Rideaux d'air : Technologies

Il est connu que sur les portes avec deux zones adjacentes dans des conditions différentes, l'air est interchangé entre elles parce que les lois de la physique tendent à égaliser la différence de température et de pression entre les deux côtés.

Fondamentalement, le transfert d'air sur les portes se produit en raison de ces 3 facteurs :

• Différence de température : c'est l'effet de convection naturelle qui crée un transfert d'air entre deux zones avec différence de température. L'air chaud s'échappera par le haut de la porte et sera remplacé par de l'air froid arrivant par le bas. Plus la différence de température est grande, plus il y a d'infiltration d'air et de perte d'énergie
• Différence de pression : il est recommandé d'équilibrer la différence de pression autant que possible car cela affecte la performance du rideau d'air. Mais dans certaines installations comme les zones propres, une petite différence de pression aide à empêcher les particules d'entrer de l'extérieur
• Vent, effet de cheminée et courants d'air : en modifiant la force du jet d'air et l'angle de décharge, le rideau d'air peut agir contre les mouvements d'air forcé comme le vent ou les courants d'air. Mais si la vitesse de l'air entrant est excessive, le rideau d'air deviendra moins efficace

Représentation schématique des principaux paramètres impliqués dans la performance d'un rideau d'air produit par l'UPC (Université Polytechnique de Catalogne).

L'efficacité d'un rideau d'air dépend de l'optimisation des facteurs de performance.

h = largeur effective du jet α = angle de décharge U0 = vitesse de décharge θ = angle d'impact négatif H = hauteur d'ouverture P1 = pression extérieure P2 = pression intérieure

Les plus importants sont :

Turbulence du jet : un jet à faible turbulence sera beaucoup plus efficace et économisera de l'énergie

Vitesse de l'air : la vitesse de l'air devrait être suffisante à travers la porte

Volume d'air : un jet plus large rend le rideau d'air plus résistant contre le transfert d'air sur les portes

Angle de décharge : selon une situation si les jets sont bien orientés, cela augmentera l'économie d'énergie

Type de ventilateur : axial, tangentiel, centrifuge...etc. Les ventilateurs à plus haute pression créent un jet de pression plus élevée parcourant plus de distance. Par exemple, si l'on compare un rideau d'air avec ventilateur tangentiel contre un rideau d'air avec ventilateur centrifuge (avec le même volume d'air), le jet du ventilateur centrifuge sera plus fort et plus grand.

Les études sur les rideaux d'air de l'université UPC ont prouvé que les turbulences de l'air sont l'un des paramètres les plus importants qui affecteront la distance du jet d'air.

Le schéma suivant montre le comportement des turbulences de l'air :

La forme optimisée du plénum de sortie, la position et le type de ventilateurs, la forme des lamelles...etc. affectent sensiblement la performance du jet d'air.

Angle de décharge des rideaux d'air 

Des tests et des études universitaires ont prouvé que l'angle de décharge aide considérablement le rideau d'air à être plus efficace.

Lorsque des facteurs tels que le vent, la température ou la différence de pression entraînent un transfert d'air de l'extérieur vers l'intérieur, nous pouvons orienter le jet vers l'extérieur. La direction du jet contre l'entrée aidera à garder l'air à l'extérieur. La trajectoire du jet sera parabolique mais à la fin atteindra le sol approximativement par la porte. Si nous ne pouvons pas ajuster l'angle de décharge, le jet sera poussé par les forces aériennes extérieures.

La théorie du parallélogramme des forces explique comment les forces se comportent sur une porte. Les schémas suivants montrent la différence entre les rideaux d'air à lamelles fixes et réglables.

Rideau d'air avec lamelles fixes moins efficace ⁽¹⁾

Rideau d'air avec lamelles ajustables plus efficace ⁽²⁾ 

 (1) Le premier, lamelles fixes, où la vitesse de l'air d'entrée pousse le jet du rideau d'air, la résultante du parallélogramme des forces est détournée vers l'intérieur. Cela permet à l'air extérieur d'entrer à l'intérieur.

(2) La seconde, lamelles ajustables, lorsque le jet d'air est orienté contre l'entrée, la résultante des forces du parallélogramme est dirigée perpendiculairement au sol. Cela signifie que l'air extérieur ne pénètre pas et que l'air intérieur ne s'échappe pas. En plus, cela permet le maintien du niveau de température interne.