Dans une installation de ventilation industrielle, la mesure de débit d'air est indispensable pour déterminer le bon fonctionnement de l'installation. Il existe plusieurs méthodes permettant de mesurer ce débit :

• par extrapolation des champs de vitesse d'air dans une conduite fermée ;
• par exploration du champ de vitesse d'air au niveau des bouches d'extraction ou d'introduction d'air ;
• par mesure de la pression statique en un point ;
• par la mesure de la vitesse de rotation du ventilateur et de la puissance consommée par le moteur électrique : estimation du débit.

Par extrapolation des champs de vitesse d'air dans une conduite fermée

Principe Dans une conduite fermée où s'écoule l'air, le débit est déterminé à partir de la relation : Q = A x Vm Q : débit d'air (m3/s) A : Section où s'effectue les mesures (m2) Vm : Vitesse moyenne de l'air dans cette section (m/s)  La vitesse moyenne est mesurée à partir des vitesses locales mesurées en un certain nombre de points de la section de conduite. Le nombre et la position des points de mesure définis dans la norme NF X10-112 varient en fonction de la forme de la conduite et de ses dimensions. La vitesse moyenne est fournie par la relation : Vm : Vitesse moyenne de l'air dans la section (m/s) Vi : Vitesse de l'air au point de mesure i (m/s) n : Nombre de points de mesure de la vitesse d'air ( - )

Les principales familles d'appareils les plus fréquemment utilisés pour la mesure des vitesses d'air et pour déterminer les débits sont les suivantes :

• anémomètres à tube de Pitot ;
• anémomètres thermiques ;
• anémomètres à ultrasons ;
• anémomètres mécaniques. 

Les caractéristiques des appareils de mesure de la vitesse de l'air sont résumées dans le tableau ci-dessous :

Tableau : Caractéristiques des appareils de mesure de la vitesse de l'air
(source : d'après l'INRS – Brochure ED695 "Principes généraux de ventilation" et "Dossier métrologie, mesures 758, octobre 2003")

Famille	Appareils	Principe	Gamme de mesure	Précisions (valeurs fournisseurs)	Dimensions des trous des gaines (mm)	Température d'utilisation	Utilisation en air pollué	Étalonnage	Robustesse	Utilisation générale Observations
Anémomètre à tube de Pitot	Tube de Pitot avec manomètre intégré	Mesure des pressions totale et statique	4 m/s à 150 m/s	dépend du capteur de pression	3 à 10	Étendue	Oui	Aucun	Bonne	Utilisation normalisée NF X10-112. Pas utilisable en basse vitesse
Anémomètre thermique	Fil chaud	Refroidissement d'un fil chauffé électriquement	0,05 à 300 m/s	2 à 5 % de la pleine échelle	≈ 10	0 à 80°C	Non	Fréquent	Moyenne	Utilisation standard. Certains sont compensés en température, certains permettent de réaliser des mesures de température, de pression statique
Anémomètre à ultrasons	2 sondes à ultrasons (émettrice/réceptrice)	Mesure différentielle du temps aller-retour d'une onde ultrasonore	0,1 à 60 m/s	+/- 2 % de la pleine échelle	Étendue	Étendue	Oui	Moyen	Bonne	Utilisation standard
Anémomètre mécanique	Micro moulinet Ø de 10 à 100	Rotor muni d'ailettes mis en rotation	0,2 à 40 m/s	1,5 à 2 % de la pleine échelle	Pas utilisable en gaine	< 60°C	Non	Moyen	Bonne	Utilisation standard
	Moulinet Ø de 100 à 500		0,2 à 40 m/s	1,5 à 5 % de la pleine échelle		< 60°C

Les vitesses d'air seront obtenues de façon d'autant plus satisfaisante que les conditions suivantes sont respectées :

• longueur en amont du point de mesure sans singularité supérieure à 20 D (D est le diamètre de la conduite au niveau de la section de mesure) ;
• longueur en aval du point de mesure sans singularité supérieure à 5 D ;
• bord des trous de piquage de mesure dans la conduite net et sans bavure ;
• écoulement peu fluctuant et sans giration ;
• diamètre du tube de Pitot ou de la sonde de l'anémomètre inférieur à D/50 ;
• antenne du tube de Pitot parallèle à l'axe de conduite.

A savoir  Pour la mesure de la vitesse à l'aide d'un tube de Pitot, il est souhaitable que la vitesse moyenne soit supérieure à 4 m/s. En dessous, la valeur de la pression dynamique (Pd) devient trop faible et l'erreur sur la mesure trop importante.

Pour plus de détails Se référer au guide CETIAT intitulé "Guide des bonnes pratiques des mesures de débit d'air sur site pour les installations de ventilation", 2013.

Par exploration du champ de vitesse d'air au niveau des bouches d'extraction ou d'introduction d'air

Lorsque la méthode par extrapolation des champs de vitesse d'air dans une conduite fermée ne s'applique pas (longueurs droites trop faibles, inaccessibilité…), le débit peut être déterminé en faisant un champ de vitesse d'air au niveau des bouches d'extraction ou d'introduction d'air à l'aide d'un anémomètre. La vitesse moyenne sera obtenue en calculant la moyenne arithmétique des vitesses locales, mesurées aux points définis par quadrillage. Afin de ne pas commettre d'erreurs sur le débit (pouvant atteindre plus de 50 % de la vraie valeur), certaines précautions doivent être prises lors des mesures. En particulier, on doit tenir compte du type de bouche (extraction ou introduction), de la présence ou de l'absence de grilles ou de fentes, du type d'anémomètre et de la distance entre la bouche et l'anémomètre.

Pour plus de détails Se référer au guide CETIAT intitulé "Guide des bonnes pratiques des mesures de débit d'air sur site pour les installations de ventilation", 2013.

Par mesure de la pression statique en un point

Principe

Cette méthode consiste à mesurer la pression statique en différents points d'un circuit de ventilation, soit pour en déduire les débits d'air mis en jeu, soit pour contrôler le fonctionnement de l'installation. Le contrôle consiste à déterminer le débit d'air mis en jeu par une méthode précise (exploration du champ de vitesse, traçage…) et à noter simultanément les valeurs de pression statique aux différents points de mesure.

Appareils de mesure de la pression

Les appareils de mesure de la pression utilisés en ventilation, généralement appelés des manomètres, peuvent être classés en deux catégories suivant leur principe de fonctionnement :

• manomètres hydrostatiques (à liquide) : tube en U, tube incliné… ;
• manomètres mécaniques (à membranes).

Le tableau ci-dessous donne les principales caractéristiques (principe de fonctionnement, plage de mesure…) des appareils de mesure de pression.

Tableau : Caractéristiques des appareils de mesure de la pression
(source : d'après l'INRS – Brochure ED695 "Principes généraux de ventilation")

Appareils		Principe	Échelle	Précision		Étalonnage	Observations
À liquide	Tube en U vertical	Variation du niveau de liquide	jusqu'à 5 000 Pa (en fonction du liquide)	10 Pa	1 mmCE	Non	Portable
	À tube incliné		jusqu'à 2 000 Pa (en fonction du liquide – mini 1 à 100 Pa)	5 Pa	0,5 mmCE	Non	Portable Doit être positionné
	Micromanomètre		de 0 à 5 000 Pa	0,5 Pa	0,05  mmCE	Non	Non portable, de laboratoire
Mécanique	À membrane mécanique	Mouvement d'une membrane métallique	Jusqu'à plusieurs bars (mini 0 à 100 Pa)	5 Pa	0,5 mmCE	Oui	Portable, absence de liquide, lecture facile
	Micromanomètre électronique (transducteur)		Jusqu'à 10 000 Pa (0 à 10 Pa)	0,01 Pa	0,001 mmCE	Oui	Portable, très sensible

Pour plus de détails Se référer au guide CETIAT intitulé "Guide des bonnes pratiques des mesures de débit d'air sur site pour les installations de ventilation", 2013.

Par la mesure de la vitesse de rotation du ventilateur et de la puissance consommée par le moteur électrique : estimation du débit

Cette méthode consiste à :

• mesurer la puissance consommée par le moteur pour en déduire la puissance absorbée par le ventilateur ;
• puis à déterminer le point de fonctionnement du ventilateur en utilisant des courbes caractéristiques (débit/pression, débit/puissance) fournies par le constructeur.

La détermination du point de fonctionnement du ventilateur permettra alors de connaître le débit d'air mis en jeu sur le circuit de ventilation. Ce point est obtenu en reportant la valeur calculée de la puissance absorbée sur la courbe caractéristique débit/puissance du ventilateur.

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Extraits du Guide pratique de ventilation INRS "Principes généraux de ventilation" (ED 695) reproduits avec l'autorisation de l'INRS (guide téléchargeable gratuitement)