Porte tournante

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Une porte tournante se compose généralement de trois ou quatre portes qui s’accrochent à un arbre central et tournent autour d’un axe vertical dans une enceinte cylindrique. Les portes tournantes sont éconergétiques puisqu’elles empêchent les courants d’air (agissant comme un sas), ce qui réduit les pertes de chauffage ou de climatisation pour le bâtiment. Les portes tournantes ont été conçues pour réduire la pression de l’effet de cheminée dans les bâtiments. Les immeubles de grande hauteur subissent une pression immense causée par l’air qui s’engouffre dans le bâtiment, ce qu’on appelle la pression de l’effet de cheminée. En même temps, les portes tournantes permettent à un grand nombre de personnes d’entrer et de sortir.

Construction

Autour de l’axe central de la porte tournante, il y a généralement trois ou quatre panneaux appelés « ailes » ou « feuilles » Les portes tournantes de grand diamètre peuvent accueillir des poussettes et des porte-bagages sur roues. La porte tournante la plus haute d’Europe mesure actuellement 5,2 m de haut avec 4 vantaux.

Certains « présentoirs à porte tournante » sont dotés d’une petite vitrine en verre qui permet d’exposer aux piétons de passage de petits objets tels que des sculptures, des mannequins de mode ou des plantes. Ces boîtiers peuvent être soit montés sur le pivot central, soit fixés aux vantaux de la porte tournante.

Les vantaux des portes tournantes sont généralement en verre, pour permettre aux gens de se voir et de s’anticiper en passant par la porte. Les portes tournantes manuelles tournent à l’aide de barres de poussée, ce qui entraîne la rotation de toutes les ailes. Les portes tournantes sont généralement dotées d’un « régulateur de vitesse » (régulateur) pour empêcher les gens de faire tourner les portes trop vite.

Les portes tournantes automatiques sont motorisées au-dessus/en-dessous de l’arbre central ou le long du périmètre. Les portes tournantes automatiques sont équipées de capteurs de sécurité, mais au moins un décès a été enregistré.

La conception d’un gratte-ciel nécessite un moyen de blocage des courants d’air, comme des portes tournantes, pour empêcher l’effet de cheminée de la structure haute d’aspirer l’air à haute vitesse à la base et de l’éjecter par les évents du toit lorsque le bâtiment est chauffé, ou d’aspirer l’air par les évents et de l’évacuer par les portes lorsque le refroidissement se produit, deux effets causés par convection. Les portes tournantes modernes permettent de déverrouiller les différentes portes de l’ensemble à partir de l’arbre central pour permettre une circulation fluide dans les deux sens. Cette fonction, appelée « break-out » ou « break away », n’est généralement utilisée qu’en cas d’urgence ou pour admettre des objets surdimensionnés. La méthode la plus efficace pour ce faire est la conception « bookfold », qui permet aux 3 ou 4 ailes d’être cassées ensemble. Normalement, la porte tournante est toujours fermée afin que le vent et les courants d’air ne puissent pas souffler dans le bâtiment, pour minimiser efficacement les charges de chauffage et de climatisation.

Dans les pays à circulation à droite, les portes tournantes tournent généralement dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (vu d’en haut), ce qui permet aux personnes d’entrer et de sortir uniquement par le côté droit de la porte. Dans les pays de circulation à gauche comme l’Australie et la Nouvelle-Zélande, les portes tournantes tournent dans le sens des aiguilles d’une montre, mais les rotations de portes sont mixtes en Grande-Bretagne. Le sens de rotation est souvent imposé par le mécanisme du régulateur de porte ou par l’orientation de la brosse du joint de porte (coupe-bise).

Sécurité

Les portes tournantes peuvent également être utilisées comme dispositifs de sécurité pour restreindre l’accès à une seule personne à la fois si l’espacement entre les portes est suffisamment petit. Contrairement à une porte normale qui permet à une deuxième personne de  » fermer la porte  » facilement derrière une personne autorisée. Une sécurité extrême peut nécessiter un type particulier de verre pare-balles.

Parfois, une porte tournante est conçue pour la circulation à sens unique. Un exemple est l’utilisation désormais courante dans les aéroports pour empêcher une personne de contourner les points de contrôle de sécurité de l’aéroport en entrant par la sortie. De telles portes sont conçues avec un frein qui est activé par un capteur si quelqu’un entre par le mauvais côté. La porte tourne également vers l’arrière pour permettre à cette personne de sortir, tout en avertissant la sécurité de la tentative.

Les portes de sortie tournique sont aussi souvent utilisées dans les métros et autres installations de transport en commun rapide pour empêcher les gens de contourner le paiement du prix du billet. Ils sont également utilisés dans les grands stades de sport, les parcs à thème et d’autres lieux similaires, pour permettre aux piétons de sortir librement, mais non d’entrer sans payer de droits d’entrée. Ces portes fonctionnent généralement de façon mécanique, les panneaux de porte étant constitués de barres horizontales qui traversent un « mur » de barres entrelacées (interdigitées), permettant le passage de la porte, mais empêchant les gens d’entrer illégalement par la sortie.

Utilisation en cas d’urgence

En 1942, le Cocoanut Grove, une boîte de nuit populaire de Boston, Massachusetts, a pris feu, tuant 492 personnes. L’une des principales raisons citées pour le grand nombre de victimes était la porte tournante unique située à l’entrée. Alors que la foule de clients paniqués tentait d’utiliser la porte pour s’échapper, elle s’est vite retrouvée coincée, coinçant d’innombrables personnes entre la porte et la foule qui poussait vers elle. En conséquence, de nombreuses personnes sont mortes des suites de l’inhalation de fumée, car elles n’ont pas pu échapper à l’incendie de la boîte de nuit.

En 1943, la loi du Massachusetts exige que la porte tournante soit flanquée d’une porte pivotante avec une porte pivotante pivotante vers l’extérieur ou que la porte tournante soit repliable (ce qui en fait une double cloison qui s’affaisse à 180°), permettant aux personnes de passer de chaque côté. Les portes tournantes américaines sont maintenant repliables. Certaines juridictions exigent qu’elles soient flanquées d’au moins une porte à charnières, soit par la pratique courante, soit par la loi. Par exemple, le Code du bâtiment de l’Ontario 3.4.6.14. affirme que les portes tournantes doivent  » (a) être pliantes, (b) avoir des portes battantes offrant une capacité de sortie équivalente situées à proximité « .

H. Le 22 décembre 1881, Bockhacker de Berlin a obtenu le brevet allemand DE18349 pour « Tür ohne Luftzug » ou « Porte sans courant d’air », qui utilisait un cylindre rotatif avec une porte dont l’utilisateur se retournait ensuite vers la sortie.

Theophilus Van Kannel, de Philadelphie, a obtenu le brevet américain 387 571 le 7 août 1888 pour une « structure Storm-Door ». Les dessins déposés montrent une porte tournante à trois vantaux. Le brevet le décrit comme ayant « trois ailes rayonnantes et équidistantes… munies de coupe-froid ou de moyens équivalents pour assurer un bon ajustement ». La porte « possède de nombreux avantages par rapport à une porte battante… elle est parfaitement silencieuse… elle empêche efficacement l’entrée du vent, de la neige, de la pluie ou de la poussière… » « De plus, la porte ne peut pas être ouverte par le vent… il n’y a aucune possibilité de collision, et pourtant les personnes peuvent entrer et sortir en même temps. » Le brevet mentionne en outre, comme autre avantage de la porte tournante, « l’exclusion des bruits de la rue ». Il décrit ensuite comment une cloison peut être articulée de manière à s’ouvrir pour permettre le passage d’objets longs à travers la porte tournante. Le brevet lui-même n’utilise pas le terme « porte tournante ». Une légende urbaine, datant peut-être de 2008, affirme que l’invention était motivée par sa phobie d’ouvrir des portes aux autres, en particulier aux femmes ; d’après Snopes, rien ne prouve que cette affirmation soit vraie.

En 1889, l’Institut Franklin de Philadelphie décerna la médaille John Scott Legacy à Van Kannel pour sa contribution à la société. En 1899, la première porte tournante en bois au monde a été installée chez Rector’s, un restaurant sur Times Square à Manhattan, situé sur Broadway entre les 43e et 44e rues Ouest. En 2007, Theophilus Van Kannel a été intronisé au National Inventors Hall of Fame pour cette invention.

Recherche

Des recherches sur les échanges d’air et d’énergie associés à l’utilisation des portes tournantes ont été effectuées à quelques reprises. La première étude de ce type a été réalisée en 1936 par A. M. Simpson, qui travaillait à l’époque pour l’entreprise de portes tournantes van Kannel. L’étude de Simpson a été suivie d’une étude de Schutrum et al. en 1961, et plus récemment d’une étude de van Schijndel et al. en 2003. Ces études se sont concentrées sur la mesure détaillée des quantités d’air et de chaleur transférées à l’intérieur des compartiments d’une porte lorsqu’elle tourne. A l’exception de l’étude de van Schijndel et al. qui était purement théorique, les mesures effectuées pour les autres études ont été utilisées pour fournir des tableaux de conception permettant aux ingénieurs d’estimer la quantité d’air transférée par une porte en fonction de la vitesse de rotation et du contraste de température. Malheureusement, aucune de ces études ne semble être référencée par les codes de conception existants.

Bien que les études susmentionnées donnent des résultats utiles, ces résultats sont également spécifiques au type de porte pour lequel ils ont été acquis, à savoir des portes de 2m x 2m à quatre compartiments. S’il apparaît que ces dimensions étaient standard pour les portes à quatre compartiments à l’époque, ce n’est plus le cas aujourd’hui. Une étude expérimentale plus récente menée au département de génie civil et environnemental de l’Imperial College de Londres a permis de mieux comprendre la physique des écoulements par laquelle l’air est transféré à travers une porte tournante.

Les flux d’air et les pertes d’énergie par les portes tournantes sont également dus à des fuites au niveau des joints d’étanchéité de la porte. Les fuites sont communes à tout type d’ouverture dans un espace autrement fermé, mais elles ont été étudiées dans le contexte des portes tournantes par Zmeureanu et al. et par Schutrum et al. avant cela. La première étude a conclu que pour éviter des fuites importantes, les joints des portes devraient être entretenus et remplacés périodiquement au besoin. La deuxième étude a produit des graphiques de conception pour estimer le taux de fuite à travers une porte tournante. Contrairement aux courbes d’estimation du taux de transfert également publiées dans cette étude, les courbes d’estimation du taux de fuite sont plus génériques. En tant que telles, ces courbes de conception constituent toujours la base des taux de fuite cibles pour les portes tournantes recommandés par la norme 90.1 de l’ASHRAE aux États-Unis. Le 25 mai 2006, une étude du MIT intitulée « Modifier les habitudes vers le développement durable : A Study of Revolving Doors Usage on the MIT Campus » a été publié. B. A. Cullum, Olivia Lee, Sittha Sukkasi et Dan Wesolowski concluent : « ….on économise beaucoup d’énergie lorsque les gens utilisent les portes tournantes au lieu des portes battantes – le moindre changement d’habitude contribue à économiser l’énergie… La modification d’une habitude… a en effet la capacité d’avoir un impact sur l’environnement à l’échelle mondiale. »

 

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