Qualification de sorbonne de laboratoire
EOLIOS est en mesure de réaliser les pré-qualifications à en conception de vos sorbonnes ainsi que les essais de confinement :
- Maitrise de la contamination
- Dispersion de polluants et de gaz
- Design des locaux de laboratoires
- Etude de scénarios critiques de défaillance
- Identification des flux d’air de dérivation et de recirculation
- Amélioration de la distribution aéraulique et l’efficacité du refroidissement
- Dimensionnement précis de l’implantation des grilles
- Optimisation du confort thermique
- Etude des points de consigne des systèmes de traitement de l’air.
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Sorbonne de laboratoire et contexte normatif
Contexte
La sorbonne de laboratoire est un système de protection localisée généralement utilisé dans des lieux où des substances dangereuses sont manipulées. Sa mission est de limiter l’exposition des humains à ces substances nocives en captant et évacuant les vapeurs toxiques et autres poussières volatiles générées dans son enceinte et ce grâce à un flux d’aspiration d’air. Pour s’assurer du maintien de leurs performances au cours du temps les sorbonnes de laboratoire font l’objet de contrôles périodiques
Législation française en vigueur
Actuellement l’évaluation du fonctionnement des sorbonnes de laboratoire est soumise à la norme européenne EN 14175. Cette norme détaille la méthodologie à suivre pour évaluer les performances auxquelles doivent répondre les sorbonnes de laboratoire lors des essais de qualification, de réception ou de routine. Ainsi, lors d’un contrôle, des essais de vitesse d’air frontale à l’entrée de la sorbonne doivent être menés par anémométrie à fil chaud. De même un test de confinement au gaz traceur SF6 doit aussi être réalisé ainsi qu’une visualisation qualitative de flux au fumigène.
Ancienne réglementation : La norme XPX 15-203
- En France, pour les sorbonnes installées avant 2006, les contrôles devaient être conformes aux méthodes définies par la norme française XP X 15-203. La norme XPX 15-203 fixait notamment des seuils de vitesse d’air frontale et des niveaux de confinement.
- Vitesse d’air frontale : 0.4 m/s
- Confinement : concentration de gaz traceur dans le plan d’ouverture de la sorbonne inférieur en tout point à 0.1 ppm.
La norme EN 14175 : de nouveaux paramètres d’essais aérauliques
Les valeurs seuils à respecter
- Vitesse d’air frontale : absence de valeur seuil, MAIS en France 0.4 m/s
- Confinement : absence de valeur seuil MAIS en France, la norme française XP 15-206 a été élaborée en complément de la norme EN 14175. Elle fixe un seuil de 0.1 ppm pour la concentration moyenne en gaz traceur SF6 (hexafluorure de soufre)
- Nombre de paramètres testés beaucoup plus élevé.
Les contrôles obligatoires
- Débit d’air extrait : La mesure est réalisée par mesure du débit d’extraction dans le conduit d’extraction pour vérifier les caractéristiques aérauliques de l’installation et servir de comparaison pour les futurs contrôles.
- Vitesse d’air frontale : La mesure est réalisée par anémométrie thermique. Les valeurs mesurées serviront de valeurs de référence pour les futurs contrôles périodiques.
Confinement et robustesse du confinement : La mesure est réalisée par traçage SF6
Le principe du test de confinement avec le gaz SF6 :
- Générer un gaz traceur SF6 à des emplacements spécifiques à l’intérieur du volume de travail de la sorbonne.
- Prélever l’air à différents emplacements, au niveau du plan de l’ouverture de la sorbonne.
- Mesurer la concentration en SF6 afin de quantifier la fuite des substances chimiques de l’intérieur du volume de travail vers le personnel manipulant les produits chimiques.
Pour la norme NF EN 14175, le nombre de points de mesure dépend de la largeur de la sorbonne. La partie 3 de la norme précise la façon de calculer les positions d’essai. Lors des essais, la façade mobile est ouverte à 500 mm.
Modélisation CFD des laboratoires et salles blanches
Compréhension globale des phénomènes thermo aéraulique
Les simulations peuvent contribuer à une meilleure compréhension des problématiques afin de développer des solutions techniques pertinentes dès la conception. Les laboratoires peuvent être simulés dans leur intégralité et permettre l’analyse simultanée de l’impact de nombreux phénomènes.
La réalisation d’étude CFD de qualification de sorbonne permet notamment de mettre en évidence la présence de flux d’air parasite perturbant l’entrée des sorbonnes.
Conception des salle de laboratoires et des salles blanches
Au début du processus de conception, la mise en place d’un grand nombre de prototypes expérimentaux peut s’avérer très vite couteux et chronophage. La Simulation CFD permet de simuler un grand nombre de prototypes, en un lapse de temps plus restreint, afin de recueillir rapidement des informations pour l’optimisation des systèmes et le placement des sorbonnes.
La CFD : un nouveau protocole de conception des laboratoires
La simulation permet d’accéder à de nombreux paramètres qui sont difficilement accessibles à travers les expériences, notamment car les simulations fournissent instantanément des données de mesure pour n’importe quel point et non de façon exclusivement localisée. Ceci permet de façon précise d’identifier de potentielle fuite lors du confinement des sorbonnes. Intégrer la simulation CFD dans ses protocoles de conception, c’est y intégrer une équipe d’expert qui auront un regard différent dans la recherche de solution, la qualification des sorbonnes s’en retrouve sécurisée et accélérée.
Méthode basée sur la CFD pour la qualification des sorbonnes
Méthode de modélisation des flux d’air
Pour réaliser une mesure spatiale instantanée de la vitesse de l’air, nous avons recours à ce une méthode reposant sur la mécanique des fluides de précision. Les écoulements mis en jeu dans ce contexte sont régis par des équations aux dérivées partielles appelées équation de Navier-Stokes. Ces équations étant insolvables analytiquement, nous utilisons la méthode de calcul par éléments finis permettant de les résoudre numériquement. Cette méthode permet d’avoir une solution le plus approchée possible d’un problème physique.
Pour résoudre un problème physique en utilisant cette méthode il convient de connaître à l’avance les conditions d’entrées et de sorties du système, dans notre cas il s’agira des débits de soufflage, de reprise et d’aspiration des différentes sorbonnes.
Ces conditions sont précisées en hypothèses dans la note et doivent impérativement être vérifiées pour que les conclusions annoncées dans cette note soient valides
Méthode de mesure de confinement numérique
Lors de la qualification des sorbonnes, il est impératif de contrôler le taux de fuite des agents polluants pour le pas contaminer l’utilisateur. Afin de modéliser cet agent polluant, nous utilisons différentes méthodes pour simuler un gaz traceur dans l’objectif de garantir une précision fine et ainsi obtenir les résultats les plus fiable possible.
Validation numérique de la qualification des sorbonnes
Afin de savoir si le confinement répond bien à la norme en vigueur, nous modélisons la diffusion du traceur au sein de la sorbonne de façon stationnaire. Une fois les résultats obtenus, nous vérifions grâce à une méthode d’iso volume que tout le traceur est bien compris dans l’enceinte de la sorbonne à l’échelle réglementaire. Si le résultat est vérifié, la sorbonne répond aux conditions de confinement imposé par la législation.
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