QAI des bâtiments à pollutions spécifiques : 5 erreurs à ne plus commettre

Parole d'expert d'Hervé Miler, chef de Projet Aéraulique et Thermique au CETIAT.

La qualité de l'air en milieu industriel est un enjeu majeur tant pour assurer la santé des opérateurs que la qualité du produit fabriqué. Dans les locaux à pollution spécifique, lieux d'émission de poussières, brouillards ou divers effluents gazeux, des solutions de suppression d'émanation, de captage à la source voire de ventilation générale doivent obligatoirement être mises en place afin que les concentrations en polluant restent bien en-deçà des Valeurs Limites d'Exposition autorisées. Le sujet est d'autant plus essentiel qu'il impacte directement les consommations énergétiques.

Toutefois, ces problématiques ne sont pas toujours complètement maitrisées. L'air, contrairement à l'eau, est invisible et plus difficilement appréhensible, rendant plus délicat la compréhension des écoulements ou la détection de fuites. La rareté de l'offre de formation pratique directement dédiée aux problématiques de ventilation et de QAI rend sans doute la tâche plus complexe par ailleurs. Par conséquent, les dysfonctionnements potentiels ne vont parfois être constatés que sur du temps long, et de manière indirecte, par l'apparition de pathologies parmi les opérateurs, de dérive de qualité des produits ou au travers de l'accroissement des coûts énergétiques.

Parallèlement, on note de manière assez logique, que les contrôles aérauliques des installations sont souvent minimes. L'obligation légale de consigner dans un carnet de suivi ("Le Dossier d'installation") les performances d'origine ainsi que les évolutions est peu connue et donc rarement appliquée. En quelque sorte, les exploitants subissent parfois plus les systèmes qu'ils ne les contrôlent et sont souvent démunis face à telle dérive ou telle nouvelle problématique constatée. Des conseils simples peuvent toutefois être délivrés pour accompagner les industriels dans leur maîtrise de la QAI et des consommations.

#1 – S'interroger sur l'absolue nécessité d'émettre des polluants

S'il peut paraître illusoire ce premier point est pourtant primordial et souvent négligé. Le recours à des modifications radicales mais peu coûteuses des méthodes ou des moyens de production est un contributeur direct à l'amélioration de la QAI. Par exemple, il convient de privilégier l'utilisation de véhicules de manutention à propulsion électriques (autonomes ou non) plutôt que des engins à moteur thermique. C'est autant de sources de pollution en moins à traiter dans un atelier. Par exemple encore, une hygiène de combustion plus contrôlée pour les fours, ou des recours à des fluides de coupe alternatifs pour les métiers d'usinage, sont des actions puissantes pour la réduction des polluants potentiellement émis dans l'ambiance de travail ou pour la réduction des consommations en air.

#2 - Capter le polluant à la source plutôt que de le traiter par dilution : un facteur de 1 à 50 en termes de dépense énergétique

Le captage à la source des émissions de polluants augmente la QAI et réduit d'autant les dépenses énergétiques puisque moins gourmand en débits. C'est donc à ce titre une approche "gagnant-gagnant" : l'air est plus sain, et les débits à mettre en œuvre sont plus faible. Inversement, une réduction de la concentration des polluants par dilution dans une ventilation générale est moins efficace en termes de QAI et nécessite systématiquement des débits de plus grande ampleur. En conséquence, les coûts de chauffage ou de climatisation, directement proportionnels aux débits d'air circulants sont de facto réduits.

On observe en effet régulièrement que les débits à mettre en œuvre pour une solution de captage à la source sont régulièrement jusqu'à 50 fois inférieurs à ceux d'une solution de dilution par ventilation générale. Les dépenses énergétiques, en période de chauffage ou de climatisation, sont sur ce même ratio et par conséquent, le gisement d'économie est du même ordre. Cette réduction des coûts d'exploitation justifie les investissements nécessaires pour modifier ou adapter les systèmes de ventilation en place.

#3 - Un réseau aéraulique n'est pas un réseau électrique

Il est fréquent que, par manque de connaissance des réseaux aérauliques, des erreurs d'appréciation viennent entraver l'efficacité du système. Par exemple, un élément aéraulique supplémentaire, qu'il soit passif (conduit, filtre, etc.) ou actif (ventilateur, cheminée, etc.), et connecté sans réflexion préalable à un réseau aéraulique déjà en place, dégradera potentiellement l'équilibre et les performances de l'ensemble. Cela aura pour conséquence de diminuer l'efficacité de la ventilation et de compromettre la QAI dans l'environnement de travail.

Une modification du système de ventilation doit donc au contraire systématiquement être étudiée au préalable. L'erreur courante est de considérer qu'un réseau aéraulique emprunte aux mêmes règles qu'un réseau électrique de l'habitat, et que l'on peut en quelque sorte "connecter" un nouvel élément sans impacter l'existant, tel un appareil domestique supplémentaire sur une multiprise.

#4 - Maintenance du réseau : attention à l'encrassement et au bornage électrique

La maintenance du réseau est elle aussi primordiale et est à réaliser une fois par an au minimum. Cela comprend le nettoyage des gaines de ventilation mais aussi, voire surtout, l'entretien du ventilateur que ce soit l'axe de l'hélice ou les pales. En effet, les dépôts sur les pales de ventilateur, à l'instar du givrage sur une aile d'avion, ne peuvent que dégrader leur signature aérodynamique et donc les triangles de vitesses résultants. Le débit produit est alors obligatoirement plus faible (bien que l'impact réel dépende du point de fonctionnement du système et du ventilateur). Un nettoyage insuffisant du ventilateur est ainsi la cause principale de moindre performance dans environ 10% des problématiques de ventilation.

Par ailleurs, il n'est pas rare d'observer que les ventilateurs soient branchés électriquement de manière inversée. C'est une erreur hélas classique sur un bornier ou sur une armoire électrique et la cause principale de défaillance observée environ dans 20 % des cas. Elle n'est pas immédiate à détecter notamment pour les ventilateurs centrifuges pour lesquels une rotation inversée de la roue ne modifie pas le sens de circulation de l'air. Ainsi, pour une extraction par exemple, l'aspiration est toujours ressentie, mais avec des débits effectifs pouvant être 10 à 50 fois moindres que les valeurs prévues et donc avec une QAI dans l'atelier dégradée.

#5 - Une aspiration n'est pas un soufflage à l'envers

Lors de l'analyse d'un système d'aspiration, il est important de comprendre que l'origine de l'air extrait n'est pas monodirectionnelle mais au contraire multidirectionnelle. Les lignes de courant allant à l'aspiration sont ainsi issues de tout l'espace immédiat. L'air aspiré n'est donc pas que de l'air vicié, mais aussi de l'air issu des zones voisines non polluées, entrainé par la dépression générée.

Ainsi, les surfaces d'iso-vitesse et d'iso-pression s'apparentent à des topologies souvent cylindriques ou sphériques, mais rarement rectilignes (sauf cas particuliers des sorbonnes ou des cabines d'aspiration). En d'autres termes, une aspiration ne saurait être "balistique" ou avoir de "portée". Une aspiration n'est donc pas un soufflage " à l'envers ". Cet aspect multidirectionnel est essentiel dans le calcul des débits nécessaires et dans la compréhension générale des phénomènes d'aspiration et d'efficacité de captage.

Pour monter en compétence sur le sujet de la qualité de l'air, les industriels peuvent se rapprocher d'organismes indépendants (tels que l'INRS, l'ADEME, le CETIAT…) qui proposent des études ou de la formation. Des spécialistes sont à leur disposition pour partager leur connaissance ou conseiller. Ils ont parmi leurs missions de diagnostiquer, d'expliquer et d'accompagner les industriels dans leur problématique de QAI et de consommations énergétiques.