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Ce document est une introduction à la ventilation industrielle. Il fait partie d'une série de documents sur le sujet.
Les documents susmentionnés ne traitent pas de la qualité de l'air intérieur et de la ventilation générale qui est habituellement utilisée dans les bureaux, les résidences et autres milieux non industriels. Veuillez vous reporter au document Réponses SSTintitulé Qualité de l'air intérieur – Généralités pour obtenir de plus amples renseignements sur ces aspects.
La ventilation désigne le système mécanique d'un bâtiment qui fournit l'air extérieur « frais » et évacue l'air intérieur « vicié ».
Dans un lieu de travail, la ventilation sert à contrôler l'exposition aux impuretés, aussi appelées contaminants, en suspension dans l'air. Le système de ventilation choisi est couramment utilisé pour extraire les contaminants tels que les émanations, les poussières et les vapeurs dans le but d'obtenir un milieu de travail sain et sécuritaire. La ventilation peut être assurée par des moyens naturels, par l'ouverture d'une fenêtre par exemple, ou par des moyens mécaniques, tels que des ventilateurs ou des machines soufflantes.
Les systèmes industriels sont conçus pour faire sortir (extraction) et entrer (admission) une quantité d'air spécifique à une vitesse précise, ce qui garantit l'extraction des contaminants indésirables. Bien que tous les systèmes de ventilation respectent les mêmes principes fondamentaux, chacun de ces systèmes est conçu spécifiquement pour le type de travail et le taux de rejet de contaminants caractérisant le lieu de travail desservi.
Un système de ventilation remplit essentiellement quatre grandes fonctions :
L'installation d'un système de ventilation est considérée comme une « mesure d'ingénierie » ou un mécanisme technique permettant d'enlever ou de maîtriser les contaminants libérés dans les milieux de travail intérieurs. Elle constitue l'une des méthodes privilégiées pour limiter ou maîtriser l'exposition des employés aux contaminants présents dans l'air. Les autres façons de limiter les contaminants comprennent les mesures ci-après :
Un système de ventilation industriel comporte deux parties principales : un système d'alimentation en air frais et un système d'évacuation de l'air vicié.
En général, le système d'alimentation est un système de chauffage, de ventilation et de conditionnement de l'air (CVAC) qui se compose des éléments suivants :
Le système d'évacuation se compose des éléments suivants :
Les documents sur la ventilation industrielle présentent les éléments du système d'évacuation.
On distingue deux types principaux de systèmes de ventilation mécanique utilisés en milieu industriel, à savoir :
La ventilation industrielle générale permet de réduire la concentration de contaminants atmosphériques ou de contrôler la quantité de chaleur qui s'accumule dans les environnements industriels chauds en veillant à ce que l'air contaminé soit mélangé (dilué) avec de l'air neuf, propre et exempt de contaminants. Dans ce cas, on parle également de système de ventilation avec apport d'air neuf.
Un système de ventilation par aspiration à la source capte les contaminants directement à la source, ou à proximité de celle-ci, et les évacue à l'extérieur..
La ventilation avec apport d'air neuf fournit et extraie de grandes quantités d'air en direction et en provenance d'une partie d'un bâtiment. Un tel système fait habituellement appel à d'imposants ventilateurs d'extraction montés dans les murs ou dans le plafond d'une pièce ou d'un bâtiment.
Un système de ventilation avec apport d'air neuf limite les contaminants produits dans un lieu de travail en ventilant la totalité de la pièce ou des locaux. Un tel système répartit jusqu'à un certain point les contaminants dans l'ensemble des lieux de travail de sorte que même les personnes éloignées de la source de contaminants peuvent être affectées.
L'efficacité de la ventilation avec apport d'air neuf peut être accrue si le ventilateur d'extraction est installé à proximité des travailleurs exposés et que l'admission d'air neuf d'appoint est située en amont de ces travailleurs, afin que l'air contaminé soit aspiré hors de la zone respiratoire des travailleurs. Les figures 1 à 4 présentent des exemples des meilleures configurations de systèmes de ventilation, alors que la figure 5 présente un exemple de configuration inacceptable de système de ventilation avec apport d'air neuf.
Lorsque sa fonction consiste à limiter ou à maîtriser les contaminants chimiques présents dans l'air, la ventilation avec apport d'air neuf doit uniquement être utilisée dans les situations suivantes :
Il est par conséquent inhabituel de recommander un système de ventilation avec apport d'air neuf pour maîtriser ou limiter la concentration de produits chimiques dans l'air, sauf dans le cas de solvants dont les concentrations d'exposition admissibles sont supérieures à 100 particules par million.
Il importe de garder en tête que la ventilation avec apport d'air neuf, en qualité de méthode de protection des travailleurs, est néanmoins assortie de limites et de contraintes :
Les ventilateurs de table ou sur pied ordinaires sont également utilisés à l'occasion comme matériels de ventilation, mais ces ventilateurs ont plutôt pour effet de disperser les contaminants autour de la zone de travail sans les éliminer de façon efficace. L'ouverture des portes et des fenêtres peut assurer une certaine ventilation par apport d'air neuf, mais cette méthode n'est pas très fiable puisqu'elle ne permet pas de contrôler la circulation d'air.
De façon générale, le débit d'air ou débit « volumétrique » de la ventilation avec apport d'air neuf dépend largement de la vitesse à laquelle les contaminants sont générés dans l'air et de l'efficacité du mélange de l'air frais avec l'air contenu dans le lieu de travail.
La ventilation par aspiration à la source est utilisée pour limiter la quantité de contaminants dans l'air en les capturant directement à la source ou à proximité de leur source, par opposition à la ventilation avec apport d'air neuf qui entraîne la propagation des contaminants dans toute la zone de travail. La ventilation par aspiration à la source est généralement beaucoup plus efficace pour maîtriser les contaminants très toxiques présents dans l'air avant qu'ils n'atteignent la zone respiratoire des travailleurs. Ce type de système constitue le plus souvent la méthode privilégiée en présence des conditions suivantes :
De façon concrète, le mode de fonctionnement d'un système de ventilation par aspiration à la source rappelle celui d'un aspirateur domestique : on installe le tuyau d'aspiration aussi près que possible de l'endroit précis où sont produites les poussières.
Un système de ventilation par aspiration à la source comprend cinq éléments principaux (voir la figure 6) :
Tous les systèmes de ventilation industriels conçus de façon adéquate doivent permettre d'assurer la protection à long terme des travailleurs. Les deux principaux types de systèmes sont mis en comparaison ci-après.
| Comparaison des systèmes de ventilation | |||
|---|---|---|---|
| Ventilation avec apport d'air neuf | Ventilation par aspiration à la source | ||
| Avantages | Inconvénients | Avantages | Inconvénients |
| Coûts du matériel et de son installation habituellement moins élevés. | N'assure pas l'extraction complète des contaminants. | Aspire les contaminants à la source et les extraie du lieu de travail. | Coûts de la conception, du matériel et de son installation plus élevés. |
| Entretien moins important. | Ne peut être utilisée en présence de produits chimiques très toxiques. | Constitue le seul système adapté aux produits chimiques très toxiques en suspension dans l'air. | Exige un nettoyage, une inspection et un entretien réguliers. |
| Maîtrise efficace de quantités restreintes de produits chimiques de faible toxicité. | N'est pas efficace dans le cas de poussières, de fumées contenant des particules métalliques et de forts volumes de gaz ou de vapeurs. | Peut extraire divers types de contaminants, dont les poussières et les fumées contenant des particules métalliques. | |
| Maîtrise efficace des gaz et des vapeurs inflammables ou combustibles. | Exige de grands volumes d'air d'appoint chauffé ou refroidi. | Exige de moins grands volumes d'air d'appoint, puisqu'elle évacue moins d'air. | |
| Meilleur système de ventilation pour les sources de contaminants mobiles ou dispersées. | N'est pas efficace pour le traitement de débit de crête de gaz ou de vapeurs, ou les émanations produites de façon irrégulière. | Coût énergétique moins élevé, étant donné les moindres volumes d'air d'appoint à chauffer ou à refroidir. | |
Certaines de ces contraintes peuvent être résumées comme suit :
Voici un exemple de modifications pouvant affecter le fonctionnement d'un système de ventilation :
Lorsqu'une gaine de dérivation est ajoutée à un conduit existant d'un système de ventilation par aspiration à la source, de l'air est aspiré à partir de la nouvelle source. Par conséquent, le débit d'air provenant des sources plus éloignées du ventilateur d'extraction s'en trouvera réduit. En fait, le débit d'air de l'ensemble du système de ventilation sera touché. Cette modification causera rapidement une obstruction du système et pourrait rendre le débit d'évacuation insuffisant dans tous les conduits pour éliminer les contaminants.
La nécessité d'introduire suffisamment d'air frais pour remplacer celui qui est extrait du lieu de travail est un aspect important, mais parfois négligé, d'un système de ventilation par aspiration à la source. Si l'on n'assure pas une alimentation suffisante en air d'appoint lorsque d'importants volumes d'air sont extraits, l'air ambiant dans le lieu de travail est « appauvri » et cette ambiance passe en pression négative (en dépression).
Dans une zone de travail, la pression négative augmente la résistance que doit surmonter le système de ventilation et réduit de ce fait le volume d'air qu'il peut en extraire. À cause de cette pression négative, une certaine quantité d'air pénétrera également dans le bâtiment par les fissures autour des portes et des fenêtres ou par diverses petites ouvertures pour « compenser » le volume d'air extrait. Ce phénomène a pour résultat d'exposer les travailleurs à de l'air froid en hiver et d'entraîner une hausse des coûts de chauffage.
L'une des façons de savoir si une pièce sous pression négative consiste à ouvrir la porte d'environ trois millimètres (3 mm) et de tenir un tube fumigène (ou tout autre objet produisant de la fumée) devant l'ouverture. Si la fumée est aspirée dans la pièce, cette dernière est sous pression négative. Si la fumée est repoussée vers l'extérieur de la pièce, alors la pièce est sous pression positive. Si la fumée monte tout droit, cela signifie que la pression est la même à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce.
Une autre méthode permettant de déterminer s'il y a une trop forte pression négative à l'intérieur d'un immeuble consiste à ouvrir une porte qu'il faut pousser pour sortir. S'il faut pousser très fort (ou tirer très fort à partir de l'extérieur) pour ouvrir la porte, alors l'immeuble est sous pression négative (la pression est plus élevée à l'extérieur qu'à l'intérieur, ce qui empêche l'ouverture de la porte).
Un ventilateur d'admission distinct placé loin des ventilateurs d'extraction devrait être utilisé pour faire entrer de l'air neuf non contaminé de l'extérieur. L'air doit être pur et, au besoin, chauffé en hiver et refroidi en été.
