Ventilation dans un atelier par vous-même : options et principes d’aménagement d’un système d’échange d’air

Les travaux liés à la production de poussière, au dégagement de gaz toxiques et de vapeurs nécessitent l’aménagement du poste de travail et de la pièce avec un système d’extraction. Dans la plupart des cas, la ventilation dans un atelier par vous-même est le moyen le plus accessible de résoudre le problème.

Il existe différentes options pour construire des systèmes d’échange d’air. Nous vous aiderons à vous y retrouver dans leur diversité, nous examinerons les particularités de la construction de la ventilation pour chaque type d’atelier. Nous analyserons les options les plus efficaces et accessibles pour une installation par vous-même.

Types de systèmes de ventilation dans un atelier

Selon le mode de circulation de l’air dans la pièce, on distingue deux types principaux de ventilation :

• naturelle ;
• forcée.

Dans le premier cas, le mouvement de l’air se produit grâce à la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur.

Dans le second cas, la circulation est assurée par des ventilateurs qui créent une surpression ou une dépression dans l’atelier. Cette ventilation est également appelée mécanique.

L’évacuation rapide de l’air pollué d’un atelier est impossible sans ventilation mécanique. Mais cela ne signifie pas que l’extraction naturelle n’est pas utilisée dans ces locaux ; souvent, elles se complètent mutuellement.

La ventilation forcée, quant à elle, se décline en plusieurs types :

• par extraction ;
• par insufflation ;
• combinée.

La ventilation par extraction assure l’élimination des gaz et vapeurs nocifs, tandis que l’air pur pénètre naturellement dans l’atelier. La ventilation par insufflation, au contraire, crée une surpression à l’intérieur de la pièce en aspirant l’air extérieur, et l’air vicié est expulsé de l’atelier par les ouvertures et fissures naturelles. Si nécessaire, le flux d’air entrant peut être chauffé, purifié ou humidifié.

Le système de ventilation combiné d’un atelier est appelé système de ventilation par insufflation et extraction. Selon la disposition relative des canaux d’amenée et d’évacuation d’air, la circulation peut se faire par déplacement ou par mélange.

Si les ventilateurs d'admission sont en bas, l'air froid en montant repousse l'air plus chaud. Avec une position supérieure du canal d'entrée, le flux froid se répartit dans la pièce, descend, se mélange avec l'air plus chaud. Puis l'air vicié est évacué par le canal d'extraction.

En fonction du mode d'organisation, la ventilation dans un atelier se divise en deux types :

• locale ;
• centralisée.

La première est utilisée pour éliminer les substances nocives directement sur le poste de travail. Il est avantageux de l'utiliser pour localiser la pollution lorsque les équipements sont éloignés les uns des autres dans toute la surface de la pièce.

Une bonne organisation du système d'aspiration élimine la poussière de bois explosive, préserve la santé des travailleurs. Le système centralisé est utilisé lorsque le travail dans l'atelier est intense et continu.

Pour les petits ateliers avec une disposition plus compacte des machines, il est judicieux d'installer une aspiration centralisée.

On utilise également des solutions de ventilation hybrides, lorsque certaines machines sont connectées au système général et d'autres ont une filtration locale. Dans certains cas, on privilégie délibérément uniquement les systèmes locaux, pour éviter la dispersion de poussière fine et d'autres substances toxiques dans toute la pièce de l'atelier.

Caractéristiques de l’aménagement de la ventilation dans un atelier

Le travail dans un atelier est associé à la présence dans l'air de substances toxiques et nocives pour la santé. La conception et la construction de la ventilation dans ces locaux dépendent du type de travail et de la nature des facteurs nocifs.

Examinons les principales caractéristiques qui influencent la configuration et les paramètres des systèmes de ventilation, pour différents types d'ateliers.

#1. Dépoussiérage dans un atelier de menuiserie

La poussière fine est le principal problème des ateliers de travail du bois. Cette suspension de particules peut rester dans l'air 24 heures sur 24, bien qu'elle soit invisible à l'œil nu, elle est inhalée par les poumons. De plus, elle se dépose sur toutes les surfaces. Lors de tout courant d'air ou du démarrage des moteurs des machines et outils, elle se retrouve à nouveau dans l'air.

L'organisation du système d'évacuation des poussières (aspiration) est compliquée par la présence d'un grand nombre de sources de poussière et de différentes fractions de copeaux. Pour cette raison, il est nécessaire de raccorder des tuyaux d'aspiration avec filtration individuelle à chaque machine.

Les systèmes de dépoussiérage fonctionnent sur le principe du cyclone. L'air pollué est aspiré par le mouvement rotatif du ventilateur et sous l'effet de la force centrifuge, les particules de poussière les plus lourdes tombent au fond du récipient. L'air purifié monte. Un humidification du flux peut également être effectuée pour un meilleur nettoyage.

Mais, outre l'effet nocif sur la respiration, la poussière de bois possède également des propriétés inflammables et explosives. Ce qui impose des exigences accrues aux systèmes de ventilation en matière d'élimination de l'électricité statique et de mise à la terre des structures.

#2. Purification de l’air dans un garage automobile

L'atelier de garage automobile fait partie des locaux à pollution atmosphérique élevée. La présence constante de gaz d'échappement, d'oxyde de carbone et d'azote, d'aérosols, de vapeurs d'essence, de peinture et d'autres liquides techniques impose des exigences particulières quant aux performances du système de ventilation. La puissance de l'unité de soufflage et d'extraction est choisie avec une marge pour assurer le renouvellement de tout le volume du local avec le taux de changement d'air recommandé de 20 à 30.

De plus, l'air pollué doit être filtré et évacué par un conduit séparé de la ventilation générale.

#3. Ventilation des ateliers de réparation et de forge

Les produits de combustion des électrodes, la fumée, les suies et la poussière dégagés lors des travaux de soudage et de serrurerie, ainsi que lors de la coupe et du traitement du métal, nécessitent une évacuation à l'aide de hottes locales. Ceci est réglementé par GOST 12.3.003, SP 49.13330, POT R M 020-2001 [22], STO 221 NOSTROY 2.10.64-2013 et les règles de sécurité lors de la réalisation de travaux de construction et d'installation, de soudage au gaz et de soudage électrique.

Pour le soudage à l'arc manuel, leur débit approximatif est choisi en fonction d'un renouvellement d'air de 1 500 à 4 500 mille m³*h/kg, divisé par le poids des électrodes brûlées en 1 heure.

En soudage semi-automatique, le volume est augmenté à 1 700 – 2 000 mille m³*h/kg.

L'équipement de ventilation du poste de travail du soudeur est d'une importance primordiale. Les vapeurs de métaux et de laitier contiennent des oxydes nocifs de manganèse, des composés de silicium, de titane et d'autres éléments chimiques, qui entraînent des maladies du système nerveux et des poumons, et peuvent s'accumuler dans l'organisme.

La circulation générale de l'air est répartie dans un rapport de soufflage/extraction de 1:3 pour le niveau supérieur, et de 2:3 pour le niveau inférieur.

La particularité de la ventilation d'un atelier de forge est la nécessité d'évacuer la chaleur excessive et les gaz toxiques. Pour cela, on utilise des hottes locales au-dessus des fours et une ventilation naturelle.

Lors du calcul de la performance des systèmes de ventilation pour tous les types d'ateliers selon le taux de renouvellement recommandé, il est nécessaire de prendre en compte les pertes de chaleur pendant la saison froide. Le choix des paramètres maximum garantira une élimination rapide des substances nocives, mais en même temps, nécessitera des coûts pour le chauffage de l'air d'apport. Si la récupération de chaleur n'est pas prévue, il est préférable d'opter pour les limites inférieures admissibles du taux de renouvellement.

Options de construction de la ventilation dans un atelier

Dans la recherche de solutions optimales pour installer la ventilation dans votre propre atelier, vous devez examiner de nombreuses options possibles avant de trouver la plus appropriée.

Pour faciliter cette recherche, examinons, à titre d'exemple, les solutions que nous estimons les plus réussies pour l'installation autonome de la ventilation dans un atelier.

Option #1 — ventilation par extraction avec des tuyaux en plastique

Pour réaliser ce projet, on a utilisé : un ventilateur centrifuge à volute d'occasion avec moteur électrique de 2,2 kW, un baril de 40 à 50 litres avec une ouverture correspondant à l'entrée de la volute, et des tuyaux en plastique pour eaux usées de 110 mm.

Contrairement au ventilateur axial, le ventilateur centrifuge génère une pression plus élevée. Cela permet de construire sur cette base des systèmes de ventilation plus longs et plus ramifiés dans l'atelier.

Quelques mots sur le matériau des conduits d'air. L'utilisation de tuyaux d'égout en plastique pour la ventilation est une option assez populaire, principalement en raison du prix. Ils sont plusieurs fois moins chers que les conduits d'air pour la ventilation en plastique et en acier.

Mais les tuyaux d'eaux usées ont aussi leurs inconvénients :

• ils ne peuvent pas être utilisés dans des endroits où la température peut dépasser +60 degrés ;
• ils n'ont pas de revêtement antistatique, il n'est donc pas recommandé de les utiliser pour les systèmes d'extraction de copeaux et de poussière ;
• leurs diamètres ne correspondent pas aux normes des systèmes de ventilation, ce qui entraîne des difficultés de raccordement avec d'autres équipements.

Malgré ces inconvénients, dans la plupart des cas, les tuyaux d'égout sont utilisés avec succès comme conduits d'air. Le cas considéré d'un système de ventilation réalisé à partir de matériaux de récupération ne fait pas exception.

Dans ce projet, tous les principaux composants de la hotte pour l'atelier de mécanique ont été fabriqués à la main. Décrivons brièvement les étapes du travail effectué.

Ainsi, dans un premier temps, une rénovation complète et une modification du ventilateur centrifuge ont été effectuées. La modification concernait le tuyau d'entrée. Plus précisément, en raison de son absence, il a fallu en fabriquer un nouveau à partir d'un petit baril étanche, dont le volume permettrait au ventilateur d'atteindre la vitesse nécessaire du flux vortex.

Un trou latéral a été percé dans le baril et un morceau de tuyau en plastique a été collé en tenant compte de l'aérodynamique, afin que le flux d'entrée suive la circonférence intérieure du baril. Ensuite, un conduit d'air en tuyaux plastiques a été installé sous le plafond, au centre, sur toute la longueur de l'atelier.

Dans ce projet, le baril fait office de récepteur, conçu en vue d'étendre le système de ventilation en intégrant plusieurs tuyaux d'entrée.

Le ventilateur centrifuge crée dans le baril un puissant flux vortex qui assure une circulation rapide de l'air dans tout le système. Sa force est si grande qu'il maintient la lame de scie d'une meuleuse d'angle sur l'orifice d'arrivée le plus éloigné.

Les paramètres du système d'extraction sont les suivants :

• puissance du moteur : 2,2 kW ;
• vitesse du ventilateur : 2 800 tr/min ;
• débit : 1 000 m³/h – 1 500 m³/h ;
• temps d'extraction de tout le volume d'air de l'atelier : 5 à 10 minutes.

L'ensemble du système dispose de 6 ouvertures d'admission fermées par des bouchons réglables faits maison. Ils sont fabriqués à partir de bouchons en plastique standards avec des fentes découpées dans le couvercle, et des fentes similaires dans une plaque métallique mobile, fixées sur un axe. Leur rotation mutuelle permet de réguler le débit d'air.

Option #2 — dépoussiéreur à partir d’un filtre KamAZ

Comme les systèmes de dépoussiérage industriels sont assez chers, les dépoussiéreurs artisanaux basés sur des filtres à air de gros camions comme les KamAZ, tracteurs ou moissonneuses-batteuses se sont largement répandus.

En ajoutant un ventilateur à ce filtre, on obtient un purificateur d'air correct, qui prend un minimum de place et se transporte facilement dans n'importe quelle partie de l'atelier.

Les performances d'un tel système sont réglables en choisissant la puissance du ventilateur. Ces filtres peuvent purifier un volume d'air de 500 à 1000 m³ par heure, selon le type. On peut y connecter des ventilateurs d'une capacité allant jusqu'à 300–400 m³/h.

Le dépoussiéreur peut être suspendu au plafond. La fixation doit permettre de retirer périodiquement l'équipement et de le nettoyer. Il est préférable de le faire à l'extérieur avec de l'air comprimé.

Assembler le purificateur d'air est assez simple. Pour ce faire, il faut découper une bride, fixer une tige sur l'axe à la longueur du filtre. Ensuite, coller le ventilateur à la bride et visser l'ensemble sur le filtre.

Grâce à la simplicité de fabrication et au faible coût, on peut fabriquer plusieurs de ces filtres et améliorer considérablement l'air dans tout l'atelier.

Option #3 — système d’aspiration dans un atelier de menuiserie

Le rôle principal dans le système de dépoussiérage proposé est joué par un aspirateur à copeaux industriel de la marque JET. Le coût d'un tel équipement, selon les paramètres, est de 150 à 400 €. La plupart des modèles sont équipés d'un sac à poussière en tissu et d'un sac à copeaux.

Pour cette option, le meilleur modèle JET DC-1200CK avec un élément filtrant en papier sous forme de tambour amovible a été choisi. Il est équipé d'un dispositif de nettoyage interne manuel, ce qui permet d'éliminer la poussière principale sans retirer le filtre.

Les tuyaux de ventilation ont été choisis pour une protection maximale contre l'électricité statique et la plus faible résistance au flux d'air. Les tuyaux spiralés en acier galvanisé répondent le mieux à ces exigences.

Lors de leur montage, la fiabilité du contact électrique aux points de jonction a été vérifiée avec un multimètre. Si nécessaire, le contact était renforcé par deux vis autotaraudeuses sur les côtés opposés. Toute la tuyauterie était mise à la terre. De plus, les points de raccordement étaient enroulés de ruban adhésif en aluminium pour l'étanchéité.

Le travail dans l'atelier est organisé de manière à ce que tous les établis et machines puissent être déplacés sur roulettes vers le centre de la pièce et raccordés au flexible d'extraction au fur et à mesure de leur utilisation. Grâce à cela, l'atelier reste pratiquement parfaitement propre et exempt de poussière.

Pour réduire le bruit et la poussière, l’unité d’extraction a été placée à l’extérieur de l’atelier, dans la chaufferie adjacente. La canalisation d’amennée est installée à travers une ouverture dans le mur sous le plafond. Le tuyau d’entrée est fixé au plafond dans la partie centrale de l’atelier. Un tube ondulé de deux mètres en plastique transparent y est enfilé.

Outre l’aspiration, le renouvellement d’air dans l’atelier de menuiserie est assuré par une ventilation à soufflage et extraction.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Une des options d’extraction dans l’atelier :

Où est-il préférable de placer l’aspirateur à copeaux ? Pour en savoir plus, regardez la vidéo suivante :

Option d’aménagement d’une extraction mobile pour l’atelier :

Les options examinées ci-dessous ne couvrent pas toutes les méhodes de constuction d’une ventilation artisanale dans un atelier. Cependnt, elles vous aideront au moins à choisir la bonne direction pour réliser votre propre projet et à éviter un long chemin d’essais et d’erreurs. La pratique montre qu’il est tout à fait possible de concevoir et d’installer un système de ventilation sufsament performant pour un atelier de ses propres mains.

Avez-vous encores des questions sur l’installation de la ventilation dans l’atelier ? Ou souhaitez-vous expliquer à d’autres utilisateurs comment vous avez organisé vous-même un système efficace de renouvellement d’air et d’extraction de la poussière en utilisant des matériaux à portée de main ? Partagez votre expérience, posez vos questions à nos experts – le bloc de commentaires se trouve ci-dessous, après cette publication.