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