Ventilation des salles blanches : règles de conception et d'installation des systèmes de ventilation

L'air que l'on respire à l'intérieur des bâtiments contient de nombreuses impuretés. Le niveau de concentration de sa pollution dépend en grande partie de diverses circonstances, parmi lesquelles l'éloignement des axes routiers très fréquentés et des installations industrielles.

Il existe des locaux où cette situation est inacceptable, car en raison de leur spécificité, une pureté extrême du renouvellement des flux d'air est nécessaire. Par conséquent, l'aménagement de systèmes de ventilation et de climatisation pour salles propres est un composant obligatoire pour y assurer un microclimat approprié. Êtes-vous d'accord ?

Grâce à notre article, vous apprendrez ce qu'est la ventilation des salles propres, les normes d'humidité, la température et les autres paramètres qui influencent le maintien d'un microclimat optimal.

Qu'est-ce que les salles propres ?

La définition d'une salle propre désigne une pièce d'une certaine superficie dans laquelle, à l'aide d'équipements spéciaux, la concentration de particules d'aérosol (poussière, vapeurs chimiques, micro-organismes) dans l'air est maintenue dans des limites définies.

Dans un tel local, la quantité de particules polluantes sur la surface des murs, du plafond et dans l'air doit être maintenue à un niveau minimal.

Les salles propres sont utilisées en microélectronique, dans les technologies spatiales, la production de couches minces, la fabrication de circuits imprimés – partout où l'élimination des éléments polluants est nécessaire.

Ces locaux spéciaux sont équipés des éléments suivants :

• sol antistatique ;
• ouvertures de fenêtres de transfert ;
• sas de transition ;
• panneaux muraux pleins ;
• plafonds avec éclairage intégré.

Une atmosphère extrêmement pure dans de telles pièces peut être obtenue d'une seule manière : l'évacuation des masses d'air existantes et l'apport d'air frais filtré et conditionné.

Les salles propres sont nécessaires dans des domaines d'activité humaine tels que la médecine, la pharmacie, la fabrication de divers dispositifs électroniques et la production alimentaire.

Normes de renouvellement d'air dans les salles propres

Avec le développement des technologies les plus récentes, le besoin de salles de production propres a augmenté. Dans l'industrie, on utilise des matériaux de plus en plus coûteux et complexes.

Dans ces conditions, le coût d'une erreur dans la production de produits modernes en raison de l'inadéquation de l'environnement industriel et de l'équipement des postes de travail est très élevé.

Dans la salle d'opération, il n'y a qu'un seul moyen d'obtenir une atmosphère stérile : expulser les masses d'air intérieures par un apport d'air frais conditionné.

Partout dans le monde, le document universellement reconnu qui établit les normes de ventilation des salles propres, de conception, de construction, d'équipement et de certification, et qui les divise en classes de propreté spécifiques, est la série de normes ISO 14644, sous le titre général «Salles propres et environnements contrôlés associés», élaborée par l'Organisation internationale de normalisation (ISO).

Cette catégorie de normes comprend 9 documents réglementaires.

Les normes ISO 14644 «Zones propres et environnements contrôlés associés».

En Russie, la collection approuvée des normes GOST R ISO 14644 est utilisée, qui est une traduction de la norme internationale ISO 14644 «Salles propres et environnements contrôlés associés».

La documentation régissant les normes russes a été élaborée par le comité technique de normalisation TC 184 «Assurance de la propreté industrielle» et par l'organisme public Association des ingénieurs en contrôle des microcontaminations (ASINCOM).

En fonction de la classe de propreté du local industriel et des procédés techniques qui y sont menés, différentes normes s'appliquent à l'équipement et au matériel d'échange d'air.

Il existe 9 classes de salles dans lesquelles une certaine concentration de poussière et de micro-organismes dans l'air est autorisée selon les normes GOST ISO 14644-1-2000.

Tableau des limites de concentration maximale de particules dans les locaux selon les classes de propreté adoptées par l'Organisation internationale de normalisation ISO

Les systèmes de préparation de l'air de ventilation doivent garantir sa propreté en termes de nombre de particules aérosols et, si nécessaire, de présence de micro-organismes dans les zones propres conformément aux exigences de la norme GOST R 52249-2009 «Règles de production et de contrôle de la qualité des médicaments».

De plus, ils doivent maintenir une différence de pression par rapport aux locaux environnants de classe de propreté inférieure.

Conditions requises pour la ventilation

Pour réaliser le renouvellement d'air dans les salles propres, la mobilité des flux d'air est mesurée en m/s. Dans les salles particulièrement stériles du domaine pharmaceutique, une définition précise de la ventilation requise est établie – 0,46 m/s ± 0,1 m/s (FDA, États-Unis).

Les normes limites de mobilité des masses d'air dans les autres salles propres sont généralement comprises entre 0,35 et 0,52 m/s ± 20%.

La présence d'ouvertures de fenêtres influence également de manière significative la circulation de l'air :

• dans un local hermétique sans fenêtre, l'apport d'air doit dominer l'extraction de 20% ;
• dans les locaux avec fenêtres, le débit d'air doit être supérieur de 30% à l'extraction.

Seul un tel système de ventilation des zones propres peut empêcher la pénétration de contaminants et assurer le circuit des masses d'air.

Schéma du système de circulation d'air en salle d'opération conformément aux normes et standards généralement admis. Il comprend un diffuseur, des conduits d'air, un panneau de chauffage et un dispositif à volume variable monotube.

Lors de la conception, une attention particulière est portée aux technologies d'apport des flux d'air dans les installations à usage spécial. Par exemple, la circulation d'air dans les salles propres de classe de propreté 1 à 6 est assurée par un équipement de distribution d'air de haut en bas, formant des flux d'air homogènes et unidirectionnels à faible vitesse de 0,2 à 0,45 m/s.

Dans les zones de classe de propreté inférieure, il est permis de former un flux non unidirectionnel à l'aide de plusieurs diffuseurs de plafond.

Méthodes de purification de l'air

On distingue deux types de salles propres. En général, elles se différencient par la méthode de purification des masses d'air :

• les salles à ventilation turbulente ;
• les locaux à flux laminaire unidirectionnel.

Cette dernière variante permet d'atteindre un degré de propreté maximal, car le flux unidirectionnel évacue plus rapidement et plus efficacement l'air pollué de la salle concernée.

Lors de la purification du flux d'air par méthode turbulente, les flux traités par les filtres sont distribués via des diffuseurs de plafond. L'air pur, en entrant dans la pièce, se mélange à la masse d'air déjà présente, qui contient un certain niveau de pollution, et la dilue.

Par les grilles de prise d'air situées en bas des murs, une partie de l'air déplacé est évacuée vers l'extérieur. En une journée de fonctionnement, une ventilation installée selon ce principe peut évacuer jusqu'à 20 fois l'air vicié.

Si nécessaire, pour rendre l'air de la salle blanche encore plus pur, on choisit un type à flux unidirectionnel. Le principe de la ventilation laminaire consiste à équiper des composants filtrants efficaces pour l'apport du flux d'air.

L'air frais entrant dans la pièce se déplace dans une seule direction (de haut en bas), tandis que les microparticules de poussière sont retenues et évacuées par les ouvertures au sol. Généralement, ce processus se déroule à une vitesse de flux d'air allant jusqu'à 0,4 m/s.

Équipement de ventilation

Pour choisir un équipement de ventilation efficace pour une salle blanche, il faut comprendré les tâches qu'il devra accomplir.

Le schéma des filtres de différentes classes de purifcation, destiné à l'installation de ventilation dans les salles blanches, montre clairement la purifcation de l'air entrant avec un flux unidirectionnel.

Le renouvellement d'air dans les salles blanches vise non pas à éliminer les bactéries et particules contaminantes, mais à empêcher leur entrée à l'intérieur.

L'équipement nécessairé sera le suivant :

1. Modules de filtration et de ventilation. Composants des systèmes dont la fonction principale – la purification de l'air des particules et impuretés polluantes. Ils sont équipés de filtres HEPA et ULPA pour atteindre le degré de propreté requis selon le classificateur.
2. Distributeurs d'air. Il s'agit d'un groupe d'équipements climatiques pour l'élimination des impuretés, la ventilation et la climatisation dans les zones propres.
3. Systèmes de ventilation et de climatisation. Installation avec un cycle complet de préparation des flux d'air dans les salles propres. Ses fonctions comprennent: la purification, le maintien de la température, de l'humidité et de la pression de l'air. Généralement, ces installations se distinguent par un fonctionnement ininterrompu et silencieux et peuvent régler automatiquement les paramètres.
4. Filtres de différentes classes de purification. Ils sont souvent sélectionnés en fonction des exigences d'un type spécifique de propreté de la salle. Le schéma le plus efficace pour éliminer les particules étrangères de l'air soufflé en le faisant passer à travers 4 types de filtres – de purification grossière, fine, haute efficacité (HEPA) et ultra-fine (ULPA).

La tâche principale pour le fonctionnement continu de cet équipement est une conception et une installation initiales de haute qualité.

Pour le reste, ni le personnel ni les propriétaires ne rencontrent de difficultés d'exploit ation.

Principe de fonctionnement du système

La ventilat ion des salles blanche fonctionne correctement et permet d'atteindre les indicateurs normat ifs grâ ce au bon fonctionnement de tous les composants du systéme.

Avant d'entrer dans la pièce, l'air passe par quatre niveaux de filtration sur quatre filtres, qui nettoient le flux d'air de certains types de polluants.

Un flux d'air laminaire est fourni, permettant de former un déplacement dirigé des masses d'air purifiées, qui à son tour expulse les particules d'aérosol de l'air déjà présent.

La circulat ion et le renouvell ment d'air dans la salle d'opération, équipés conformément aux normes et standards requis, se composent de nombreux dispositifs.

Le composant principal de l'ensemble de l'installation de ventilation est le système de climatisation centrale, équipé conformément aux spécificités des salles blanches. La majeure partie des processus de préparation et de purification de l'air s'y déroule.

La facilité d'utilisation et le maintien des indicateurs constants de propreté dans la pièce sont assurés par l'équipement d'automation et de suivi de tout le système, lequel contient un grand nombre de capteurs pour surveiller les indicateurs, un dispositif de transmission à distan ce des commandes, etc.

Après la mise en service du système, l'état de fonctionnement de tous les éléments est contrôlé par le personnel travaillant dans la pièce, et en cas de détction de toute anomalie ou de situation d'urgence, le logiciel en informera rapidement et automatiquement.

Particularités de la conception des systèmes de ventilation

La conception et l'installation du système de ventilation et de climatisation des salles blanche nécessitent une expérience de travail avec des équipements spéciaux, ainsi que la connaissance des exige nces et des normes applicables à ces pièces.

Il existe trois schémas principaux de systématisation du renouvellement d'air dans les zones propres:

• direction des flux d'air parallèlement les uns aux autres;
• direction aléatoire – l'arrivée d'air frais se fait dans différentes directions;
• alimentation mixte – observée dans les grandes pièces, où dans une partie les masses d'air se déplacent parallèlement, et dans une autre – de manière aléatoire.

En fonction des dimensions de la pièce et de l'emplacement de la zone de travail, le projet de système de ventilation le plus adapté est sélectionné. La solution la plus optimale est considérée comme étant la ventilation avec un flux d'air frais dirigé dans une seule direction.

Système de grilles murales de ventilation dans une salle stérile, conçue conformément aux exigences de classe de propreté et de destination.

Pour les salles blanches, on utilise souvent un système de ventilation par soufflage et extraction. Son principe est le suivant : par le haut, à une certaine vitesse et sous pression, un flux d'air frais est fourni, qui pousse les masses d'air polluées se trouvant dans la pièce vers le bas, vers l'ouverture d'arrivée.

L'air refroidi est insufflé à faible vitesse dans la partie supérieure du local via des panneaux de plafond. Il enveloppe la surface de la pièce, faisant descendre les particules de poussière vers l'extraction, créant ainsi un minimum de perturbation.

Avec ce système de ventilation, il ne se forme ni courants d'air ni tourbillons de poussière déposés au sol. De plus, le flux d'air frais est d'abord préparé puis fourni à la pièce avec l'humidité et la température requises.

Schémas de ventilation courants

Lors de la conception d'un système de ventilation, l'une des tâches primordiales est l'organisation précise et éprouvée de la distribution des flux d'air.

À l'heure actuelle, les concepteurs utilisent plusieurs solutions courentes pour l'emplacement des équipements de distribution d'air, dont le choix dépend de l'usage.

Dans les salles blanches, il est impératif de veiller à équiper les ouvertures de portes d'une protection supplémentaire contre la pénétration d'air pollué dans la salle blanche.

Examinons les schémas les plus courants et éprouvés d'organisation de la ventlation d'une salle d'opération :

• l'arrivée du flux d'air dans une direction à travers une grille de ventilation inclinée ;
• à l'aide de difuseurs de plafond, on organise un apport d'air non unidirectionel ;
• l'air entre dans la salle d'opération à travers un panneau de plafond perforé avec organisation d'un flux vertical unidirectionel du mélange d'air ;
• la masse d'air soufflé est fournie par un difuseur d'air au plafond, créant un flux laminaire d'air dirigé vers la zone de travail ;
• le mélange d'air est non unidirectionel et est fourni par un tuyau annulaire d'air.

Le système de ventlation par extration dans les salles d'opération est réalisé par l'instalation de ventilateurs d'extraction et de grilles de ventlation murales munies d'un clapet anti-retour.

Conformément à la pratique, les meilleurs dispositifs pour organiser un flux laminaire d'air dirigé dans une seule direction dans les salles d'opération sont les difuseurs d'air à grille de plafond.

Par exemple, sur un plafond laminaire de dimensions 1,8 sur 2,4 m dans une salle d'opération d'une superficie de 40 m², cela permet de créer un renouvellement d'air 25 fois avec une vitesse de sortie du flux d'air de l'instalation de 0,2 m/s.

Ces données sont considérées comme suffisantes pour absorber les excès de chaleur provenant du nombre de personnes et du fonctionnement des équipements dans la salle d'opération.

Installation des systèmes de ventilation

La spécificité de l'installation de la ventilation dans les salles blanches est due aux exigences élevées pour différents types de zones, dont la classification dépend des caractéristiques des processus technologiques qui y sont réalisés, ainsi que de leur destination, des normes de microclimat et du tracé des réseaux techniques.

Les spécialistes procèdent à l'installation et à la mise en service de l'équipement pour assurer un renouvellement d'air correct dans les salles blanches de l'industrie pharmaceutique.

Les spécialistes en installation doivent comprendre que les conduits d'air destinés à être installés dans les salles blanches nécessitent des procédures préparatoires avant même l'installation, sans lesquelles l'installation ultérieure ne peut être effectuée.

Examinons les principales étapes :

1. À l'étape préparatoire, les pièces des conduits d'air sont placées dans un lieu de netoyage spécialement désigné. Avant l'installation, les parties et les éléments de forme sont soumis à un premier netoyage mécanique à sec pour éliminer les contaminants liquides et solides des surfaces, qui se sont formés pendant la production et le transport.
2. Ensuite, il convient de procéder au premier nettoyage de toutes les surfaces intérieures avec de l'eau du robinet et d'organiser le séchage jusqu'à complet dessèchement dans une zone dépoussiérée. Après inspection visuelle, les composants des systèmes de ventilation, en fonction du degré de saleté, subissent un deuxième nettoyage et séchage ou passent directement à un traitement antiseptique.
3. Après le traitement final, il est recommandé de minimiser le contact avec les éléments nettoyés des surfaces intérieures des conduits d'air et avec l'air de la pièce. Cela peut être réalisé en enveloppant les parties d'extrémité avec des films polymères. Ensuite, les composants sont envoyés à un entrepôt avec des paramètres de propreté contrôlés.
4. Le lot nettoyé de pièces et de conduits d'air arrive sur le site de montage juste avant l'installation. Le film protecteur est retiré immédiatement avant l'assemblage des parties des conduits d'air et des éléments de forme, et tout contact avec les outils, les attaches, les membres cutanés exposés avec la face intérieure est interdit. En cas d'arrêt du montage ou de pause, il convient de procéder à une étanchéification temporaire des parties d'extrémité, des joints et des raccordements.

À toutes les étapes des travaux d'installation, il est nécessaire de contrôler et de réduire le nombre de contaminations possibles des surfaces intérieures.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo traitera de la manière dont la ventilation est aménagée dans les salles blanches à usage industriel :

Vidéo sur la façon dont se déroule le réglage de la ventilation dans les salles blanches d'une salle d'opération :

La conception et l'installation de systèmes de ventilation et de climatisation dans les salles blanches sont un processus laborieux qui nécessite des connaissances, des normes et des règles spécifiques en matière de renouvellement d'air et d'alimentation en air, ainsi que des compétences et de l'expérience dans l'utilisation d'équipements de distribution d'air.

C'est pourquoi, pour la conception et l'installation d'un système de ventilation dans de tels locaux, il est recommandé de s'adresser exclusivement à des spécialistes.

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