Refroidissement localisé ou spot cooling, vous connaissez ?
Dans le secteur industriel, la gestion de la chaleur au poste de travail est très importante. Dans ce milieu, c’est le chapitre S-2.1, r. 13 du Règlement sur la santé et la sécurité du travail qui doit être respecté. Ce chapitre impose des limites de températures aux postes de travail. La valeur est basée sur une lecture au thermomètre à boule noire et un thermomètre à boule humide, communément appelé la méthode de température au thermomètre-globe mouillé ou wet-bulb globe temperature (WBGT). En période de canicule, la gestion de ces contraintes de températures peut forcer des arrêts de travail allant jusqu’à 45 minutes par heure. L’annexe V du Règlement établit l’évaluation des contraintes thermiques et les températures en valeur WBGT à respecter pour du travail en continu.
Au-delà de ces limites, le confort du travailleur devient aussi un élément important du marché du travail d’aujourd’hui. Toutefois, cette gestion de la chaleur peut devenir un enjeu dans plusieurs milieux d’emploi. Il existe différentes façons de traiter cet enjeu, telles que la ventilation par dilution d’air et le refroidissement localisé.
Ventilation par dilution d’air
La solution de la ventilation par dilution d’air consiste à faire circuler beaucoup d’air dans l’espace de production afin de diminuer la température. Lorsque la dilution ne peut pas bien s’effectuer, il est fréquent d’ajouter des quantités très élevées d’air dans le but de diminuer cette lacune. Cette méthode est peu coûteuse à installer, mais elle est la plus énergivore. Elle consiste souvent à installer des évacuations générales et des entrées d’air neuves à quelques endroits.
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La ventilation par dilution d’air consiste à faire circuler beaucoup d’air dans l’espace de production dans le but de diminuer la température.
Cette façon de traiter seulement par le plafond ou les hauts des murs peut rendre difficile le déplacement de l’air aux postes de travail. La ventilation par dilution peut être améliorée en localisant les apports d’air neuf au niveau du plancher. La CNESST et le Chapitre I, Bâtiment du Code de construction du Québec demandent de suivre les recommandations du guide Industrial ventilation publié par l’American conference of governmental industrial hygienists (ACGIH).
Refroidissement localisé
Le refroidissement localisé à l’aide de l’air extérieur peut s’avérer très intéressant. Cette méthode est applicable tant que l’air extérieur est à une température d’environ 5 à 6 °C plus froide que la température du corps. Elle est plus dispendieuse à installer que la méthode par dilution. Elle diminue les débits de ventilation et diminue par le fait même les coûts énergétiques. Le principe est d’apporter de l’air neuf directement au poste de travail à une vitesse adéquate.
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Le refroidissement localisé apporte de l’air neuf directement au poste de travail à une vitesse adéquate.
La formule de l’équation de la perte de chaleur de l’humain est simple :
ΔS = (M-W) ±C ±R -E (figure 4.16 de l'Industrial ventilation par l'ACGIH)
où
ΔS = changement de chaleur du corps humain
M = chaleur totale du métabolisme
W = travail externe effectué
C = perte ou gain de chaleur par l’effet de convection
R = perte ou gain de chaleur par l’effet de la radiation
E = perte de chaleur par l’évaporation naturelle du corps
Pour permettre un effet de refroidissement du corps et ne pas être incommodé par la chaleur au poste de travail, il faut s’assurer que l’effet de convection constitue une perte et non un gain de chaleur.
Le refroidissement localisé à partir d’air extérieur fonctionne dans la majorité des cas. Il faut cependant bien établir la vitesse de l’air pour créer cet effet. Celle-ci est établie en pieds par minute ou en mètres par seconde au poste de travail. Il est important de prévoir un mécanisme pour dévier l’air lorsque la température de l’apport d’air neuf diminue.
La vitesse d’entrée d’air à une température de 30 °C sera grandement supérieure comparée à une température de 22 °C. De l’air provenant de l’extérieur de l’immeuble à plus de 30 °C doit être propulsé rapidement afin de refroidir plus rapidement le corps du travailleur. Toutefois, si l’effet de convection permet un refroidissement trop rapide, le travailleur sera incommodé par une sensation de froideur. Le but est de récréer la sensation retrouvée en voiture lorsqu’il fait chaud et que notre main est placée à l’extérieur. On perçoit alors un refroidissement malgré la température chaude de l’extérieur.
Refroidissement mécanique
Une troisième méthode de refroidissement localisé est de refroidir l’air à l’aide de moyens mécaniques, soit un circuit de réfrigération ou un circuit de refroidissement secondaire, par exemple au glycol ou à l’eau refroidie. Dans ce cas, les déplacements d’air trop rapides sont à proscrire, car le corps serait refroidi trop rapidement. Cette méthode est la plus dispendieuse à installer et peut s’avérer coûteuse à opérer. Toutefois, elle permet aussi de joindre des systèmes de récupération de chaleur efficaces qui pourront diminuer les coûts d’opération.
En conclusion, il n’y a pas une solution parfaite pour respecter le Règlement. Aujourd’hui, la valeur du confort humain devient un élément de conception qui ne peut plus être ignoré. Le métier d’entrepreneur en ventilation est tout indiqué pour aider l’industrie à s’adapter.