Comment calculer le taux de renouvellement d'air par heure (TRA) pour la ventilation industrielle

L'accumulation de chaleur sous le toit d'une usine est souvent le premier signe visible d'une mauvaise ventilation. Les problèmes de circulation d'air restent généralement invisibles. Dans un atelier, plusieurs ventilateurs d'extraction peuvent fonctionner simultanément. Les fumées de soudage peuvent alors continuer à flotter au-dessus des postes de travail. La température a tendance à augmenter chaque après-midi.

Le taux de renouvellement d'air par heure (TRAH) constitue un point de départ utile pour évaluer la ventilation industrielle. Cette mesure établit un lien entre la taille du bâtiment et le débit d'air nécessaire. Elle permet également d'estimer le nombre et la taille des ventilateurs requis.

Quel est le taux de renouvellement d'air par heure en ventilation industrielle ?

Le taux de renouvellement d'air (TRA) indique le nombre de fois où le volume d'air total d'un bâtiment est renouvelé en une heure. Un taux de 10 TRA signifie que le système renouvelle dix fois par heure un volume d'air équivalent à celui du bâtiment.

Ce procédé représente un véritable échange d'air, et non une simple circulation d'air dans l'espace. Un ventilateur de circulation crée un fort courant d'air dans un atelier, ce qui peut entraîner l'évacuation de la chaleur, de l'humidité et des contaminants. Une bonne ventilation industrielle nécessite des extracteurs d'air, ainsi que des ouvertures d'arrivée d'air frais adéquates et un flux d'air direct entre elles.

Le taux de renouvellement d'air (TRA) est utile dans de nombreuses situations. Cependant, il ne constitue pas à lui seul un plan de ventilation complet.

Pourquoi le système ACH est-il important pour les usines et les bâtiments industriels ?

Les zones industrielles présentent rarement une température ou des niveaux de contaminants uniformes. Les fours, les compresseurs, les moteurs, les ouvriers et les toitures chauffées par le soleil contribuent à la chaleur. Les étapes de fabrication peuvent libérer de la poussière, de l'humidité, des odeurs, des brouillards d'huile et des fumées.

Un renouvellement d'air suffisant permet d'éliminer ces dépôts avant qu'ils n'atteignent des niveaux plus élevés. Ce renouvellement améliore les conditions de travail, réduit les risques de condensation et favorise le refroidissement par évaporation et les systèmes à pression négative.

Ce calcul élimine toute approximation. Un faible débit d'air crée des zones chaudes et stagnantes. Un débit d'air élevé augmente les coûts d'équipement, le bruit et la consommation d'énergie sans améliorer significativement les conditions.

Comment calculer le nombre de renouvellements d'air par heure

Les calculs restent simples. Trouver des valeurs d'entrée claires demande plus de travail.

Étape 1 — Calculer le volume du bâtiment

Mesurez la longueur intérieure, la largeur et la hauteur libre moyenne de l'espace.

Calcul métrique :

Volume du bâtiment (m³) = Longueur × Largeur × Hauteur

Calcul impérial :

Volume du bâtiment (pi³) = Longueur × Largeur × Hauteur

Une usine de 50 m de long sur 30 m de large, avec une hauteur sous plafond de 6 m, contient 9 000 m³. On a souvent tendance à ne considérer que la surface au sol, ce qui est une erreur fréquente. Un entrepôt haut contient un volume d'air nettement supérieur à celui d'un atelier bas de même surface au sol.

Étape 2 — Déterminer le débit d'air de ventilation total

Ajoutez le débit d'air réel de chaque ventilateur d'extraction ou d'insufflation en fonctionnement.

Les travaux utilisant le système métrique sont généralement comptabilisés en mètres cubes par heure, exprimés en m³/h ou CMH. Les travaux utilisant le système impérial sont généralement comptabilisés en pieds cubes par minute, exprimés en CFM.

Les débits d'air indiqués dans les catalogues doivent être évalués avec soin. Un ventilateur annoncé à 18 000 m³/h en conditions d'air libre peut fournir un débit inférieur une fois ajoutés des grilles, des conduits, des filtres, des coudes ou des panneaux de refroidissement. Ces éléments créent une pression statique. Utilisez la valeur du débit d'air à la pression de fonctionnement réelle lorsque cette donnée est disponible.

Étape 3 — Appliquer la formule ACH

Pour les unités métriques, la formule s'exprime comme suit.

ACH = Débit d'air total (m³/h) ÷ Volume du bâtiment (m³)

Les unités impériales nécessitent un léger ajustement.

ACH = Débit d'air total (CFM) × 60 ÷ Volume du bâtiment (ft³)

Revenons à l'usine de 9 000 m³. Un objectif de 10 renouvellements d'air par heure (ACH) nécessite ce débit.

9,000 × 10 = 90,000 m³/h

Des ventilateurs d'extraction d'une capacité réelle de 18 000 m³/h chacun suggéreraient initialement cinq unités.

90,000 ÷ 18,000 = 5 fans

Cinq ventilateurs peuvent sembler une solution optimale sur le papier. Cependant, leur performance de ventilation réelle peut s'avérer insuffisante à l'intérieur du bâtiment. Le regroupement des ventilateurs avec de petites entrées d'air peut entraîner un manque d'air frais dans certaines parties de l'atelier. L'espacement des ventilateurs, l'emplacement des entrées d'air, la direction du vent, la disposition des machines et la hauteur du toit restent des facteurs importants.

Combien de renouvellements d'air par heure une usine a-t-elle besoin ?

Il n'existe pas de valeur ACH unique qui convienne à toutes les usines.

Un entrepôt à capacité réduite peut ne nécessiter qu'une ventilation de base. Un atelier de métallurgie équipé de postes de soudage et de machines à haute température a des exigences de ventilation différentes. Les procédés de transformation alimentaire, de peinture, chimiques, de fabrication de batteries et les processus générant de la poussière requièrent souvent des systèmes d'extraction spécifiques. Une ventilation générale des pièces peut s'avérer insuffisante.

Le taux approprié dépend de la charge thermique, des contaminants, du taux d'humidité, de la hauteur du bâtiment, du nombre de travailleurs, du climat local et des heures de travail journalières. Les règles de sécurité au travail et les normes de ventilation doivent également être prises en compte.

Les fumées dangereuses ou les poussières combustibles exigent plus qu'un simple taux de renouvellement d'air (ACH). La vitesse de captation, la conception de la hotte, la vitesse d'aspiration dans les conduits, la filtration et le point de rejet nécessitent des vérifications techniques spécifiques.

Transformer le calcul ACH en sélection de ventilateur

Le débit d'air requis permet de restreindre les options disponibles, mais il ne détermine pas à lui seul le choix exact du ventilateur.

Axial et ventilateurs d'extraction muraux Ils conviennent à de nombreuses applications nécessitant un volume d'air important et une basse pression. Les ventilateurs de toit aspirent l'air chaud qui monte vers le plafond. Les ventilateurs centrifuges sont plus performants lorsque les conduits, les filtres ou d'autres éléments créent une pression statique plus élevée.

Le choix des matériaux est également un facteur important. Un ventilateur métallique standard risque de ne pas résister à l'humidité d'un bâtiment d'élevage ou à la corrosion. Ventilateur d'extraction en PRV Il est souvent plus performant dans ces situations.

Le rendement du moteur, le type d'entraînement, le niveau sonore, l'accessibilité pour l'entretien et les heures de fonctionnement sont autant de facteurs qui influencent le choix final. De nombreuses usines utilisent également des ventilateurs de circulation. refroidisseurs évaporateurs, des panneaux rafraîchissants ou des déshumidificateurs. Ces éléments doivent former un système de ventilation complet et non être des pièces séparées.

Erreurs courantes de calcul ACH

La plupart des problèmes proviennent d'hypothèses erronées plutôt que d'erreurs de calcul.

• Les erreurs courantes incluent ces points.
• Utiliser la surface au sol au lieu du volume total du bâtiment.
• Mélanger les valeurs CFM avec les valeurs m³/h.
• Selon la puissance des ventilateurs d'air libre.
• Sans oublier la résistance des conduits, des persiennes, des filtres et des panneaux de refroidissement.
• Surface d'entrée d'air frais insuffisante.
• Positionner les ventilateurs de manière à ce que l'air emprunte un chemin court et évite les zones de travail.
• Convaincus qu'un taux d'ACH plus élevé apporte toujours un meilleur refroidissement.

Un système d'extraction surdimensionné peut aspirer l'air par les portes avoisinantes. Les zones de production éloignées peuvent rester chaudes. Les tests de fumée ou les contrôles directs du flux d'air permettent souvent de déceler rapidement ce problème.

Foire aux questions

Q : L'ACH est-il identique au CFM ?

Non. Le CFM mesure le débit d'air par minute. Le ACH indique la fréquence à laquelle ce débit d'air renouvelle le volume total d'air d'un espace. Le volume du bâtiment est nécessaire pour convertir une valeur en l'autre.

Q : Peut-on utiliser le taux de renouvellement d'air (ACH) pour déterminer le nombre de ventilateurs d'extraction ?

Oui, à titre de première estimation. Le nombre définitif de ventilateurs dépend du débit d'air réel à la pression de service, de leur position, de l'air entrant disponible, des sources de chaleur et du profil de flux d'air souhaité.

Q : Un taux de renouvellement d'air (ACH) plus élevé améliore-t-il toujours le refroidissement en usine ?

Non. Un renouvellement d'air supplémentaire peut contribuer à évacuer la chaleur. Une mauvaise répartition de l'air peut toutefois laisser des zones stagnantes. Lorsque l'air extérieur est déjà chaud, la ventilation seule peut s'avérer insuffisante. Un refroidissement par évaporation, un refroidissement localisé ou d'autres méthodes peuvent être nécessaires.

Conclusion

Le taux de renouvellement d'air (TRA) constitue une base utile pour les calculs de ventilation industrielle. Toutefois, l'obtention de résultats précis repose sur des mesures exactes du bâtiment, les performances réelles des ventilateurs, l'équilibrage des entrées d'air et une bonne compréhension des sources de chaleur ou de contamination.

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