1. Analyse des caractéristiques des salles blanches de grande hauteur
(1). Les salles blanches de grande hauteur présentent des caractéristiques spécifiques. Elles sont généralement utilisées en post-production et pour l'assemblage d'équipements de grande taille. Elles ne requièrent pas une propreté élevée et la précision du contrôle de la température et de l'humidité est limitée. Elles ne génèrent pas beaucoup de chaleur pendant la production et le personnel y travaille relativement peu.
(2). Les salles blanches de grande hauteur ont généralement des structures de grande taille et utilisent souvent des matériaux légers. La plaque supérieure est généralement difficile à supporter.
(3). Génération et distribution des particules de poussière. Pour les salles blanches de grande hauteur, la principale source de pollution est différente de celle des salles blanches classiques. Outre la poussière générée par les personnes et les équipements sportifs, la poussière de surface représente une part importante. Selon les données fournies par la littérature, la génération de poussière lorsqu'une personne est immobile est de 105 particules/(min·personne), et la génération de poussière lorsqu'une personne est en mouvement est calculée comme étant 5 fois supérieure à celle lorsqu'elle est immobile. Pour les salles blanches de hauteur ordinaire, la génération de poussière de surface est calculée comme la génération de poussière de surface de 8 m² du sol est équivalente à la génération de poussière d'une personne au repos. Pour les salles blanches de grande hauteur, la charge de purification est plus importante dans la zone d'activité du personnel inférieure et plus faible dans la zone supérieure. Dans le même temps, en raison des caractéristiques du projet, il est nécessaire de prendre un facteur de sécurité approprié pour la sécurité et de prendre en compte la pollution par poussière imprévue. La génération de poussière de surface de ce projet est basée sur la génération de poussière de surface de 6 m² du sol, ce qui est équivalent à la génération de poussière d'une personne au repos. Ce projet est calculé sur la base de 20 personnes travaillant par équipe, et la génération de poussière du personnel ne représente que 20 % de la génération totale de poussière, tandis que la génération de poussière du personnel dans une salle blanche générale représente environ 90 % de la génération totale de poussière.
2. Décoration de salle blanche pour ateliers de grande hauteur
La décoration des salles blanches comprend généralement les sols, les panneaux muraux, les plafonds, la climatisation, l'éclairage, la protection incendie, l'alimentation en eau et le drainage, ainsi que d'autres éléments liés aux salles blanches. Conformément aux exigences, l'enveloppe du bâtiment et la décoration intérieure de la salle blanche doivent utiliser des matériaux offrant une bonne étanchéité à l'air et une faible déformation sous l'effet des variations de température et d'humidité. La décoration des murs et des plafonds des salles blanches doit répondre aux exigences suivantes :
(1). Les surfaces des murs et des plafonds des salles blanches doivent être planes, lisses, sans poussière, sans éblouissement, faciles à éliminer la poussière et présenter moins de surfaces inégales.
(2). Les salles blanches ne doivent pas utiliser de murs en maçonnerie ni de murs en plâtre. Si nécessaire, il est conseillé de travailler à sec et d'utiliser des matériaux de plâtrage de haute qualité. Après le plâtrage, la surface peinte doit être peinte. Une peinture ignifuge, sans fissures, lavable, lisse et résistante à l'eau, à la détérioration et à la moisissure doit être choisie. En général, la décoration des salles blanches privilégie les panneaux muraux métalliques thermolaqués de meilleure qualité. Cependant, dans les grandes usines, en raison de la hauteur des planchers, l'installation de cloisons métalliques est plus difficile, caractérisée par une faible résistance, un coût élevé et une faible capacité de charge. Ce projet a analysé les caractéristiques de production de poussière des salles blanches des grandes usines et les exigences de propreté des salles. Les méthodes conventionnelles de décoration intérieure par panneaux muraux métalliques n'ont pas été adoptées. Un revêtement époxy a été appliqué sur les murs d'origine en génie civil. Aucun plafond n'a été installé dans l'ensemble de l'espace afin d'augmenter l'espace utilisable.
3. Organisation du flux d'air des salles blanches de grande hauteur
Selon la littérature, pour les salles blanches de grande hauteur, l'utilisation d'un système de climatisation pour salles blanches permet de réduire considérablement le volume total d'air fourni. Face à cette réduction, il est particulièrement important d'adopter une organisation rationnelle du flux d'air pour obtenir un meilleur effet de climatisation. Il est nécessaire d'assurer l'uniformité du système d'alimentation et de reprise d'air, de réduire les vortex et les tourbillons dans la zone de travail propre, et d'améliorer les caractéristiques de diffusion du flux d'air fourni afin de maximiser son effet de dilution. Dans les ateliers de grande hauteur soumis à des exigences de propreté de classe 10 000 ou 100 000, le concept de climatisation de confort pour les grands espaces de grande hauteur est particulièrement pertinent, notamment l'utilisation de buses dans les grands espaces tels que les aéroports et les halls d'exposition. Grâce à des buses et à une alimentation latérale, le flux d'air peut être diffusé sur une longue distance. L'alimentation en air par buses repose sur des jets à grande vitesse. Il est principalement utilisé dans les locaux climatisés des grandes salles blanches ou des bâtiments publics à grande hauteur. La buse adopte une alimentation latérale, la buse et la sortie d'air de retour étant disposées du même côté. L'air est éjecté de manière concentrée par plusieurs buses disposées dans l'espace, à une vitesse et un volume d'air plus importants. Le jet reflue après une certaine distance, de sorte que toute la zone climatisée se trouve dans la zone de refusion, puis la sortie d'air de retour, située en bas, l'extrait vers le climatiseur. Il se caractérise par une vitesse d'alimentation élevée et une longue portée. Le jet entraîne un fort brassage de l'air intérieur, dont la vitesse décroît progressivement, créant ainsi un important flux d'air tourbillonnaire, harmonisant ainsi la zone climatisée avec un champ de température et de vitesse plus uniforme.
4. Exemple de conception technique
Un atelier propre et de grande taille (40 m de long, 30 m de large, 12 m de haut) nécessite une zone de travail propre inférieure à 5 m, avec un niveau de purification statique de 10 000 et dynamique de 100 000, une température tn = 22℃±3℃ et une humidité relative fn = 30%~60%.
(1). Détermination de l'organisation du flux d'air et de la fréquence de ventilation
Compte tenu des caractéristiques d'utilisation de cette grande salle blanche, large de plus de 30 m et sans plafond, la méthode conventionnelle d'alimentation en air propre de l'atelier est difficile à satisfaire. L'alimentation en air par buses stratifiées est adoptée pour garantir la température, l'humidité et la propreté de la zone de travail propre (moins de 5 m). Le dispositif d'alimentation en air par buses pour le soufflage est disposé uniformément sur la paroi latérale, et le dispositif de reprise d'air avec couche d'amortissement est disposé uniformément à une hauteur de 0,25 m du sol, en partie basse de la paroi latérale de l'atelier, créant ainsi un flux d'air organisé entre la zone de travail par la buse et le côté concentré. En même temps, afin d'empêcher l'air dans la zone de travail non propre au-dessus de 5 m de former une zone morte en termes de propreté, de température et d'humidité, de réduire l'impact du rayonnement froid et chaud du plafond extérieur sur la zone de travail, et d'évacuer en temps opportun les particules de poussière générées par la grue supérieure pendant le fonctionnement, et d'utiliser pleinement l'air propre diffusé à plus de 5 m, une rangée de petites sorties d'air de retour en bande est disposée dans la zone de climatisation non propre, formant un petit système de retour d'air en circulation, ce qui peut réduire considérablement la pollution de la zone supérieure non propre vers la zone de travail inférieure propre.
Compte tenu du niveau de propreté et des émissions polluantes, ce projet adopte une fréquence de ventilation de 16 h-1 pour la zone climatisée propre située en dessous de 6 m², et une évacuation appropriée pour la zone non propre située en hauteur, avec une fréquence de ventilation inférieure à 4 h-1. En fait, la fréquence moyenne de ventilation de l'ensemble de l'installation est de 10 h-1. Ainsi, par rapport à la climatisation propre de l'ensemble de la pièce, la méthode d'alimentation en air propre par buses stratifiées garantit non seulement une meilleure fréquence de ventilation de la zone climatisée propre et répond aux exigences de l'organisation du flux d'air d'une installation de grande portée, mais permet également d'économiser considérablement le volume d'air, la capacité de refroidissement et la puissance des ventilateurs du système.
(2). Calcul de l'alimentation en air des buses latérales
Différence de température de l'air soufflé
La fréquence de ventilation requise pour la climatisation des salles blanches est bien supérieure à celle de la climatisation générale. Par conséquent, exploiter pleinement le grand volume d'air de la climatisation des salles blanches et réduire la différence de température de l'air soufflé permet non seulement de réduire la capacité des équipements et les coûts d'exploitation, mais aussi de garantir une climatisation plus précise de la zone climatisée. La différence de température de l'air soufflé calculée dans ce projet est ts = 6 °C.
La salle blanche présente une portée relativement importante, avec une largeur de 30 m. Il est nécessaire de garantir le chevauchement dans la zone centrale et de s'assurer que la zone de travail du procédé se trouve dans la zone de reprise d'air. Parallèlement, les exigences en matière de bruit doivent être prises en compte. La vitesse d'alimentation en air de ce projet est de 5 m/s, la hauteur d'installation de la buse est de 6 m et le flux d'air est émis horizontalement depuis la buse. Ce projet a calculé le débit d'air d'alimentation de la buse. Le diamètre de la buse est de 0,36 m. Selon la littérature, le nombre d'Archimède est de 0,0035. La vitesse d'alimentation en air de la buse est de 4,8 m/s, la vitesse axiale à l'extrémité est de 0,8 m/s, la vitesse moyenne est de 0,4 m/s et la vitesse moyenne du flux de retour est inférieure à 0,4 m/s, ce qui répond aux exigences d'utilisation du procédé.
Étant donné que le volume d'air du flux d'air soufflé est important et que la différence de température est faible, il est quasiment identique à celui d'un jet isotherme ; la longueur du jet est donc facilement garantie. Selon le nombre d'Archimède, la portée relative x/ds = 37 m peut être calculée, ce qui permet de satisfaire à l'exigence d'un chevauchement de 15 m du flux d'air soufflé du côté opposé.
(3). Traitement de l'air conditionné
Compte tenu des caractéristiques des salles blanches, notamment un volume d'air soufflé important et une faible différence de température, l'air de reprise est pleinement exploité, et l'air de reprise primaire est éliminé lors du traitement de la climatisation estivale. La proportion d'air de reprise secondaire est maximale : l'air neuf n'est traité qu'une seule fois, puis mélangé à une grande quantité d'air de reprise secondaire, éliminant ainsi le réchauffement et réduisant la capacité et la consommation énergétique de fonctionnement de l'équipement.
(4). Résultats des mesures techniques
Après l'achèvement de ce projet, un essai technique complet a été réalisé. Au total, 20 points de mesure horizontaux et verticaux ont été installés dans l'ensemble de l'usine. Les champs de vitesse et de température, la propreté, le bruit, etc. de l'usine propre ont été testés en conditions statiques, et les résultats de mesure réels se sont révélés relativement satisfaisants. Les résultats mesurés dans les conditions de fonctionnement nominales sont les suivants :
La vitesse moyenne du flux d'air à la sortie est de 3,0 à 4,3 m/s, et la vitesse à la jonction des deux flux opposés est de 0,3 à 0,45 m/s. La fréquence de ventilation de la zone de travail propre est garantie à 15 fois par heure, et sa propreté est mesurée dans la classe 10 000, ce qui répond parfaitement aux exigences de conception.
Le niveau sonore intérieur de niveau A est de 56 dB à la sortie d'air de retour, et les autres zones de travail sont toutes inférieures à 54 dB.
5. Conclusion
(1). Pour les salles blanches de grande hauteur et peu exigeantes, une décoration simplifiée peut être adoptée pour répondre à la fois aux exigences d'utilisation et aux exigences de propreté.
(2). Pour les salles blanches de grande hauteur qui nécessitent uniquement un niveau de propreté de la zone située en dessous d'une certaine hauteur de classe 10 000 ou 100 000, la méthode d'alimentation en air des buses de climatisation à couches propres est une méthode relativement économique, pratique et efficace.
(3). Pour ce type de salles blanches hautes, une rangée de sorties d'air de retour en bande est installée dans la zone de travail supérieure non propre pour éliminer la poussière générée à proximité des rails de la grue et réduire l'impact du rayonnement froid et chaud du plafond sur la zone de travail, ce qui peut mieux garantir la propreté, la température et l'humidité de la zone de travail.
(4). La hauteur d'une salle blanche haute est plus de quatre fois supérieure à celle d'une salle blanche standard. Dans des conditions normales de production de poussière, la charge de purification de l'espace unitaire est bien inférieure à celle d'une salle blanche basse standard. Par conséquent, la fréquence de ventilation peut être inférieure à celle recommandée par la norme nationale GB 73-84. Des recherches et des analyses montrent que pour les salles blanches hautes, la fréquence de ventilation varie en fonction de la hauteur de la zone propre. En général, 30 à 80 % de la fréquence de ventilation recommandée par la norme nationale permettent de satisfaire aux exigences de purification.
Date de publication : 18 février 2025