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Évolutions et exigences des centrales de traitement d’air : revue sur 50 ans

Jean-Jacques Cathelineaud | 25 avril 2018 |

Aujourd’hui, les centrales de traitement d’air (CTA) font partie intégrante de tous nos systèmes de ventilation et de conditionnement d’air. Mais quel chemin parcouru depuis leurs premières apparitions ! Revue sur les différentes exigences et évolutions des cinquante dernières années.

Jusqu’au début des années 1960, les applications qui nécessitaient un traitement d’air étaient traitées soit au moyen de composants intégrés dans des enveloppes maçonnées (ventilateur, batterie, etc.) ou dans des structures métalliques habillées de panneaux « simple peau ». À cette période, l’entreprise d’installation déterminait les caractéristiques des composants afin de répondre aux différents besoins. À partir du milieu des années 1960, quelques constructeurs, qui venaient souvent du monde des générateurs d’air chaud et des aérothermes, ont commencé à proposer des équipements manufacturés qui permettaient aux installateurs de commander des équipements préfabriqués (par exemple « caisson filtre + batterie + ventilateur »), mais les combinaisons restaient relativement simples et surtout les enveloppes des caissons étaient toujours « simple peau ».

 

Années 1970 et 1980

On peut dire que c’est vraiment à cette période que la centrale de traitement d’air a pris son essor. Le nombre de fabricants a augmenté sensiblement du fait de la demande du marché, permettant des évolutions tant dans la partie conception que dans les possibilités techniques offertes. Après une configuration basique telle que les simples flux, les versions doubles flux commencèrent à voir le jour. L’intégration de récupérateurs d’énergie fit son apparition, particulièrement dans les pays du nord de l’Europe. Du point de vue de la fabrication, les parois des centrales qui n’étaient composées que d’une simple tôle, avec parfois un isolant collé côté intérieur, évoluèrent vers des panneaux-sandwichs type double peau. Leurs épaisseurs au fil du temps passèrent de 20 mm pour les débuts à 50 mm maintenant, voire 60 mm chez certains fabricants. Il en va de même pour les équipements internes tant sur la partie échangeur (type et version de batterie) que sur la partie filtration, cette dernière évoluant en fonction des avancées dans ce domaine (classification, dimension, etc.)


Années 1990

À partir des années 1990, une première norme est apparue sur les CTA. Elle avait pour but de quantifier les caractéristiques de l’enveloppe de ces dernières. En effet il y avait à cette période une multitude de fabricants et il était très difficile de faire une distinction qualitative entre les différentes marques et modèles. Cette première norme qui apparaît au mois de juillet 1998 est la norme EN 1886. Elle concerne les performances mécaniques du caisson de la centrale de traitement d’air (tableau A).

 

Années 2000

Au début des années 2000, ce sont les performances de l’ensemble de la CTA ainsi que certains composants qui sont certifiés, selon la norme NF EN 13053. Les points essentiels qui y sont traités sont les suivants : • Classification et performance du caisson de traitement d’air, tant sur les performances aérodynamiques qu’acoustiques.

• Instructions relatives à l’installation, au fonctionnement et à la maintenance.
• Exigences en matière d’hygiène pour des applications spéciales. Dans ce chapitre sont abordés en particulier les points suivants :

- accessibilité en amont et en aval via des trappes à tous les éléments pour des opérations de nettoyage ;

- interdictions des profilés ou joints

semi-ouverts dans la vaine d’air ;

- les vis ou autres composants similaires ne doivent pas dépasser des parois ;

- d’autres points y sont spécifiés comme la présence de hublot et d’éclairage dans les caissons, l’étanchéité à l’air de l’enveloppe ou encore la prévention pour la condensation et les vidanges des humidificateurs.

• Composants et sections des caissons de traitement d’air. Un point concernant l’hygiène y est également abordé en ce qui concerne le positionnement de la section ventilation, à savoir son positionnement pour réduire les débits de fuite d’air côté aspiration. Un premier focus y est fait sur la partie énergétique, se traduisant par les points présentés dans les tableaux B, C et D. Sur la continuité des deux premières normes, une troisième plus orientée sur la performance de la centrale est apparue en juillet 2007, l’EN 13779. Elle a été remplacée en août 2017 par les normes EN 16798-3 et EN 16798-4. Deux points principaux sont détaillés, à savoir la partie bloc motoventilateur et la partie filtration.

 

Puissance spécifique du ventilateur (PSFP)

La puissance spécifique du ventilateur est une valeur simple permettant de déterminer l’efficacité du transport de l’air dans un système donné. Sa classification est faite suivant les valeurs du tableau E. Suivant les étages de filtration intégrés dans la CTA, ces valeurs doivent être majorées en conséquence (tableau F).


Années 2010

Les économies d’énergie devenant une priorité, certains produits manufacturés sont contraints d’afficher des classes énergétiques. Concernant les centrales de traitement d’air, c’est l’association Eurovent qui gère le label. Comme le montre le tableau G, quatre éléments sont retenus pour la détermination des classes : • la vitesse d’air dans la section de la centrale de traitement d’air ;

• l’efficacité du récupérateur d’énergie ;

• la perte de charge du récupérateur d’énergie ;

• le rendement du système ventilateur. Récemment, une directive européenne oblige la construction des centrales de traitement d’air à répondre à certaines exigences énergétiques (figure 1).

Le 26 novembre 2014, le décret européen 1253/2014/EG impose des orientations sur les exigences énergétiques. La directive européenne ErP 2009/125/EG (Energyrelated- Products-Directive) ou Ecodesign concerne l’efficacité énergétique à atteindre dans le domaine du traitement d’air. Les obligations sont les suivantes avec deux paliers, le premier au 1er janvier 2016, le second au 1er janvier 2018 (tableaux H et I). Une autre certification créée par Eurovent portant la référence RS 6/C/011-2017 vient de faire son apparition depuis décembre 2017 (figure 2). Elle concerne un classement hygiène des CTA. Trois niveaux d’exigence ont été établis :

• niveau 1 pour les écoles, bureaux et hôtels ;

• niveau 2 pour les hôpitaux ;

• niveau 3 pour les process agroalimentaires, l’industrie pharmaceutique, les salles propres ou équivalent. Ces différents niveaux d’exigence se traduisent par des obligations :

• En usine : exemple pour le niveau 3, le nettoyage des centrales avant leur expédition doit être réalisé

• la perte de charge du récupérateur d’énergie ;

• le rendement du système ventilateur. Récemment, une directive européenne oblige la construction des centrales de traitement d’air à répondre à certaines exigences énergétiques (figure 1). Le 26 novembre 2014, le décret européen 1253/2014/EG impose des orientations sur les exigences énergétiques. La directive européenne ErP 2009/125/EG (Energyrelated- Products-Directive) ou Ecodesign concerne l’efficacité énergétique à atteindre dans le domaine du traitement d’air. Les obligations sont les suivantes avec deux paliers, le premier au 1er janvier 2016, le second au 1er janvier 2018 (tableaux H et I). Une autre certification créée par Eurovent portant la référence RS 6/C/011-2017 vient de faire son apparition depuis décembre 2017 (figure 2). Elle concerne un classement hygiène des CTA. Trois niveaux d’exigence ont été établis :

• niveau 1 pour les écoles, bureaux et hôtels ;

• niveau 2 pour les hôpitaux ;

• niveau 3 pour les process agroalimentaires, l’industrie pharmaceutique, les salles propres ou équivalent. Ces différents niveaux d’exigence se traduisent par des obligations :

• En usine : exemple pour le niveau 3, le nettoyage des centrales avant leur expédition doit être réalisé. 125

• Sur les composants, par exemple pour les pas d’ailette des batteries froides : pour le niveau 2, ils doivent être compris entre 2 et 2,5 mm alors que pour le niveau 3, c’est entre 2,5 et 3 mm.

• Sur la conception : ainsi, les dimensions des ouvertures (hauteur et largeur) pour l’accessibilité à l’intérieur des caissons auront par exemple des valeurs minimales en fonction de la hauteur de la centrale de traitement d’air et du niveau d’hygiène.


Conclusion

On constate que beaucoup d’évolutions ont été réalisées pour les CTA, tant sur les aspects constructifs que sur la conception en lien avec l’évolution des normes, de la réglementation et des labels. D’énormes progrès ont été réalisés au niveau de la qualité de fabrication et des rendements des équipements, ceux-ci répondant aux exigences des zones traitées et des obligations énergétiques. Mais est-ce suffisant pour garantir le résultat escompté ? La mise en oeuvre des matériels sur le site ne doit pas être oubliée car suivant sa qualité, l’objectif sera atteint ou pas. Ce point ne pourrait- il pas être plus formalisé ? Ce sujet sera notamment évoqué lors du prochain colloque organisé par l’Aspec le 22 mars prochain à Lyon. Affaire à suivre.

A-Critères d’essais des unités modèles et des unités réelles




B-Classe de niveau de la vitesse moyenne de l’air dans l’enveloppe; C- Classes de puissance électrique consommée des mécanismes d’entraînement (ventilateurs); D-Classes de récupération de chaleur




E-Puissance spécifique du ventilateur ; F-Majorations de la puissance spécifique




G-Mode de classification




H-Récupération d’énergie SRC






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