Calcul de la hotte de cuisine : comment calculer la puissance du dispositif d'extraction

L'atmosphère de la maison est plus ou moins protégée de la rue poussiéreuse et polluée, mais elle est sans défense face aux polluants atmosphériques générés par la cuisine. Convenez qu'une fenêtre ouverte lors de la préparation des aliments est très insuffisante.

Une hotte aspirante au-dessus de la cuisinière et un conduit de ventilation avec sortie « vers l'extérieur » sont nécessaires, mais d'abord – un calcul de la hotte de cuisine pour choisir un équipement avec la puissance appropriée. Mais comment faire cela sans faire appel à des spécialistes ?

Nous essaierons de vous conseiller – dans ce document, la procédure de calcul est détaillée, les formules et des exemples concrets de calculs sont fournis. Des photos explicatives et des conseils vidéo utiles pour le choix et l'installation des hottes sont également sélectionnés.

En suivant les recommandations, vous pouvez calculer vous-même la puissance nécessaire du dispositif d'extraction, qui éliminera l'air vicié en temps voulu et en totalité.

En quoi une hotte diffère-t-elle de la ventilation ?

Dans les appartements modernes, au-dessus de la cuisinière, on installe une hotte aspirante, plus communément appelée hotte. De nombreux propriétaires sont convaincus que ce dispositif est responsable de la ventilation de la cuisine.

C'est pourquoi ils dirigent en toute bonne conscience le conduit de ventilation de la hotte dans l'ouverture de ventilation conçue et construite par les ingénieurs de l'immeuble.

Que se passera-t-il si la ventilation standard de la cuisine est obstruée par le conduit de la hotte aspirante ? L'intensité du renouvellement d'air dans l'appartement chutera considérablement.

Les installateurs de hottes de cuisine et les vendeurs de hottes affirment généralement le contraire. Ils diront : cet appareil améliorera considérablement la qualité de l'air de la maison, car il dispose d'une puissante unité de ventilation.

Cependant, la puissance de la hotte de cuisinière n'est en aucun cas liée à la ventilation. La raison en est que le renouvellement d'air dans les appartements de la plupart des immeubles résidentiels, en particulier ceux construits avant 2000, a été conçu avec un système de ventilation par insufflation et extraction.

Le principe du renouvellement d'air dans un immeuble repose sur les sources d'air soufflé (fenêtres, vasistas, etc.) et les conduits d'extraction (fig. de gauche). Ces derniers sont acheminés verticalement à travers tous les étages du bâtiment. La hotte de cuisine peut être reliée au conduit (fig. de droite) ou non.

L'air extérieur pénétrait par les interstices des cadres de fenêtres et de la porte d'entrée. Et les conduits de ventilation de la cuisine, de la salle de bain et des toilettes, servaient à évacuer l'air «vicié». En apparence, quel est le problème ?

La hotte dans la cuisine – pour aspirer l'air. Alors pourquoi ne peut-on pas y « brancher » le conduit d'évacuation de la hotte aspirante ? Le problème réside dans le débit d'air.

Une hotte de cuisine non raccordée au système de ventilation collective de l'immeuble rejette l'air pollué par une ouverture de ventilation séparée ou fonctionne comme un récupérateur sans fonction d'évacuation des masses d'air.

Les conduits d'air dans les immeubles résidentiels sont conçus pour une charge spécifique. En général, les capacités de débit de toutes les communications sont soigneusement calculées dès la phase de conception.

Et dans des conditions idéales (parois propres du conduit de ventilation, absence d'obstacles à l'entrée et à la sortie, etc.), le débit de la ventilation naturelle dans un appartement d'un immeuble de plusieurs étages sera de 160-180 m³/h.

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Particularité de la hotte de cuisine

Pour les modèles de hottes aspirantes, la puissance est considérablement plus élevée – 200-1100 m³/h. Une telle puissance est nécessaire pour aspirer dans le conduit les polluants volatils générés lors de la cuisson des aliments.

Cependant, les vendeurs de hottes invoquent une autre raison pour le choix de la puissance du dispositif d'extraction – la nécessité d'un renouvellement d'air fréquent dans la cuisine.

Le caisson de hotte installé au-dessus de la cuisinière n'est pas responsable du renouvellement d'air dans la pièce de la cuisine. Cet appareil évacue uniquement les produits volatils de la cuisson des aliments. Légende : A – évacuation des produits de combustion de la cuisinière, B et C – direction du mouvement de l'air lors du renouvellement d'air.

Les normes de ventilation mécanique préconisent effectivement un renouvellement d'air de 10 à 12 fois le volume de la pièce desservie (SNiP 41-01-2003).

Mais la hotte aspirante placée au-dessus de la cuisinière ne remplit pas la fonction de « ventilation de la pièce », car elle n'en est pas capable.

L'air qui a besoin d'être renouvellé (remplacé) s'accumule près du plafond. La hotte aspirante n'est pas capapable de l'aspirer dans le conduit de ventilation – son entonnoir n'est pas placé assez haut. Et le flux d'air se comporte différémment lors de l'évacuation et de l'aspiration.

L'installation électromécanique aspire l'air à une distance ne dépassant pas le diamètre de l'entonnoir d'aspiration. C'est-à-dire qu'avec une largeur de hotte de 400 mm, l'air situé à moins de 400 mm de l'entonnoir sera aspiré.

Entre-temps, l'évacuation du flux d'air se produit sur une distance dépassant 15 diammètres de l'ouverture d'extraction.

Un simple exemple « domestique » : un ventilateur domestique allumé. Par l'arrière, le mouvement de l'air est à peine perceptible, mais par l'avant, le flux d'air est puissant. D'ailleurs, un aspirateur n'aspire la poussière qu'à une distance minimale du tapis.

Le seul moyen efficace d'évacuer les produits volatils de la cuisson est un conduit de ventilation dédié. –Sinon, les odeurs resteront dans la maison.

La hotte aspirante au-dessus de la cuisinière remplit une seule tâche : évacuer l'air qui lui parvient de la surface de la table de cuisson.

Bien sûr, en remplacement de l'air extrait, une autre portion d'air arrivera à la cuisinière depuis la fenêtre, la porte ouverte sur la pièce voisine, etc. Mais un renouvellement complet du volume d'air dans la cuisine n'aura pas lieu.

Si les odeurs des aliments en cuisson montent jusqu'au plafond, elles ne participeront pas au mélange et seront difficiles à éliminer.

Pour cette raison, le manuel d'instructions des hottes aspirantes contient les conditions suivantes pour l'installation de la hotte et son fonctionnement : 600 mm des cuisinières électriques ; 750 mm des cuisinières à gaz ; éviter les courants d'air pendant le fonctionnement, sinon les odeurs se propageront dans la pièce.

La hotte de cuisson ne garantit pas un renouvellement d'air dans la cuisine. Lors du choix de son modèle, le volume d'air de la pièce n'a pas d'importance. La corrélation entre les dimensions de la cuisine et la puissance de la hotte a été inventée par les vendeurs des magasins d'électroménager.

Comment calculer la puissance nécessaire de la hotte ? Naturellement, en se basant sur la performance de la cuisinière.

Lors de l'exécution des calculs pour le choix d'une hotte de cuisine, il convient de prendre en compte les facteurs suivants :

Procédure de calcul de la hotte aspirante

Pour calculer la puissance nécessaire de la hotte, il faut connaître les paramètres de la cuisinière.

Dans le calcul ci-dessous donné à titre d'exemple, les caractéristiques de la cuisinière à gaz du fabricant slovène Gorenje (modèle GI633E35WKB) ont été utilisées. Notons que la marque et le modèle de la cuisinière ont été choisis arbitrairement.

Vous pourriez également trouver utile l'information sur la façon de suspendre une hotte au-dessus d'une cuisinière à gaz, traitée dans un autre de nos articles.

Aucune hotte n'est capable d'effectuer un renouvellement d'air 10 fois par heure dans la cuisine. Pour calculer sa puissance, il faut connaître la puissance thermique et les dimensions de la cuisinière.

Les calculs effectués ci-dessous ont été réalisés selon la méthode R NP «ABOK» 7.3-2007. Malgré la destination «industrielle» de cette méthode (ventilation des cuisines chaudes de la restauration collective), ses formules peuvent être utilisées pour calculer les paramètres d'une hotte domestique pour la cuisine.

Lors de la cuisson, la cuisinière dégage de la chaleur qui doit être évacuée (par la hotte). La chaleur dégagée par la cuisinière forme des courants d'air de convection au-dessus d'elle, ce qui facilite le travail de la hotte aspirante. Mais il est impossible d'éliminer complètement les polluants atmosphériques qui se forment au-dessus de la cuisinière en se fiant uniquement à la convection.

Étape #1 — calcul de la puissance thermique totale

Les particules volatiles produites lors de la cuisson des plats sont transportées vers la hotte ou le panneau par le flux d'air de convection. C'est la chaleur dégagée par les brûleurs qui fournit les volumes d'air à éliminer. Il est donc nécessaire de calculer leur puissance thermique totale.

Pour la déterminer, on utilise la formule :

Q_T=q₁+q₂+q₃+q₄,

Ici, q est la puissance thermique nominale d'un brûleur, en kW.

Le modèle de cuisinière considéré comporte quatre brûleurs à gaz en surface ; il faut additionner leurs puissances thermiques.

Calculons : Q_T=1,9+1,9+1,0+3,5=8,3 kW. La valeur obtenue de la puissance thermique est valable en cas de cuisson simultanée sur tous les brûleurs, ce qui arrive rarement.

La puissance de la hotte de cuisine dépend directement des paramètres thermiques de la cuisinière. Ce sont les brûleurs qui génèrent le flux de convection nécessitant une hotte. Légende : Lo – débit d'air, A/B – largeur et profondeur de la cuisinière, h – hauteur de la cuisinière, Z – hauteur entre la cuisinière et la hotte, Qk – puissance thermique totale du flux de convection

En principe, on pourrait ne prendre en compte que le dégagement de chaleur des trois brûleurs ayant la plus grande puissance thermique. Mais laissons-le ainsi – par précaution.

Pour calculer la puissance de la hotte aspirante, il est nécessaire de déterminer le débit d'air (L_o) en fonction des paramètres de la cuisinière. Cependant, la formule du débit d'air nécessite de calculer des paramètres intermédiaires – le diamètre hydraulique de la surface de la cuisinière (D), le débit d'air dans le flux convectif (L_ki) et le débit volumique des produits de combustion (L_ri).

Des coefficients, développés par les spécialistes de l'organisation non lucrative «ABOK», sont également utilisés dans les calculs. Les valeurs des coefficients sont sélectionnées selon des paramètres adaptés aux cuisinières domestiques.

Étape #2 — calcul du diamètre hydraulique et du débit

Occupons-nous des calculs du diamètre hydraulique et du débit d'air convectif. Le premier paramètre est déterminé par la formule :

D=2*A*B/(A+B),

Où :

• A – largeur de la cuisinière, m;
• B – longueur de la plaque de cuisson de cuisine, m.

Nous substituons les valeurs de la largeur et de la longueur du modèle de cuisinière à gaz sélectionné pour le calcul approximatif : D=2*0,6*0,6/(0,6+0,6)=0,6 m.

Outre cela, le choix de la puissance de la hotte dépend de l'emplacement prévu de l'appareil. Plus l'espace libre autour de la cloche est grand, plus la hotte doit être puissante. Pour un appareil placé dans un angle, un coefficient de correction de 0,8 est appliqué, et pour un système “îlot”, un coefficient de 1,1.

Pour déterminer les volumes du flux convectif, il faut d'abord déterminer la part des dégagements thermiques convectifs de notre cuisinière. Elle se calcule à l'aide de la formule :

Q_k=Q_T*K_Ya*K_K,

Où :

• Q_T – puissance de la cuisinière définie ci-dessus, kW;
• K_Ia – part de la puissance thermique apparente provenant de la puissance thermique de l'équipement de cuisine. Pour une cuisinière domestique, la valeur prise est 250 W/kW;
• K_K – la part des apports thermiques convectifs par rapport aux apports thermiques sensibles de l'équipement de cuisine. On prend la valeur 0,5.

Nous insérons les données numériques dans la formule et calculons : Q_k=8,3*250*0,5=1037,5 W. Nous poursuivons et commençons à calculer le débit d'air convectif.

La formule est la suivante :

L_ki=k*Q_k^1/3*(z+1,7*D)^5/3*r,

Où :

• k – coefficient, obtenu expérimentalement par les spécialistes de NP «ABOK». Il est pris égal à 5·10^-3;
• Q_k – la part convective des dégagements thermiques de la cuisinière calculée ci-dessus, en W ;
• z – la distance entre la surface de la cuisinière et la hotte aspirante, en m. La distance minimale de placement vertical de la hotte par rapport à une cuisinière à gaz est de 0,75 m ;
• D – le diamètre hydraulique de la surface de la plaque, en m. La formule de calcul et un exemple sont présentés ci-dessus ;
• r – un coefficient de correction dont la valeur dépend des conditions d'installation de la hotte (voir l'image du tableau ci-dessus). Dans notre exemple, la position de la hotte « contre le mur » est choisie, avec une valeur de coefficient de 0,75 (en raison de la « proximité » conditionnelle des meubles de cuisine voisins, ce qui est courant dans les cuisines).

Nous déterminons le débit convectif en introduisant les données numériques dans la formule :

L_ki=5·10^-3*1037,5^1/3*(0,75+1,7*0,6)^5/3*0,75= 0,061 m³/s

Comme le montrent les résultats des calculs, le débit d'air résultant de la convection au-dessus de la cuisinière est suffisamment intense. Compte tenu de ces données, il sera possible de choisir une puissance appropriée pour l'installation d'extraction.

Étape #3 — calcul de la puissance de la hotte aspirante

Une cuisinière électrique ne dégage pas de produits de combustion pendant la cuisson, car le chauffage des brûleurs se fait sans flamme nue – grâce aux résistances. En revanche, les brûleurs à gaz produisent des produits de combustion et la hotte devra les évacuer.

Formule de calcul du débit volumique pour les produits de combustion du méthane :

L_ri=3,75*10^-7*Q_T,

Ici, Q_T – la puissance installée de la cuisinière de cuisine, en kW. Ce paramètre a été trouvé précédemment par nos soins.

Nous introduisons ses données dans la formule et obtenons : L_ri=3,75*10^-7*8,3= 3,1125*10^-6.

D'après l'exemple, il est clair que la valeur du débit volumique des produits de combustion d'une cuisinière à gaz domestique est faible. Par conséquent, lors de la détermination des paramètres de la hotte de cuisine, il est permis de la négliger.

Les bords de la hotte doivent légèrement dépasser les limites de la cuisinière. A – largeur de la hotte, B – profondeur de la hotte. Un débord de 100 mm est suffisant pour éviter que le flux convectif de la cuisinière ne se mélange à l'air ambiant de la maison.

Voici venu le tour de calculer le débit d'air pour notre cuisinière. C'est le paramètre déterminant lors du choix de la hotte aspirante.

Formule de son calcul :

L_o=L_ki+ L_ri,

Où :

• L_ki – la valeur du débit d'air du flux convectif ascendant au-dessus de la cuisinière, en m³/s ;
• L_ri – les données sur le débit volumique des produits de combustion du gaz naturel dans les brûleurs de la cuisinière, en m³/s.

Il reste à introduire les données et à calculer le débit d'air requis en arrondissant le résultat à trois décimales : L_o=0,061+3,1125*10^-6=0,061 m³/s. Nous avons trouvé le débit d'air en mètres cubes par seconde, mais pour sélectionner un modèle de hotte, il faut des mètres cubes par heure (L).

Pour convertir des m³/s en m³/h, il faut multiplier le débit d'air obtenu (L_o) par le nombre de secondes dans une heure et par le diamètre hydraulique de la plaque (D)/L=0,061*3600*0,6=131,76 m³/h.

Ainsi, la puissance maximale suffisante de la hotte aspirante pour le modèle de cuisinière à gaz Gorenje donné en exemple, avec un arrondi « par sécurité », sera de 150 m³/h. Une puissance plus grande n'est tout simplement pas nécessaire – c'est une consommation d'électricité inutile.

Pourquoi une hotte puissante « ne tire pas » ?

Dans un premier temps, il convient de vérifier l'état du conduit de ventilation de la hotte elle-même, de retirer et de laver (ou de remplacer) les filtres – les filtres à graisse et éventuellement les filtres à charbon, selon le modèle. Les meilleures méthodes pour nettoyer une hotte de cuisine de la graisse sont présentées dans cet article.

Il faut également vérifier le bon état de l'installation de ventilation et qu'elle est alimentée en électricité.

Le fonctionnement de la hotte peut également être perturbé par les courants d'air qui entravent le mouvement vertical du flux d'air de convection provenant de la cuisinière. Si le problème d'une hotte « faible » n'est pas identifié, sa source se trouve en dehors de la cuisine.

Le débit de la hotte aspirante dépend de la section du conduit de ventilation où s'évacuent les vapeurs de la cuisinière. Et les propriétaires installent souvent une hotte trop puissante, ou lui fixent un mode de fonctionnement excessif.

Les propriétaires de biens immobiliers suivent une logique simple : plus le ventilateur aspire fort, mieux les polluants volatils sont évacués de la cuisinière.

C'est faux. Le débit et le fonctionnement du système de hotte de cuisine dépendent directement des caractéristiques de débit du conduit de ventilation.

L'évacuation du conduit de ventilation de la hotte de cuisine vers la façade du bâtiment garantira le maintien du tirage dans le conduit. L'installation d'un clapet anti-retour et d'un capot à grille est obligatoire.

Par exemple, le conduit de ventilation d'échange d'air de soufflage et d'extraction présent dans le mur de la maison ne peut pas évacuer plus de 150 m³/h d'air.

Premièrement, la section de ces conduits ne dépasse pas 130-140 mm, ce qui est insuffisant pour une ventilation mécanique. Deuxièmement, la ventilation par conduit standard dans les immeubles collectifs est longue et comporte de nombreuses irrégularités.

La notice de l'installation de ventilation indique généralement un diagramme montrant la relation entre la pression dans le conduit et le débit. Une augmentation de la pression entraîne une baisse du débit de la hotte.

Les conduits de ventilation dans les maisons sont assemblés grossièrement : parois irrégulières ; coulures de mortier ; rétrécissements dus à des blocs déplacés ; nombreux virages. Ou pire encore, la gaine de ventilation peut être obstruée. Dans une telle situation, un nettoyage est indispensable.

Les tentatives de donner un débit plus élevé à la hotte aspirante connectée au conduit de ventilation de la maison produisent l'effet inverse.

Plus le flux d'air est fort, plus les défauts de la section du conduit de ventilation lui font obstacle. Et si l'air activement insufflé ne peut pas avancer, il recule.

Un exemple simple : un ballon de football. Plus on gonfle un tel ballon, plus il est difficile de pomper. La pression devient un obstacle : il y a beaucoup d'air, qui cherche à ressortir par le tube, repoussant la poignée de la pompe.

Situation analogue avec une hotte de puissance élevée : plus l'air est insufflé intensément, plus son fonctionnement est bloqué.

Outre le choix judicieux de la hotte de cuisine en termes de puissance, il est important de choisir l'emplacement idéal pour son installation.

Le conduit de ventilation idéal pour une hotte de cuisine est court, avec un minimum de coudes. Par conséquent, l'évacuation de l'air de la cuisinière ne doit pas se faire par un conduit de ventilation classique, mais par un conduit spécialement réalisé pour la hotte aspirante.

Une ouverture dans le mur de façade, un conduit rigide ou flexible (de préférence à section circulaire), un clapet anti-retour et une grille d'entrée d'air à la sortie du conduit. Voilà comment équiper une hotte de cuisine.

Nous avons abordé plus en détail l'aménagement d'un clapet d'extraction à travers le mur vers l'extérieur dans un autre de nos articles.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Puissance, marque, design et principe de placement de la hotte aspirante – les vendeurs des magasins d'électroménager de cuisine en parlent de manière colorée.

Dans la vidéo présentée ci-dessous, vous apprendrez les nuances de choix non mentionnées par le personnel commercial. Ce qui distingue les modèles de hottes, ce n'est pas la construction, mais la qualité de l'assemblage et de l'équipement :

Dans la vidéo suivante, les artisans percent un mur dans un immeuble pour le conduit d'air de la hotte aspirante. Les travaux sont effectués rapidement et précisément avec un outil professionnel.

Un conduit de ventilation est monté dans l'ouverture préparée, qui sera raccordé à la hotte après la finition de la cuisine :

La plupart des vidéos sur les hottes aspirantes domestiques contiennent soit des informations publicitaires, soit des informations simplifiées sur leur choix. De plus, la méthode de calcul de la puissance n'est donnée nulle part – seulement des « volumes de cuisine » et des « renouvellements d'air décuplés ».

Nous sommes convaincus que l'équilibre de l'atmosphère domestique ne peut être obtenu que d'une seule manière : par un calcul correct de l'équipement de purification de l'air.

Votre hotte de cuisine élimine-t-elle parfaitement l'air vicié ? Partagez votre expérience de calcul de puissance. Ou peut-être avez-vous utilisé une méthode plus simple au lieu de formules et de calculs complexes ? Racontez-nous – laissez vos commentaires dans le bloc ci-dessous.