Lors de la conception d'un dispositif de captage inducteur, l'ordre correct des opérations à suivre est le suivant :
- respecter les règles générales de conception ;
- déterminer, en fonction du procédé et du mode de génération des polluants, la vitesse de captage à mettre en jeu au point d'émission ;
- à partir de cette vitesse et de la distance entre le dispositif de captage et la source, calculer le débit d'aspiration nécessaire ;
- à partir de ce débit et en fonction des critères de distribution des vitesses, de pertes de charge, de bruit aéraulique et de vitesse de transport de l'air pollué, déterminer les dimensions des ouvertures du dispositif de captage et des canalisations.
Les vitesses d'air induites en direction du dispositif de captage doivent être réparties uniformément sur toute la zone d'émission des polluants ou, à défaut, être supérieures aux valeurs minimales indiquées dans le tableau 1.
Tableau 1 : Exemples de valeurs minimales des vitesses de captage à mettre en jeu au point d'émission
(source : INRS – Brochure ED695 "Principes généraux de ventilation")
| Conditions de dispersion du polluant | Exemples | Vitesse de captage (m/s) |
|---|---|---|
| Émission sans vitesse initiale en air calme |
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0,25 – 0,5 |
| Émission à faible vitesse en air modérément calme |
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0,5 – 1,0 |
| Génération active en zone agitée |
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1,0 – 2,5 |
| Émission à grande vitesse initiale dans une zone à mouvements d'air très rapides |
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2,5 – 10,0 |
La vitesse d'air en un point situé à proximité d'un dispositif de captage inducteur dépend du débit d'aspiration, de la distance à l'ouverture, de la forme du dispositif de captage, de la présence d'écrans. On distinguera trois types de dispositifs de captage inducteurs :
- les bouches d'aspiration dont l'ouverture est circulaire ou rectangulaire avec dans ce dernier cas L/l < 5 ; (L = Longueur ; l = largeur) ;
- les fentes d'aspiration, longues et étroites, avec L/l > 5 ;
- les buses d'aspiration, de petite taille, utilisées pour les systèmes d'aspiration à faible débit et grande vitesse d'air, à proximité immédiate de la source.
Pour assurer un captage efficace, les dimensions d'un dispositif de captage inducteur doivent être en rapport avec l'étendue de la zone d'émission des polluants et l'air aspiré doit être réparti uniformément dans l'ouverture. Les relations empiriques reliant le débit d'aspiration, Q, la distance entre le dispositif de captage et le point considéré, X, et la vitesse d'air induite dans l'axe du dispositif, V, sont indiquées dans le tableau 2.
Tableau 2 : Relations entre le débit d'aspiration et les vitesses d'air induites devant un dispositif de captage inducteur
(source : INRS – Brochure ED695 "Principes généraux de ventilation")
a) Cas des bouches d'aspiration (L/l < 5)
| Débit d'air | ||
|---|---|---|
| Bouche isolée sans collerette |  |
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| Bouche isolée avec collerette |  |
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| Bouche sans collerette reposant sur un plan |  |
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| Bouche avec collerette reposant sur un plan |  |
 Pour X assez grand*  |
| Hotte en dôme |  |
4 côtés ouverts : 2 côtés ouverts, l et L  |
*les surfaces d'égale vitesse sont alors des quarts de sphère
l, L (m) : largeur et longueur de la bouche;
A = l × L (m2) : section de la face ouverte de la bouche;
V (m/s) : vitesse d'air induite à la distance X (m);
P (m) : Périmètre de la source;
Q (m3/s) : débit d'air.
Formules valables pour X petit devant les dimensions de la bouche et pour une zone située près de l'axe de celle-ci (à au moins 2X des bords de la bouche).
b) Cas des bouches d'aspiration (L/l > 5)
| Débit d'air | ||
|---|---|---|
| Fente isolée sans collerette |  |
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| Fente isolée avec collerette |  |
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| Fente sans collerette appuyée sur un plan |  |
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| Fente aspirant dans un volume limité par deux plans |
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l, L (m) : largeur et longueur de la bouche;
V (m/s) : vitesse d'air induite à la distance X (m).
Formules valables pour X > 0,4×l
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Remarque On notera que, dans la troisième colonne du tableau 3, des réductions de débit très importantes peuvent être obtenues en ajoutant des parois, des écrans, des collerettes… |
Dans de nombreuses applications, les relations entre la vitesse d'air induite et le débit d'aspiration ne sont pas connues. C'est par exemple le cas des buses de captage intégrées aux outils portatifs, ou encore lorsque les dispositifs de captage ont une forme géométrique compliquée ou semi-enveloppante (touret de meulage, machines à bois…). Plusieurs dispositifs peuvent être utilisés pour répartir les vitesses d'air à l'entrée des dispositifs d'aspiration : convergent, fentes linéaires, fentes de largeur variable, aubes directives, grilles perforées à faibles taux de perforation, filtres associés à un caisson de répartition…
Deux règles empiriques peuvent être retenues :
- dans le cas de la répartition par convergent, l'angle intérieur optimum est de 60° et ne doit en aucun cas dépasser 90° ;
- dans le cas de fentes associées à un caisson de répartition, la vitesse d'air dans les fentes (souvent fixée aux environs de 5 à 10 m/s) doit être au moins égale à deux fois la vitesse d'air moyenne dans le caisson.
Enfin, un procédé de captage original consiste à associer à un dispositif de captage inducteur un écoulement secondaire engendré par un jet d’air ou par une seconde aspiration. Il se crée une paroi immatérielle séparant l’écoulement d’air pollué allant vers la fente inductrice et l’écoulement d’air secondaire propre. Ce procédé, qu’il ne faut pas confondre avec certains types de dispositifs de captage récepteurs utilisant des jets d’air (systèmes "push-pull"), permet, à efficacité égale, de mettre en œuvre des débits d’aspiration réduits, d’où des gains en coût d’installation, d’épuration ou de chauffage de l’air neuf.
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Pour plus de détails Se référer à la rubrique les captages inducteurs |
Extraits du Guide pratique de ventilation INRS "Principes généraux de ventilation" (ED 695) reproduits avec l'autorisation de l'INRS (guide téléchargeable gratuitement)