Commande et supervision de la ventilation

Un système de contrôle de la ventilation bien conçu a deux objectifs principaux :
•    en exploitation normale, pour fournir de l'air frais à un taux qui soit compatible à la fois avec le confort des usagers du tunnel et avec des conditions d’exploitation économiques, c'est-à-dire au taux minimum pour un niveau acceptable de qualité de l'air. 
•    dans des circonstances exceptionnelles ou des cas d'urgence (pannes d'équipement, accidents ou incendie dans le tunnel), le système de ventilation doit être capable de répondre rapidement et de manière fiable à chaque demande de ventilation spécifique.

Il est donc important de garder à l'esprit que les objectifs du système de ventilation et du système de contrôle associé sont différents selon la situation du tunnel. 

Fonctionnement normal

Dans une situation d'exploitation normale, les niveaux de polluants dans le tunnel peuvent augmenter (en fonction des conditions de circulation et de la ventilation naturelle du tunnel) jusqu'à ce qu'il devienne nécessaire d'activer la ventilation mécanique, auquel cas celle-ci peut être effectuée soit automatiquement, soit manuellement.

Afin d'obtenir des informations sur les niveaux de polluants, des capteurs de monoxyde de carbone et de visibilité sont généralement disponibles dans le tunnel, bien que l'installation d'autres types de capteurs tels que les oxydes d'azote soit de plus en plus courante. 

À l'origine, les mesures des polluants dans le tunnel étaient utilisées pour effectuer manuellement les actions sur la ventilation. Dans certains tunnels à faible niveau de surveillance, ces actions sont mises en œuvre dans le système de surveillance et de contrôle du tunnel qui les exécute automatiquement grâce à une série d'algorithmes ou de séquences prédéfinies.

Cependant, de nos jours, la plupart des tunnels sont équipés de systèmes de contrôle de la ventilation automatique dont l'objectif est non seulement de garantir les niveaux de qualité de l'air requis, mais aussi d'y parvenir efficacement en minimisant la consommation d'énergie et les besoins d'entretien des équipements (voir la section 4.3 "Actions visant à réduire les coûts d'exploitation des tunnels" du  rapport AIPCR 2017 R02 "Exploitation des tunnels routiers : Premiers pas vers une approche durable").

En ce qui concerne la ventilation de routine, un débit d'air optimal est un débit qui satisfait à deux exigences contradictoires : le débit de ventilation doit être suffisant pour diluer les polluants générés par les véhicules, tandis que les quantités de débit d'air doivent être aussi faibles que possible afin de réduire la consommation d'énergie des ventilateurs et donc les coûts d'exploitation.

L'optimisation du contrôle de la ventilation pour des considérations de qualité de l'air en fonctionnement normal est cruciale pour réduire la consommation d'énergie. C'est une question importante car cette consommation représente une part significative du coût d'exploitation d'un tunnel.
L'ajustement constant du débit d'air pour répondre aux besoins est un problème difficile, surtout dans le cas de tunnels longs et complexes où le contrôle des flux d'air de ventilation peut être difficile à maintenir.

Le chapitre IV "Contrôle de la ventilation"  du rapport AIPCR 2000 05.09 "Pollution par le dioxyde d'azote dans les tunnels routiers" décrit certains des critères habituellement pris en compte et les critères les plus courants.

Ventilation d'urgence

La ventilation d'urgence, en revanche, nécessite des interventions rapides et bien ciblées, des temps de réponse courts et une séquence bien définie de toutes les activations. Les objectifs de la ventilation d'urgence sont donc très différents de ceux de la ventilation normale, et les considérations économiques ne sont plus la principale préoccupation.

Dans une situation d'incendie, les actions sur la ventilation sont normalement associées à des systèmes de détection automatique ou à la supervision du centre de contrôle, qui permettent le déclenchement des séquences d'action pour la ventilation prédéfinie. Ainsi, les systèmes de contrôle de la ventilation sont un outil de plus dans l'ensemble des outils disponibles pour atténuer les conséquences d'une situation d'incendie. 

C'est pourquoi le contrôle de la ventilation doit être considéré avec une approche globale qui tient compte du lien étroit entre les procédures d'action des services d'urgence, les actions de l'opérateur du centre de contrôle et les relevés dans le tunnel en termes de comportement des fumées. Des commentaires généraux sur l'importance de la prise en compte de la ventilation dans la définition des plans d'intervention en cas d'incendie sont disponibles dans la section VIII.4.1 "Planification de l'intervention en cas d'incendie"  du rapport AIPCR 1999 05.05 "Maitrise des incendies et des fumées".

La conception de scénarios de contrôle de la ventilation appropriés pour chaque situation d'incendie possible est une partie très importante du processus : voir le rapport technique AIPCR 2011 R02 "Tunnels routiers" : Stratégies opérationnelles pour la ventilation d'urgence" . Ces scénarios peuvent être simples, notamment lorsque la stratégie purement longitudinale est appliquée, ou impliquer un grand nombre de dispositifs de mesure et de ventilation dans des tunnels complexes à ventilation transversale ou dans des tunnels à extraction ponctuelle massive pour lesquels le contrôle du flux d'air longitudinal peut être nécessaire. 

Il existe de nombreuses façons et stratégies d'aborder la conception d'un système de contrôle de la ventilation en cas d'incendie, qui dépendent de multiples facteurs tels que le degré de supervision, les moyens de détection, les stratégies de ventilation et le type de système. 

Premièrement, sa conception doit tenir compte de l'évolution prévue de l'incident, des différentes étapes qui se produisent tout au long de la situation d'urgence et de l'influence de la ventilation sur le comportement des fumées. Bien que dans certains cas, les actions sur les équipements de ventilation soient simples et ne nécessitent pas de systèmes de contrôle complexes, il est souvent nécessaire de prendre en compte des critères sophistiqués. 

Aujourd'hui, le développement et la mise en œuvre de systèmes de contrôle de la ventilation en cas d'incendie représentent une partie importante de la conception de la ventilation, dans laquelle la définition des algorithmes de contrôle nécessaires est particulièrement importante et il est crucial de pouvoir garantir la qualité et la fiabilité des mesures sur le terrain (capteurs de vitesse et de détection de fumée). 

Le chapitre "Réaction des systèmes de commande de la ventilation en cas d’incendie"  du rapport technique AIPCR 2011 R02 "Tunnels routiers : Stratégies d’exploitation de la ventilation en situation d’urgence" fournit des informations détaillées sur les défis et les besoins des systèmes de contrôle pour la gestion de la ventilation et les expériences actuelles dans ce domaine.