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Aéraulique d’une salle blanche

En quelques mots

L’étude approfondie d’EOLIOS a permis de déterminer les flux d’air dans la salle blanche afin de vérifier la propreté de cette dernière.

Projet

Aéraulique d'une salle blanche

Année

2023

Client

Dalkia - Ipsen

Localisation

France

Typologie

Laboratoire

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Qu’est-ce qu’une salle blanche ?

Une salle blanche est un espace hautement contrôlé et spécialement conçu pour diverses applications, telles que la recherche scientifique, la fabrication, l’électronique, la pharmacie et l’industrie aérospatiale. Son objectif principal est de maintenir un niveau extrêmement élevé de propreté en contrôlant rigoureusement la concentration de particules en suspension dans l’air. D’autres paramètres essentiels tels que la température, l’humidité et la pression sont également étroitement surveillés et régulés. 

Les salles blanches sont spécifiquement conçues pour prévenir la contamination de produits sensibles ou de processus en cours. Elles sont utilisées pour protéger les produits, les appareils ou les matériaux qui sont sensibles aux particules, aux bactéries, aux micro-organismes, aux poussières ou à tout autre type de contamination qui pourrait altérer leur qualité ou leur performance.

Modélisation 3D des machines dans un laboratoire d'analyse
Illustration du modèle 3D – Salle blanche

Afin de garantir le respect des normes de propreté requises, les salles blanches sont équipées de systèmes avancés de filtrage de l’air et de contrôle des flux d’air. De plus, elles sont pourvues de surfaces lisses et faciles à nettoyer. Des procédures rigoureuses régissent également l’entrée et la sortie du personnel dans ces espaces. Pour minimiser toute contamination de l’environnement, les travailleurs qui y accèdent doivent souvent revêtir des tenues spéciales comprenant des combinaisons, des gants, des masques et des couvre-chaussures.

EOLIOS vous aide à respecter les normes de propreté et d’optimiser la thermo aéraulique dans la salle blanche grâce à la simulation CFD.

Normes de propreté dans les salles blanches

Les normes de propreté dans les salles blanches sont établies afin de garantir un niveau précis de pureté en termes de concentration de particules en suspension dans l’air. La norme la plus couramment utilisée pour la classification des salles blanches est l’ISO 14644, qui établit des niveaux de propreté en fonction du nombre de particules par unité de volume d’air. Les classifications vont de ISO 1 (la plus propre) à ISO 9 (la moins propre).

Ces normes s’appliquent principalement à la concentration de particules en suspension dans l’air. Lorsqu’une salle blanche est conçue et utilisée, des procédures rigoureuses d’entretien, de nettoyage et de suivi sont instaurées pour garantir le maintien constant des niveaux de propreté exigés.

Limiter la contamination

Il existe de multiples moyens pour limiter la contamination dans les salles blanches. Tout d’abord, la présence d’un flux laminaire permet un écoulement linéaire et sans turbulences de l’air. La salle blanche est alors traversée par un courant d’air régulier dans une seule direction. Il est aussi nécessaire de limiter les flux d’air qui remontent du sol vers les zones de respirations. Cela peut contaminer les produits ou processus mais aussi les utilisateurs de la salle blanche qui peuvent inhaler des polluants.

L’usage de déflecteurs est fondamental dans une salle blanche, il est donc très important de savoir les dimensionner. Ces déflecteurs d’air assurent une aéraulique plus précise dans la pièce tout en étant compatibles avec une meilleure qualité de l’air. Leur objectif principal est de maintenir un écoulement d’air uniforme et directionnel dans la salle blanche, afin de minimiser la dispersion des particules et des contaminants dans l’air ambiant.

Différents types de soufflages/reprises

Avant de commencer la simulation, il est nécessaire de repérer tous les systèmes de soufflages/reprises et d’en relever les débits afin de pouvoir les modéliser correctement.

Soufflage FFU

Les unités de filtration d’air (FFU) sont généralement installées en grilles ou en plafond et soufflent un flux d’air filtré à travers le filtre intégré. Le ventilateur à l’intérieur de l’unité crée une pression positive, permettant de pousser l’air filtré dans la pièce et d’empêcher les contaminants extérieurs d’entrer.

Modélisation CFD de guide flux en laboratoire
Modèle 3D – Unité de filtration d’air – FFU

Soufflage filtre CTA

Le soufflage filtre CTA (Centrale de Traitement d’Air) est un système de ventilation et de conditionnement de l’air pour assurer la distribution, le filtrage, le chauffage, la climatisation et le contrôle de l’humidité de l’air ambiant. Ce type de ventilation est utilisé dans de nombreux domaines afin d’améliorer la qualité de l’air intérieur, maintenir des conditions de confort et assurer des environnements de travail sains et productifs.

Reprise CTA

Les reprises CTA désignent les dispositifs ou conduits qui permettent de collecter et de recycler l’air contaminé, contenant des particules, des polluants ou des odeurs, présent dans une zone. Ensuite l’air est ramené vers la CTA pour être filtrée et conditionnée à nouveau avant d’être redistribué dans l’espace intérieur par le biais de conduits d’air et de grilles de soufflage pour assurer une ventilation adéquate et uniforme.

Reprise flux laminaire

La reprise de flux laminaire est un système de ventilation spécifique conçu pour maintenir un niveau élevé de propreté de l’air et un contrôle précis des particules en suspension dans l’air.  Le principe repose sur la création d’un courant d’air unidirectionnel et régulier qui traverse l’espace de la salle blanche de manière linéaire et sans turbulence. Ce flux laminaire est généralement dirigé du plafond vers le sol.

Modélisation des grilles de filtration dans un laboratoire
Modèle 3D – Grille perforée reprise flux laminaire et CTA

Simulation CFD de l’aéraulique de la salle blanche

La simulation CFD joue un rôle important dans la propreté des salles blanches. Elle apporte une compréhension approfondie du déplacement de l’air, de la distribution des particules et de la dispersion des contaminants

Modélisation de la poussière dans un laboratoire
Simulation CFD – Exemple de diffusion de poussière dans l’air en salle blanche

Des études de vitesses d’air et de températures d’air sont menées au sein du hall afin de déterminer si les débits présents sont adéquats et si les systèmes de ventilation permettent l’évacuation des polluants.

Simulation CFD des veines d'air dans un laboratoire
Coupe des vitesses d’air – Axe de la machine
Simulation CFD d'un laboratoire
Isosurface des températures d’air – Température supérieure à 24°C

EOLIOS vous accompagne …

EOLIOS est dans la capacité de modéliser l’écoulement de l’air dans une salle blanche en prenant en compte les systèmes de ventilations, les filtres et les équipements. Ainsi, nous pouvons garantir un débit d’air adéquat et une distribution homogène de l’air pour minimiser les zones de stagnation où la contamination pourrait s’accumuler. Il est en effet possible de déterminer les zones critiques, celles avec le plus grand risque de contamination, en étudiant les flux d’air, les points chauds et les zones de recirculation. L’efficacité des filtres peut, elle aussi, être évaluée grâce à la CFD en simulant la filtration des particules et en identifiant les zones où des fuites d’air contaminé pourraient se produire.

Par conséquent, notre équipe est capable de valider ou non la performance des systèmes de ventilations présents dans une salle blanche. Cela permet de s’assurer que les niveaux de propreté requis seront atteints et maintenus conformément aux normes spécifiées.

Synthèse vidéo de l'étude

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