Hall logistique : 2 conseils pour concevoir un système de ventilation efficace et économique.

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Les plateformes logistiques sont prévues pour le transbordement rapide des marchandises, le temps de stockage en entrepôt étant relativement court. Ces bâtiments industriels de grande hauteur ont besoin de systèmes de ventilation adaptés à leurs spécificités et usages, notamment la présence de rayonnages. Dans cet article, découvrez nos conseils pour concevoir un système de ventilation efficace et économique afin de chauffer et/ou refroidir un hall logistique. Nous verrons pourquoi le flux d’écoulement des diffuseurs à pulsion giratoire est parfaitement adapté pour tempérer et ventiler la majorité des entrepôts, hangars et bâtiments logistiques.

Indépendamment des exigences concernant la température des halls, les lois fondamentales de la mécanique des fluides s’appliquent pour le dimensionnement des systèmes de ventilation dans les halls logistiques. Elles ont un impact sur la planification, l’exécution et les coûts d’exploitation du système de ventilation. Par exemple, un gradient thermique vertical qui minimiserait les pertes calorifiques par une augmentation limitée de la température se doit d'être envisagé, surtout en partie supérieure du hall. Un bon renouvellement de l’air des allées de rayonnage favorise ceci. Un flux régulier peut être maintenu notamment grâce à des rayonnages avec plateau grillagé et un espace libre suffisant jusqu’au sol.

Conseil n°1 : sélectionner des appareils dotés d'une technologie de soufflage efficace

Le flux d’écoulement spécifique des diffuseurs à pulsion giratoire, comme l’Air-Injector breveté de Hoval, assure une diffusion de l’air conforme aux exigences des halls logistiques.

En mode chauffage, un débit d'air à forte concentration sort à vitesse élevée du diffuseur, provoquant une différence de pression négative autour de la colonne d'air (loi de Bernoulli). Puis l'air ambiant quitte la zone du plafond et, dans une moindre mesure, la partie haute des rayonnages pour rejoindre le flux d'air. À profondeur de pénétration croissante, la vitesse du flux d’air ainsi que la pression négative environnante diminuent et l’air ambiant est induit. Le flux traverse la partie basse des rayonnages.

Chauffage des halls_diffuseur Air-Injector_Hoval

Visuel 1 : diffuseur Air-Injector en mode chauffage, qui équipe notamment les aérothermes Hoval TopVent®. L’air pulsé est plus chaud que l’air ambiant et donc plus léger, il monte. Cet apport d’air à la verticale permet d’acheminer la chaleur là où on en a besoin.

Pour un passage efficace à travers les allées de rayonnages adjacentes, un espace libre de 0,2 à 0,3 mètre (m) de hauteur doit être prévu au sol. La diffusion d’air ainsi optimisée permet de traiter jusqu’à trois allées de rayonnage avec une rangée de diffuseurs. (voir visuel 2 : renouvellement d’air au niveau des allées de rayonnage). Grâce à l'efficacité de la diffusion d’air de la technologie Hoval, les appareils ont une grande portée. De fait, le nombre d’appareils de ventilation nécessaire est plutôt faible.

Les rayonnages limitent la diffusion de l'air de manière giratoire. En dynamique des fluides, l’avant des travées de rayonnages fait office de mur et des jets muraux se forment (effet Coanda). Ceux-ci ont une portée plus grande que les jets libres (formation de précipitations) et une hauteur de soufflage supérieure qu'avec une propagation libre du flux. On peut observer jusqu'à 1,5 m d'augmentation.

Renouvellement d’air_ventilation entrepôt hall logistique

Visuel 2 : renouvellement d’air au niveau des allées de rayonnage. Avec la diffusion verticale de l’air par le haut, de faibles gradients thermiques peuvent être obtenus sur la hauteur. Pour une hauteur de hall de huit à vingt mètres, la température se situe habituellement entre 0,15 et 0,25 degré kelvin.

Conseil n° 2 : respecter les exigences spécifiques de température

S’il n’y a pas de température exigée pour les marchandises entreposées, on vise en général une température ambiante comprise entre la température hors gel et 16 °C. La température hors gel correspond à une température d’environ huit degrés Celsius (en cas d'utilisation de systèmes à eau, sans glycol et d'une température de commutation des thermostats de protection antigel de cinq degrés Celsius).

À cette fin, les différents appareils de ventilation fonctionnent avec la puissance calorifique calculée à partir de l'écart thermique maximal possible pour une hauteur de soufflage et un débit volumique donnés. Pour le maintien d'une température ambiante hors gel, une régulation à deux points et un nombre réduit d'appareils de ventilation seront suffisant.

Les températures maximales admissibles (température limite), notamment en cas de stockage de denrées ou de produits pharmaceutiques, sont habituellement inférieures à 25 °C. En cas d'admission directe au niveau des rayonnages supérieurs, la température de pulsion en mode chauffage peut au maximum être égale à la température limite. Ceci permet un faible écart de température et donc une faible puissance calorifique. Pour maintenir la température, il faut donc installer un nombre relativement important d'appareils de ventilation.

Les diffuseurs à pulsion giratoire sont ici une solution, puisqu'ils permettent d'augmenter l’écart de température et la puissance calorifique. En mode chauffage, le débit d'air est fortement concentré et il n’y a pas d’apport direct d’air pulsé aux rayonnages supérieurs. L’air pulsé peut donc être injecté à une température d'environ trois degrés kelvin (K) supérieure à la température limite requise. Ce faisant, la puissance calorifique nécessaire peut être fournie avec moins d’appareils, soit une économie en termes de coûts d’investissement et d’exploitation et une bonne action pour l’environnement.

À la période estivale, les températures limites fixées peuvent être maintenues au moyen d’appareils de recyclage d’air et de ventilation. L’air extérieur peut être utilisé pour le refroidissement direct et/ou indirect. Aux fins de respect strict des températures limites, le recours à une régulation automatisée est recommandé.

Le gradient thermique vertical est déterminant en cas de température limite inférieure ou supérieure à respecter. Si les marchandises doivent par exemple être entreposées à une température comprise entre 18 degrés Celsius et 21 degrés Celsius (3 K), la hauteur de hall pour un gradient de 0,25 K/m peut mesurer jusqu'à 12 mètres.

Alimentation centralisée et décentralisée ?

Pour les appareils de recyclage d’air et d'amenée d'air neuf, l'alimentation en eau chaude et en liquide de refroidissement peut être conçue de manière centralisée ou décentralisée. Dans le cas des halls logistiques, la solution décentralisée est particulièrement adaptée. Sa mise en œuvre avec des appareils de recyclage d’air et/ou d'amenée d'air neuf, équipés de pompes à chaleur réversibles, est moins complexe qu'une alimentation centrale, composée d'un système de chaudière et d'alimentation en eau froide, avec le système hydraulique correspondant. Les systèmes décentralisés ne nécessitant pas de locaux dédiés, la surface de stockage est préservée dans sa totalité.

Autre avantage des systèmes de chauffage et de ventilation décentralisés : sur le plan structurel, les petites charges ponctuelles individuelles sont plus faciles à intégrer dans la construction d'un hall que des charges individuelles importantes, comme cela serait le cas par exemple avec une centrale de traitement de l'air (CTA).

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Panneaux radiants ou aérochauffeurs ? Dans ce précédent article, retrouvez l'étude comparative complète des systèmes de ventilation pour halls de grande hauteur.

Découvrez en 2 minutes comment les systèmes de ventilation décentralisés Hoval puisent leur efficacité dans le diffuseur d’air breveté Air-Injector. Il est si performant qu’il requiert 25 à 30% de débit d’air en moins pour atteindre le même niveau de confort que d’autres systèmes de ventilation, même dans les bâtiments industriels de grand volume dont la hauteur sous plafond est supérieure à 6m.

Auteur
Tobias Brugger