Janvier 2003 - n°74
Les flux d’air en zone propre
HELENE CLAUDE(1,2) , PR JEAN-LOUIS BRISSET(1) , M. STÖRK(2)
(1) LEICA / Université de Rouen – Mont Saint Aignan :
Tel/Fax : 02.35.14.66.58 - E-mail : Jean-Louis.Brisset@univ-rouen.fr
(2) Société AIRMES Génie Climatique : Tel
: 02.35.70.20.00 - Fax : 02.35.70.00.22
Dès lors que l’on utilise l’air en tant que moyen de protection,
sa diffusion doit permettre de bien balayer la zone à protéger,
de substituer l’air «sale» par de l’air propre, et
non d’assurer un mélange d’air contaminé avec ce
dernier. Elle doit être étudiée afin de lutter efficacement
contre la contamination secondaire, c’est-à-dire protéger
la zone considérée de la contamination provenant de son environnement
immédiat dans la salle.
Les types de flux dans une salle propre sont soit unidirectionnels, soit non-unidirectionnels.
- Ces derniers font référence à une distribution d’air
où l’air neuf entre dans l’espace maîtrisé
et se mélange à l’air déjà présent
au moyen de l’induction.
- Les flux unidirectionnels, au contraire, concernent une distribution d’air
rectifiée sur l’ensemble du plan d’une zone propre, selon
une vitesse régulière et des filets à peu près
parallèles. Ces flux sont généralement utilisés
pour les classes de propreté supérieure. Ils constituent déjà
un traitement visant à l’élimination des particules.
- Le flux d’air mixte est la combinaison de ces deux types de flux.
Les flux unidirectionnels
Un flux d’air unidirectionnel peut s’écouler dans deux
sens : horizontal ou vertical.
Le principe du flux d’air unidirectionnel (ou laminaire) en salle
blanche est associé au déplacement de l’air soufflé
selon des lignes parallèles et une vitesse uniforme comprise entre
0.30 et 0.45 m.s-1. Le déplacement unidirectionnel ne présente
aucune turbulence dans les meilleures conditions de mise en œuvre entre
les points de soufflage et les points de reprise d’air. Les contaminants
en suspension dans l’air sont ainsi entraînés par le flux
selon une trajectoire rectiligne en un temps très bref.
Le flux unidirectionnel vertical : l’air entre dans
la salle via un plan filtrant horizontal et sort de la salle à travers
un faux-plancher perforé. Le flux d’air interdit l’accumulation
des contaminants générés à l’intérieur
de la salle en les entraînant vers la surface de reprise de manière
la plus rapide.
Le flux d’air unidirectionnel horizontal : l’air
est dans ce cas soufflé à partir d’un plan filtrant vertical
et repris en vis-à-vis à travers un plénum vertical équipé
de tôles perforées. La vitesse de l’air est suffisante, voisine
de 0.45 m.s-1, pour tenir compte des courants de convection perturbateurs.
Le système à flux horizontal est un système très
commode, offrant le meilleur rapport efficacité / coût.
Les flux non-unidirectionnels ou flux turbulents
Dans les salles propres à flux d’air non-unidirectionnel, l’air
soufflé transite par de multiples bouches de soufflage distribuées
dans le plan d’entrée, pour être repris en des endroits éloignés.
Les bouches de soufflage de l’air filtré peuvent être disposées
de manière équidistante sur l’ensemble de la salle propre
ou regroupées au-dessus du procédé.
La position des bouches est importante pour les performances
de la salle propre. Le filtre terminal peut être situé loin du
plan d’entrée, mais il convient de prendre des précautions
particulières afin d’éviter l’introduction de contamination
entre ce filtre et la salle propre.
Le principe de fonctionnement de cette technique repose sur l’établissement
d’un flux d’air à trajectoires irrégulières
et aléatoires. Son succès dépend de l’optimisation
du mélange d’air propre soufflé et d’air chargé
de poussières émises dans la salle. Cet effet de dilution a pour
conséquence de réduire le taux de particules au mètre cube
d’air de la salle.
La production d’air ultra-propre au soufflage est un facteur déterminant.
De manière générale, plus la fréquence avec laquelle
l’air est renouvelé est élevée, plus la vitesse de
dilution des impuretés est grande et plus l’accumulation de contaminants
dans la salle est réduite.
En une heure, le taux de renouvellement d’air peut varier de 10 à
50, en fonction du taux de pollution générale de la salle et de
la classe de propreté recherchée. Dans un certain nombre d’applications,
cette technique présente l’avantage d’une alternative économique,
spécialement lorsque seules quelques zones de travail doivent être
maintenues sous flux unidirectionnel.
Il est nécessaire de noter les inconvénients de ce type de flux. En effet, un taux de renouvellement de l’air élevé ne garantit une bonne décontamination qu’en l’absence d’activité. Cela n’est plus vérifié en présence d’une activité. Ainsi, pour lutter efficacement contre l’aérocontamination, il est indispensable de travailler avec un taux de renouvellement correct et de choisir de façon judicieuse l’emplacement des filtres.
Les flux mixtes
Les salles propres à flux d’air mixte réunissent les flux
unidirectionnels et non-unidirectionnels dans la même zone.
Comme le montre le schéma ci-dessus, le flux d’air
mixte permet une différenciation des zones en fonction du type d’activité.
Ainsi, est-il possible de protéger des mini-environnements ou des zones
propres à l’intérieur d’une salle propre par un flux
unidirectionnel. Les autres zones de la pièce ne nécessitant pas
un flux unidirectionnel sont placées sous un flux non-unidirectionnel.
Le plafond soufflant basse vitesse
Principe de fonctionnement du plafond diffusant à déplacement
d’air à basse vitesse : l’air (neuf et recyclé), traité
en centrale de traitement d’air (CTA) par double filtration, est diffusé
dans le local ou sur la zone critique.
L’écoulement d’air propre est dirigé par un flux d’air
stable et uniforme, à une vitesse proche de 0.2 m.s-1, en un faible mouvement
transversal turbulent. Le taux de renouvellement de l’air sur le volume
total du local est de 25 à 80 vol.h-1, mais peut être compris au
repos entre 100 et 300 vol.h-1 environ sur le volume de la zone critique.
Notons que le choix des techniques utilisées pour le
renouvellement de l’air et son mode de diffusion dans la zone à
protéger constituent deux éléments importants de la lutte
contre la biocontamination aérienne. Ils ne sont cependant pas les seuls
; entre autres précautions, en effet, deux paramètres supplémentaires
doivent impérativement être pris en compte :
- la surpression du local par rapport aux locaux annexes ; la hiérarchie
des pressions d’air évitant la contamination des locaux à
protéger par un confinement dynamique ;
- la filtration de l’air : associé au taux de brassage de l’air,
le choix du niveau de filtration conditionne en effet la propreté particulaire
de l’air soufflé dans le local, en retenant des particules selon
leur taille.
Pour en savoir plus, n’hésitez pas à contacter la société AIRMES Génie Climatique