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Épuration de l’air et récupération de chaleur dans les cuisines professionnelles

Projet de référence

Immobilier .

Défi

Application

Traitement de l’air extrait de cuisine

Marché

Cuisines Commerciales

Localisation

Suède

Données de la solution.

Surface de la cuisine

265 m²

Nombre de repas par jour

640

Nombre de jours de production

230 jours par an

Chauffage aux granulés

0,035 kWh par repas (calculé)

Électricité d’exploitation et du bâtiment

0,35 kWh par repas (estimé)

Eau chaude

0,03 kWh par repas (estimé)

Introduction.

Économiser l’énergie dans une école primaire suédoise : la technologie de l’ozonation avec des systèmes haute performance

L’une des plus grandes villes de Suède a choisi de construire une toute nouvelle cuisine et un nouveau restaurant scolaire dans l’une de ses écoles primaires, l’ancienne cuisine ne répondant pas à toutes les exigences. L’objectif est de réduire la consommation d’énergie de 50 % par rapport à l’ancienne cuisine. Des mesures réalisées dans le cadre du projet « Cuisines professionnelles économes en énergie », cofinancé par Belok et l’Agence suédoise de l’énergie, indiquent que les communes suédoises pourraient économiser près de 60 000 € par jour en améliorant l’efficacité énergétique de leurs cuisines professionnelles.

Parmi les exigences environnementales et énergétiques les plus strictes du pays

Cette grande ville suédoise s’est fixé des objectifs environnementaux ambitieux. La consommation d’énergie (énergie primaire) doit être réduite de 14 % dans les bâtiments résidentiels et tertiaires, et 90 % des émissions de dioxyde de carbone doivent être supprimées d’ici 2020 par rapport à 2009.

« Nous avons l’une des exigences énergétiques et environnementales les plus strictes pour les bâtiments : 45 kWh/m² par an, équipements techniques compris », explique l’expert en énergie et chef de projet responsable. « Et nous calculons la consommation d’énergie plus strictement que ne l’exige la réglementation de construction de l’Office national suédois du logement, de la construction et de l’urbanisme (BBR). Un objectif extrêmement exigeant ! »

« Les bâtiments peuvent respecter les exigences, mais nous voyons un potentiel d’amélioration dans la consommation liée à l’activité. » Pour atteindre ces objectifs, la ville construit des bâtiments aussi économes en énergie que possible et optimise le chauffage et la ventilation de son patrimoine. Mais une construction économe en énergie ne suffit pas. En plus d’avoir les exigences énergétiques les plus strictes de Suède pour les bâtiments, la ville développe le meilleur système du pays pour garantir le respect de tous les objectifs énergétiques. Il s’agit d’un ensemble de mesures comprenant notamment une optimisation précoce de l’exploitation et un tout nouveau système de suivi énergétique.

« Nous y travaillons actuellement et visons une mise en place à la mi-2017. » « Pour être sûrs d’être sur la bonne voie, nous devons mettre en œuvre plusieurs actions, par exemple un dispositif de mesure en continu. Nos exigences énergétiques sont élevées ! »

Le problème.

La ventilation représente une part importante de la consommation d’énergie de chaque cuisine professionnelle, une part qui peut être réduite en récupérant la chaleur de l’air extrait. C’est d’ailleurs ce que recommande Belok, le réseau de l’Agence suédoise de l’énergie pour les bâtiments économes en énergie, dans son guide des cuisines professionnelles.

Les fumées de cuisson contiennent des graisses et des odeurs qui accompagnent l’air extrait dans la gaine. Sans traitement de l’air, les graisses se déposent dans les gaines et sur les fines lamelles de l’échangeur de chaleur. Elles posent aussi d’autres problèmes : les dépôts de graisse brûlent intensément et sont difficiles à éteindre.

Économiser l’énergie dans la nouvelle cuisine

« Notre objectif avec la nouvelle cuisine est de réaliser le plus d’économies d’énergie possible au regard de nos exigences très strictes », explique l’expert en énergie et chef de projet responsable. « Si nous y parvenons comme prévu, nous pourrons établir une nouvelle référence fondée sur la consommation de l’école. C’est pourquoi nous mettons tout en œuvre. »

« En même temps, il est essentiel que le personnel de cuisine adhère pleinement au projet et soit satisfait du fonctionnement de la cuisine. Nous n’atteindrons pas cet objectif sans lui. »

Le respect de ces exigences énergétiques strictes suppose notamment un système de ventilation performant et une récupération de chaleur efficace sur l’air extrait de la cuisine.

La solution.

Le projet de l’école primaire a été guidé par une approche durable. « Cela signifie notamment que nous avons optimisé la consommation de chaque hotte et installé un échangeur rotatif à haut rendement pour récupérer la chaleur de l’air extrait. Mais pour récupérer cette chaleur, il fallait épurer l’air extrait de chaque hotte. Nous avons résolu ce défi grâce à l’ozone, qui rencontre l’air extrait gras directement à la source et l’épure immédiatement. »

« Si nous avions choisi d’acheminer l’air extrait par les gaines jusqu’à une installation de traitement centrale, les graisses se seraient déposées à l’intérieur des gaines, augmentant le risque d’incendie et les coûts d’entretien. En épurant l’air au niveau des hottes, on réduit aussi le risque d’incendie, ce qui permet d’utiliser des matériaux de gaine moins coûteux et moins d’isolation. »

La solution technique

Le gestionnaire du bâtiment a fait installer un échangeur de chaleur à très haut rendement (90 à 95 %) ainsi qu’un système de traitement à l’ozone. Le rôle de l’ozone est de décomposer les polluants des fumées de cuisson. L’ozone est produit par un générateur puis injecté dans la gaine d’extraction fermée. Lorsqu’il « rencontre » les polluants, l’ozone décompose les graisses présentes dans l’air et l’épure immédiatement. En termes chimiques, il s’agit d’une oxydation qui produit de la vapeur d’eau et du dioxyde de carbone comme résidus. L’énergie thermique de l’air extrait épuré peut alors être récupérée dans un échangeur et transférée à l’air neuf froid.

« Le système d’ozonation est là pour garantir que l’échangeur de chaleur fonctionne sans problème », explique le chef de projet. « Il existe plusieurs méthodes de traitement de l’air extrait, mais à nos yeux l’ozonation est la plus pratique, et nous sommes certains qu’elle fonctionne. »

Évaluation.

Le traitement à l’ozone est une méthode efficace et fiable, particulièrement adaptée aux environnements exigeants des cuisines professionnelles. Tous les composants sont situés hors du système de ventilation : seul l’ozone est injecté dans le flux d’air chargé. Cette conception réduit au minimum les besoins d’entretien et de nettoyage.

Des gaines propres préviennent les incendies

La graisse contient autant d’énergie que le gazole, brûle facilement et est difficile à éteindre. La prévention des incendies est donc une autre raison importante d’installer un traitement à l’ozone. Débarrasser les gaines d’extraction des graisses réduit à la fois le risque d’incendie et les besoins de ramonage.

Une utilisation sûre

L’ozone est dirigé dans la gaine puis aspiré par la ventilation. L’air extrait n’est traité que lorsque la ventilation fonctionne. Un pressostat sur la gaine d’extraction détecte la dépression créée par le ventilateur en marche, ce qui autorise le démarrage du traitement. En l’absence de dépression, le système ne démarre pas.

Le traitement à l’ozone a donc lieu uniquement dans le réseau de gaines fermé, et il n’y a jamais d’ozone dans la cuisine. Nous recommandons aussi l’installation d’un capteur d’ozone pour détecter toute présence d’ozone dans l’air de la cuisine. L’Autorité suédoise de l’environnement de travail a fixé des valeurs limites d’exposition à l’ozone dans l’air intérieur, c’est-à-dire des niveaux moyens acceptables : la valeur limite sur huit heures de travail est de 0,1 ppm (AFS 2018:1). En cas d’erreur, la production d’ozone s’arrête automatiquement.