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Régulation de pression dans un local

Pourquoi effectuer une régulation de la pression ?

  • Pour maintenir une pression constante dans un environnement
  • Parce que  la règlementation l’impose

Quelles sont les conditions nécessaires ?

  • Que le débit de fuite de la pièce le permette
  • Que les éléments aérauliques (de soufflage et d’extraction) soient correctement dimensionner pour atteindre et maintenir la pression demandée.

Calcul de la pression ambiante attendue

RDP Calcul de la pression ambiante attendue 1

  • Avec :
    p: Poids de l’air (fonction de la température) (kg/m3
    V : 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

RDP exemple pression

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

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

Pour réguler une pression, l'estimation de la différence de l'air extrait / air introduit joue un rôle clé. Plus cette différence est petite, plus il est difficile d'obtenir une régulation stable. Dans ce contexte, il est compréhensible que, pour une pression ambiante donnée, certains laboratoires ne rencontrent aucun problème alors que d'autres atteignent les limites de fonctionnement.

Pour être en mesure de faire une estimation de la différence de volume d’air souhaitée (V) , il est possible de transformer l’équation (1)

RDP Calcul de la pression ambiante attendue 2

Avec :

∆V : Différence de débit volumique (air soufflé – air extrait) [m3/h]
∆P set : Valeur de consigne de pression [Pa, kg/m. s2]
p: Densité de l'air (20°C) = 1.2 kg/m3
A : Surface de fuite [m2]
µ : Coefficient de décharge pour des ouvertures (dépend de la géométrie de la pièce). Pour une géométrie ordinaire on prendra un µ à 0.72
Pour un local a très bonne étanchéité :

v  Surface totale des fuites A = 0,001 m2

Cela correspond à un écart d'environ 1 mm au-dessous d’une porte ou d'un trou de diamètre 3,5cm environ.

RDP Calcul de la pression ambiante attendue 3

Pour un local avec une étanchéité standard:  

Surface totale des fuites A = 0,015 m2

Cela correspond à un écart d'environ 15 mm au-dessous de la porte ou d'un trou circulaire avec un diamètre d'environ 14 cm.

RDP Calcul de la pression ambiante attendue 4

Dans notre premier exemple de calcul (16.7 m3/h), pour maintenir une pression stable on comprend qu’il faudra des systèmes très sensibles et très précis. Dans le second cas (251m3/h), la tâche devient plus facile mais nécessite un débit plus grand que l’installation devra permettre. En conclusion il est important pour ce type de régulation de 


 
1- Régulation de la pression sur une unité

Pour maintenir une dépression ou une surpression dans un local, ont peut agir soit sur une unité de soufflage soit sur une unité d'extraction. Le régulateur de pression mesure la différence de pression entre le local et une référence exterieure, puis commande le clapet d'ouverture du registre motorisé en fonction de la quantité d'air souhaitée.
Afin d'éviter des phénomènes ocsillatoires indésirables dûent aux fluctuations de pression en gaine, on pourra optimiser la régulation en jouant sur le temps d'intégration du régulateur.

 Ce type de régulation peut s'executé soit sur une unité de soufflage soit sur une unité d'extraction.

regul p 1

 Figure 1 – Régulation de pression d'un local sur unité de soufflage.

 

 

 2- Régulation de la pression sur plusieurs unités

Afin d'optimiser le maintien de la pression dans le local, on pourra réguler non plus sur une seule boîte à débit variable, mais sur deux; soufflage et extraction.

Pour maintenir une dépression: Le régulateur va d'abord agir sur l'unité de soufflage en diminuant la quantité d'air soufflé pour atteindre la consigne. Si la consigne n'est pas atteinte quand l'unité de soufflage est fermée, le régulateur va agir sur l'unité d'extraction pour atteindre la consigne de pression.

Pour maintenir une surpression: Le régulateur va d'abord agir sur l'unité d'extraction en diminuant la quantité d'air repris pour atteindre la consigne. Si la consigne n'est pas atteinte quand l'unité d'extraction est fermée, le régulateur va agir sur l'unité de soufflage pour atteindre la consigne de pression.

Ce type de régulation en cascade soufflage/extraction atteint ses limites dans les locaux ayant un très faible débit de fuite, comme ceux que l'on trouve dans les animaleries, salles propres et laboratoires. Le matériel devra par conséquant être adapté afin de fournir une régulation précise et stable.

 

Regulation pression

Figure 1 – Régulation de pression d'un local sur unités de Soufflage / Extraction.

 

 3- Régulation de la pression en gaine

 La régulation de pression en gaine fait partie intégrante de la diffusion d'air dans les systèmes de climatisation. Pour les bâtiments constitués de longs couloirs et de nombreuses pièces identiques, les dépenses sont réduites quand la pression statique dans une section de gaine est régulée. Au lieu d'avoir un régulateurde débit dans chaque pièce, on utilise un clapet de fermeture à moteur contrôlé.

regulation pression gaine

Figure 1 – Régulation de pression en gaine