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Auteur : les anciens

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11/03/09, par Julien

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Mai 2009, Sylvie :

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Données

Il s’agit de la cuisine d’une école de 120 élèves.

Plan

L’implantation de la cuisine est centrale (il y a peu de murs en contact avec l’extérieur). Il n’y a pas de baies vitrées et pas d’apport solaire.

Liste des équipements qui dégagent de la chaleur

Appareils Puissance (kW)

Cuisson

1 : friteuse à zone froide (30 kg – 10l) 7,5
2 : fourneau : 4 plaques + four (sous plaque) 11,5 + 5
3 : marmite bain-marie (60 litres) 15
4 : sauteuse basculante (50 dm²) 15
5 : four à convection forcée 10
Froid
6 : armoire froide (1 400 l) 0,5
7 : congélateur (300 l) 0,5

Laverie

8 : machine à laver (900 assiettes/heure) 8

Détermination des lieux d’extraction

Une extraction doit être prévue dans les locaux humides ou « sales », soit : le local de cuisson, la laverie, le local des déchets, la légumerie et les sanitaires. Dans tous les autres locaux, l’air peut être pulsé.

Calcul des débits

Avec hotte à extraction simple

Le calcul est fait à partir de la méthode qui tient compte de la puissance des appareils.

Appareils Puissance des appareils (kW) Débit à extraire par kW [l/s] Débit à extraire par appareil [m3/h]
Friteuse à zone froide (30 kg – 10 l) (1) 7,5 39 1 053

Fourneau 4 plaques + four (sous plaque) (2)

11,5 + 5 45 + 35 1 863 + 630

Marmite bain-marie (60 litres) (6)

15 11,2 605

Sauteuse basculante (50 dm²) (5)

15 45 2 430

Four à convection forcée (6 niveau 1/1) (3)

10 14 504

Total :

7 085

On considère une valeur moyenne dans la fourchette qui est normalement prise pour le coefficient de simultanéité dans une cuisine collective, soit 0,65.
Le débit total à extraire est donc de 7 085 x 0,65 = 4 605 [m3/h].
on vérifie ensuite que les vitesses frontales moyennes entre la hotte et le plan de cuisson respectent une valeur minimale :

  • Pour le premier bloc comportant la friteuse, le fourneau, le four sous plaque, la sauteuse et la marmite, le débit est de 4 270 m3/h. La surface frontale entre la hotte et le piano est d’un peu plus de 3,6 m (longueur du piano) x 1,2 m (différence de hauteur entre le piano et le bord de la hotte), soit 4,3 m².La vitesse moyenne est de 4 270/4,3 = 0,3 m/s, ce qui correspond à la vitesse moyenne minimale. Cette vitesse est donc suffisante.
  • Pour le deuxième bloc comprenant le four à convection forcée, le débit est 327 m3/h, la surface frontale est relativement importante car les flancs latéraux sont ouverts. On devra, soit augmenter le débit, soit songer à une hotte avec air induit qui va améliorer l’efficacité de la hotte.

Hotte « à effet d’induction »

Le calcul est fait à partir de la méthode qui tient compte de la puissance des appareils.

Appareils

Puissance des appareils (kW)

Débit à extraire par kW [l/s] Débit par appareil [m3/h]

Friteuse à zone froide (30 kg – 10 l) (1)

7,5 28 756

Fourneau 4 plaques + four (sous plaque) (2)

11,5 + 5 32 + 25 1325 + 450

Marmite bain-marie (60 litres) (6)

15 8 432

Sauteuse basculante (50 dm²) (5)

15 32 1728

Four à convection forcée (6 niveaux 1/1) (3)

10 10 360

Total :

5 051

avec un coefficient de simultanéité de 0,65, le débit total à extraire est de 3 283 [m3/h].
Vu la plus grande efficacité de la hotte avec air induit, il n’est pas nécessaire de vérifier la valeur minimale de la vitesse frontale.

Restaurant

Il n’est pas autorisé de fumer dans le restaurant de l’école. Les débits d’air neufs sont évalués à 25 m3/h/occupant, soit 3 000 m3/h.

La laverie

La laverie est équipée d’un lave-vaisselle à capot.
Les débits à extraire sont de1 000 m3/h. Ce qui correspond à un renouvellement de 37 volumes /h et à un débit de 111 m3/h/m².

Le local des préparations froides

On prévoit le renouvellement horaire le plus élevé (6 volumes/h) dans la fourchette préconisée pour ce local pour tenir compte que le local de préparation froide est ouvert sur le local de cuisson. À cela, on rajoute 180 m3/h pour tenir compte du dégagement calorifique de l’armoire froide. Les débits d’air neufs sont donc de 270 + 180 = 450 [m3/h].

Les réserves

On prévoit un renouvellement horaire de 3 volume/h. À cela, on rajoute 180 m3/h pour tenir compte du dégagement calorifique du congélateur. Les débits d’air neufs sont donc de 135 + 180 = 315 [m3/h].

Les sanitaires

Évaluer

Les débits à extraire sont de 100 m3/h pour une douche et de 30 m3/h pour le W-C (fonctionnement continu); soit un total de 130 [m3/h]. Si vous voulez en savoir plus sur les débits à extraire, cliquez ici  !

La légumerie

Des légumes qui respirent sont entreposés dans la légumerie.
On prévoit un renouvellement de 5 par heure. On extrait donc 135 [m3/h].

Le local des déchets

On prévoit un renouvellement de 15 par heure, soit une extraction de 125 [m3/h].

Choix du système, équilibre des débits, choix des hottes, vérification des vitesses de transfert

Choix du système

Il s’agit d’une petite cuisine (120 couverts, temps d’utilisation quotidien faible, nombre de jours par an limités). De plus, comme la majorité des écoles, le budget est assez serré. On a donc opté pour un système général avec transfert. Les coûts d’investissement sont ainsi limités.

Équilibre des débits et choix du type de hotte

  • Extraction : 4 600 + 1 000 + 125 + 135 + 130 = 5 990 m3/h.
  • Pulsion : 3 000 + 315 + 450 = 3 765 m3/h.

Les débits de pulsion valent 63 % des débits d’extraction. On pourrait pulser de l’air complémentaire dans le hall.

Mais le système avec transfert et la différence de débit entre l’extraction et la pulsion ainsi que le souci énergétique conduit au choix d’une hotte « à effet d’induction » dans le local de cuisson. Grâce à la meilleure efficacité de ces hottes, les débits extraits peuvent être diminués de 40 % dans ce local. L’air de pulsion à réchauffer est ainsi fortement réduit.

On a dès lors les débits totaux suivants :

  • Extraction : 3 280 + 1 000 + 125 + 135 + 130 = 4 670 m3/h.
  • Pulsion : 3 000 + 315 + 450 = 3 765 m3/h.

Les débits de pulsion dans l’ensemble cuisine-restaurant valent 80 % des débits d’extraction. Si l’on ne veut pas trop d’infiltrations incontrolées, il va falloir pulser un peu d’air dans le hall de manière à réduire la dépression par rapport au reste du bâtiment à 10 % (soit un débit total pulsé de 4 200 m3/h).
Ainsi, en tenant compte qu’environ 100 m3/h vont s’infiltrer de l’extérieur par le local des déchets (voir plus bas), on va pulser environ 350 m3/h dans le couloir.
La différence entre l’ensemble des débits extraits (4 670 m³/h) et l’ensemble des débits introduits (3 765 + 100 + 350 = 4 215 m3/h), soient 455 m3/h vont s’infiltrer par le reste du bâtiment vers le restaurant, ce qui va assurer la non propagation des odeurs de cuisine vers le reste du bâtiment.

Remarques.
Le local des déchets est largement ouvert sur l’extérieur, une partie de l’air extrait va être compensé par l’extérieur.
Une retombée entre le local de cuisson et le local des préparations froides est prévue pour empêcher l’air chaud de revenir vers les préparations froides.
On dispose de deux extracteurs et d’un groupe de pulsion (L’air d’induction provient de la pièce, il ne faut donc pas de groupe de pulsion supplémentaire).

  1. Un extracteur pour le local de cuisson et la laverie fonctionne pendant les heures d’utilisation de la cuisine ou du restaurant.
  2. Un autre groupe d’extraction pour la légumerie, les sanitaires et le local des déchets fonctionne en permanence. Le renouvellement d’air en extraction est faible vis-à-vis de la surface totale et il sera donc compensé par les infiltrations lorsque la cuisine ne fonctionne pas.
  3. Le groupe de pulsion du restaurant, des préparations froides, des réserves et du couloir fonctionne pendant les heures d’utilisation de la cuisine et du restaurant.

Vitesse de l’air de transfert

  • Entre le restaurant et la laverie :La baie fait 1,2 m x 1,5 m = 1,8 m2
    Le débit est de 800 m3/h
    La vitesse est donc de 800 / 3 600 / 1,8 = 0,12 m/s
  • Entre le restaurant et la laverie :La baie fait (porte à ventelles) : 0,5 x (2 m x 1 m) = 1 m2
    Le débit est de 2 655 m3/h
    La vitesse est donc de 2 655 / 3 600 / 1 = 0,74 m/s.

Évaluer

Si l’on ne veut pas de sensation de courant d’air à cet endroit, il va falloir élargir la baie de manière à ne pas dépasser une vitesse de 0,5 m/s. Si vous voulez en savoir plus sur les vitesses d’air à ne pas dépasser, cliquez ici  !