Ventilation industrielle et pollution de l'air dans les halls de production. Ce que vous devez savoir.

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La pollution de l'air dans les halls de production industrielle dépend du concept de circulation d’air ainsi que du type, du positionnement et de l’importance des charges thermiques. Elle dépend aussi du type et de la disposition des sorties d’air. Par exemple, des niveaux de pollution jusqu'à 100 % avec une ventilation par mélange peuvent être réduits à moins de 10 % en utilisant d’autres modèles de circulation d’air. L’amplitude des charges thermiques s'échelonne de 100 à près de 40 %. Lors de la planification du système de ventilation d'un hall industriel, le défi consiste désormais à exploiter ce potentiel pour optimiser le système et faire des économies. Ce qui nécessite d’examiner avec précision les processus générateurs de pollution dans l'espace de travail des halls de fabrication.

Impact des différents procédés de ventilation sur les niveaux de pollution de l'air dans les halls industriels

Pour identifier ces processus, la méthode la plus efficace consiste à utiliser les procédés de ventilation qui augmentent et réduisent les niveaux de pollution. La figure 1 représente les principaux procédés de ventilation et de libération en prenant l’exemple du principe de la ventilation par stratification.



Figure 1 : Procédés de ventilation qui augmentent ou réduisent les niveaux de pollution dans un hall de production

Dans les halls de production, il y a quatre zones de flux :

  1. La zone de flux thermique au niveau et au-dessus des machines de production
  2. La zone de convection naturelle sur les murs extérieurs et les toitures à redents
  3. La zone de diffusion du flux d’air soufflé à l'intérieur du hall
  4. La zone d'implantation des dispositifs de capture

Il est possible d'utiliser les effets ci-après des procédés de ventilation qui ont pour effet d'augmenter ou de diminuer la pollution de l'air intérieur, en fonction de leur influence sur la zone de travail.

Effets réduisant la pollution de l'air intérieur dans les halls de production :

  • Introduction d’air soufflé directement dans la zone de travail
  • Capture directe de la pollution au point d’émission
  • Flux thermique au niveau et au-dessus des machines de production
  • Débit de flottabilité sur les murs du hall.

Effets augmentant la pollution de l'air intérieur dans les halls de production :

  • Procédés d’émission pulsée de pollution dirigés des machines vers la zone de travail
  • Air soufflé et courants transversaux interrompant le flux thermique et provoquant des effets d'expulsion vers la zone de travail
  • Flux d’air soufflé dirigés à travers la couche supérieure polluée et transport consécutif d’air vicié vers la zone de travail
  • Flux d’air soufflé inadéquats qui provoquent des reflux d’air pollué provenant de la couche supérieure
  • Courants descendants sur les murs extérieurs froids qui réorientent l’air pollué de la couche supérieure pour la transporter vers la zone de travail.

Paramètres d’évaluation des facteurs d'influence sur les charges polluantes et thermiques

La distribution des charges thermiques et polluantes émises est sujette à de nombreuses influences telles que le système de ventilation, la manière dont la chaleur et la pollution sont émises, sans oublier les dispositifs de capture. Il existe quatre paramètres d’évaluation permettant de décrire l’ampleur de leurs influences sur les charges polluantes et thermiques. Il s’agit de considérations générales très utiles au sujet des procédés polluants, car ils permettent de tirer des conclusions pouvant être directement utilisées pour planifier la ventilation du hall et en calculer la charge. Toutefois, les procédés techniques impliqués dans la mesure de telles influences sont en pratique assez compliqués.

Ces procédés complexes sont décrits au moyen de quatre paramètres d’évaluation, à savoir :

  1. Le degré de capture
  2. Le degré de pollution
  3. Le degré de pollution du système
  4. Le degré d’expulsion

1. Le degré de capture

La meilleure méthode pour réduire les polluants et leur diffusion à travers un hall industriel est de les capturer à l’endroit où ils sont générés. L’efficience et l’efficacité de cette mesure sont décrites par le degré de capture. Ce dernier est défini par le ratio entre le flux de pollution directement capturé et le flux de pollution libéré, qui consiste en une mesure de l’efficience de la méthode de traitement d’air. Cependant, il ne s'agit pas d'une propriété d'un dispositif de capture. Cela dépend plutôt de nombreux paramètres tels que le type de pollution émise et des courants transversaux et des débits d’air capturés. Par exemple, le même élément de capture peut avoir différents degrés de capture pour plusieurs types de pollution.


2. Le degré de pollution

Le degré de pollution est une mesure de la qualité du système de ventilation. Il représente un ratio entre la proportion réelle d’un flux de pollution au niveau de la zone de travail et la proportion qui n’est pas directement capturée et donc émise dans le hall. « Émise dans le hall » signifie qu’une partie des charges est dirigée dans la zone de travail et une autre vers la couche supérieure. En pratique, déterminer un degré de pollution par des moyens techniques de mesure est habituellement très compliqué, voire impossible, car il est généralement difficile de mesurer la quantité de pollution émise.


3. Le degré de pollution du système

Le degré de pollution du système est l’indicateur de qualité lorsque l’on évalue les mesures générales liées à la technologie d’aération et de ventilation utilisée dans le hall de production industrielle. Il représente un ratio entre le flux de pollution réel au sein de la zone de travail et le flux de pollution général émis. Les ratios des degrés de capture et de pollution ainsi que de simples observations d'équilibre peuvent être utilisés pour en déduire des équations claires s’appliquant au degré de pollution du système, comme fonction de différents systèmes de ventilation d’air et de proportions de pollution. Ces paramètres nous amènent au domaine des calculs de charge.


4.   
Le degré d’expulsion

Le degré d’expulsion se rapporte uniquement à la ventilation par stratification, c’est une mesure de l’importance de l’interaction entre les courants transversaux et le flux thermique. Il représente le ratio entre les charges polluantes et thermiques éliminées du flux thermique et les charges polluantes totales qui sont émises. Si le degré d’expulsion est élevé, cela signifie que le flux thermique est presque entièrement interrompu, ou détruit, tandis qu'un degré d’expulsion faible est le signe d’un flux thermique quasi interrompu et stable, comme c’est le cas :
- Lorsque les différences de température entre les machines de production et l’air ambiant sont importantes,
- Lorsque les courants transversaux agissent uniquement au niveau de son contour.

En général, le degré d’expulsion augmente lorsque la vitesse et la hauteur du débit entrant augmentent, elle diminue lorsque le débit calorifique augmente.

Il est démontré que les conditions aux limites dans le hall industriel doivent aussi être prises en compte si l’on envisage de recourir au principe de la ventilation par stratification. S’il est impossible d’éviter à coup sûr les courants transversaux avec des ouvertures sur des ailes attenantes du hall ou des entrées, hormis avec des manœuvres d’ouverture/de fermeture rapprochées, la ventilation par stratification ne peut pas être utilisée.

Ventilation industrielle : les valeurs limites de pollution de l'air sur le lieu de travail

Le principe de « valeurs limites d’exposition professionnelle » (VLEP) a été introduit pour les substances nocives présentes dans l’air sur le lieu de travail. Les VLEP correspondent à la concentration maximale d’une substance chimique dans l’air du milieu de travail qui ne provoque pas d’effet néfaste sur la santé des travailleurs ou de nuisance inacceptable.

Les VLEP sont répertoriées dans les règles techniques TRGS 900 et ont remplacé les limites d'exposition professionnelle (MAK) en vigueur jusqu’à 2004. Si aucune VLEP n’a été répertoriée pour un polluant dans les TRGS 900, la valeur MAK indiquée dans les TRGS 402 en vigueur jusqu’à 2004 peut être utilisée. L’utilisation des concentrations de référence technique ou valeurs TRK, également applicables jusqu’à 2004, n’est plus autorisée pour l’évaluation, car il est impossible d’écarter un risque pour la santé même si les valeurs sont respectées.

VME : Valeur moyenne d’exposition = VLEP sur 8 heures
- Voie d’exposition : inhalation.
- Durée d’exposition : long terme
pondérée sur 8 heures et 38 ou 40 heures par semaine pour 40 années de travail.
Ces VME sont établies le plus souvent pour les effets systémiques.

VLE : Valeur limite d’exposition = VLCT, Valeur limite à court terme.
- Voie d’exposition : inhalation.
-  Durée d’exposition : court terme, c’est à dire pondérée sur 15 minutes
La VLE c’est destinée à protéger des pics d’exposition et des irritations de l’appareil respiratoire.

Le décret n° 2007-1539 du 26 octobre 2007 fixe les VLEP contraignantes pour 58 substances.

Conclusion

Vous planifiez la conception d'un système de ventilation d'un hall de production industrielle ? Les experts Hoval sont à votre écoute pour tout conseil.

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Auteur
Tobias Brugger
 
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