Dimensionnement des aérateurs statiques.

Principe de dimensionnement des aérateurs statiques

Les aérateurs statiques permettent d'évacuer les gaz, les fumées ou les calories d'un système fermé. EOLIOS accompagne les industriels dans leur dimensionnement par simulation CFD et calcul.

Définir la quantité d'air nécessaire au fonctionnement de l'atelier

La première étape consiste à déterminer les besoins en ventilation de l'atelier : le volume d'air neuf nécessaire pour remplacer l'air vicié et maintenir une qualité d'air acceptable. Ce volume dépend de la taille de l'atelier, du nombre d'occupants, des types de polluants et des réglementations locales. Il faut également définir le taux de renouvellement d'air — le nombre de fois par heure que l'air doit être renouvelé.

Faciliter l'élévation des flux d'air naturels

Il est important de tirer parti du flux d'air naturel. Les différences de température entre l'air intérieur et extérieur sont un moteur essentiel de la ventilation naturelle : pour faciliter l'élévation des flux, il est recommandé de créer des variations thermiques marquées. Les aérateurs doivent être placés de manière à profiter des courants d'air naturels — vents dominants ou différence de pression due aux écarts de température.

Éviter les zones de pollution

Les zones de pollution, où les polluants sont générés ou s'accumulent, doivent être identifiées : il est nécessaire de placer les aérateurs à proximité pour capturer et évacuer efficacement les contaminants. Les aérateurs doivent aussi être positionnés dans les zones les plus hautes de l'atelier pour laisser s'échapper l'air chaud et les contaminants.

Améliorer l'uniformité de la ventilation

Il faut garantir une ventilation uniforme dans tout l'atelier : les aérateurs sont répartis de manière à couvrir l'ensemble de l'espace de travail, en particulier les zones mortes où l'air ne circule pas efficacement.

Éviter les obstacles et aménagements

Les obstacles et aménagements (machines, étagères, équipements) peuvent perturber la circulation de l'air et réduire l'efficacité des aérateurs : ils doivent être pris en compte lors du choix de l'emplacement.

Respecter la réglementation incendie

L'aérateur statique est un dispositif passif qui peut favoriser l'évacuation des fumées : son fonctionnement repose sur la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du bâtiment, exploitée pour évacuer fumées toxiques et gaz de combustion lors d'un incendie. Certaines réglementations imposent des exigences spécifiques de taille et d'emplacement selon l'activité — leur respect est essentiel à la prévention des incendies et à la protection des personnes.

Dans le cadre de l'ingénierie du désenfumage, EOLIOS dimensionne aussi vos aérateurs statiques

Choisir la taille et le type des aérateurs statiques

Choisir l'emplacement

L'emplacement est un facteur clé d'une ventilation efficace : le choix doit tenir compte de plusieurs paramètres (géométrie, sources de chaleur, vents dominants, obstacles) pour garantir une circulation optimale de l'air.

Définir la taille optimale

La taille est un critère important : il faut choisir des aérateurs dont le débit d'air est suffisant pour répondre aux besoins, tout en veillant à ce que la vitesse d'air maximale à la sortie reste dans la plage de fonctionnement optimal du dispositif.

Déterminer le nombre d'aérateurs

Le nombre d'aérateurs découle du débit total à extraire rapporté au débit unitaire de l'aérateur retenu, et de l'exigence de couverture uniforme du volume : on multiplie et on répartit les dispositifs jusqu'à supprimer les zones mortes tout en respectant les vitesses de sortie admissibles.

Prendre en compte les systèmes mécaniques existants

Avant de dimensionner, il faut comprendre les systèmes d'insufflation ou d'extraction mécaniques déjà présents (ventilateurs, extracteurs). Le dimensionnement des aérateurs doit s'adapter à leurs débits pour obtenir un équilibre optimal entre flux mécaniques et naturels. Une analyse approfondie permet une collaboration harmonieuse entre aérateurs statiques et systèmes mécaniques ; l'expertise d'un spécialiste en mécanique des fluides est indispensable.

Dimensionner selon les entrées d'air

Il est essentiel de prendre en compte le dimensionnement des entrées d'air : elles assurent l'apport d'air frais, en complément des aérateurs qui évacuent l'air vicié. Entrées et exutoires doivent être en connexion aéraulique cohérente.

Considérer l'acoustique et la facilité d'entretien

D'autres facteurs comptent : des aérateurs plus silencieux pour ne pas perturber le voisinage, économes en énergie pour réduire les coûts, la question des volatiles et parasites selon l'activité, et enfin des dispositifs faciles à installer et à entretenir.

Comment dimensionner précisément des aérateurs statiques ?

Quels principes physiques étudier ?

Le dimensionnement est une étape cruciale d'un système de ventilation naturelle efficace. Il faut prendre en compte plusieurs facteurs : le plan de pression neutre, les coefficients de pression et la répartition des pressions statiques de surface.

Étude CFD des coefficients de pression

Le vent exerce une force sur les aérateurs, avec un impact significatif sur leur fonctionnement. Lorsque le toit est exposé au vent :

• une surpression se crée sur la face exposée au vent ;
• une dépression se crée sur le versant opposé ;
• la dépression aspire l'air intérieur ; une surpression proportionnelle à la force du vent s'établit dans le volume, créant la circulation naturelle ;
• les zones en surpression favorisent les entrées d'air, celles en dépression les sorties d'air ;
• les dépressions aux exutoires sont le moteur de la ventilation : la dépression en toiture doit être assez forte pour convertir tous les ouvrants bas en entrées d'air.

Qu'est-ce que le tirage thermique ?

Le tirage thermique repose sur la différence de densité entre air chaud et air froid : chauffé par une source (foyer, chaudière), l'air devient moins dense et monte naturellement. Il influence directement l'efficacité des aérateurs et se calcule selon la différence de température intérieur/extérieur, la hauteur de la cheminée d'évacuation et la configuration de l'aérateur. Le vent peut modifier les flux thermiques et créer des turbulences : cette interaction doit être prise en compte.

Analyse et principe du plan de pression neutre

Qu'est-ce que le plan de pression neutre ?

Le plan de pression neutre est crucial pour dimensionner les ouvrants soumis au tirage thermique : c'est un plan horizontal imaginaire où la pression interne égale la pression atmosphérique externe. À son niveau, les orifices d'entrée d'air sont peu efficaces ; au-dessus, la pression interne est supérieure — zone idéale pour les sorties d'air ; en dessous, une zone de dépression se crée — emplacement préférentiel pour les entrées d'air.

Points clés à retenir

• Au niveau du plan neutre, les orifices d'entrée et d'extraction sont peu efficaces ;
• Au-dessus, la pression interne dépasse l'externe : les sorties d'air doivent s'y situer (en tenant compte des effets de vent qui peuvent annuler ponctuellement le tirage) ;
• En dessous, la dépression rend l'emplacement idéal pour les entrées d'air.

Lors de la conception : la hauteur du plan neutre doit être prédéterminée, la différence de pression disponible répartie entre entrées et sorties, et la position précise du plan ainsi que la disposition des bouches vérifiées par une méthode itérative.

Expertise : conception de la ventilation naturelle industrielle

Expertise : dimensionnement de cheminées industrielles