Dimensionner le débit d’air d’une cuisine professionnelle

Le classement, préalable à tout calcul

Un dimensionnement entrepris avant d’avoir fixé le classement de l’établissement est un dimensionnement à refaire. En France, la sécurité incendie des établissements recevant du public repose sur l’arrêté du 25 juin 1980 modifié, dont le livre premier est organisé par chapitres : CO pour la construction, l’isolement et le dégagement, DF pour le désenfumage, CH pour le chauffage, la ventilation, la réfrigération et le conditionnement d’air, GC pour les installations d’appareils de cuisson destinés à la restauration, MS pour les moyens de secours. Un restaurant, une brasserie ou un salon de thé relève du type N. Les petits établissements de 5e catégorie sont soumis au corpus complémentaire de l’arrêté du 22 juin 1990, codifié en paragraphes PE.

Le point qui commande le calcul est le seuil de 20 kW : la somme des puissances nominales des appareils de cuisson et de remise en température, une fois atteinte, qualifie l’installation de grande cuisine et déclenche le régime GC. En deçà, la cuisine relève des paragraphes PE 15 à PE 19. Or le régime applicable détermine l’architecture de traitement, donc le nombre d’étages traversés par l’air, donc la perte de charge, donc le ventilateur. Le classement doit être confirmé auprès de la commission de sécurité compétente, qui arrête la situation de l’établissement lors de l’instruction du dossier, et non déduit d’un plan de masse.

Le présent texte donne un ordre de travail et des points de contrôle. Il ne fournit aucune valeur : les nombres d’un projet de cuisine professionnelle résultent d’un calcul mené par le bureau d’études sur le plan d’implantation réel, et doivent être arrêtés avec lui.

Étape 1 — le débit de captation à la hotte

Le premier terme est la capacité de la hotte à capter. Deux grandeurs le composent : la surface du plan de captation, obtenue par le produit de la longueur × la largeur exprimé en m², et la vitesse de passage de l’air à travers ce plan. Le débit d’air s’en déduit et s’exprime en m³/h. Ni la surface ni la vitesse ne se lisent dans un catalogue : la première découle de l’implantation des appareils et du débord nécessaire de la hotte ; la seconde découle du type de hotte, de la hauteur au-dessus des foyers, de la présence de panneaux latéraux, des courants d’air du local et de la manière dont le personnel travaille.

Trois précautions s’imposent à ce stade :

• la hotte doit couvrir les appareils avec le débord requis ; une hotte trop courte se compense mal par un débit plus élevé, et l’on paie alors en bruit et en perte de charge un défaut qui relève de l’implantation ;
• les courants d’air parasites — portes, sas, soufflage de la salle, mouvements du personnel — dégradent la captation plus sûrement qu’un déficit de débit ; leur traitement fait partie du dimensionnement ;
• la vitesse de passage se vérifie en fonctionnement, appareils chauds et personnel en place, jamais à froid sur une installation à l’arrêt.

Le débat “débit par m² de hotte” est un raccourci commode mais trompeur : il ne dit rien de la hauteur de la hotte, du type de cuisson, ni de la configuration de la pièce. Il peut servir d’ordre de grandeur en avant-projet, jamais de valeur de réception.

Étape 2 — correction par la charge thermique et l’intensité de cuisson

Le second terme corrige le premier. Deux cuisines de même surface de captation peuvent exiger des débits sensiblement différents selon la nature des appareils — friteuse, plancha, four, rôtissoire, cuisson au wok —, la puissance installée, le régime d’utilisation simultanée, la quantité de graisses émises et la température des effluents en °C.

• les appareils à forte émission de graisses et de vapeur imposent une captation plus soutenue et un étage de séparation dimensionné en conséquence ;
• la simultanéité est le paramètre le plus souvent sous-estimé : on dimensionne sur l’usage de pointe, non sur la moyenne d’une journée de service ;
• les périodes de forte activité concentrent la charge ; une installation correcte en régime courant peut décrocher au moment du coup de feu.

Cette correction s’applique sous forme d’une marge de conception explicitement justifiée, et non par empilement de majorations implicites. Une marge non documentée est indéfendable en réception, et elle finit par se traduire en surconsommation permanente du ventilateur centrifuge.

Étape 3 — le réseau, la perte de charge et la pression statique

Une fois le débit de captation arrêté, il reste à le faire circuler. Le réseau oppose une résistance, dont trois composantes : la perte de charge linéaire des conduits, fonction de leur longueur, de leur diamètre et de la vitesse qui y règne ; les pertes singulières — coudes, tés, piquages, rétrécissements, registres, bouches ; et la perte de charge des étages de traitement, filtre métallique, filtre à média ou électrofiltre, étage de charbon actif, dont la résistance croît avec l’encrassement.

Le dimensionnement se mène donc sur deux points : la perte de charge à l’état propre et la perte de charge en fin de cycle d’encrassement. C’est la seconde qui est dimensionnante pour le ventilateur. La grandeur qui commande le choix de la machine est la pression statique disponible au point de fonctionnement, à exprimer dans la même unité que celle des courbes du constructeur.

Un réseau mal tracé dégrade le fonctionnement bien plus durablement qu’un ventilateur sous-dimensionné : coudes à angle droit, diamètres hétérogènes et piquages en opposition augmentent la perte de charge et le niveau sonore, et réduisent la marge disponible à l’encrassement. La vitesse dans le conduit s’arbitre enfin entre deux contraintes — assez élevée pour transporter les graisses, assez faible pour contenir le bruit et la perte de charge —, arbitrage à documenter plutôt qu’à reprendre.

Étape 4 — le choix du ventilateur centrifuge

Le ventilateur centrifuge se choisit sur un point de fonctionnement : le débit d’air requis en m³/h et la pression statique correspondant à la perte de charge majorée. Les points à vérifier avant commande :

• la courbe débit / pression du constructeur, lue au point réel et non au débit maximal à air libre ;
• le comportement à l’encrassement : la dérive de débit doit rester compatible avec la captation ;
• l’accessibilité de la roue pour le nettoyage, exigence qui rejoint GC 21 ;
• le niveau sonore, au voisinage comme en toiture ;
• l’implantation — en ligne, en toiture, en caisson —, qui influe sur la mise en dépression du réseau et sur les fuites d’odeurs aux joints ;
• la cohérence du moteur et de l’alimentation électrique avec l’installation du site.

Un ventilateur correctement choisi mais installé à contre-sens de rotation, ou alimenté sur un réseau dont les caractéristiques diffèrent de celles prévues par la notice, ne délivre pas son débit. La vérification de ces deux points fait partie de la mise en service.

Étape 5 — l’air de compensation et l’article R4222-6

Tout volume d’air extrait doit être remplacé. L’article R4222-6 du Code du travail fixe les débits minimaux d’air neuf des locaux de travail ; les valeurs applicables et leurs modalités d’application doivent être confirmées pour le projet considéré. L’article R4222-8 ajoute une règle structurante : l’air recyclé ne s’impute pas sur ce minimum. Une installation en recyclage de l’air doit donc toujours comporter un apport d’air neuf distinct, et une installation avec conduit doit comporter une compensation dimensionnée, sous peine de voir la captation se dégrader et les débits chuter.

Trois points techniques méritent d’être écrits dans le cahier des charges :

• l’air de compensation doit être introduit sans créer de courant traversant le plan de captation de la hotte, sans quoi le débit le mieux calculé perd son effet ;
• il doit être traité thermiquement lorsque l’écart de température avec l’ambiance, exprimé en °C, le rend nécessaire ;
• son introduction ne doit pas mettre le réseau d’extraction en dépression excessive.

Le chapitre CH de l’arrêté du 25 juin 1980 modifié traite du chauffage, de la ventilation, de la réfrigération et du conditionnement d’air des ERP. L’articulation entre l’exigence de ventilation posée par le Code du travail et les dispositions de l’arrêté s’examine projet par projet avec la commission de sécurité ; elle ne se déduit pas d’un calcul.

Mesurer, vérifier, tracer : R4222-22 et mise en service

Le calcul ne vaut que vérifié. L’article R4222-22 du Code du travail renvoie à un arrêté conjoint du ministre chargé du travail et du ministre chargé de l’agriculture le soin de fixer les méthodes de mesure des concentrations, des débits, du captage et de l’efficacité de la filtration et de l’épuration, ainsi que la nature et la fréquence des vérifications des installations. Les mesures de réception doivent donc être menées selon ces méthodes, avec des appareils étalonnés, et non à l’estime. Les fréquences retenues localement se confirment auprès des instances compétentes.

La mise en service est le moment utile pour établir les valeurs de référence : débit d’air mesuré à chaque bouche ou à chaque branche en m³/h, pression statique au ventilateur, perte de charge de chaque étage à l’état propre, intensité et tension par phase, niveau sonore. Ces valeurs deviennent la référence de la maintenance : c’est leur dérive qui déclenche le nettoyage ou le remplacement, c’est leur constance qui démontre le respect des obligations d’entretien.

Elles sont consignées, datées, au registre de sécurité, en cohérence avec GC 18 pour le nettoyage des conduits avant mise en place puis au moins tous les six mois, et avec GC 21 pour le ramonage et la vérification annuels et le nettoyage ou le remplacement hebdomadaire des filtres. Le même registre sert de pièce de traçabilité lors des contrôles conduits au titre du règlement (CE) n° 852/2004 et du plan de maîtrise sanitaire de l’établissement.

Côté matériel, la logique est la suivante : un électrofiltre de la série KL-D-J, intercalé sur le conduit d’extraction, se dimensionne sur le débit d’air réel et sur la pression statique disponible, sa cellule ESP extractible étant empilable pour suivre l’évolution du besoin — c’est le principe de la gamme électrofiltres avec conduit de Souniny. Les séries KL-D-Q160 et KL-D-Q240 à bras de pulvérisation rotatif lavent les cellules sans démontage, ce qui limite la dérive de perte de charge et stabilise le point de fonctionnement du ventilateur centrifuge. Pour les postes de cuisson occasionnels — démonstrations, buffets, cuisson en salle — qui ne disposent d’aucune hotte fixe, le problème est différent et se traite avec les chariots mobiles.

Les données d’entrée d’un dimensionnement — plan d’implantation, surface de captation en m², puissances installées, hauteur sous plafond, contraintes de réseau — peuvent être transmises pour étude via la page contact.

Les éléments qui précèdent décrivent une méthode, non un résultat. Ils ne constituent pas une analyse de conformité : les valeurs applicables à un projet, les méthodes de mesure recevables et les fréquences de vérification relèvent du bureau d’études, de la commission de sécurité compétente et des organismes agréés, qu’il convient de consulter pour chaque installation.