Energie Plus Le Site

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.

Energie Plus Le Site

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.

Category Archives: Choisir le système de ventilation

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Objectifs et principes de la ventilation

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).
Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Choisir les débits de ventilation

Choisir les débits de ventilation

Calcul des débits – Généralités

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

  1. 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.
  2. 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

Photo cuisine collective. 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

Photo lave-vaisselle.

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

Photo restaurant

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

Author Image 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

 
Author Image 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 9 000 9 000 9 000 9 000 31 500
Système avec transfert avec réglage de débit 4 500 9 000 9 000 9 000 4 500 24 750
Système indépendant sans réglage de débit 9 000 9 000 9 000 + 7 000 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 9 000 9 000 9 000 7 000 30 500
Système avec transfert et apport/ extraction d’air complémentaire avec   réglage de débit 4 500 9 000 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).

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

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

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

Plan de la cuisine.

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.

Plan de la détermination des lieux d'extraction.

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).

  1. Un extracteur pour le local de cuisson et la laverie fonctionne pendant les heures d’utilisation de la cuisine ou du restaurant.
  2. 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.
  3. 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.

Copyright © 2025 | Powered by Accron