage d’air neuf (par jour)	Consommation du moteur (par jour)
Grande vitesse (de 8 h à 23 h)	270 kWh	10,5 kWh
Régulation PI	144 kWh	3,3 kWh
Économie	46,6 %	68,6 %

Une simulation sur ordinateur a montré qu’un débit minimal quatre fois inférieur au débit maximal aurait permis de plus grandes économies d’énergie : le débit aurait été réduit de 60 % au lieu de 46,6 %.

La même régulation a été installée dans une cafétéria existante dans laquelle des mesures ont été faites. Cette cuisine ouverte sur une salle de restaurant prépare 500 repas/jour; 7 jours sur 7. Elle est équipée de matériel électrique pour une puissance totale installée de 116,6 kW.
Un régulateur PI commande un moteur d’extraction à vitesse variable. Le passage en vitesse maximale se fait automatiquement lorsque le taux d’humidité dépasse 70 %. Une alarme sur le taux de CO₂ n’est pas nécessaire vu que la cuisine est « tout électrique ».
La ventilation de cette cuisine est dimensionnée pour ne pas dépasser 28°C. Cela suppose que la température de l’air soufflé soit proche de 20°C.

En effet, lors des mesures, la température de l’air soufflé (provenant du restaurant) était de 21°C. Le nombre de repas servis était de 456 lors du fonctionnement en grande vitesse et de 493 lors du fonctionnement en régulation PI.Voici les résultats obtenus :

–	Chauffage d’air neuf (par jour)	Consommation du moteur (par jour)
Grande vitesse	528 kWh	57,7 kWh
Régulation PI	169 kWh	5,1 kWh
Économie	68 %	91 %

Les économies de débits baissent si la température du restaurant augmente. Les températures du restaurant ont varié de 20 à 24°C durant les essais. Les économies sur les débits d’air ont respectivement varié de 70 à 40 %.

Remarque.

Nous pensons que ces chiffres ne sont pas à généraliser et sont à prendre avec beaucoup de précautions. En effet, les exemples ne précisent pas si les vitesses frontales minimales entre la hotte et le plan de travail ainsi que si les débits dans la salle de restaurant sont respectés. Ils ne donnent aucune précision quant au fonctionnement avant et après installation du régulateur.

De manière générale, tout comme pour une gestion à plusieurs vitesses, l’économie de débit dépend :

De la plage de débit possible.

De la différence entre les débits maximums sans gestion et des débits réellement nécessaires à chaque instant (c’est-à-dire du cycle de fonctionnement initial par rapport au nouveau cycle de fonctionnement). Notons que les débits réellement nécessaires dépendent d’une multitude de facteurs dont notamment le rendement des équipements, la puissance installée, la variabilité de la puissance appelée, etc.

Choix de la gestion

S’il y a gestion de la ventilation, celle-ci se fait par adaptation de la vitesse aux besoins soit grâce à un moteur à plusieurs vitesses, soit grâce à un moteur à vitesse variable. En effet, cette gestion est plus efficace au niveau énergétique que les autres moyens tels que l’adaptation de la vitesse par clapets d’étranglement, par exemple.

Choix entre un moteur à une (pas de gestion) ou plusieurs vitesses et un moteur à vitesses variables + régulateur PI

Le choix entre un moteur à une (pas de gestion) ou plusieurs vitesses et un moteur à vitesses variables + régulateur PI se fait en fonction :

du confort
de la rentabilité
du type de cuisine
mais encore…

Le confort

La gestion des débits en fonction de la demande des équipements ne peut se faire que si le confort est respecté.

Les débits, s’ils sont bien calculés, doivent respecter 3 critères qui assurent le confort :

Une augmentation de température ambiante maximale.
Une augmentation d’humidité absolue maximale.
Une vitesse frontale entre la hotte et le plan de travail minimal, de manière à assurer l’entraînement correct des particules en suspension dans l’air.

On peut raisonnablement supposer que lorsque le nombre d’équipements en fonctionnement diminue, la température et l’humidité dégagées diminuent proportionnellement et que la diminution des débits commandée par la gestion ne compromettra pas ces deux premiers critères.

Par contre, il faudra veiller, lorsque les débits diminuent, à ce que les vitesses frontales soient encore suffisantes pour assurer l’évacuation des particules en suspension.

D’autre part, si le système de ventilation est avec transfert d’air entre le local de cuisson et le restaurant, par exemple, il faut veiller à ce que les débits, en cas de gestion dans le local de cuisson, soient encore suffisants dans l’ (ou les) autre(s) local(aux).

Il faut qu’il y ait asservissement du ventilateur de pulsion par rapport au ventilateur d’extraction.

Exemple : avec deux moteurs à 2 vitesses, une mesure est faite dans le local de cuisson, une autre dans la salle à manger. Si aucune des 2 mesures ne dépasse un certain seuil, les deux moteurs se mettent sur la plus petite vitesse. Ces deux vitesses tiennent compte du fait qu’il y a des différences de débits à respecter entre la pulsion et l’extraction de manière à respecter une dépression dans les locaux avec odeurs.

La rentabilité

Les économies d’énergie avec un ventilateur à plusieurs vitesses ou avec un ventilateur à vitesse variable + régulateur PI dépendent de nombreux paramètres dont il est question ci-dessus.

Ces économies possibles sont à évaluer au cas par cas.

Une gestion est, par exemple, indispensable lorsque les ventilateurs sont surdimensionnés. Ce qui arrive très facilement vu qu’il n’existe pas en Belgique de réglementation au niveau du calcul des débits de ventilation dans les cuisines collectives.

La rentabilité dépendra du surcoût, sans doute, relativement faible d’un ventilateur à plusieurs vitesses, et plus élevé d’un ventilateur à vitesse variable (convertisseur de fréquence) + régulateur PI par rapport à un ventilateur à une seule vitesse.

Le type de cuisines

Le ventilateur à vitesse variable + régulateur PI est un système relativement sophistiqué et relativement délicat à régler. Ainsi, il est plus approprié à une « grande cuisine » : nombre de couverts élevés, plusieurs repas par jours, système de ventilation indépendant, etc.

Mais encore : remarque

Chaque type de filtre n’est efficace que dans une plage de vitesses. A chaque filtre d’une surface donnée correspond donc une plage de débits (correspondant aussi à une plage de pertes de charges). Un débit minimal doit donc être maintenu pour assurer cette efficacité.

Choix de la commande d’un moteur à plusieurs vitesses

Si l’on choisit un moteur à plusieurs vitesses, il existe plusieurs méthodes pour commander la vitesse :

La meilleure commande est celle qui permet de se rapprocher le plus possible des besoins réels.
Ainsi, si le personnel est bien sensibilisé, la commande manuelle peut être plus intéressante que l’horloge.

La température et la mesure de courant sont de bonnes commandes mais la deuxième n’est valable que pour une cuisine « tout électrique ».
En fait, dans le cas d’une cuisine « tout électrique », les deux commandes reviennent au même vu que tout le courant est transformé en chaleur.
Mais la commande par sonde de température dépend de la température initiale de l’air c.-à-d. de la température à laquelle l’air est insufflé ou de la température de l’air après transfert. Ainsi les consignes seront plus difficiles à régler que pour une gestion commandée par mesure de courant : elles devront tenir compte de cette température initiale.

Il peut être intéressant de combiner les différentes commandes :

Exemples de commande

Posted By : 25 Sep, 2007

Choisir le système de ventilation [Cuisine collective]

Transfert ou système indépendant : l’hygiène

Pour la ventilation de la zone de cuisson et de la salle à manger, le système indépendant est beaucoup plus favorable au niveau hygiénique que le système avec transfert. En effet, avec le deuxième système, l’air vicié produit par les consommateurs dans le restaurant se retrouve comme « air neuf » dans la zone de cuisson.

À ce propos, l’arrêté royal du 7 février 1997 relatif à l’hygiène des denrées alimentaires dit : « tout flux d’air pulsé d’une zone contaminée vers une zone propre doit être évité ». Cet arrêté a été remplacé par l’arrêté du 13 juillet 2014, mais les recommandations restent d’application.

Le système avec transfert n’est donc pas interdit mais on lui préfère le système indépendant.

Néanmoins, lorsqu’un tel système est existant, on peut concevoir de filtrer l’air lors de son passage entre le restaurant et le local de cuisson. Ce filtrage peut se faire de deux manières :

Il existe des grilles de transfert avec filtres.
Cependant les grilles existantes doivent, dans ce cas, être remplacées par des grilles munies de filtres beaucoup plus grands, car les pertes de charges seront beaucoup plus importantes. De plus, le changement des filtres à temps risque de ne pas être réalisé. Ce système demande donc beaucoup de précautions.
Mieux vaut placer un groupe entre le restaurant et la zone de cuisson.
Le groupe en question est constitué de filtres et d’un ventilateur dans un caisson. Il possède une grille d’extraction et de pulsion. Un témoin signale lorsque le filtre doit être changé. Ce signal se base sur une mesure de pression.

Transfert ou système indépendant : le confort

En général, un système indépendant garantit un meilleur confort (températures) qu’un système avec transfert vu qu’il est plus facile d’adapter la ventilation au besoin d’un seul local que de plusieurs. Mais dans certains cas, le système avec transfert peut bien s’adapter aux besoins de plusieurs locaux simultanément.

Exemple.

Système indépendant dans une cuisine et dans un restaurant.

Système avec transfert entre une cuisine et un restaurant .

A condition que l’air pulsé soit contrôlé, le confort est meilleur avec un système indépendant. En effet, l’air pulsé est adapté aux besoins dans chacun des locaux. Tandis qu’avec un système avec transfert, l’air de transfert correspond aux conditions de confort pour le restaurant mais va ensuite encore subir les apports gratuits de la cuisine.

Contre-exemple.

Système indépendant dans une cuisine et dans un local de préparations froides.

Système avec transfert entre une cuisine et un local de préparations froides.

Ici, un système avec transfert peut apporter autant de confort qu’un système indépendant. En effet, l’air de transfert peut encore subir les apports gratuits de la cuisine sans atteindre des températures excessives.

Transfert ou système indépendant : consommations

Lorsque l’occupation de deux locaux est simultanée, il est évident que le système avec transfert est plus intéressant au niveau des consommations énergétiques que le système indépendant.

Mais en général les différentes occupations d’une cuisine ne sont pas simultanées (exemple : préparation, cuisson, restauration, nettoyage de la vaisselle, etc.); les consommations doivent dès lors être calculées pour chaque système pour connaître le moins énergivore.

Chacun des 3 systèmes que l’on retrouve dans une cuisine (avec transfert, indépendant ou avec transfert et amené et extraction d’air complémentaire) peut être amélioré avec des ventilateurs d’extraction et de pulsion à 2 vitesses (ou plus ou à vitesse variable) interconnectés et commandés en fonction de l’occupation.

1. Dans un système avec transfert

Dans un système avec transfert, on pulse et on extrait, dès que la cuisine ou la salle à manger est occupée, le maximum des débits calculés pour les deux pièces.

Exemple : ventilation d’une cuisine et d’une salle à manger.

Les débits calculés sont de :

10 000 m³/h en extraction dans la cuisine,
7 000 m³/h en pulsion dans la salle à manger.

Illustration ventilation d'une cuisine et d'une salle à manger.

La pulsion de 9 000 m³/h (=0,9 x 10 000 m³/h) assure la dépression par rapport au reste du bâtiment de manière à éviter la propagation des polluants.

Avec des ventilateurs à une seule vitesse :
Le débit d’air neuf = 9 000 m³/h si le restaurant et/ou la cuisine est(sont) occupé(s).

Avec des ventilateurs à deux vitesses :
Le débit d’air neuf = 9 000 m³/h si l’occupation du restaurant et/ou de la cuisine est(sont) « complète(s) ».
Si on ne se retrouve pas dans l’un des cas ci-dessus, le débit d’air neuf = 4 500 m³/h si les occupations du restaurant et de la cuisine sont partielles.

2. Le système indépendant

Avec un système indépendant, pendant les heures d’occupation des deux pièces on pulse dans chaque pièce, le débit correspondant à chacune des pièces. Pendant les heures où une seule pièce est occupée, on n’y pulse que le débit y correspondant.

Exemple : ventilation d’une cuisine et d’une salle à manger

Les débits calculés sont de :

10 000 m³/h en extraction dans la cuisine,
7 000 m³/h en pulsion dans la salle à manger.

Illustration ventilation d'une cuisine et d'une salle à manger.

Avec des ventilateurs à une seule vitesse
Le débit d’air neuf :
= 16 000 m³/h si le restaurant et la cuisine sont occupés,
= 9 000 m³/h si seule la cuisine est occupée,
= 7 000 m³/h si seul le restaurant est occupé.

Avec des ventilateurs à deux vitesses
Les débits ci-dessus sont à diviser par deux pour la (les) pièce(s) qui n’est (ne sont) occupée(s) qu’à moitié.

3. Dans un système avec transfert et amené ou extraction d’air complémentaire

Ce système est identique au système avec transfert, mais il permet de travailler avec le plus petit débit calculé pour les deux pièces. Le supplément est apporté ou extrait uniquement dans la pièce qui l’exige.

Exemple : ventilation d’une cuisine et d’une salle à manger

Les débits calculés sont de :

10 000 m³/h en extraction dans la cuisine,
7 000 m³/h en pulsion dans la salle à manger.

Illustration ventilation d'une cuisine et d'une salle à manger.

Avec des ventilateurs à une seule vitesse
Le débit d’air neuf :
= 9 000 m³/h lorsque la cuisine (au moins) est occupée.
= 7 000 m³/h lorsque seul le restaurant est occupé.

Avec des ventilateurs à deux vitesses
Le débit d’air neuf :
= 9 000 m³/h lorsque l’occupation de la cuisine est « complète »,
= 7 000 m³/h lorsque l’occupation du restaurant est complète et que la cuisine est occupée partiellement ou inoccupée,
= 4 500 m³/h lorsque l’occupation de la cuisine est « partielle » et que le restaurant est occupée partiellement ou inoccupée,
= 3 500 m³/h lorsque l’occupation du restaurant est « partielle » et que la cuisine est inoccupée.

Comparaison énergétique des différents systèmes

Exemple.

LOCAL

HORAIRES D’OCCUPATION

Légende :

occupation partielle

occupation complète

10 h 30 à 11 h 30

11 h 30 à 12 h 30

12 h 30 à 13 h

13 h à 13 h 30

13 h à 14 h

Cuisine

Restaurant

SYSTEMES

DEBITS DE PULSION A RECHAUFFER (m³/h)

TOTAL DES DEBITS D’AIR NEUF (m³)

Système avec transfert sans réglage de débit

9 000

31 500

Système avec transfert avec réglage de débit

4 500

9 000

4 500

24 750

Système indépendant sans réglage de débit

9 000

9 000 + 7 000

7 000

37 500

Système indépendant avec réglage de débit

4 500

9 000

9 000 + 7 000

7 000 + 4 500

3 500

29 000

Système avec transfert et apport/ extraction d’air complémentaire sans réglage de débit

9 000

7 000

30 500

Système avec transfert et apport/ extraction d’air complémentaire avec réglage de débit

4 500

9 000

7 000

3 500

23 250

Remarques et conclusions.

Au niveau des coûts de consommation pour réchauffer l’air pulsé, un système avec transfert est d’autant plus favorable que le temps d’occupation commune de la cuisine et de la salle à manger augmente et que le débit à extraire dans la cuisine et à introduire dans la salle à manger sont proches. Un système indépendant l’est d’autant plus que le temps d’occupation commune est faible et que le débit à extraire dans la cuisine et celui à introduire dans la salle à manger sont différents.
Un système avec réglage des débits est plus intéressant qu’un système sans réglage et ce d’autant plus que ce réglage est fin.
Au niveau des dépenses énergétiques, le système avec transfert et amenée et extraction d’air complémentaire combine les avantages des deux autres systèmes.

Simple ou double flux

L’extraction, sauf exception (local des ordures largement ouvert sur l’extérieur, …), est mécanique.

Le choix entre une pulsion naturelle ou mécanique se fait selon les mêmes critères que pour la ventilation générale.

Ventilation

Si vous voulez en savoir plus sur le choix du système de ventilation, cliquez ici (exemple des bureaux).

Pour de petites cuisines (Exemple : cuisine d’école dont les débits à extraire ne dépassent pas 5 000 m³/h), bien que cela ne soit pas optimal au niveau du confort (l’air introduit n’est pas préchauffé), l’air est parfois introduit naturellement.

Dans certains cas, même si la cuisine est très peu importante, la pulsion doit se faire mécaniquement pour des raisons pratiques (pas de possibilité de placer une grille en façade, par exemple).

Posted By : 25 Sep, 2007

Exemple de la conception de la ventilation d’une cuisine d’école

Données

Il s’agit de la cuisine d’une école de 120 élèves.

Plan

L’implantation de la cuisine est centrale (il y a peu de murs en contact avec l’extérieur). Il n’y a pas de baies vitrées et pas d’apport solaire.

Liste des équipements qui dégagent de la chaleur

Appareils	Puissance (kW)
Cuisson
1 : friteuse à zone froide (30 kg – 10l)	7,5
2 : fourneau : 4 plaques + four (sous plaque)	11,5 + 5
3 : marmite bain-marie (60 litres)	15
4 : sauteuse basculante (50 dm²)	15
5 : four à convection forcée	10
Froid
6 : armoire froide (1 400 l)	0,5
7 : congélateur (300 l)	0,5
Laverie
8 : machine à laver (900 assiettes/heure)	8

Détermination des lieux d’extraction

Une extraction doit être prévue dans les locaux humides ou « sales », soit : le local de cuisson, la laverie, le local des déchets, la légumerie et les sanitaires. Dans tous les autres locaux, l’air peut être pulsé.

Calcul des débits

Avec hotte à extraction simple

Le calcul est fait à partir de la méthode qui tient compte de la puissance des appareils.

Appareils	Puissance des appareils (kW)	Débit à extraire par kW [l/s]	Débit à extraire par appareil [m³/h]
Friteuse à zone froide (30 kg – 10 l) (1)	7,5	39	1 053
Fourneau 4 plaques + four (sous plaque) (2)	11,5 + 5	45 + 35	1 863 + 630
Marmite bain-marie (60 litres) (6)	15	11,2	605
Sauteuse basculante (50 dm²) (5)	15	45	2 430
Four à convection forcée (6 niveau 1/1) (3)	10	14	504
Total :			7 085

On considère une valeur moyenne dans la fourchette qui est normalement prise pour le coefficient de simultanéité dans une cuisine collective, soit 0,65.

Le débit total à extraire est donc de 7 085 x 0,65 = 4 605 [m³/h].

on vérifie ensuite que les vitesses frontales moyennes entre la hotte et le plan de cuisson respectent une valeur minimale :

Pour le premier bloc comportant la friteuse, le fourneau, le four sous plaque, la sauteuse et la marmite, le débit est de 4 270 m³/h. La surface frontale entre la hotte et le piano est d’un peu plus de 3,6 m (longueur du piano) x 1,2 m (différence de hauteur entre le piano et le bord de la hotte), soit 4,3 m².La vitesse moyenne est de 4 270/4,3 = 0,3 m/s, ce qui correspond à la vitesse moyenne minimale. Cette vitesse est donc suffisante.

Pour le deuxième bloc comprenant le four à convection forcée, le débit est 327 m³/h, la surface frontale est relativement importante car les flancs latéraux sont ouverts. On devra, soit augmenter le débit, soit songer à une hotte avec air induit qui va améliorer l’efficacité de la hotte.

Hotte « à effet d’induction »

Le calcul est fait à partir de la méthode qui tient compte de la puissance des appareils.

Appareils	Puissance des appareils (kW)	Débit à extraire par kW [l/s]	Débit par appareil [m³/h]
Friteuse à zone froide (30 kg – 10 l) (1)	7,5	28	756
Fourneau 4 plaques + four (sous plaque) (2)	11,5 + 5	32 + 25	1325 + 450
Marmite bain-marie (60 litres) (6)	15	8	432
Sauteuse basculante (50 dm²) (5)	15	32	1728
Four à convection forcée (6 niveaux 1/1) (3)	10	10	360
Total :			5 051

avec un coefficient de simultanéité de 0,65, le débit total à extraire est de 3 283 [m³/h].

Vu la plus grande efficacité de la hotte avec air induit, il n’est pas nécessaire de vérifier la valeur minimale de la vitesse frontale.

Restaurant

Il n’est pas autorisé de fumer dans le restaurant de l’école. Les débits d’air neufs sont évalués à 25 m³/h/occupant, soit 3 000 m³/h.

La laverie

La laverie est équipée d’un lave-vaisselle à capot.

Les débits à extraire sont de1 000 m³/h. Ce qui correspond à un renouvellement de 37 volumes /h et à un débit de 111 m³/h/m².

Le local des préparations froides

On prévoit le renouvellement horaire le plus élevé (6 volumes/h) dans la fourchette préconisée pour ce local pour tenir compte que le local de préparation froide est ouvert sur le local de cuisson. À cela, on rajoute 180 m³/h pour tenir compte du dégagement calorifique de l’armoire froide. Les débits d’air neufs sont donc de 270 + 180 = 450 [m³/h].

Les réserves

On prévoit un renouvellement horaire de 3 volume/h. À cela, on rajoute 180 m³/h pour tenir compte du dégagement calorifique du congélateur. Les débits d’air neufs sont donc de 135 + 180 = 315 [m³/h].

Les sanitaires

Évaluer

Les débits à extraire sont de 100 m³/h pour une douche et de 30 m³/h pour le W-C (fonctionnement continu); soit un total de 130 [m³/h]. Si vous voulez en savoir plus sur les débits à extraire.

La légumerie

Des légumes qui respirent sont entreposés dans la légumerie.

On prévoit un renouvellement de 5 par heure. On extrait donc 135 [m³/h].

Le local des déchets

On prévoit un renouvellement de 15 par heure, soit une extraction de 125 [m³/h].

Choix du système, équilibre des débits, choix des hottes, vérification des vitesses de transfert

Choix du système

Il s’agit d’une petite cuisine (120 couverts, temps d’utilisation quotidien faible, nombre de jours par an limités). De plus, comme la majorité des écoles, le budget est assez serré. On a donc opté pour un système général avec transfert. Les coûts d’investissement sont ainsi limités.

Équilibre des débits et choix du type de hotte

Extraction : 4 600 + 1 000 + 125 + 135 + 130 = 5 990 m³/h.
Pulsion : 3 000 + 315 + 450 = 3 765 m³/h.

Les débits de pulsion valent 63 % des débits d’extraction. On pourrait pulser de l’air complémentaire dans le hall.

Mais le système avec transfert et la différence de débit entre l’extraction et la pulsion ainsi que le souci énergétique conduit au choix d’une hotte « à effet d’induction » dans le local de cuisson. Grâce à la meilleure efficacité de ces hottes, les débits extraits peuvent être diminués de 40 % dans ce local. L’air de pulsion à réchauffer est ainsi fortement réduit.

On a dès lors les débits totaux suivants :

Extraction : 3 280 + 1 000 + 125 + 135 + 130 = 4 670 m³/h.
Pulsion : 3 000 + 315 + 450 = 3 765 m³/h.

Les débits de pulsion dans l’ensemble cuisine-restaurant valent 80 % des débits d’extraction. Si l’on ne veut pas trop d’infiltrations incontrolées, il va falloir pulser un peu d’air dans le hall de manière à réduire la dépression par rapport au reste du bâtiment à 10 % (soit un débit total pulsé de 4 200 m³/h).

Ainsi, en tenant compte qu’environ 100 m³/h vont s’infiltrer de l’extérieur par le local des déchets (voir plus bas), on va pulser environ 350 m³/h dans le couloir.

La différence entre l’ensemble des débits extraits (4 670 m³/h) et l’ensemble des débits introduits (3 765 + 100 + 350 = 4 215 m³/h), soient 455 m³/h vont s’infiltrer par le reste du bâtiment vers le restaurant, ce qui va assurer la non propagation des odeurs de cuisine vers le reste du bâtiment.

Remarques.
Le local des déchets est largement ouvert sur l’extérieur, une partie de l’air extrait va être compensé par l’extérieur.

Une retombée entre le local de cuisson et le local des préparations froides est prévue pour empêcher l’air chaud de revenir vers les préparations froides.

On dispose de deux extracteurs et d’un groupe de pulsion (L’air d’induction provient de la pièce, il ne faut donc pas de groupe de pulsion supplémentaire).

Un extracteur pour le local de cuisson et la laverie fonctionne pendant les heures d’utilisation de la cuisine ou du restaurant.
Un autre groupe d’extraction pour la légumerie, les sanitaires et le local des déchets fonctionne en permanence. Le renouvellement d’air en extraction est faible vis-à-vis de la surface totale et il sera donc compensé par les infiltrations lorsque la cuisine ne fonctionne pas.
Le groupe de pulsion du restaurant, des préparations froides, des réserves et du couloir fonctionne pendant les heures d’utilisation de la cuisine et du restaurant.

Vitesse de l’air de transfert

Entre le restaurant et la laverie :
La baie fait 1,2 m x 1,5 m = 1,8 m²
Le débit est de 800 m³/h
La vitesse est donc de 800 / 3 600 / 1,8 = 0,12 m/s

Entre le restaurant et la laverie :
La baie fait (porte à ventelles) : 0,5 x (2 m x 1 m) = 1 m²
Le débit est de 2 655 m³/h
La vitesse est donc de 2 655 / 3 600 / 1 = 0,74 m/s.

Évaluer

Si l’on ne veut pas de sensation de courant d’air à cet endroit, il va falloir élargir la baie de manière à ne pas dépasser une vitesse de 0,5 m/s. Si vous voulez en savoir plus sur les vitesses d’air à ne pas dépasser.

Category Archives: Choisir le système de ventilation

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Objectif et principe

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Le système indépendant

Le système avec transfert

Le système avec transfert

Calcul des débits – Généralités

Le local de cuisson

Spécificités dans les cuisines avec appareils au gaz

La laverie

Les locaux annexes

Un ventilateur plusieurs vitesses – Les économies d’énergies

Un moteur à vitesse variable + régulateur PI – Les économies d’énergies

Choix de la gestion

Choix entre un moteur à une (pas de gestion) ou plusieurs vitesses et un moteur à vitesses variables + régulateur PI

Le confort

La rentabilité

Le type de cuisines

Mais encore : remarque

Choix de la commande d’un moteur à plusieurs vitesses

Transfert ou système indépendant : l’hygiène

Transfert ou système indépendant : le confort

Transfert ou système indépendant : consommations

1. Dans un système avec transfert

2. Le système indépendant

3. Dans un système avec transfert et amené ou extraction d’air complémentaire

Comparaison énergétique des différents systèmes

Simple ou double flux

Données

Plan

Liste des équipements qui dégagent de la chaleur

Détermination des lieux d’extraction

Calcul des débits

Avec hotte à extraction simple

Restaurant

La laverie

Le local des préparations froides

Les réserves

Les sanitaires

La légumerie

Le local des déchets

Choix du système, équilibre des débits, choix des hottes, vérification des vitesses de transfert

Choix du système

Équilibre des débits et choix du type de hotte

Vitesse de l’air de transfert