Pourquoi effectuer une régulation de la pression ?

• Pour maintenir une pression constante au sein d’un environnement maîtrisé.
• Parce que la réglementation sectorielle l’impose.

Quelles sont les conditions nécessaires ?

• Que le débit de fuite du local soit compatible avec les objectifs visés.
• Que les organes aérauliques (soufflage et extraction) soient correctement dimensionnés pour atteindre et maintenir la consigne de pression.

Calcul de la pression ambiante attendue

Avec :

• ρ (ou p) : Masse volumique de l’air selon la température (kg/m³)
• ΔV : Différence de débit volumique entre le soufflage et l’extraction (m³/h)
• A : Surface totale des fuites du local (m²)
• μ : Coefficient de décharge (dépendant de la géométrie de la pièce)

Exemple d’application

Sur le graphique ci-dessus, pour une différence de débit donnée (120 m³/h), si la surface totale des fuites diminue (de 0,01 m² à 0,005 m²), on observe une augmentation sensible de la différence de pression (passant de 15 Pa à 48 Pa).

Qualité requise pour les systèmes de régulation de pression d’air

Pour réguler efficacement une pression, l’estimation du différentiel entre air extrait et air insufflé joue un rôle déterminant. Plus cet écart est réduit, plus l’obtention d’une régulation stable s’avère complexe. C’est pourquoi, pour une consigne ambiante identique, certaines installations fonctionnent sans encombre tandis que d’autres atteignent leurs limites opérationnelles.

Pour estimer la différence de volume d’air requise (ΔV), l’équation (1) peut être transposée comme suit :

Avec :

• ΔV : Débit volumique différentiel (air soufflé − air extrait) [m³/h]
• ΔP_set : Valeur de consigne de pression [Pa ou kg/(m·s²)]
• ρ (ou p) : Masse volumique de l’air à 20 °C = 1,2 kg/m³
• A : Surface de fuite équivalente [m²]
• μ : Coefficient de décharge des ouvertures (selon la géométrie du local). Pour une géométrie classique, la valeur retenue est μ = 0,72.

Cas 1 – Local à très haute étanchéité :
Surface totale des fuites A = 0,001 m².
Cela équivaut à un interstice d’environ 1 mm sous une porte ou à un orifice de 3,5 cm de diamètre.

Cas 2 – Local à étanchéité standard :
Surface totale des fuites A = 0,015 m².
Cela correspond à un jour d’environ 15 mm sous la porte ou à une réservation circulaire d’environ 14 cm de diamètre.

Dans le premier cas (16,7 m³/h), maintenir une pression stable requiert des actionneurs de haute précision et une instrumentation ultra-sensible. Dans le second scénario (251 m³/h), la régulation gagne en stabilité mais impose un débit d’air bien supérieur que le réseau de gaines doit être capable d’absorber.
En conclusion, le choix du matériel de régulation doit être strictement dimensionné selon les contraintes aérauliques réelles du bâtiment.

1 – Régulation de la pression sur une unité

Pour asservir un local en dépression ou en surpression, on peut agir soit sur une unité de soufflage, soit sur une unité d’extraction. Le régulateur de pression mesure l’écart de pression entre le local et une référence extérieure, puis module la position du volet sur le registre motorisé selon la consigne débitmétrique.

Afin de juguler tout phénomène oscillatoire provoqué par les perturbations aérauliques en gaine, on veillera à optimiser la boucle de régulation en ajustant le temps d’intégration du régulateur (action intégrale).

Cette boucle d’asservissement peut être implémentée au choix sur l’insufflation ou sur l’extraction.

2 – Régulation de la pression sur plusieurs unités

Pour fiabiliser le maintien en pression du local, la stratégie consiste à réguler non plus sur une seule boîte à débit variable, mais en action conjointe sur deux organes : le soufflage et l’extraction.

Maintien en dépression :

Le régulateur réduit en priorité le débit sur l’unité de soufflage pour atteindre la consigne. Si la dépression requise n’est pas obtenue alors que le volet de soufflage est en butée fermée, l’automate pilote l’unité d’extraction en accélération pour satisfaire la pression cible.

Maintien en surpression :

Le régulateur bride d’abord l’unité d’extraction en réduisant l’air repris. Si la consigne n’est pas atteinte avec l’extraction totalement fermée, le système force l’unité de soufflage à augmenter son apport d’air.

Ce principe de régulation en cascade soufflage/extraction montre ses limites structurelles dans les enceintes à très faible taux de fuite (animaleries confinées, salles propres ISO, laboratoires P3/P4). Les actionneurs et transmetteurs doivent alors être choisis pour leur haute résolution afin d’assurer une régulation stable sans pompage.

3 – Régulation de la pression en gaine

Plutôt que d’implanter un régulateur de débit dédié dans chaque local, la configuration repose sur un clapet de régulation asservi par servomoteur directement sur le collecteur principal.