60% d’économies d’énergie en cuisine professionnelle

Par Marc BARITAUD - Société SAFTAIR - Février 2014

LA PROBLEMATIQUE



Implantation des iris bleu


Iris bleu



Interface utilisateur

Les cuisines professionnelles demandent de gros débits d'extraction et forcément de réchauffer de gros volumes d'air neuf. La réglementation thermique RT 2012 dans le neuf et le simple fait bien légitime de vouloir réduire les consommations d'énergie en rénovation, nous pousse à concevoir différemment les systèmes de ventilation des cuisines professionnelles.

Ventilation cuisines pro

Solution d’optimisation des débits par une régulation automatique des débits

Réduire les débits d'air ou plutôt mieux les répartir est un premier acte d'économie d'énergie. Mais gérer les débits dans le temps pour les adapter aux besoins ponctuels est un deuxième acte de gestion aussi important si ce n'est plus. Autrement dit, adapter les volumes d'air extraits et insufflés à la variabilité des dégagements de chaleur, de fumée et vapeur des équipements de cuisson.
L'approche malheureusement trop fréquente d'envisager un niveau beaucoup trop faible des débits pour en justifier son intérêt économique, conduit trop souvent au dysfonctionnement de la captation des polluants. La physique nous contraint à des minimums que certaines technologies peuvent atteindre dans une certaine limite. D'autres méthodes plus ordinaires, devront compenser leur manque d'efficacité par une augmentation des volumes d'air brassés.

Il faut savoir que la conception parfaitement optimisée d'une ventilation de cuisine, permet de faire jusqu'à 60% d'économies d'énergie comparativement à un dispositif traditionnelle.

Rappelons que l'énergie consommée pour ventiler une cuisine est aussi importante que celle utile au seul fonctionnement des équipements de cuisson. Une énergie aussitôt consommée, aussitôt rejetée.
Avant même d'envisager un dispositif de récupération de chaleur monté dans les circuits d'extraction, la priorité est bien d'en limiter le besoin. Pourquoi essayer de récupérer une partie de l'énergie consommée avant même d'avoir tout tenter pour la limiter ? De plus, les contraintes d'encrassement dues aux graisses véhiculées, rendent ces dispositifs peu efficaces dans le temps et surtout difficiles et coûteux à entretenir.

La configuration de la cuisine, la répartition des zones de cuissons et la concentration des équipements sont déjà les bases du choix de la technologie de captation. L'optimisation du niveau maximum utile des débits d'air étant la priorité absolue, la technique retenue entre une hotte et un plafond filtrant tiendra compte du rapport Nb d'équipements / Surface du local. Plus le rapport est fort, plus la technique du plafond filtrant est adaptée.

La détermination des débits maxi utiles dépendra à la fois du niveau des chaleurs latente et sensible dégagées par les équipements, de leurs foisonnements et de la technique de captation envisagée. C'est la raison pour laquelle, plusieurs notes de calcul sont souvent utiles pour statuer sur le principe de ventilation.

- Captation à la source via une hotte traditionnelle.
- Captation à la source via une hotte à haute efficacité (Induction par jet d'air).
- Captation en vrac via un plafond filtrant.

Captation à la source par des hottes

Alors que les hottes traditionnelles seront toujours plus énergivores en besoin d'extraction, le choix entre les hottes à haute efficacité et un plafond filtrant est propre à chaque opération. Une captation à la source « hotte » garde l'avantage en réduisant les dissipations calorifiques en ambiance. Elle peut aussi perdre tout intérêt suivant l'importance des surfaces libres périphériques. Surfaces conditionnées par la taille, la position et la hauteur d'implantation des hottes depuis les appareils de cuisson. Pour garantir la tenue des fumées et vapeurs au droit des hottes sans débordement parasite, le débit d'extraction devra s'adapté afin de générer une vitesse d'entrainement périphérique suffisante pour les cantonner. Le plafond filtrant quant à lui, répond aux critères inverses et peut donc suivant les données, être plus ou moins avantageux. Par principe, le plafond filtrant s'implante en élévation sur l'ensemble de la surface du local. Il offre par ce biais, l'avantage de profiter de volumes de cantonnement bien plus importants qui permet un fonctionnement avec beaucoup plus d'inertie et de souplesse.

Une ventilation efficace, confortable et économique en énergie ne s'improvise pas. Chaque réalisation a ses particularités qui en font un cas unique. Une première approche analytique de l'ensemble des données est primordiale pour faire le choix essentiel de la technique de ventilation la mieux adaptée.

L'ANALYSE ET LE SAVOIR FAIRE DE L'INDUSTRIEL

1°) Optimiser les débits d'air sur la base d'une hotte à haute efficacité

L'avantage d'une hotte « haute efficacité » réside sur sa capacité à bien cantonner les vapeurs et fumées qui, par élévation, s'échappent des équipements tout en réduisant fortement le besoin d'extraction d'air. La difficulté pour contenir le risque de débordements se situe principalement en partie basse du cantonnement de la hotte. L'appui de jets d'air induits en périphérie de ce même cantonnement, produit un effet happant et propulse les effluves vers les filtres pour y être évacuées. La vitesse d'entrainement d'air qui forme un barrage entre les équipements et toute la périphérie de la hotte, n'aura donc plus obligation à être aussi forte que dans le cas d'une hotte traditionnelle. D'où un besoin d'extraction moindre pour une efficacité de captation renforcée.

Le taux d'air induit s'effectuera dans une proportion de 10 à 40% du volume d'air extrait. Dans la limite de 10%, plus ce taux est faible, plus le besoin d'extraction diminue. Par contre, l'apport d'air à compenser et à réchauffer restera toujours plus important qu'avec un taux plus fort. Cependant, certains équipements de cuisson à fort dégagement de fumées et vapeurs s’accorderont plus à un faible taux induit de 10%. Ce choix devient un standard.

Pour exemple sur une application identique :
Hotte traditionnelle : Extraction : 10 000 m³/h / Compensation : 9500 m³/h (Dépression 5%)
Hotte 10% Induit : Extraction : 7 000 m³/h / Compensation : 5950 m³/h (Dépression 5%)
Hotte 40% Induit : Extraction : 10 000 m³/h / Compensation : 5500 m³/h (Dépression 5%)

Schema extraction dépression

Bien évidemment, le débit d'air neuf nécessaire aux jets d'air induits n'a pas être réchauffé. Cependant, dans le choix d'un faible taux induit (10%), l'investissement pouvant primer sur la rentabilité, une version plus économique ou se mêle air induit et air compensé sera préférée. Au-delà, la dissociation des deux flux est préférable.

L'équilibrage du dispositif de ventilation impose d'apporter 95% du volume extrait. Les 5% restant permettront de placer la cuisine en légère dépression pour contenir les odeurs. L'introduction d'air neuf est souvent à l'origine des défaillances d'extraction. Une ambiance trop perturbée par des mouvements d'air incontrôlés. Il faut toujours préférer la diffusion basse vitesse qui agit par déplacement d'air contrairement aux diffuseurs plafonniers classiques qui par leur fonction à fort brassage, engendrent des mouvements d'air parasites. La compensation d'air nécessaire peut être soufflée via la hotte elle-même.

C'est le traitement de cet air neuf réintroduit, qui est la principale dépense en énergie.

Les différentes versions de hottes à haute efficacité (Induction ou Inducto-compensé)

Le choix d'une hotte « haute efficacité » s'impose assez vite malgré le surcoût. De même qu'il sera plus homogène d'intégrer la compensation d'air directement au niveau des hottes. Pour ce faire, deux principes existent. Une amenée d'air neuf commune alliant les jets induits et la compensation ou deux alimentations séparées.

Schémas de principe double flux

2°) Optimiser les débits d'air sur la base d'un Plafond Filtrant

Le Plafond Filtrant est une autre solution très efficace pour réduire les besoins en débit d'air. Son principal avantage réside sur sa capacité à envelopper l'ensemble des zones d'émanations et de profiter d'un volume de stockage important (cantonnement). Ce qui apporte une plus grande inertie pour l'évacuation. Contrairement aux hottes, cette inertie permet de lisser les pics d'extraction et donc d'en réduire la moyenne. De même, lorsque le niveau d'extraction utile est dominé par l'ampleur du développé périphérique des hottes, le plafond filtrant s'impose largement. Nous rappellerons que le respect des vitesses minimums de captation associées à ce développé, garantira l'efficacité des hottes.

Pour parfaire l'équilibre aéraulique du local, la base du plafond filtrant servira aussi à la compensation d'air nécessaire. L'implantation des zones de soufflage dans l'environnement de la cuisine doit faire l'objet d'une parfaite connaissance des positions et du type des appareils de cuisson. Cet apport d'air est réalisé au travers de linéaires de diffuseurs basse vitesse souvent disposés en périphérie du plafond. Vitesse de soufflage > à 0.6 ms.

Plafond filtrant Saftair

3°) Gérer les débits d'air avec un système intelligent de régulation: économie d'énergie jusqu'à 60% par la modulation automatique et instantanée des besoins en ventilation.

Nous l'avons vu, l'efficacité de captation des polluants d'une cuisine professionnelle nécessite forcément de très gros apports d'air neuf. En moyenne, le taux de renouvellement d'air du local est rarement inférieur à 100 fois son volume par heure et peut rapidement avoisiner les 150 fois.

Il existe déjà des techniques de captation pouvant limiter au mieux ces apports, mais la physique à ses contraintes que seule la grandeur des masses d'air employées peut satisfaire.

En raison des dégagements émis par les équipements professionnels, le système de ventilation assurera à la fois l'évacuation des vapeurs grasses et des calories.

L'encrassement inévitable du circuit d'évacuation, rend déjà les dispositifs de récupération d'énergie traditionnels peu adaptés.

Les différentes étapes, tout au long du cycle de production, génèrent des besoins d'évacuation excessivement variables. Les coups de feu ne représentant en fait qu'une très faible partie du cycle.

Il faudra malgré tout, adapter un dispositif d'extraction à la hauteur des besoins extrêmes.

Au-delà de ces contraintes d'efficacité, le confort et la santé des occupants conditionnent inévitablement le traitement des apports d'air neuf. Il faudra donc réintroduire l'air neuf préalablement réchauffé en période froide. D'où un besoin en énergie non négligeable nécessaire à son traitement. Il peut même dans certains cas, être supérieur à celui nécessaire au seul fonctionnement des équipements de cuisine.

La technique de la ventilation intelligente repose sur trois évidences :

- Eviter les consommations inutiles avant même d'envisager en récupérer une partie.
- Evacuer et réintroduire l'air au juste besoin instantané.
- Admettre que la variation permanente des besoins ne peut être gérée manuellement.

La garantie de l'excellence du gain d'énergies tout en préservant l'efficacité de captation, passe avant tout par l'analyse instantanée du besoin et la réactivité du dispositif. Le système Concept AZUR figurant ci-dessous détecte les variations et transmet l'ordre de modulation en moins d'une seconde. Le dispositif s'attachera donc à évacuer et réintroduire le strict nécessaire en temps réel.

Dispositif de régulation automatique des besoins d'extraction en cuisine professionnelle

LES SOLUTIONS PRODUITS

Hottes à induction ECONOVA 500

Une toute nouvelle génération de hotte à haute efficacité vient compléter la gamme déjà très large de dispositifs de captation pour cuisine professionnelle.

La lèvre d'où provient le jet induit à haute vitesse est réglable tant en débit qu'en vitesse d'éjection.

La façade de la hotte est munie soit de plaques plaines, soit de diffuseurs d'air destinés à la compensation. Dans les deux cas, ces éléments sont facilement démontables sans outil afin d'accéder aux multiples réglages aérauliques, aux emplacements pour fixer les suspentes et aux réservations d'assemblage entre blocs. Le plénum isolé du soufflage interne est donc facilement nettoyable.

Le capteur est muni en standard de filtres à inertie. Deux versions sont proposées : ST85 et HT98 qui apportent respectivement un degré de filtration de 85% et 98% pour des particules de 10 microns. La version HT98 à la particularité de maintenir ce niveau d'efficacité sur une large plage de débit (50 à 100%) en gardant aussi ce niveau pour les particules de 6 microns.

L'éclairage peut être réalisé en basse consommation.

En option, le capteur peut être équipé de cassettes UV avec son dispositif de contrôle et de sécurité.

Econova 500

Econova 500

Plafonds filtrants (COMPACT, VOLUM ou HORIZON)

De par sa conception dite fermée le plafond filtrant présente la particularité d'extraire les vapeurs et les graisses, préalablement filtrées, par des capteurs simples ou doubles insérés dans un volume de cantonnement étanche. Les capteurs sont alors raccordés directement aux réseaux d'évacuation. Ce principe ne laissant aucune possibilité de dépôts de graisses sur les structures et autres équipements du bâtiment. Il répond de ce fait aux règles les plus strictes d'hygiène et de sécurité incendie.

Le plafond filtrant existe en version design qui, au-delà d'offrir les intérêts d'un dispositif de captation plafonnier, apporte des avantages complémentaires. Son concept inédit formé d'une succession de voutes concaves et convexes assure une parfaite fluidité de captation des polluants.

Vapeurs et chaleurs convergent inévitablement vers le point le plus haut du plafond au droit des lèvres de captation. Cheminement idéal réduisant fortement les temps d'absorption et donc la stagnation dans le cantonnement. Un cantonnement étanche formé par une ceinture périphérique et le jointement successif des voutes les unes aux autres.

Les plénums de diffusion isolés destinés au soufflage de l'air neuf sont munis d'éclateur d'air. Chaque diffuseur est monté sur charnière afin d'accéder facilement au plénum pour son nettoyage.

Les capteurs sont munis en standard de filtres à inertie. Deux versions sont proposées : ST85 et HT98 qui apportent respectivement un degré de filtration de 85% et 98% pour des particules de 10 microns. La version HT98 à la particularité de maintenir ce niveau d'efficacité sur une large plage de débit (50 à 100%) en gardant aussi ce niveau pour les particules de 6 microns.

L'éclairage peut être réalisé en basse consommation.

En option, le capteur peut être équipé de cassettes UV avec son dispositif de contrôle et de sécurité.

Dispositif de gestion des débits d'air : NATEXAIR CONCEPT AZUR

NATEXAIR Concept AZUR pilote automatiquement le système de ventilation en fonction des besoins instantanés. Il analyse instantanément des concentrations de vapeur et des dégagements de chaleur.

En confiant le pilotage des extracteurs et insufflateurs d'air de façon automatique au seul besoin instantané d'une zone de cuisson, l'optimisation des volumes d'air traités est considérable.

Une économie d'énergie jusqu'à 60% : avant même d'envisager la récupération de l'énergie dégagée par les équipements de cuisson, il est préférable de s'attacher avant tout à réduire les besoin en apport d'air extérieur. L'énergie nécessaire au seul traitement de ces volumes d'air est la principale dépense d'une ventilation. Elle est souvent aussi importante que celle utile au fonctionnement des équipements de cuisson. En optimisant ces apports d'air neuf au strict minimum des besoins instantanés, le gain en énergie peut alors atteindre 60% en comparaison à une installation traditionnelle.



Implantation des iris bleu


Iris bleu



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Cuisine – Traitement d'air – Désenfumage

Logo Saftair Ventilation des Cuisines Professionnelles : première activité dans laquelle Saftair s'est imposé comme leader de la ventilation, les cuisines professionnelles est aussi le premier secteur d'activité à avoir bénéficié de ses innovations. Aujourd'hui, les hottes et plafonds filtrants SAFTAIR forment certainement l'une des plus larges gammes du marché et s'appuient sur des milliers de références en France et à l'étranger.

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