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11/03/09, par Julien

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Les appareils de filtration de l’air vicié

Principes et techniques de filtration

L’air vicié des cuisines est chargé en graisses, odeurs et fumées, notamment.
De manière à rejeter l’air le plus propre qui soit et à ne pas salir inutilement les filtres et le système de ventilation, divers appareils de traitement de l’air aspiré peuvent être installés. On distingue plusieurs technologies :

Chacune des techniques de filtrations à ses caractéristiques propres pour extraire les particules de l’air rejeté. Aucune n’est efficace pour extraire à la fois les graisses, les fumées et les odeurs. Par exemple, les séparateurs de graisses ne peuvent pas filtrer les graisses à 100% et laissent passer les fumées et les odeurs, des systèmes secondaires ont été élaborés comme la filtration par UV ou biologique.
C’est pourquoi, plusieurs systèmes de filtration différents doivent être installés en série pour purifier l’air rejeté au maximum.
Une même règle est d’application pour tous ces systèmes: l’installation et l’entretien doit se faire par des professionnels.

La filtration mécanique

Les graisses sont extraites de l’air par chocs, effet d’inertie, centrifugation et gravité. On distingue deux technologies :

  • Les filtres qui sont des outils de filtration où les graisses restent emprisonnées, par exemple : filtre à treillis, filtre à choc ou filtre à charbon actif, …

  • Les séparateurs de graisses qui sont des outils de filtration ou les graisses sont extraites de l’air et récoltées dans un bac à condensats ou une gouttière, par exemple le séparateur de graisses cyclonique ainsi que certains filtres à chocs (filtre à chocs 1 couche sans zones inaccessibles). Les séparateurs de graisses ne retenant pas ou très peu de graisses sur leurs surfaces, ils sont un atout pour la sécurité anti-incendie et pour l’hygiène (pas de souches de bactéries inaccessibles).

Les filtres

S’ils sont utilisés, ils doivent toujours être en acier inoxydable et être utilisés en combinaison avec des séparateurs de graisses. Les filtres à treillis sont interdits dans les cuisines professionnelles. Un filtre ne peut être utilisé dans une hotte en tant que seul moyen de filtration (prEN 16282) pour des raisons de sécurité anti-incendie.
Les filtres à chocs ou labyrinthe sont composés de profilés en quinconce qui interceptent les particules de graisse, principalement :

  • Par effet d’inertie : à chaque virage autour d’un profilé, les particules sont projetées en dehors du flux d’air.
  • Par condensation des particules sur les surfaces "froides". Dès lors, le rendement s’accroît avec une diminution de la vitesse de l’air. Le filtre à choc est donc l’outil optimal pour la filtration de l’air dans des zones humides, genre laverie ou lave-casseroles.

Les filtres à treillis correspondent à des filtres plans composés d’un treillis de fils d’acier.

Filtre à choc (vue de face et en coupe).

Filtre à treillis métallique et filtre à choc.

Avantages

  • Leur faible coût.

Inconvénient

  • Une rétention importante des graisses à l’intérieur des filtres ce qui accroit le risque d’incendie s’ils ne sont pas régulièrement lavés. En outre, l’intérieur des filtres n’étant pas accessible, il faut les remplacer régulièrement.
  • Une variation de la perte de charge (et donc du débit) en fonction de l’encrassement.
  • Pour les filtres à chocs, un faible rendement de 50% sur les particules de 10µ pour les filtres à une couche (on peut monter à 60% dans le cas des 2 couches).

Le séparateur de graisses à chocs

Le séparateur de graisses à chocs se différencie des filtres à chocs classiques par le fait que les ailettes sont ouvertes aux extrémités. Ceci permet un écoulement des graisses récoltées et également le nettoyage total des surfaces du séparateur de graisses.
Ne retenant pas les graisses à l’intérieur le séparateur de graisses ne représente pas de risque en cas d’incendie au moment où les flammes l’effleurent.

Avantages

  • Une perte de charge (et donc un débit) constant(e) avec l’encrassement,
  • Un entretien facile en lave-vaisselle,
  • Faible risque de développement d’un feu de cheminée.

Inconvénients

  • Un faible rendement de 50% sur les particules de 10µ, d’autant plus que des séparateurs de graisses à 2 couches n’existent pas.

Le séparateur de graisses à effet cyclonique 

Grâce à la forme des séparateurs, l’air vicié effectue continuellement une spirale dans le même sens, les particules de graisse et d’eau sont séparées par centrifugation et récupérées par gravité dans un collecteur.

Avantages

  • Un rendement maximal jusqu’à 90% pour des particules de 10µ.
  • Une perte de charge (et donc un débit) constant(e) avec l’encrassement,
  • Un entretien facile en lave vaisselle
  • Faible risque de développement d’un feu de cheminée.

Inconvénients

  • Un coût plus élevé

La filtration biologique

Ce système consiste à créer un brouillard d’enzymes agissant sur les graisses et les huiles détruisant ainsi tout résidu ayant passé le premier stade de filtration. Pour ceci un réseau de tubes et de buses est placé dans les plénums d’extraction, le gainage et le groupe. Deux modes de fonctionnement existent : aspersion en continu ou aspersion unique après le service.

Fonctionnement continu

Avantages

  • Élimine toutes les graisses dans l’air extrait et donc une grande partie des odeurs.
  • Récupération d’énergie thermique possible de manière optimale.
  • Supprime totalement les risques d’incendies, plus de dépôts de graisses, ce qui permet de revoir à la baisse les coûts d’entretien et les primes d’assurances
  • Entretien aisé simultanément avec l’entretien annuel obligatoire.
  • Le matériel, récupérateur + groupe restant propres, leur durée de vie est allongée.

Inconvénients

  • Comme le produit doit être utilisé en continu la consommation en produits biologiques, pour lequel on est lié au fabriquant, s’avère rapidement très onéreuse.
  • Ne peut être utilisé en combinaison avec un filtre à charbon actif.

Aspersion en fin de service uniquement

Avantages

  • Le gainage est nettoyé chaque soir, les risques d’incendie dans le gainage sont quasi nuls, ce qui permet de revoir à la baisse les coûts d’entretien et les primes d’assurances.
  • Le matériel, récupérateur + groupe restant propres, leur durée de vie est allongée.

Inconvénients

Peu d’inconvénients, sauf qu’il ne présente pas les avantages du fonctionnement à aspersion continue, donc :

  • Pas d’élimination des odeurs
  • Pas de récupération d’énergie possible, sauf par récupérateur moins efficace à large espacement d’ailettes.

La filtration par UV

Filtration par rayon UV dans les plénums d’extraction

En installant les lampes UV dans les plénums d’extraction l’effet  de photolyse est combiné à celui de l’ozonolyse, détruisant ainsi 100% des graisses résiduelles. En éliminant toutes les graisses dans l’air d’extraction, une récupération de haute efficacité peut être installée dans le groupe d’extraction. Sans ceci, un récupérateur de chaleur se colmaterait rapidement, causant une consommation de l’ensemble du système supérieure à un système sans récupérateur de chaleur.

Avantages

  • Élimine toutes les graisses dans l’air extrait et donc une grande partie des odeurs.
  • Récupération d’énergie thermique possible de manière optimale.
  • Supprime totalement les risques d’incendies, plus de dépôts de graisses, ce qui permet de revoir à la baisse les coûts d’entretien et les primes d’assurances
  • Entretien aisé simultanément avec l’entretien annuel obligatoire.
  • Le matériel, récupérateur + groupe restant propres, leur durée de vie est allongée.

Inconvénients

  • Les rayons UV et l’ozone étant nocifs pour l’homme, des mesures pour éviter toute exposition doivent être prises.
  • Après la durée de vie des lampes UV celles-ci doivent être remplacées par le fabriquant. La durée de vie des lampes UV varient selon le fabriquant de 6000h à 13000h.

Filtration par rayon UV dans un caisson placé hors du flux d’air.

L’effet est le même que les systèmes avec les lampes placés dans le flux d’air. Cependant l’effet de photolyse étant absent, l’efficacité de destruction des graisses résiduelles ne dépasse pas les 70%.

Avantages

  • Ce système peut être placé des années après l’installation des hottes de ventilation.
  • Récupération d’énergie possible. Un échangeur à large espacement (moins efficace) ou échangeur autonettoyant est alors impératif.
  • Mêmes avantages que les systèmes UV placés dans le flux d’air. Mais moins performant

Inconvénients

Idem à ceux des systèmes UV placés dans le flux d’air

Générateur d’ozone

Ce système à la même fonction que les systèmes de filtration par UV placés hors du flux d’air, sauf que la génération d’ozone se fait par un autre processus chimique.
Avantages et inconvénients idem aux systèmes de filtration par UV placés hors du flux d’air.

La filtration par brumisation


Dans le cas de cuissons à très hautes températures (par exemple pour les woks ou barbecues), les graisses sont décomposées en très fines particules et passent facilement à travers les systèmes de filtrations « classiques » (filtration mécanique, enzymatique et UV).

Ceux-ci sont donc inutiles et le système d’extraction est alors conçu avec une filtration par brumisation. Cette technique consiste à projeter un brouillard de fines gouttelettes dans le système d’extraction. Les graisses s’agglomèrent autour des gouttelettes et l’eau viciée est alors récoltée et évacuée.

Avantages

  • Un rendement élevé pour les particules les plus fines

Inconvénients

  • Un coût plus élevé
  • Le besoin de raccordement à l’eau et son évacuation
  • Un coût de consommation d’eau en cas de non-recyclage
  • L’entretien et le nettoyage du bac ainsi que la filtration de l’eau si un recyclage de l’eau est effectué (peu courant)

La filtration électrostatique

Le filtre électrostatique comporte deux zones opérationnelles : une zone d’ionisation et une zone collectrice. Par la traversée de la zone d’ionisation, toutes les particules sont chargées positivement : elles sont alors ionisées. Les lames du filtre qui constituent la zone collectrice captent la totalité des particules par un champ électrostatique (négatif) de forte puissance. Le filtre électrostatique permet donc également de capter les fumées.

Avantage

Élimination des fumées dans le flux d’air rejeté

Inconvénients

Bien que le filtre électrostatique permette également d’éliminer les graisses résiduelles, ceci est fortement à déconseiller. La graisse se colmatant dans la zone collectrice, celle-ci perds rapidement son efficacité. Un nettoyage journalier est conseillé si le filtre électrostatique est utilisé sans autre système de filtration secondaire.

La filtration à charbon actif

Le filtre à charbon actif permet d’éliminer toutes les odeurs dans le flux d’air rejeté.

Avantage

Le filtre à charbon actif est l’élément indispensable là ou un air d’extraction complètement sans odeurs est demandé.

Inconvénients

Le filtre à charbon actif est très cher à l’achat, un filtre préliminaire éliminant toutes les graisses est donc impératif. Tel que : UV dans le flux d’air, hors du flux d’air ou générateur d’ozone. Les systèmes à enzymes sont à éviter. Ainsi le filtre à charbon actif peut fonctionner sans problème jusqu’à 6 mois (UV hors du flux d’air ou générateur d’ozone) ou jusqu’à 2 ans (filtre UV dans le flux d’air).
Bien que le filtre à charbon actif permette également d’éliminer les graisses résiduelles, ceci est fortement à déconseiller. La graisse se colmatant sur les particules actives du filtre à charbon actif, celui-ci perd rapidement de son efficacité. Un remplacement mensuel est alors nécessaire ce qui rendrait le système très onéreux

Comparaison des techniques de filtration

Système Élimination des graisses Élimination des fumées Élimination des odeurs Récupération d’énergie Protection du système de ventilation Lavable en lave-vaisselle Pare flamme Coût d’installation Coût d’entretien
Filtre à treillis Non €€€
Filtre à choc Non €€
Filtre à choc double Oui €€ €€
Séparateur de graisses à choc simple Non
Séparateur de graisses cyclonique Oui €€
UV dans le flux d’air Non €€
UV hors du flux d’air Non €€
Générateur d’ozone Non €€
Enzymes en continu Non €€ €€€
Enzymes après le service Non €€
Filtre électrostatique* Non €€
Filtre à charbon actif** Non €€€

Légende :
= optimal
= utilisable
= déconseillé ou non-utilisable
 * Les valeurs pour le filtre électrostatique ne sont valables que si un système d’élimination des graisses est prévu.
** Les valeurs pour le à charbon actif ne sont valables que si un système préliminaire de filtration par UV est installé.

Quelques critères techniques de qualité

  • La hotte doit être équipée d’une gouttière périphérique de récupération des graisses et des eaux de condensation.
  • Les filtres sont facilement amovibles sans outil et d’un nettoyage aisé.
  • La hotte doit être réalisée en acier inoxydable.
  • De manière à bien emmagasiner l’air vicié avant qu’il ne soit aspiré par l’extracteur, la hotte doit avoir une forme "en bac" (l’épaisseur de la hotte est identique partout) et non en "casquette" (l’épaisseur de la hotte est inférieure à l’avant et sur les côtés).

hotteadossee.gif (8196 octets)

La hotte "en casquette".

La hotte "en bac".

Équilibrage de l’aspiration

L’équilibrage de la hotte se fait par obturation totale ou partielle des "piquages" au-dessus des filtres pour en modifier la perte de charge et donc, le débit.

Les piquages sont raccordés à un collecteur les reliant à la conduite d’extraction générale.

L’équilibrage de l’aspiration doit se faire en fonction :

  • du type d’appareil de cuisson présent sous le filtre
  • de l’emplacement de la gaine d’aspiration

Équilibrage selon le type d’appareil de cuisson

Selon leur type, les appareils ne nécessitent pas le même débit d’extraction. Il faut donc équilibrer le débit d’aspiration en fonction des différentes zones de cuisson.
Exemple.

  • Grill : 2 000 [m³/h.m²]
  • Marmite 150 l : 800 [m³/h]

Équilibrage selon l’emplacement de la gaine d’aspiration.

Hotteequilibrage1.gif (7616 octets) Hotteequilibrage2.gif (7598 octets)

Si aucun équilibrage n’est réalisé, l’aspiration sera trop importante au niveau du filtre 3 et trop faible au niveau des filtres 1 et 5.

Si l’aspiration est excentrée, elle n’est pas équilibrée de façon naturelle. Il faut équilibrer au niveau des filtres.

Hotte pour capteur de vapeurs non grasses

Ces hottes sont placées au-dessus des lave-vaisselle aux endroits où il y a dégagement de vapeur. Pour les lave-vaisselle à convoyeurs ou à paniers mobiles, il s’agit de l’entrée et de la sortie.
Elles assurent le captage de l’air.
Elles fonctionnent par dépression comme les hottes à extraction simple. L’efficacité de la hotte qui fonctionne par dépression peut être améliorée par un système qui augmente la vitesse d’aspiration

Exemple.

Cette hotte se compose d’un caisson bordé d’un larmier périphérique formant un plénum d’aspiration. Une tôle posée horizontalement dans le caisson laisse une fente périphérique. Cette fente permet d’augmenter la vitesse d’aspiration.

Cette hotte est dotée de filtres à chicanes avec dispositif de récupération des condensats et vanne de purge.

Certains lave-vaisselle sont directement équipés d’un système d’extraction. Dans ce cas, il faut raccorder le lave-vaisselle à une cheminée. Mais cela ne dispense pas de prévoir des hottes d’extraction à l’entrée et à la sortie du lave-vaisselle.

Hotte ancien modèle

La hotte "ancien modèle" est une simple hotte sans filtre et dont l’entretien était, de ce fait, fastidieux.