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Maîtrise de l'énergie dans l'artisanat :
Traitements de surfaces
La ventilation des bains
Le captage des polluants à la source
En traitements de surfaces, un bain est caractérisé par son Niveau Global de Risque ou NGR qui est la résultante de deux indices : la toxicité du ou des polluants émis par le bain et la quantité de polluants émis en fonction de la température du bain.
NGR peut prendre les valeurs suivantes : I - II - III - IV - V - VI. La valeur I correspond au risque le plus élevé et la valeur VI correspond au risque le moins élevé.
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I ≤ NGR ≤ IV
>> Captage localisé obligatoire -
NGR = V
>> Captage localisé souhaité -
NGR = VI
>> Aucune condition particulière de captage n'est exigée
En fonction des contraintes techniques du procédé, du matériel et des locaux, il sera recherché un dispositif d'aspiration à la source (captage localisé) par ordre de priorité
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1 Les couvercles
>> A condition qu'ils soient suffisamment jointifs, ils permettent la mise en oeuvre de débits d'air nettement plus faibles que les autres dispositifs de ventilation. -
2 Les dispositifs enveloppants
>> Plus le captage est enveloppant et plus le débit d'air à mettre en oeuvre est petit. -
3 Les dispositifs sur cuve ouverte
>> Les débits à mettre en oeuvre deviennent rapidement importants lorsque la largeur du bain augmente. -
4 Aspiration Soufflage
>> Limité aux processus où le temps d'immersion des pièces est important par rapport au temps de transit. -
5 Les hottes
>> Les hottes nécessitent des débits d'air élevés. Elles sont sensibles aux courants d'air et se justifient pour des NGR V et VI ou pour des sources d'émission très chaudes.
Pour un même bain de traitements de surfaces, en fonction du dispositif de captage, le débit de ventilation à mettre en oeuvre peut varier d'un facteur 1 à 12 soit une puissance électrique de ventilation d'un facteur 1 à 10.
En conclusion, plus le captage est enveloppant et moins les consommations énergétiques de ventilation sont importantes.
Le réseau de ventilation
Il est important que l'installation de ventilation soit parfaitement conçue. En effet :
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Si les distances émission-extraction X sont multipliées par deux, alors les coûts énergétiques de ventilation sont multipliés par quatre.
- Si l'implantation des machines ou le réseau aéraulique est surdimensionné d'un facteur deux, alors les coûts énergétiques de ventilation sont multipliés par deux.
- Si le rendement global de ventilation (choix des moteurs et ventilateurs) est diminué de 10 %, alors les coûts énergétiques de ventilation sont augmentés de 20 %.
L'épuration des rejets gazeux
Les différents systèmes d'épuration sont les suivants :
- Traitement mécanique : un dévésiculeur arrête les aérosols par chocs dans un système de chicanes.
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Traitement chimique : le traitement de l'air a lieu par lavage fonctionnant par contact avec un liquide absorbant, dissolvant ou précipitant les produits à éliminer par l'action de certains réactifs. Il est préférable de placer un laveur de gaz sur chaque réseau spécifique de ventilation.
Les laveurs sont de deux types :Laveur à garnissage : l'épurateur est rempli d'éléments qui retardent l'écoulement du liquide à travers l'appareil et assurent un temps de contact important.
Laveur à pulvérisation : le contact est assuré par l'augmentation de l'interface air/eau grâce à une fine pulvérisation.
A la suite d'un lavage, l'air est généralement chargé en aérosols qu'il convient d'éliminer par un dévésiculeur ou séparateur de gouttes.
En général, le transport des polluants peut être organisé en trois collecteurs différents : les acides - bases, le chrome et les cyanures.
La récupération de chaleur par échangeur thermique sur la ventilation des bains de traitements de surfaces en hiver
Afin de compenser l'air extrait par la ventilation des bains de traitements de surfaces, de l'air neuf extérieur est introduit dans les locaux de production.
En hiver, une récupération de chaleur par échangeur thermique peut être envisagée afin de réchauffer l'air neuf introduit et ainsi économiser l'énergie utilisée pour le chauffage des ateliers de production. Cela permet également de ne pas surdimensionner l'installation de chauffage.
Les échangeurs thermiques les moins onéreux et les plus couramment utilisés sont les échangeurs à plaques, rotatifs et à l'eau :
| Type d'échangeur thermique | Transfert de chaleur | Efficacité | Température d'emploi | Investissement | Fonctionnement |
|---|---|---|---|---|---|
| A plaques | Convection-Conduction | 60% | 200 à 300° C | + + | Nul |
| Rotatif | Accumulation de chaleur dans un matériau | 70 à 80% | Jusqu'à 300° C | + | Moteur de rotation |
| A double batterie (à l'eau) |
Par fluide caloporteur (eau) sans changement d'état | 30 à 50 % | Limitée par la température d'ébulition du fluide caloporteur (100° C) | + + + | Pompe de circulation |
La récupération de chaleur par échangeur thermique est économiquement intéressante pour des débits extraits supérieurs à 5 000 m3/h pour des ateliers chauffés au propane ou à l'électricité et supérieurs à 10 000 m3/h pour des ateliers chauffés au gaz naturel ou au fioul domestique.