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Deux caractéristiques essentielles d'une salle blanche (1)

2023-09-18

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Salle blanche, également appelée salle propre ou salle de purification. Elle constitue le fondement du contrôle de la pollution, et sans salle blanche, il est impossible de produire en série des composants sensibles à la pollution. Selon la norme FED-STD-2, une salle blanche est définie comme une pièce équipée d'un système de filtration, de distribution et d'optimisation de l'air, ainsi que de matériaux et d'appareils spécifiques, où des procédures opératoires précises sont mises en place pour contrôler la concentration de particules en suspension dans l'air, permettant ainsi d'atteindre des niveaux appropriés de propreté particulaire.

Salle Propre également appelée salle blanche ou salle de purification. Elle constitue le fondement du contrôle de la pollution, et sans une salle blanche, il est impossible de produire en masse des composants sensibles à la pollution. Selon la norme FED-STD-2, une salle blanche est définie comme une pièce dotée d'un système de filtration, de distribution et d'optimisation de l'air, ainsi que de matériaux et d'équipements spécifiques, où des procédures opératoires précises sont mises en place pour contrôler la concentration de particules en suspension dans l'air, permettant ainsi d'atteindre les niveaux appropriés de propreté particulaire.
Pour obtenir de bons résultats de nettoyage dans un Chambre propre Non seulement des mesures raisonnables de purification par climatisation doivent être mises en avant, mais également des dispositions appropriées doivent être prises par les métiers du processus, de l'architecture et d'autres domaines : il ne suffit pas d'avoir une conception judicieuse, il faut aussi veiller à une construction et à une installation soigneuses conformes aux réglementations, ainsi qu'à une utilisation correcte de la salle blanche, assortie d'une maintenance et d'une gestion scientifiques.
Afin d'obtenir de bons résultats dans les salles blanches, de nombreuses publications ont présenté des explications sous différents angles, tant à l'échelle nationale qu'internationale. En réalité, il est difficile d'assurer une coopération idéale entre les différentes professions, et les concepteurs éprouvent souvent des difficultés à évaluer la qualité de la construction et de l'installation, ainsi que la situation en matière d'utilisation et de gestion, particulièrement cette dernière. En ce qui concerne les mesures de purification des salles blanches, de nombreux concepteurs ou entreprises de construction ne prêtent souvent pas suffisamment attention aux conditions nécessaires, ce qui entraîne des effets de nettoyage insatisfaisants. Cet article aborde brièvement uniquement les deux conditions indispensables pour atteindre les exigences de propreté dans le cadre des mesures de purification des salles blanches.

 


1. Propreté de l'alimentation en air


Pour garantir que la propreté de l'air fourni répond aux exigences, l'élément clé réside dans la performance et l'installation du filtre final du système de purification.
Le filtre final du système de purification utilise généralement des filtres à haute efficacité ou à efficacité quasi élevée. Selon la norme chinoise, l'efficacité des filtres à haute efficacité est divisée en quatre niveaux : le niveau A correspond à une efficacité ≥ 99,9 %, le niveau B à ≥ 99,9 %, le niveau C à ≥ 99,999 %, et le niveau D (pour les particules d'une taille ≥ 0,1 µm) à ≥ 99,999 % (également appelés filtres à ultra haute efficacité). Quant au filtre à efficacité quasi élevée, il permet d'atteindre une efficacité comprise entre 95 % et 99,9 % pour les particules d'une taille ≥ 0,5 µm. Plus l'efficacité du filtre est élevée, plus son prix est élevé. Par conséquent, lors du choix d'un filtre, il convient de tenir compte à la fois des exigences de propreté de l'air fourni et de la rationalité économique. Du point de vue des exigences de propreté, le principe consiste à opter pour des filtres de faible performance dans les salles propres de bas niveau, et pour des filtres de haute performance dans les salles propres de haut niveau.
En règle générale, un filtre à haute et moyenne efficacité peut être sélectionné pour un filtre de niveau 1 million ; en dessous du niveau 10 000, des filtres à sous-haute efficacité ou à haute efficacité de classe A peuvent être retenus ; les filtres de classe B sont choisis pour les niveaux allant de 10 000 à 100 ; quant aux filtres de classe C, ils sont utilisés pour les niveaux situés entre 100 et 1. Il semble qu'il existe deux types de filtres parmi lesquels choisir pour chaque niveau de propreté. Le choix entre des filtres haute performance ou basse performance dépend de la situation spécifique : lorsque la pollution environnementale est sévère, que la proportion d'air extrait en intérieur est importante, ou encore lorsque… Chambre propre est particulièrement important et nécessite un facteur de sécurité élevé ; dans l'un ou l'autre de ces cas, voire dans les deux, un type de filtre supérieur devrait être sélectionné. À l'inverse, des filtres de performance inférieure peuvent être retenus. Pour des salles blanches qui exigent un contrôle des particules, quelle que soit la concentration de celles-ci à maîtriser, un filtre de type D doit être choisi. Ce qui précède ne tient compte que du point de vue des filtres. En réalité, pour choisir un bon filtre, il est indispensable d'examiner de manière globale les caractéristiques de la salle blanche, du filtre et du système de purification.
Pour garantir la propreté de l'air fourni, les filtres qualifiés ne suffisent pas à eux seuls ; il est également nécessaire de veiller à :
a. Veillez à ne pas endommager le filtre lors du transport et de l'installation ;
b. Installation rigoureuse. Pour atteindre l'objectif « a », le personnel de construction et d'installation doit être parfaitement formé, posséder des connaissances approfondies en matière d'installation de systèmes de purification ainsi que des compétences techniques avancées en la matière. À défaut, il sera difficile d'éviter tout dommage au filtre, ce qui constitue un enseignement profond à tirer dans ce domaine.
Deuxièmement, l'aspect de l'étanchéité lors de l'installation dépend principalement de la qualité du type de structure d'installation. Le manuel de conception recommande généralement, pour un filtre unique, d'utiliser un type d'installation ouvert afin que, même en cas de fuite, celle-ci ne se propage pas dans la pièce ; quant à l'utilisation de bouches d'air finies à haut rendement, elle garantit une étanchéité aisée. Ces dernières années, le scellement par réservoir liquide et le scellement sous pression négative ont été couramment adoptés pour les filtres à air équipés de plusieurs filtres.
La scellage du réservoir de liquide doit garantir que le joint du réservoir de liquide soit étanche et que l'ensemble de la structure soit au même niveau. Le scellage sous pression négative consiste à maintenir la périphérie extérieure du joint entre le filtre et la boîte de pression statique ainsi qu'avec le cadre dans un état de dépression, similaire au type monté en surface ; ainsi, même en cas de fuite, celle-ci ne pénétrera pas dans la pièce. En réalité, tant que le cadre d'installation est plat et que le contact entre la face d'extrémité du filtre et le cadre d'installation est uniforme, on peut affirmer que quel que soit le type d'installation, il est relativement facile d'atteindre les exigences d'étanchéité requises pour le montage du filtre.

 


2. Distribution de l'air


L'organisation du flux d'air d'une Chambre propre diffère de celle d'une pièce climatisée ordinaire. Elle exige que l'air le plus pur soit d'abord acheminé vers la zone opératoire, et sa fonction est de limiter et de réduire la pollution des produits en cours de traitement. Par conséquent, lors de la conception de l'organisation du flux d'air, ces principes doivent être pris en compte : minimiser autant que possible les courants tourbillonnants afin d'éviter que la pollution située à l'extérieur de la zone de travail ne pénètre dans cette dernière ; s'efforcer d'empêcher la remise en suspension secondaire des poussières, afin de réduire les risques de contamination par les particules sur la pièce à usiner ; assurer une uniformité maximale du flux d'air dans la zone de travail, tout en veillant à ce que la vitesse du vent respecte les exigences liées au processus et à l'hygiène. Lorsque le flux d'air se dirige vers la sortie d'air de retour, il est essentiel d'éliminer efficacement les particules de poussière présentes dans l'air. Enfin, sélectionner différents modes d'alimentation et de récupération de l'air en fonction des différentes exigences en matière de propreté.
Les différentes organisations de flux d'air présentent leurs propres caractéristiques et leur propre champ d'application :
1) Flux vertical unidirectionnel : il permet d'obtenir un flux d'air uniforme descendant, ce qui facilite la disposition des équipements de process, possède une forte capacité d'autocurage et peut simplifier les installations communes telles que les dispositifs de purification individuelle. De plus, les quatre méthodes d'alimentation en air présentent également leurs propres avantages et inconvénients : les filtres à haut rendement entièrement répartis offrent des avantages tels qu'une faible résistance et un long cycle de remplacement des filtres, mais leur structure de plafond est complexe et leur coût élevé ; les inconvénients respectifs des systèmes à alimentation par le haut avec filtre à haut rendement disposé latéralement, à alimentation par le haut avec plaque orificielle complète ou encore à alimentation par le haut avec filtre à haut rendement disposé intégralement sont opposés. Lorsque le système n'est pas utilisé en continu, la surface interne de la plaque orificielle est susceptible de former des accumulations de poussière et présente des difficultés d'entretien, ce qui affecte quelque peu la propreté ; quant à l'alimentation par diffuseur dense placé en partie supérieure, elle convient uniquement aux grandes Chambres propres D'une hauteur supérieure à 4 m en raison de la nécessité d'une couche de mélange, ses caractéristiques sont similaires à celles d'une alimentation par le haut avec plaque orificielle complète ; La méthode d'air rejeté consistant à disposer uniformément des bouches d'évacuation d'air au bas des côtés opposés de la grille et des côtés opposés du mur est uniquement applicable aux salles blanches dont l'espacement net entre les deux côtés est inférieur à 6 m ; La partie inférieure d'un seul mur équipée d'une bouche d'évacuation d'air convient uniquement aux salles blanches présentant un faible espacement mural (par exemple ≤ 2 à 3 m).
2) Écoulement unidirectionnel horizontal : seul l'espace de travail initial atteint un niveau de propreté 100. Lorsque l'air se déplace vers l'autre côté, la concentration de poussière augmente progressivement ; cette configuration convient donc uniquement aux salles blanches présentant des exigences différentes en matière de propreté au sein d'un même processus. De plus, le placement local de filtres à haute efficacité sur le mur d'alimentation en air permet de réduire le nombre de filtres nécessaires et d'économiser ainsi l'investissement initial par rapport à une installation horizontale complète. Toutefois, des zones de tourbillon peuvent apparaître localement.
3) Flux d'air turbulent : les caractéristiques de la distribution par le haut à travers une plaque orificielle et celles de la distribution par le haut avec diffuseur dense restent identiques à ce qui précède : les avantages de la distribution latérale incluent une facilité d'organisation des canalisations, l'absence de nécessité d'une couche technique intermédiaire, un coût réduit ainsi qu'une meilleure adaptation à la rénovation des bâtiments industriels existants. En revanche, cet arrangement entraîne une vitesse élevée du flux d'air dans la zone de travail, avec une concentration de poussière plus importante côté aval par rapport au côté amont. La distribution par le haut via des bouches à filtre à haute efficacité présente quant à elle les avantages suivants : système simple, absence de canalisation après le filtre à haute efficacité, et livraison directe d'un flux d'air propre vers la zone de travail. Toutefois, la diffusion de ce flux d'air propre est relativement lente, ce qui conduit à une répartition plus uniforme du mouvement de l'air dans la zone de travail. Néanmoins, lorsque plusieurs bouches d'aération sont disposées de manière équilibrée ou lorsqu'on utilise des bouches équipées de plaques de diffusion associées à des filtres à haute efficacité, il devient possible d'obtenir une répartition encore plus homogène du flux d'air dans la zone de travail. Toutefois, en cas d'utilisation non continue du système, ces plaques de diffusion présentent un risque accru d'accumulation de poussière.
La discussion ci-dessus correspond à un état relativement idéal et est également recommandée par les réglementations, normes ou manuels de conception nationaux pertinents. Dans la pratique ingénieriale, en raison de conditions objectives ou de raisons subjectives du concepteur, l'organisation du flux d'air n'a pas été correctement conçue. Parmi les exemples courants, on peut citer : le flux unidirectionnel vertical utilisant la sortie d'air inférieure des murs adjacents situés des deux côtés, ainsi que le niveau local 100 adoptant une alimentation par le haut et une évacuation par le haut (c'est-à-dire qu'aucun rideau vertical n'est ajouté sous la bouche d'alimentation locale), sans oublier le type de flux turbulent. Chambres propres En utilisant des filtres à haut rendement, tels que l'alimentation par le haut et la récupération d'air par le haut, ou encore la récupération d'air par le bas sur un seul côté (avec une grande distance par rapport aux parois), etc. Ces méthodes d'organisation du flux d'air ont été mesurées, mais la plupart d'entre elles ne répondent pas aux exigences de conception en termes de propreté. En raison des réglementations actuelles concernant les procédures d'acceptation à vide ou statique, certaines salles blanches de ce type peuvent tout juste atteindre le niveau de propreté prévu dans ces conditions, mais leur capacité à résister aux contaminations externes est très faible. Dès que la salle blanche entre en état opérationnel, elle ne peut plus satisfaire aux exigences requises. L'organisation correcte du flux d'air doit être mise en place dans les zones locales, en installant des rideaux suspendus jusqu'à la hauteur de la zone de travail ; quant au niveau 100 000, il convient de ne pas recourir à une alimentation par le haut ni à une récupération par le haut. Par ailleurs, la plupart des usines produisent actuellement des bouches d'alimentation à haut rendement équipées de plaques de diffusion, qui ne sont en réalité que des orifices décoratifs sans aucune fonction réelle de diffusion du flux d'air. Les concepteurs et les utilisateurs doivent prêter une attention particulière à ce point.