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Schéma de contrôle de la pression pour la grande salle d'équipements d'extraction en salle blanche

2024-04-24

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Dans le cadre de la fabrication moderne et de la recherche scientifique, l'atelier de salle blanche est une installation courante destinée à garantir la propreté des environnements de production et d'expérimentation, en particulier pour certains processus et expériences nécessitant un haut niveau de nettoyage et présentant de faibles exigences en matière de pollution. Le système HVAC joue un rôle essentiel pour assurer la stabilité et la fiabilité des paramètres environnementaux clés tels que la température, l'humidité et la pression différentielle dans les salles blanches des usines pharmaceutiques, et le contrôle de la pression constitue un maillon crucial du système HVAC. Cet article examine et étudie le contrôle de la pression dans la pièce où sont situés tous les équipements de ventilation à grande échelle, qui représente un objet de contrôle clé et particulièrement complexe dans ce secteur industriel, en intégrant diverses solutions de régulation de la pression ambiante.

Dans le cadre de la fabrication moderne et de la recherche scientifique, l'atelier de salle blanche constitue une installation courante visant à garantir la propreté des environnements de production et d'expérimentation, en particulier pour certains processus et expériences exigeant un haut niveau de propreté et présentant de faibles besoins en matière de pollution. Le système HVAC joue un rôle essentiel dans l'assurance de la stabilité et de la fiabilité des principaux paramètres environnementaux tels que la température, l'humidité et la pression différentielle au sein des salles blanches des usines pharmaceutiques ; parmi ces éléments, le contrôle de la pression représente un maillon clé du système HVAC. Cet article aborde et étudie le contrôle de la pression dans la pièce où sont installés divers équipements d'extraction à grande échelle, objet de contrôle crucial mais également complexe dans ce secteur industriel, en associant différentes solutions de régulation de la pression ambiante.

1. Principe de contrôle de la pression des pièces et schéma de contrôle courant

1.1 Principe de construction de la pression des pièces

L'air purifié, traité par régulation de la température et de l'humidité, filtration et autres procédés, est envoyé dans la pièce contrôlée. La proportion du volume d'air soufflé, rejeté et extrait dans la pièce est ajustée, permettant ainsi de maîtriser le volume d'air fuyant. Ainsi, un volume résiduel d'air est créé, garantissant la stabilité de la pression à l'intérieur de la pièce, c'est-à-dire assurant une pression ambiante stable. Par conséquent, une différence de pression ou un gradient de pression se forme immédiatement entre la pièce contrôlée concernée et les pièces adjacentes.

Par conséquent, le volume d'air résiduel constitue un facteur clé dans l'établissement de la pression ambiante. Lorsque le volume d'air résiduel de la pièce est positif, après avoir soustrait le volume d'air insufflé du volume d'air rejeté et extrait ainsi que du volume d'air fuyant, la pièce devient une salle à pression positive ; en revanche, lorsqu'il est négatif, la pièce devient une salle à pression négative.

1.2 Résumé du schéma de contrôle de la pression des salles

1.2.1 Schéma traditionnel de réglage manuel des vannes

Effectuez la mise en service d'équilibrage de l'air pour le système de climatisation des salles blanches. Lorsque chaque pièce dispose d'un volume d'air résiduel suffisant, vous pouvez régler directement les vannes manuelles d'alimentation, de retour et d'extraction d'air des pièces concernées ; une fois l'équilibrage de l'ensemble du système de climatisation ajusté, le gradient de pression des pièces pertinentes sera établi.

Ce schéma présente les avantages d'un contrôle simple et d'un faible coût, mais ses inconvénients sont également évidents. En effet, si le filtre se bloque ultérieurement, l'équilibre est facilement perturbé, nécessitant ainsi un réglage manuel fréquent, tandis que la capacité anti-interférence reste faible. Il est donc plus couramment utilisé dans des environnements de production où les coûts sont réduits et où les niveaux de propreté ne sont pas élevés, tandis qu'on le rencontre moins souvent dans les projets biopharmaceutiques, qui impliquent des coûts plus importants.

1.2.2 Livraison personnalisée, solution programmée et adaptative CAV+CAV

Ce schéma consiste à installer une vanne mécanique à débit d'air constant, appelée boîte CAV, sur les conduites d'alimentation, de retour et d'extraction de l'air du local propre. Quel que soit le blocage ou non du filtre du système, quelles que soient les variations de résistance, cette vanne garantit toujours un débit d'air relativement stable en alimentation, en retour ou en extraction, grâce à son principe indépendant de la pression, assurant ainsi que le volume d'air résiduel dans la pièce respecte les exigences requises.
Le schéma présente les avantages d'un contrôle simple, d'un coût relativement faible, d'une forte capacité d'anti-interférence, ainsi que d'une stabilité et d'une fiabilité élevées. Il est largement utilisé dans diverses salles blanches du secteur pharmaceutique, mais il ne convient pas aux locaux équipés de grands dispositifs d'extraction.

1.2.3 Solution de contrôle automatique programmé bi-stable avec livraison fixe : CAV + Boîte e-CAV

Le dispositif consiste à installer un boîtier CAV sur la conduite d'alimentation en air du salle blanche, ainsi qu'une vanne électrique bistable à débit d'air constant, appelée boîtier e-CAV, sur la conduite de retour ou d'extraction d'air.
, qui convient aux pièces équipées d'équipements de ventilation puissants. Cela augmente le coût de l'actionneur électrique et des systèmes de contrôle associés, tout en relevant d'un schéma présentant un coût relativement faible pour la commande automatique.

1.2.4 Solution de contrôle automatisé du débit variable et de la pression différentielle pour les systèmes CAV + VAV

Le dispositif consiste à installer un boîtier CAV sur la conduite d'alimentation en air du salle blanche, ainsi qu'une vanne à débit d'air variable, appelée boîtier VAV, sur la conduite de retour ou d'extraction d'air.

Voici un schéma de régulation de pression dans une salle en cascade, capable d'assurer automatiquement le suivi et, principalement, le contrôle du volume d'air résiduel dans la pièce, tout en assurant également un contrôle auxiliaire et précis de la pression. Le débit d'extraction d'air peut être surveillé. Lorsque le débit total d'extraction d'air dans la pièce varie, le système de contrôle automatique calcule en temps réel la valeur de consigne actuelle de la vanne à débit variable située sur la boucle de retour ou d'extraction d'air, en fonction de celle du volume d'air résiduel, afin de maintenir ainsi une pression stable dans la pièce ; cette boucle constitue le maillon principal du contrôle. Parallèlement, grâce à la surveillance constante de la variation de pression dans la pièce, le système effectue une régulation PID entre la valeur actuelle et la valeur de consigne de pression, multiplie ensuite le résultat de cette régulation par un facteur d'influence spécifique (10 %, 20 %, etc., déterminé lors des essais sur site) et l'ajoute à la valeur de consigne actuelle de la vanne à débit variable utilisée dans le maillon principal du contrôle. Cette valeur de consigne est alors ajustée de manière secondaire et plus fine, garantissant ainsi une régulation de pression encore plus précise [1]. Si le débit d'extraction d'air des équipements ne peut pas être mesuré, la régulation PID peut être appliquée directement en comparant la valeur actuelle et la valeur de consigne de pression dans la pièce, permettant ainsi au résultat de la régulation PID de contrôler directement la vanne à débit variable afin de maintenir la pression souhaitée dans la pièce.

Le schéma combine les avantages de la stabilité du contrôle automatique du volume d'air résiduel et de la précision du contrôle directement lié à la pression. Par conséquent, ce schéma convient particulièrement aux pièces présentant des exigences élevées en matière de régulation de la pression. Cette solution est relativement coûteuse en raison de l'utilisation d'un type de boîtier VAV à réponse rapide, mais elle offre un meilleur effet en termes d'instantanéité du contrôle.