Nous traitons l’air intérieur Dans les cuisines professionelles

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1 Nous traitons l’air intérieur Dans les cuisines professionelles

2 Comment définir une cuisine professionnelle ?
C’EST UN ENSEMBLE FONCTIONNEL DE LOCAUX SPECIFIQUES POUR : La production des plats Laver la vaiselle et les autres ustensiles Stocker des denrées

3 Pourquoi trater l’air dans une cuisine professionnelle ?
POUR GARANTIR UN ENVIRONNEMENT DE TRAVAIL SAIN ET CONFORTABLE 1. Evacuer rapidement la chaleur 4. Renouveller avec de l’air neuf pour assainir l’atmosphère de travail et remplacer l’air extrait 2. Evacuer les vapeurs, odeurs, gaz, particules de graisse ... 3. Evacuer l’humidité

4 D’où viennent les charges thermiques ?
Principalement du PROCESS DE PREPARATION des repas et des EQUIPEMENTS DE CUISSON : 1. Puissance convective => peut être captée une hotte. (totalement ou partiellement en fonction de l’efficacité de la hotte) 2. Puissance rayonnée => ne dépend pas de la hotte 3. Autres charges : transfert thermique à travers les fenêtres, murs, plafond. occupants luminaires autres appareils 1. Puissance convective 2. Puissance Rayonnée

5 Comment sont calculés les débits d’extraction ?
Les débits d’Extraction (Qve) sont DIRECTEMENT liés à : La quantité de CHALEUR DE CONVECTIVE (Qvc) generée par les appareils de cuisson. L'EFFICACITE (Heff) du système d’extraction. Qve LE CALCUL EST UN REEL BILAN THERMIQUE !!! Appareils de cuison Qvc = Puissance convective des appareils Qvc = Qvc1 + Qvc2 + Qvcn Qve = H.eff x Qvc Qvc3 Qvc1 Qvc2 Ce qui signifie : Les méthodes de calcul qui ne reposent par sur un bilan thermique (m3/h/m, m3/h/m², m3/h/repas, vitesse frontale) ne peuvent pas fournir de résultats précis.

6 Comment la puissance convective est elle calculée pour chaque appareil de cuisson ?
Selon la norme VDI 2052* Facteur de simultanéité Chaleur sensible de l’appareil Chaleur latente Puissance convective (W) Puissance de raccordement électrique en W *Verien Deutscher Ingenieure

7 V = k × Q × ( z + 1 . 7 × d ) × r Norme VDI (suite)
Flux convectif Diamètre Hydraulique Débit d’extraction Facteur de Réduction V = k × Q 1 / 3 × ( z + 1 . 7 × d ) × r th s , k hydr Le système de soufflage de l’air neuf affecte le débit d’extraction Hauteur entre la hotte et l’appareil

8 Quelles sont les forces et faiblesses de la norme VDI ?
 Elle prend en compte la puissance convective de chaque appareil de cuisson. Elle prend en compte le choix du système de diffusion d’air pour la compensation (mélange ou basse vitesse). C’est une méthode neutre ne provenant d’aucun fabricant.  Elle ne prend pas en compte les différences entre l’efficacité de captation des différents systèmes de hottes existants sur le marché.

9 Comment définir l’efficicaté d’une hotte ?
Hotte simple (extraction uniquement) Qvc x Heff = Qve Si les polluants et la puissance convective ne sont pas captés totallement par la hotte ? Qve Hotte simple L’efficacité n’est pas bonne. Il y a échappement surtout au niveau de la zone critique au nez de la hotte Inconfort, graisse non captée, augmentation de la température ZONE CRITIQUE Solution commune Augmenter le débit d’extraction (Qve) pour retrouver une vitesse frontale suffisante au niveau de la zone critique (0,2 à 0,4 m/s) Qvc Exhaust only systems are the most rudimentary design. The system relies on suction pressure generated by the exhaust fan for capture & containment. As you move away from the grease filters and the suction pressure of the exhaust toward the outer boundary of the hood, face velocity drops. This critical area is where most hoods fail to capture and contain. Interior geometry of the hood may appear to improve C & C based on visible contaminants, but under closer scrutiny, heat will escape since the thermal plume itself can not increase face velocity. In order to improve C & C, suction pressure, i.e., exhaust air must be increased. This increases the amount of air taken from the space and the energy penalty for cooking. Débit de compensation plus important (risque de courant d’air) Consommation d’énergie importante

10 ! Système à circuit-court ou à 30-50% d’induction Qvc + Qvi = Qve Qve
Système issu des USA à l’époque où les débits d’extraction suivaient une réglementation excessive. Ce système a été conçu pour réduire le débit d’air neuf traité. Qvc + Qvi = Qve Qve Qvc Qvi ! (30 à 70% du débit d’extraction est donc souffler directement dans la hotte) Le débit d’extraction doit donc couvrir les besoins net + 70% de Qve Perturbation du flux convectif (Qvc) avec de très grosses gênes en hiver. The “short cycle” or “compensating hood” was developed to reduce the “net exhaust” from the space. Net exhaust is the difference between the amount of exhaust air and the amount of make up air commonly called short cycle air brought back into the hood. It is this net exhaust or air removed from the room that actually does the work of removing the heat generated by the appliances This Short cycle system was developed when the exhaust rate requirements followed the model codes exclusively. The concept allowed for the introduction of large volumes of untreated make up air directly into the exhaust canopy. The ratio of make up air to exhaust air was as high as 70 % and in some extreme cases, 80 to 90%. It was assumed that the balance drawn from the space (known as “net exhaust”) would be sufficient to remove the heat and effluent generated by the appliance. No consideration is given to whether this “net exhaust” is sufficient to remove the heat load generated by the appliances. This was rarely the case since the design did not take into account the heat gain from the appliances. MAIN PROBLEMS : High air flow rates If not sufficient exhaust air flow (to mach to other systems) we have higher temperature in kitchen, higher concentration of gaseous,and moisture. Big problems in winter when cold outside air is supplied directly in the hood : grease particles are solidified in filters, thermal plume is disturbed and hood is spilling, uncomfortable working area for the chef, risks of condensation in the hood. It is redundant to add large volumes of supply air for it only serves to increase the exhaust rate by this amount. Echappement donc mauvaise efficacité Système en déclin en Europe et aux USA (mauvais fonctionnement et débits très élevés)

11 Hotte HALTON à jets de captation = Haute Efficacité
La technologie des Jets de Captation date des années 80. Elle permet d’améliorer l’efficacité avec des débits d’extraction moindre. Qvc + Qcj = Qve Qve Qvc Qcj 10 % Débit de Captation L’utilisation des Jets de Captation permet d’augmenter par induction, la vitesse frontale en zone critique avec un faible débit. Les Jets de Captations soufflent en direction des filtres (4 à 8 m/s) entraînant ainsi le flux convectif sans perturbation. L’efficacité est supérieure de 35% par rapport à une hotte traditionnelle avec un débit inférieur. Capture Jet technology prevents spillage of grease-laden vapor out from the hood canopy at low exhaust rates. A secondary benefit couples De ce fait le débit de compensation est également moindre Technologie supérieurement efficace et économique

12 Principe des Jets de Captation
Aspiration : peu d’influence sur la flamme. Même concept que les systèmes d’extraction uniquement. Soufflage léger (induction) = > influence importante. Même concept que les jets de captation.

13 Demonstration n°1 : Etude avec Gaz Traceur
Qcj Qve me eff = m e t g 90 % eff % 84 % 83 % 70 % Hotte à jets de captation Hotte simple mtg 260ºC Qcj=0 Qve=600 m3/h Qcj=0 Qve=1000 m3/h Qcj=60 m3/h Qve=600 m3/h Qcj=100 m3/h Qve=1000 m3/h Halton pioneered the research on the kitchen exhaust system efficiency in the late 1980’s, commissioning a study by the University of Helsinki. All the time there were no efficiency test standards in place. The goal was to establish a test protocol that was repeatable and usable over a wide range of airflow and hood designs. Nitrous Oxide (tracer gas), a neutrally buoyant gas was used. A known quantity of gas was released from the heated cooking surface and compared to concentration measured in the duct. The difference in concentration was the efficiency at a given airflow. This provided valuable information for a variety of capture and containment strategies. The capture jet system was tested using tracer gas technique and the results showed a significant improvement of C&C of the convective plume at lower exhaust airflow compared to conventional exhaust only hoods In the first test the Capture Jet air is turned off to simulate a suction only device (exhaust only) At an exhaust rate of 600 m3/h the measured efficiency was 70%. The exhaust rate is raised 40% to 1000 m3/h and the efficiency increases to 83%. The exhaust rate is set at the original setting of 600 m3/h and the Capture Jets are turned on. By increasing the face velocity using Capture Jet, hood efficiency is increased to 84% using 40% less exhaust air. This is but one example of one test that Halton has run to measure a hoods ability to remove all the convective heat, not just what is visible.

14 Demonstration n°2 : Simulation Numérique (CFD*)
*Computational Fluid Dynamics KVI SANS Jets de Captation (idem hotte simple traditionnelle) (Température de surface : 315°C) KVI AVEC Jets de Captation (Température de surface : 315°C) Computational Fluid Dynamics (CFD) has been used in aerospace and automobile industries for a number of years. Until recently, it was extremely expensive for wide spread use. The cost of the hardware alone made it prohibitive for all but a few large companies. With improvement in processing speed and reduction in costs of some very powerful machines, CFD use has become more widespread, specifically in the HVAC industry. CFD works by creating a 3D computer model of a space. Boundary conditions, in the case of kitchen ventilation modelling, may include, hood exhaust rates, input energy of the appliance, supply air type and volume and temperature of supply air. Complex formulas are solved to produce the final results. After the solution converge, variables such as temperature, velocity, air flow directions can be visualised. CFD has become an invaluable tool to the researcher by providing an accurate prediction of results prior to full scale mock-ups or testing for validation purposes. CFD modeling (Computational Fluid Dynamics) allows Halton to provide a computer model and therefore a prediction on various ventilation designs. The displayed model shows a Capture Jet hood over an underfired charbroiler (600° F=315°C surface temperature) with the capture jets on. At the same exhaust rate and the capture jet turned off, there is a decrease in face velocity and a significant amount of heat escapes the hood. Room temperature is increased by as much a 6° F (4°C). It is important to note that not only is an additional load placed on the A/C system, but respirable grease and water vapor also can escape with this heat. Once the CFD model is evaluated, a mock up can be set up to validate the computer image using Schlieren thermal imaging system.

15 Demonstration n°3 : Image Thermique Schlieren
Visualisation des changement de densité de l’air. Plus sensible que la visualisation de fumigène. L’impact des modifications produits est immédiatement visibles. KVI SANS Jets de Captation (idem hotte simple traditionnelle) (Température de surface : 315°C) Schlieren thermal imaging has been used around since the mid 1800’s but was really used as a scientific tool starting in the late 20th century. During the 1950’s Schlieren thermal imaging was used by AGA laboratories to evaluate gas combustion with several different burner technologies. NASA has also made significant use of Schlieren thermal imaging as a means of evaluating shockwaves for aircraft, the space shuttle and jet flows. In the 1990’s Penn State University began using Schlieren visualisation techniques to evaluate heat flow from computers, lights and people in typical home or office environments. In 1998, the kitchen ventilation lab in Chicago USA purchased the first Schlieren system to be used in the kitchen ventilation industry. In 1999, Halton Company became the first ventilation manufacturer globally to purchase a Schlieren thermal imaging system for use in their research and development efforts. The same study have been made with KVI with capture jets turned On and Off in our laboratory and Schlieren Thermal Imaging system was used to visualise the plume and effect of Capture Jet. As one can see the CFD results are in good agreement with the Schlieren visualisation. Note that the hood has been manufactured with Plexiglas sides to allow the heat inside the hood to be viewed. These photos are at the same exhaust air flow respectively. Once again, it becomes readily apparent that the capture jet technology significantly improves capture efficiency KVI AVEC Jets de Captations (Température de surface : 315°C)

16 Images Vidéo SCHLIEREN : Etude de la KVL

17 KSA : Filtre à effet cyclonique
Halton Patented Design    Utilisation de la force centrifuge comme effet séparateur. Récupération des condensats dans la hotte par gravité. Perte de charge constante. Entretien facile. Tout inox. 93% à 98% efficacité sur des particules entre 5 et 10 microns. The KSA multi cyclone stainless steel extractor is the most efficient mechanical extractor on the market. The individual chambers increase resonance time within the extractor of grease laden vapors without increasing pressure loss. The extractors are easily cleaned by placing them in a commercial dishwasher or pot sink. The non clogging design maintains efficiency over time.

18 Qu’en est-il des autres types de filtration ?
Filtre à choc Filtre à tricot métallique Perte de charge correcte quand le filtre est propre, mais augmente vite avec l’encrassement. Nettoyage difficile. Perte de charge élevée (>150 Pa). Rétention des graisses, colmatage, risque d’incendie. Efficicaté de filtration plus faible. Niveau sonore plus élevé. Durée de vie limitée.

19 Confort, Productivité et Ventilation des cuisines
*Resultats d’une étude menée en finlande 20 30 40 50 60 70 80 90 100 22 23 24 25 26 27 28 32 Temperature intérieure, °C Productivité, % Avec un système inefficace : La température intérieure augmente. Les conditions de travail se détériorent. Impact sur l’efficacité du personnel et sur la rotation des effectifs. Room air temperature affects a person’s capacity to work. Comfortable thermal conditions decrease the number of accidents occurring in the work place. When the indoor temperature is too high (over 28°C in commercial kitchens) the productivity and general comfort diminish rapidly. Labour shortages are the top challenge that commercial restaurants face today. The average age of a restaurant worker is between 16 and 24 years. Find qualified and motivated workers is nowadays the main challenge for restaurant owners. One reason for the low popularity of kitchen work is the unsatisfactory thermal conditions. Thermal comfort is a state where a person is satisfied with the thermal conditions. “If you can not stand the heat, stay out of the kitchen”. This saying has been so ingrained that people naturally think that a commercial kitchen should be a hot and nasty environment. This does not have to be so. There are 4 factors affecting thermal comfort : air temperature radiation air movement humidity 10 % unsatisfied people is possible in neutral conditions if the vertical temperature difference between the head and feet is less than 2°C to 4°C and there are no other non-symmetrical temperatures factors in the space. A temperature difference of 6°C to 8°C increases the dissatisfied percentage to 40-70% The average restaurant spends about Euros yearly on salaries, wages and benefits per seat. If the air temperature in the restaurant is maintained at 26-27°C in the kitchen, the productivity of the employees is reduced to 80%. That translates to losses of about Euros yearly on salaries and wages for an owner of a 100-seat restaurant.

20 Comment mesurer le confort en cuisine professionnelle ?
Utilisation d’un “mannequin”. Mesure de la température au niveau de la peau et de la puissance nécessaire au maintien de la température. 25 thermocouples répartis sur le corps mesurent cette température.

21 Mesure du degré de satisfaction
V = 0 m/s Hotte d’extraction simple 20% de satisfait V = 0,1 m/s Hotte Jet de captation + diffusion basse vitesse 25% de satisfait V = 0,25 m/s 50% de satisfait Hotte + diffusion basse vitesse orientée vers le bas V = 0,40 m/s Hotte + diffusion basse vitesse vers la bas + buses individuelles 80% de satisfait Bruel and Kjaer test Air velocity Air temperature Radiant heat

22 La solution : le système intégré soufflage + extraction
Une augmentation de la température de 2°C diminue la productivité de 10%. Sur 100 kWh consommés dans une cuisine, 44% servent à la cuisson et 56 % au chauffage d’air neuf (Électricité de France). En moyenne, 31% des dépenses d’un restaurant sont affectées au charge de personnel. 5 à 10% sont affectées aux dépenses énergétiques. Le confort intérieur d’une cuisine peut être sensiblement amélioré par une approche système intégrant soufflage + extraction. Meilleures conditions de travail = stabilité des bons éléments du personnel au sein de l’entreprise. Réduction des frais de recrutement et de formation.

23 Mission Halton Notre mission est de concevoir, fabriquer et commercialiser des composants et systèmes de ventilation et climatisation de haute qualité, permettant d'assurer un environnement intérieur sain, hygiénique, confortable, et générateur de productivité et d'efficacité pour les personnes y travaillant et y vivant.

24 Présence Globale Expertise Locale
SBA Ventilation de Cuisine Présence Globale Expertise Locale Béthune - FRANCE Scottsville, Kentucky - USA Port Klang - MALAISIE

25 We care for indoor air in Commercial Kitchen