L'application des systèmes de ventilation dans les usines propres

Introduction

Avec le développement de la société industrielle, la climatisation à air pur est utilisée dans de nombreux secteurs, notamment l'électronique, l'aéronautique, la pharmacie, le secteur médical et le textile. L'air frais joue un rôle crucial dans ce système. Dans les usines électroniques à atmosphère contrôlée, les niveaux de propreté varient généralement de la classe 300 000 à la classe 100, voire plus. Par conséquent, les débits d'air et de ventilation des climatiseurs doivent varier considérablement, ce qui en fait une industrie très énergivore. Des études récentes ont démontré que le prétraitement centralisé de l'air frais présente de nombreux avantages en termes d'économie d'énergie, de contrôle et de gestion. Cet article présente brièvement le calcul du volume d'air frais nécessaire dans les usines électroniques à atmosphère contrôlée, les avantages du prétraitement centralisé de l'air frais, ainsi que les solutions de traitement et de contrôle de la chaleur et de l'humidité de l'air.

1.1 Dans les systèmes de climatisation, l'air frais est essentiel à la sécurité de la production et à la qualité des produits. Le métabolisme humain exige une respiration continue, avec une consommation d'oxygène et un rejet de dioxyde de carbone. Travailler dans un environnement appauvri en air frais peut entraîner des symptômes tels que vertiges, nausées, irritabilité et baisse de la productivité. C'est pourquoi, dans un système de purification d'air, le débit d'air frais nécessaire au respect des exigences d'hygiène du personnel est généralement d'au moins 40 m³/(h·personne).

1.2 Les espaces propres nécessitent généralement l'évacuation de l'air nécessaire au processus. Afin de compenser la quantité d'air rejeté à l'extérieur, le système de purification doit injecter un volume adéquat d'air frais.

1.3 Afin d'empêcher l'air extérieur ou provenant de pièces adjacentes à d'autres usages de s'infiltrer dans l'atelier climatisé et purifié, et d'en altérer la propreté, la température ou l'humidité, le volume d'air nécessaire au maintien d'une pression positive sera complété par de l'air frais. Le calcul de ce volume d'air frais repose principalement sur la méthode de la fissure et la méthode du taux de renouvellement d'air, qui ne seront pas détaillées ici.

1.4 Le volume d'air frais doit représenter une certaine proportion du volume d'air total. L'expérience montre que, compte tenu de la pression positive relativement élevée dans les unités de climatisation et les conduits d'alimentation en air des systèmes de climatisation de salles blanches, des fuites importantes peuvent survenir. Pour des raisons de sécurité, notamment dans des secteurs comme l'industrie pharmaceutique, le volume d'air frais doit représenter 10 % à 30 % du volume d'air total des salles blanches à flux non unidirectionnel et 2 % à 4 % du volume d'air total des salles blanches à flux unidirectionnel. Dans ce cas, si la salle blanche est peu fréquentée, que le débit d'air extrait est faible et que la pression positive est suffisante, et si le volume d'air frais calculé proportionnellement est supérieur aux besoins du système, il convient d'augmenter le débit d'air extrait du système de climatisation de salles blanches.

2.1 Dans les salles blanches, l'air frais constitue une source majeure de pollution pour le système de climatisation. Sans filtration, l'air frais peut obstruer le refroidisseur de surface, réduire son coefficient de transfert thermique et les particules chimiques nocives qu'il contient peuvent le corroder. De plus, la prolifération bactérienne à proximité du refroidisseur réduit sa durée de vie ainsi que celle du filtre à air haute efficacité. Afin de garantir le respect des exigences de propreté des salles blanches, l'air frais extérieur doit subir une filtration en plusieurs étapes avant d'y être introduit.

2.2 Dans un système de climatisation à air pur, l'enthalpie de l'air extérieur étant souvent très différente de celle de l'air intérieur, la charge thermique et humide de l'air frais représente une part importante du système. Si l'air frais est directement introduit dans la salle blanche sans traitement thermique ni hygrométrique, il est impossible de satisfaire aux exigences de température et d'humidité de cette dernière.

2.3 Généralement, la plupart des systèmes de climatisation à air pur sont conçus comme des systèmes classiques à circuit ouvert. L'air extérieur frais est directement mélangé à l'air intérieur repris, puis filtré et soumis à un traitement thermique et d'humidification. Cette méthode de climatisation est la plus répandue. Dans les usines électroniques à air pur, la production d'humidité intérieure est généralement très faible, tandis que la production de chaleur des équipements est très importante. Le rapport chaleur/humidité de l'air intérieur est alors infiniment élevé, correspondant à une ligne verticale sur le diagramme psychrométrique. Par conséquent, pour des raisons d'investissement, de gestion et d'économie d'énergie, il est recommandé d'opter pour une solution combinant un prétraitement centralisé de l'air frais et des unités de climatisation à circulation (MAU + RCAU).

Dans le système « MAU + RCAU », le processus de flux d'air du prétraitement centralisé de l'air frais est le suivant : entrée d'air frais → filtre à gros effet → filtre à effet moyen → chauffage → humidificateur → refroidisseur de surface → ventilateur d'alimentation → conduit d'alimentation en air → chaque unité de climatisation de circulation (RCAU) ;

Le processus de circulation d'air de l'unité de traitement d'air est le suivant : mélange d'air frais et d'air de retour (air frais provenant de l'unité de traitement d'air) → refroidisseur de surface → chauffage → ventilateur d'alimentation → filtre à effet moyen → conduit d'alimentation en air → sortie d'air du filtre à haute efficacité → zone propre → entrée d'air de retour à persiennes → conduit d'air de retour → mélange d'air frais et d'air de retour ;

3.1 Dans certains ateliers à température contrôlée, où les exigences de précision en matière de contrôle de l'humidité et de la température sont élevées, chaque atelier doit être équipé d'une unité de climatisation indépendante. Ces unités doivent être dotées d'une section fonctionnelle complète, notamment d'un système de traitement de l'air neuf. Cela signifie que toutes les armoires de climatisation sont entièrement équipées. Si un bâtiment industriel comprend de nombreux ateliers à température contrôlée, le nombre d'armoires de climatisation sera important, ce qui engendrera une salle des machines de climatisation volumineuse, des investissements plus élevés et une charge de maintenance accrue. En revanche, si un système centralisé de traitement de l'air neuf est adopté et distribué à chaque système de purification d'air, bien qu'il nécessite l'ajout d'une unité de traitement d'air neuf supplémentaire (UTA), de nombreuses sections fonctionnelles des autres armoires de climatisation à circulation (ACC) sont réduites. Il en résulte des économies sur les équipements, une réduction de la surface de la salle des machines et une diminution du nombre d'ouvertures de ventilation sur la façade de cette dernière.

3.2 Dans les régions nordiques où les températures extérieures sont relativement basses en hiver, l'air frais doit souvent être préchauffé. Autrement, son mélange direct avec l'air de reprise risque fortement de provoquer de la condensation. Les ateliers de traitement de l'air nécessitent généralement un taux d'humidité précis, et le processus hivernal implique souvent une humidification de l'air, augmentant ainsi inutilement la charge du système. En été, l'air frais présente une forte humidité et une température élevée. Son mélange direct avec l'air de reprise peut nécessiter un système de refroidissement de surface à plusieurs étages et rangées, ce qui surcharge considérablement le système de climatisation. En revanche, un traitement centralisé permet d'acheminer l'air frais vers le caisson de recyclage et de le mélanger à l'air de reprise. Ce système réduit le nombre de sections fonctionnelles du caisson, la fréquence de remplacement des filtres et la pression exercée par le ventilateur, évitant ainsi le gaspillage d'énergie.

3.3 En tant que source importante de pollution contrôlée dans les salles blanches, le prétraitement centralisé peut renforcer la filtration de l'air frais et faciliter sa gestion, offrant ainsi une garantie plus sûre pour le fonctionnement des salles blanches.

3.4 Dans la méthode « MAU + RCAU », l'air frais est traité jusqu'au point de rosée de l'air soufflé afin de satisfaire aux exigences d'humidité de la salle blanche. Cet air frais traité est ensuite acheminé vers chaque caisson de climatisation via un réseau de gaines. Après mélange avec l'air de retour, il est traité par refroidissement ou chauffage de surface pour atteindre la température requise dans la salle blanche. Ainsi, l'humidité et la température du système de climatisation sont respectivement gérées par l'unité de traitement d'air frais et l'unité de climatisation, permettant un contrôle indépendant et précis de la température et de l'humidité. Cet avantage est particulièrement marqué lorsque le volume d'air frais dans la salle blanche varie.

Suzhou Pharma Machinery Co., Ltd.

2025/12/09

Gino