Les systèmes de ventilation industrielle utilisés pour le chauffage et le refroidissement des usines sont conçus pour respecter les exigences légales en matière de qualité de l’air sur le lieu de travail. Une étude détaillée du flux d’air ambiant et du flux d’air pulsé est indispensable pour concevoir un système de ventilation efficace et économique. Dans cet article, nous ferons le point sur les principaux facteurs à prendre en compte lors du dimensionnement du système de ventilation industrielle. Découvrez les conseils des experts Hoval pour concevoir un système de ventilation industrielle performant.
Les halls de production et usines peuvent être très différents selon leur construction et leur fonction. Il en va de même en ce qui concerne les exigences en matière de température et d’humidité de l’air. Il n’existe pas de solution de traitement d’air universelle. Aussi divers que puissent être les bâtiments industriels, aussi diverses seront les configurations des systèmes de ventilation industrielle. Pour concevoir un système de ventilation efficace et économique, il faut utiliser une ventilation contrôlée pour répartir le flux d’air pulsé de telle sorte à piéger efficacement les charges présentes (chaleur, humidité, polluants) pour les évacuer avec l’air extrait. Le choix du système de ventilation est donc une étape déterminante. Suivant le profil de charge concerné, on retient généralement pour les halls de production et les halls industriels des systèmes de ventilation par mélange ou par stratification.
Ventilation usine : les courants thermiques comme facteur de dimensionnement
En principe, on utilise plutôt la ventilation par mélange pour les faibles niveaux de charges calorifiques et polluantes tandis que la ventilation par stratification est plus adaptée au traitement des charges plus importantes.
La ventilation par mélange génère des conditions dans la totalité du hall qui sont en réalité uniquement nécessaires dans la zone de travail. C’est pourquoi ce principe s’applique aux petites charges calorifiques et polluantes. En cas de concentration plus élevée en polluants, des dispositifs de captage supplémentaires (systèmes d’aspiration) sont nécessaires au niveau des points de rejet. Le calcul du flux d’air pulsé nécessaire s’effectue séparément pour les charges calorifiques et les charges polluantes. C’est le résultat le plus élevé qui va servir au dimensionnement de l’installation.
Visuel 1 : Schéma ventilation par mélange dans une usine
Pour traiter efficacement les grosses charges calorifiques et polluantes conjuguées localement, c’est-à-dire libérées au sein des courants thermiques, on aura recours à une ventilation par stratification. Il convient toutefois de prendre en compte qu’il peut y avoir une dispersion dans l’environnement ambiant provenant des courants thermiques et des sources polluantes à faible émission (stockage intermédiaire de pièces à usiner ou copeaux, par exemple). Le calcul de la charge polluante (air extrait) et de l’air pulsé pour chaque courant thermique est primordial. Pour que l’effet « limite de couche » se produise, les flux d’air ascendants et descendants doivent être équivalents.
Si le choix du système de ventilation se porte sur la stratification, il faut s’assurer de pouvoir amener des conduites d’air pulsé jusqu’à la zone de travail et qu’il n’y ait aucun courant transversal.
Visuel 2 : schéma ventilation par stratification dans une usine
Impact des dispositifs de captage
Les dispositifs de captage ont un impact décisif sur la qualité du système de ventilation mis en œuvre. Ils permettent de piéger les substances libérées directement à leur point d’émission pour les évacuer. L’évacuation des substances qui parviennent jusqu’à la zone de travail faute de captage à la source nécessite des dispositifs de ventilation supplémentaires dont le coût est considérable.
L’objectif est d’arriver à un degré élevé d’efficacité avec des débits d’air de captage aussi faibles que possible. Les dispositifs doivent être conçus avec une grande précision, sachant que les coûts d’exploitation et d’investissement augmentent si le flux d’air de captage est plus élevé (par ex. conduite d’air, filtre, ventilateur).
Si des dispositifs de captage sont prévus ou déjà installés, il faut additionner le flux d’air de captage (connu) au flux d’air pulsé calculé, que la ventilation soit par mélange ou par stratification.
Pour éviter un retour d’air pollué dans la zone de travail, il convient de s’assurer également que l’air extrait ne se compose pas uniquement d’air de captage.
Il existe deux moyens pour garantir la présence du flux régulier nécessaire en partie supérieure du hall :
- Installation des sorties d’air au point le plus haut du hall (si possible),
- Calcul du flux d’air extrait avec la formule m3/h extrait ≥ 0,3 x m3/h pulsé. En cas de ventilation par stratification, au moins 20 % du flux d’air extrait doit être évacué au point le plus haut du hall.
Impact de la recirculation d’air purifié
La recirculation d’air purifié signifie que l’on extrait l’air pollué de la zone de travail pour le purifier et le réinjecter dans le hall. En cas de ventilation par mélange, il n’y aura aucune modification du flux d’air pulsé. De même, pas de modification du flux d’air pulsé en cas de ventilation par stratification avec recirculation dans la couche inférieure. En cas de recirculation dans la couche supérieure, le flux d’air de recirculation vient s’ajouter à celui de l’air pulsé.
Impact d’un refroidisseur décentralisé
Les refroidisseurs décentralisés sont conçus comme des appareils split (1 unité intérieure et 1 unité extérieure). L’air de refroidissement nécessaire est extrait de la zone de travail dans le bâtiment industriel. L’air chauffé au cours du processus de refroidissement est ensuite renvoyé dans la zone de travail. En cas de ventilation par mélange, il n’y a pas de modification du flux d’air pulsé. En cas de ventilation par stratification, les flux d’air extrait refroidi doivent être orientés vers le haut et additionnés aux courants thermiques.
Configuration de la ventilation d'un hall de production :
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Charges |
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Ventilation |
Mélange |
Stratification |
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Prérequis |
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Captage dans la zone de travail |
m3/h extrait ≥ 0,3 x m3/h pulsé |
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Recirculation d'air purifié |
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Recirculation d'air purifié |
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Objectif fixé pour la zone de travail |
Température |
Concentration de polluants |
Température |
Concentration de polluants |
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Flux d'air pulsé provenant de |
Charge calorifique |
Charge polluante |
Somme des courants thermiques |
Calcul de la charge polluante |
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Charge calorifique avec charge polluante |
Valeur maximale = configuration du flux d’air pulsé |
Valeur maximale = configuration du flux d’air pulsé |
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Conclusion
Que vous optiez pour un système de ventilation industrielle par mélange ou par stratification, les systèmes décentralisés Hoval pour bâtiments industriels avec
aérochauffeurs TopVent® vous apportent une solution économique et
efficace pour le chauffage et le refroidissement des halls de production, entrepôts, halls industriels et usines.
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