les postes a flux d `air laminaire

E U R O F LU X
CONCEPTEUR - INSTALLATEUR
LES POSTES A FLUX D ’AIR LAMINAIRE
- PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT
SOMMAIRE
1. L’AEROCONTAMINATION
1.1. Généralités sur la contamination de l’air
1.2. Charge particulaire de l’air
1.3. Contamination générée par l’individu
2. FILTRATION DE L’AIR
2.1 Constitution d’un filtre
2.2. Filtre Très Haute Efficacité
2.3 Comparatif H14 – U16
3. CLASSE D’EMPOUSSIEREMENT
3.1. Norme Européenne
3.2. Correspondance avec les normes précédentes
4. LE FLUX D’AIR LAMINAIRE
4.1. L’écoulement laminaire
4.1.1. Régime turbulent
4.1.2. Régime laminaire
4.1.3 Propriété de l’écoulement laminaire
4.2. Débit d’un flux d’air laminaire
4.3. Taux de renouvellement d’air
5. LE FLUX D’AIR LAMINAIRE
5.1. Schéma aéraulique
5.2. Ventilateurs
5.3 Plénum
5.4. Filtres T.H.E.
5.5. Préfiltration
5.6 Guidage du flux d’air laminaire
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L’AEROCONTAMINATION
1.1. Généralités sur la contamination de l’air
L’air que nous respirons contient des quantités importantes de polluants gazeux et
solides. Si ceux-ci pour leur grand majorité, ne présentent pas de risques notoires pour
l’homme et son environnement, il n’en est pas de même quand l’être humain doit subir
des interventions chirurgicales délicates ou quand la fabrication de produits agroalimentaires, pharmaceutiques, composants électroniques doit être entreprise.
L’air ambiant est chargé de particules de taille et de nature diverses. Leurs dimensions
varient de quelques 1/10ème de µm à quelques unités de µm, voir supérieures à 10 µm.
Dans l’air qui nous entoure, les particules supérieures à 10 µm sédimentent. Les
particules de taille inférieures restent en suspension dans l’air.
Ces particules ne sont pas décelables à l’œil, car celui-ci n’arrive à voir que des
particules d’environ 30 µm, ce qui met en évidence la difficulté d’appréhender la
contamination aéroportée.
Mais, nous savons parfaitement qu’elles existent et en quantité importante, car nous
avons eu tous l’occasion de pouvoir les observer un jour ou l’autre au travers d’un
faisceau de lumière.
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1.2.Charge particulaire de l’air
Pour fixer les idées, nous donnons ici deux exemples de l’importance des particules
dans l’air, contenues dans 1 pied cube (28.4 litres d’air).
* L’air de la ville 1 à 11 millions de particules de 0,5 µm
* L’air de la campagne environ 500 000 de particules de 0,5 µm
Ce qui montre l’importance de la concentration pour un volume de 28,4 litres (1 pied
cube) qui ne représente qu’un cube de 30 cm de côté.
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1.3. Contamination générée par l’individu
En fonction de son activité, une personne, qu’elle soit assise ou en mouvement, génère
un nombre très variable de particules.
Celles-ci sont dues :
-
Aux vêtements
Aux squamations de la peau (perte de particules de peau)
Aux aérosols produits (respiration)
C’est pour celà, que dans les zones de travail ou l’empoussièrement est contrôlé, une tenue
vestimentaire stricte est exigée :
-
Blouse
Coiffe
Surchaussures
Cache barbe
Bavette
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2. FILTRATION DE L’AIR (Rappel)
2.1. Constitution d’un filtre
Les filtres utilisés pour la réalisation des flux d’air laminaires se présentent sous la
forme de panneaux filtrants constitués :
-
D’un cadre en aluminium anodisé
D’un média filtrant en papier fibre de verre
D’un joint périmétrique en polyuréthane expansé demi-rond continu pour ceux à
serrage mécanique
L’efficacité globale d’un filtre à air résulte de la combinaison de 4 mécanismes de
base de la filtration (diffusion, tamisage, interception et inertie)
Efficacité
A ce minimum d’efficacité, correspond une dimension de particule appelé MPPS
(Most Penetrating Particle Size) « dimension de la particule la plus pénétrante ».
Celle-ci correspond à la dimension particulaire la plus difficile à arrêter et se situe
entre 0,1 et 0,2 µm.
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2.2. Filtres T.H.E. (Très Haute Efficacité)
Les filtres généralement utilisés pour la réalisation des flux d’air laminaires sont du
type T.H.E., avec un rendement de
-
99,995 % pour le type H14, efficacité MPPS
99,99995 % pour le type U16, efficacité MPPS
-
Rendement (ou efficacité) %
-
Perméance (ou pénétration) % P = E x 100
I
-
Coefficient d’épuration
R = (I-E) x 100
I
CE = I
E
2.3. Comparatif H14 – U16
-
Coefficient d’épuration H 14 CE = 20 000 (100 000/5)
Coefficient d’épuration U 16 CE = 2 000 000 (10 000 000 /5)
Nous pouvons constater que le filtre de type U16 est 100 fois plus efficace qu’un filtre
H14
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CLASSE D’EMPOUSSIEREMENT
Le contrôle d’empoussièrement de l’air est défini par une norme qui établit le degré de
propreté de l’air.
La norme Européenne ISO 14644-1 définit les classes d’empoussièrement
Les flux d’air laminaires sont généralement conçus en classe ISO 5 pour un grand nombre
d’applications.
3.1. Norme Européenne
3.2. Correspondance avec les normes précédentes (extrait)
Numéro de
classification
NF EN
ISO
14644-1
ISO 5
ISO 6
ISO 7
ISO 8
LIMITES DE CLASSES
0.3 µm
0.5 µm
5 µm
0.3 µm
0,5 µm
5 µm
FS 209 E
ISO
ISO
ISO
FS 209 E
FS 209 E
FS 209 E
(particules/m³) (particules/m³) (particules/m³) (particules/CF³) (particules/CF³) (particules/CF³)
100
1 000
10 000
100 000
10 200
102 000
N.A.
N.A
3 520
35 200
352 000
3 520 000
29
293
2 930
29 300
300
N.A
N.A
N.A
100
1 000
10 000
100 000
0
7
70
700
8
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LE FLUX D’AIR LAMINAIRE
Les flux d’air laminaires (L.A.F., Laminar Air Flow) sont exploités dans divers secteurs
industriels, hospitaliers, laboratoires….. pour lutter contre l’aérobiocontamination.
Les caractéristiques physiques des L.A.F. leur permet de protéger des zones de travail
contre la contamination environnante, ils sont généralement utilisés pour réaliser une
protection rapprochée du process.
4.1. L’écoulement laminaire
L’air sortant d’un filtre de type T.H.E., peut sortir à des vitesses variables, en fonction
du réglage des ventilateurs.
4.1.1. Régime turbulent
Si v < 0,35 m/s, la vitesse de l’air est trop faible, le régime est turbulent
Si v > 0,55 m/s, la vitesse de l’air est trop forte, le régime est turbulent
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4.1.2. Régime laminaire
Si v est compris entre :
0,35 m/s < v m/s < 0,55 m/s, le régime est laminaire
La valeur guide moyenne de la vitesse de l’air est : v = 0,45, m/s
4.1.3. Propriété de l’écoulement laminaire
Les propriétés principales d’un écoulement d’air en régime laminaire sont :
-
Les filets d’air ont un sens unidirectionnel (effet de piston d’air)
Les filets d’air se déplacement sans se perturber
Les filets d’air peuvent contourner un obstacle modéré et se reformer en
aval de celui-ci
4.2. Débit d’un flux d’air laminaire
La vitesse de l’air étant de 0,45 m/s, en considérant une surface filtrante de 1 m²,
le volume d’air débité par un L.A.F. en 1 heure et par m² filtrant est de 1 620 m³/h.
V
= S x v x 3 600
m³/h
m² m/s
s
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4.3. Taux de renouvellement d’air
Soit un L.A.F. à 0,45 m/s protégeant un process et situé à une hauteur d’un mètre de
celui-ci.
-
Le volume protégé est de 1 m³
-
Le taux de renouvellement horaire TR/h est de 1 620 fois à l’heure.
Ce qui met en évidence, l’importante capacité à garder le volume protégé ultra-propre,
puisque l’air est renouvelé toutes les 2,2 secondes.
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LE FLUX D’AIR LAMINAIRE
Il existe des flux d’air laminaires verticaux et horizontaux. Leur conception est similaire et
sont constitués : ventilateurs, plénum, filtre THE, préfiltres, guidage.
5.1. Schéma aéraulique de principe
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5.2. Ventilateurs
Ils assurent le débit d’air du L.A.F. et doivent être suffisamment dimensionnés pour
pouvoir compenser l’encrassement des filtres terminaux et primaires. Généralement,
ils sont prévus pour pouvoir doubler la perte de charge initiale de l’ensemble.
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5.3. Plénum
Assure la liaison entre motoventilateur et filtres terminaux, son rôle est de réaliser une
bonne répartition de l’air en amont des filtres T.H.E., afin d’obtenir à la sortie de celuici, un flux d’air laminaire homogène.
5.4. Filtre T.H.E
Les filtres T.H.E. permettent d’obtenir :
-
La classe d’empoussièrement recherchée
Améliorer la sortie d’air pour l’obtention d’une répartition du flux d’air laminaire
5.5. Préfiltration
Une bonne préfiltration à l’entrée d’air permet d’assurer la longévité du filtre T.H.E.
Sa définition est fonction du milieu dans lequel sont installés les flux d’air laminaires
et peut aller de l’efficacité gravimétrique à l’opacimétrique.
5.6. Guidage du flux d’air laminaire
L’air sortant des filtres T.H.E. est guidé mécaniquement jusqu’au process, pour éviter
des inductions d’air extérieur.
Les solutions mises en œuvre sont :
-
Guidage souple, standard ou anti statique
Guidage par panneau rigide
Carénage de machines
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