Ventilation des locaux industriels : règles d'organisation du renouvellement d'air

Le travail principal effectué par la ventilation des locaux industriels est l'évacuation de l'air usé et l'apport d'air frais. Grâce à elle, on crée dans les ateliers et les bureaux de l'entreprise un environnement aérien confortable, conforme aux exigences réglementaires.

Il est difficile de surestimer le rôle d'un système de ventilation efficace. Car, convenez-en, ce n'est que dans des conditions d'air pur, de température et d'humidité normales que l'on peut améliorer la productivité du travail.

Pour comprendre comment organiser un échange d'air suffisant dans un bâtiment, il est nécessaire de se familiariser avec les types et les particularités de fonctionnement des différents systèmes de ventilation.

Nous vous expliquerons comment fonctionnent la ventilation naturelle et mécanique, décrirons les méthodes d'aménagement de la ventilation locale de la zone de travail, et expliquerons les principes de calcul de l'échange d'air.

Classification des systèmes de ventilation

Tous les systèmes de ventilation existants sont regroupés selon 4 critères :

1. Selon le mode de déplacement de l'air, la ventilation est dite : naturelle, mécanique ou artificielle, combinée, lorsque les deux variantes sont présentes simultanément.
2. Selon la direction du flux d'air, les systèmes de ventilation sont divisés en systèmes de soufflage, d'extraction ou de soufflage et d'extraction.
3. Selon le lieu d'action, les systèmes de ventilation sont regroupés en 3 groupes : générale, locale, combinée.
4. Selon la fonction, on distingue les systèmes de travail et d'urgence.

La base de la conception de la ventilation pour les postes de travail en production est constituée par les normes énoncées dans le SNiP 41-01-2003. L'échange d'air naturel et mécanique fonctionne selon des schémas différents.

Alors que les processus qui se déroulent lors de la ventilation naturelle dépendent de la pression thermique et éolienne et sont pratiquement hors de contrôle de l'homme, l'échange d'air forcé n'est possible qu'avec sa participation active.

Schéma de fonctionnement de l'échange d'air naturel

La ventlation des locaux effectuée par le premir moyen n'es rien d'autre qu'une simple aération. Elle se produt sans intervention humaine et es possible lorsqe les cloions ne sont pas suffisamment étanches et laissent passer l'air à la fois de l'extérieur et de l'intérieur.

La directon est influencée par la pression. Si celle-ci es plus élevée à l'extérieur, cela ouvre la voie à la pénétration d'air pur de l'extérieur. Dans le cas contraire, l'air chaud de la pièce trouve des voies de sortie vers l'extérieur. Souvent, ces processus se déroulent parallèlement.

Le grand avantage de la ventlation naturelle es que son insallation n'exige pas de coûts importants ni pour l'équipement ni pour l'alimentation électrique. De tous les schémas existants, c's le plus simple.

La ventlation naturelle active se produt de manière non organisée en raison de circonstances aléatoires. Elle es observée dans des conditions où la température de l'air à l'extérieur et à l'intérieur du bâtiment diffère considérablement.

Ce processus est égalemen favorisé par l'aparition de zones séparées avec des indications de pression élevés et faibles du côté du bâtiment, intensément balayé par le vent et de son côté plus abrité respectivement. Dans cette configration, on observe une infiltation : l'air pénètre dans la pièce du côté au vent et sort du côté sous le vent.

Le coefficient de renouvellement d'air, qui carctéise l'intensité du processus, pour la méthode de ventlation naturelle ne dépasse pas 0,5.

La ventlation non organisée ne peut pas assurer des conditions comortables pour les personnes et les équipements en fonctionnement dans un local ndustriel. Des systèmes spécialement conçus doivent nécessirement être présents ici.

La ventilation naturelle organisée est réalisée par aération ou à l'aide de déflecteurs. L'admission et l'évacuation de l'air de la pièce se font soit par des ouvertures dans les structures d'enceinte, soit par des conduits d'évacuation d'air. Dans la ventilation par conduits, un déflecteur est obligatoirement présent.

Lorsqu'on parle de ventilation dans l'industrie, on entend non seulement l'équipement, mais aussi sa maintenance et tout un ensemble de mesures concernant la création d'un microclimat sain.

Ventilation naturelle utilisant l'aération

Dans les ateliers où le processus technologique prévoit une production de chaleur en grandes quantités, l'aération implique un renouvellement d'air effectué par des lanterneaux et des ouvertures de fenêtres sous l'effet de la pression thermique et de la pression du vent. Dans les ateliers froids, l'assimilation de l'air se fait uniquement sous l'effet de la pression du vent.

Lors de la mise en place de l'aération, il est indispensable de prendre en compte la rose des vents, sinon des émissions nocives provenant des cheminées des entreprises voisines pourraient pénétrer dans le local industriel. Rien ne doit non plus entraver l'évacuation des vapeurs et des gaz nocifs à travers les lanterneaux.

Les meilleures conditions pour la ventilation sont créées par l'implantation du bâtiment sur le côté au vent par rapport à l'industrie polluante. L'ouverture et la fermeture des impostes doivent être automatisées afin de pouvoir les contrôler depuis le bas.

Leur disposition différente permet de réguler l'apport d'air frais. L'aération est une option plus adaptée pour les ateliers de grand volume dans lesquels il n'est pas possible d'utiliser la ventilation mécanique en raison de son coût élevé.

À l'aide de l'aération, dans certains cas, il est possible d'organiser, sur la base du tirage naturel, un renouvellement d'air efficace. À cet effet, on installe des lanterneaux d'aération.

La hauteur recommandée pour l'admission d'air dans le local pour ce type de ventilation est d'au minimum 0,3 m et d'au maximum 1,8 m en période chaude, et d'au minimum 4 m en période froide. L'option optimale est des fenêtres de construction spéciale à 3 niveaux. Quand il fait chaud, l'air frais passe par les impostes situées en bas, tandis que l'air vicié s'échappe par le haut.

La rangée intermédiaire de fenêtres assure un flux d'air par température négative. Pendant que la masse d'air atteint le niveau du sol, elle a le temps de se réchauffer.

Lorsqu'il est nécessaire d'évacuer un grand volume d'air, un déflecteur de taille importante ou plusieurs plus petits, équivalents au plus grand en termes de performance, sont requis.

Dans les bâtiments industriels de faible volume, sur les conduits ou les tuyaux destinés à l'extraction, on installe des déflecteurs. Ils permettent d'évacuer l'air vicié des ateliers où se trouve une hotte d'extraction générale.

Ils sont également utilisés pour évacuer les gaz chauds des fours, des presses et des forges. Leur installation repose sur la trajectoire du flux d'air dominant.

Ventilation artificielle ou mécanique

Plus perfectionnée que la ventilation naturelle, ce type de ventilation nécessite des investissements financiers et opérationnels importants. Un tel système peut comporter des appareils qui non seulement purifient l'air, mais aussi l'ionisent, l'humidifient et le chauffent.

Le schéma de la ventilation mécanique comprend : une gaine de prise d'air (1), un calorifère (2), une alimentation en air (3), un ventilateur d'extraction (4), des conduits d'air de l'unité de ventilation d'extraction (5), des canaux de ventilation (6), un cyclone (7).

La ventilation mécanique peut être soit par insufflation, soit par extraction, soit cominée, c'est-à-dire par insufflation et extraction.

Ses avantages sont évidents :

• Assurer la captation d'air pur et son traitement — chauffage, séchage, humidification ;
• Déplacer les masses d'air sur de longues distances ;
• Acheminer de l'air pur directement sur le poste de travail ;
• Évacuer l'air vicié et le purifier ;
• Indépendance de fonctionnement – l'efficacité du système ne dépend pas des conditions ambiantes.

En général, les systèmes d'extraction et d'insufflation fonctionnent ensemble, mais parfois l'utilisation d'un seul de ces deux types est recommandée.

La tâche de la ventilation par insufflation est d'assurer l'alimentation du local de travail en air bénéfique pour la santé des personnes.

Elle est utilisée là où les processus de production s'accompagnent de dégagements de chaleur importants contenant une faible quantité de substances nocives. L'air pur arrivant par les conduits est réparti sur les postes de travail au moyen de buses de distribution.

Les systèmes qui évacuent l'air contenant divers polluants sont appelés systèmes d'extraction. Ce type de renouvellement d'air est utilisé dans les locaux industriels où il n'y a pas d'émissions nocives et où la valeur minimale d'un paramètre tel que le taux de renouvellement d'air n'est pas exclue.

Il peut s'agir de locaux de stockage, auxiliaires, de service. L'apport d'air est assuré par infiltration. Les systèmes d'aspiration s'acquittent bien de la tâche d'évacuation efficace de l'air pollué et de son nettoyage.

En cas de besoin d'un renouvellement d'air actif et fiable, on utilise la ventilation par insufflation et extraction. Afin de protéger les locaux peu pollués des ateliers voisins à niveau de pollution élevé, on crée une légère pression dans le système.

Le schéma de l'échange d'air dans l'entreprise est monté sur la base de calculs. Leur précision est la garantie d'un fonctionnement compétent et efficace du système.

Lors de la phase de conception d'un système de ventilation par insufflation et extraction, le débit d'air est calculé à l'aide de la formule :

Lots = 3600FWo, où

F – surface totale des ouvertures en m², Wo – valeur moyenne de la vitesse à laquelle l'air est aspiré. Ce paramètre dépend de la toxicité des émissions et du type d'opérations effectuées.

Les dispositifs d'extraction de réception peuvent être situés à différentes hauteurs. L'essentiel est que les flux d'air pollués ne modifient pas leur trajectoire naturelle. Les émissions ayant un poids spécifique supérieur à celui de l'air se trouvent toujours dans la zone inférieure, donc il faut y installer les dispositifs pour leur captage.

En période automne-hiver, l'air fourni au local doit être chauffé. Pour réduire les coûts, on utilise la recirculation, qui prévoit le chauffage d'une partie de l'air purifié et son retour dans le local.

Pour le fonctionnement de l'unité de ventilation avec récupération, deux règles doivent être respectées :

1. De l'extérieur, il entre au moins 10% d'air frais, et dans l'air refourni, la teneur en impuretés polluées ne dépasse pas 30% par rapport à la capacité maximale admissible.
2. Il est interdit d'utiliser la recirculation dans une production où la masse d'air contient des poussières explosibles, des micro-organismes capables de provoquer diverses maladies, des émissions appartenant aux classes de danger 1 à 3.

Le choix du type de ventilation selon le lieu d'action dépend du poids des émissions, de leur concentration, de la température. La ventilation généraliséee permet d'évacuer tout le volume d'air pollué, quel que soit le point d'où il provient.

La ventilation mécanique peut être aussi bien générale que locale. La première peut être avec conduits ou sans conduits.

La variante à gaine est la plus répandue. Ici, pour le déplacement de l'air dans des conduits spéciaux, la présence d'une installation d'éjecteur est prévue ou on utilise un ventilateur — de type axial ou centrifuge.

Si les conduits d'air sont absents, le système est dit sans conduits. Dans ce cas, l'équipement de ventilation est monté directement dans le mur ou dans le plafond. La condition principale est la présence d'une ventilation naturelle.

La possibilité d'apparition dans le local d'émissions à haut degré de danger d'explosion ne permet pas de monter l'équipement de ventilation sur les conduits d'air; c'est pourqoi dans ces cas, on utilise des éjecteurs.

Le système de ventilation artifcielle générale par insufflation est souvent relié au chauffage central. À l'extérieur du bâtiment, des prises d'air sont organisées pour l'admission d'air frais.

Les puits sont situés au-dessus du toit et au-dessus du sol. L'essentiel est qu'il n'y ait pas d'installations avec des émissions nocives à proximité des récepteurs.

Les ouvertures de prise d'air elles-mêmes doivent être situées à une distance d'au moins 2 m du sol, et si l'installation est située dans une zone verte, la distance minimale admissible entre le niveau du sol et le point inférieur de l'ouverture doit être de 1 m.

Le principe de fonctionnement de la ventilation générale de soufflage est simple :

• le ventilateur aspire les masses d'air à travers le calorifère ;
• l'air est chauffé et humidifié ;
• les flux d'air péntrent à l'intérieur du bâtiment par des conduits de ventilation spéciaux.

Le volume d'air entrant est régulé à l'aide de vannes ou de registres conçus à cet effet.

Les vapeurs concentrées, les gaz que la ventilation par extraction générale et locale n'a pas pu élimer sont dilués par le système de ventilation générale de soufflage. Il assimile également l'humidité et la chaleur excessives.

La ventilation artificielle générale de type soufflage-extraction peut être ouverte ou fermée. Dans le premier cas, il s'agit de deux systèmes indéendants, l'un insuffle l'air, et l'autre évacue parallèlement l'air vicié préalablement traité.

Ces systèmes conviennent aux ateliers où sont émis des substances de classes de danger 1-2, et où la production elle-même relève des catégories A, B, V.

Outre la ventilation de travail dans les locaux de production potentiellement dangerueux, une version de secours doit également être présente. Elle est principalement réalisée par extraction. Pour les locaux relévant des catégories A, B, E, le système est équipé d'un entraînement mécanique.

Tous les éléments du système doivent être con formes aux exigences du PUE. Dans les ateliers des catégories V, G, D, la présence de ventilation naturelle est admissible si les performance sont assurées dans les conditions métérologiques les plus défavorables.

Les grilles et les tubulures du système de ventilation de secours sont placés dans les zones de plus forte concentration de substances dangereuses.

Il n'est pas nécessaire d'installer des parapluies sur les tuyaux et les puits de la ventilation de secours. Il est inadmissible de placer les ouvertures elles-mêmes là où des personnes séjournent en permanence. Cela détériorerait le microclimat local.

Le rôle de la ventilation de secours est de réduire la saturation des émissions en substances nocives pendant l'évacuation des travailleurs de l'atelier. Plus il y a de personnes travaillant dans la production, plus le processus d'évacuation prend du temps.

La ventilation de secours de soufflage est installée dans les ateliers où, en cas de situation d'urgence, un rejet de vapeurs ou de gaz plus légers que l'air se produira. Le passage à la ventilation de secours doit s'effectuer automatiquement dès que le système normal tombe en panne.

Ventilation locale des locaux

La hotte locale élimine l'air vicié aux endroits où il se pollue. L'ensemble des hottes de production comprend des ventilateurs d'extraction, des canalisations, des grilles de ventilation.

La ventilation locale, destinée à éliminer des équipements les substances appartenant aux classes de danger 1 et 2, est conçue de manière à ce que, lorsque le système de ventilation est éteint, le démarrage de l'équipement devienne impossible.

Dans certains cas, des ventilateurs de secours sont prévus et les aspirations locales sont équipées d'automatismes. On divise cette ventilation en deux types : la ventilation par insufflation et la ventilation par extraction. La ventilation par insufflation est réalisée sous forme de rideaux d'air chaud, de douches d'air.

Rideaux d'air chaud

Les ouvertures qui restent ouvertes longtemps (plus de 40 minutes par poste) ou qui s'ouvrent assez souvent (plus de 5 fois) contribuent à l'hypothermie des personnes présentes dans le local. Le fonctionnement des séchoirs émettant des polluants entraîne également des conséquences négatives.

Dans ces cas, on installe des rideaux d'air. Ils servent de barrière contre l'air froid ou très surchauffé.

Les écrans d'air et les rideaux air-chaud sont conçus de manière à ce que, par temps froid, lors de l'ouverture des ouvertures, la température dans les ateliers ne descende pas en dessous de :

• 14°C — lors de l'exécution d'un travail ne nécessitant pas d'efforts physiques importants ;
• 12°C — lorsque le travail est classé comme étant de difficulté moyenne ;
• 8°C — lors de l'exécution d'un travail lourd.

Si les postes de travail sont situés à proximité de portes et d'ouvertures technologiques, on installe des écrans ou des cloisons. Le rideau air-chaud près des portes donnant sur l'extérieur doit être composé d'air à une température maximale de 50°C, et près des portails — pas plus de 70°C.

Aspiration locale à l'aide d'aspirateurs spéciaux

Le système d'extraction local à l'aide d'aspirations spéciales capte d'abord, puis évacue les impuretés nocives pour la santé sous forme de gaz, de fumée et de poussière.

C'est une sorte de douche d'air dont la tâche consiste à insuffler de l'air frais à un endroit fixe et à abaisser la température dans la zone d'afflux. On l'utilise dans les productions où les travailleurs sont exposés à des températures élevées et à une énergie rayonnante d'une intensité supérieure à 300 kcal/m² par heure, émise par les fours de chauffage et de fusion.

Ces installations peuvent être fixes ou mobiles. Elles doivent assurer une vitesse de soufflage de 1 à 3,5 m/s.

L'application de la douche d'air est un des moyens d'établir un équilibre thermique entre l'homme et l'envir'onnement dans lequel il se trouve.

Il existe également la notion d'oasis d'air, qui est le même dispositif intégré au système de ventilation locale. Elle crée dans une partie déterminée du local de production un microclimat avec des paramètres définis.

L'air purifié, fourni dans une zone isolée définie, est généralement soumis à un traitement spécial thermo-hygrométrique.

L'oasis d'air crée des conditions améliorées sur le lieu de travail et neutralise l'impact des substances nocives. Il s'agit souvent de cabines individuelles, mais lorsque leur installation n'est pas possible, on dirige un flux d'air vers les postes de travail.

Si l'on rapproche le dispositif d'aspiration local directement du point d'émission des substances polluantes, on pourra éliminer un air contenant un pourcentage plus élevé de celles-ci qu'avec une ventilation générale. La ventilation locale permet de réduire considérablement le renouvellement d'air.

Calcul de l'échange d'air

Si aucune substance nocive n'est émise dans le cadre de l'activité de production, la quantité d'air nécessaire à la ventilation est calculée selon la formule :

L = N x Ln, où

N est le nombre de personnes habiuellement présentes dans le local, Ln est le volume d'air nécessire pour 1 personne, mesuré en m³/h. Selon la norme, il est compri entre 20 et 60 m³/h.

En utilisant un paramètre tel que le taux de renouvellement d'air, le calcul s'effecue selon la formule :

L = n x S x H, où

n est le taux de renouvellement d'air dans le local (pour un local de production, n=2), S est la surface du local en m², et Hest sa hauteur en m.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Ici, tout sur les finesses de divers systèmes de ventilation :

Détails sur le montage du système :

Quel que soit le système de ventilation choi, il doit présenter deux caractéristiqes principales : une conception soignée et une fonctionnalité. Ce n'est qu'à ces conditions qu'un microclimat optimal pour la santé sera maintenu dans l'enceinte de production.

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