Brevet FR2000208A1 — publié le 19690829

i 2000208 Sans un certain nombre de domaines technologiques,tels que par exemple l'électronique et la technologie spatiale, il est devenu courant d'utiliser des "locaux propres", dans lesquels on peut monter les équipements de précision, les compo-5 sants et tout appareillage analogue, dans une atmosphère ayant en suspension un minimum d'impuretés telles que des poussières, des corps étrangers et analogues. Dans un tel local propre, de l'air filtré et purifié est normalement admis par le plafond et évacué par le plancher de façon à entraîner toutes les poussiè-10 res, etc. Ce courant descendant empêche également les matériels se trouvant dans le local d'être contaminés par les poussières qui pourraient se trouver sur le plancher et qui seraient transportées de ce plancher sur les matériels si le courant d'air é-tait autre que descendant. En conséquence, et de façon idéale, 15 l'air devrait pénétrer dans le local par des intervalles régulièrement espacés sur toute la surface du plafond, et devrait ensuite passer directement vers le bas dans des ouvertures cor-respendantes ménagées dans le plancher, de façon que le courant d'air soit entièrement vertical et qu'il ne s'établisse ni cou-20 rants transversaux, ni turbulences, qui permettraient à une source interne engendrant une contamination de transmettre cel-le-ci dans ua plan horizontal à travers le local. Toutefois, la pratique courante consiste à raccorder les ouvertures du plancher à un conduit commun qui amène, à son 25 tour, l'air à une pompe de circulation, laquelle purifie l'air et le recycle pour le ramener dans le local par lë plafond.Ceci a créé des problèmes, du fait que les ouvertures du planeher ne provoquent pas normalement une aspiration égale dans toutes les parties du local. Pour résoudre ee problème, on a utilisé des 30 dispositifs à déflecteurs compliqués. Cependant, même de tels dispositifs à déflecteurs sont encore facilement déséquilibrés par les personnes qui se déplacent dans le local, par le déplacement du mobilier, etc. Cette aspiration inégale et non équilibrée de l'air 35 peut facilement s'expliquer en termes d'effet Tenturi créé à chaque ouverture à partir du local vers le conduit. Lorsque ltalr est recueilli dans le eoin le plus éloigné du local (par rapport au ventilateur de circulation), il se précipite à travers le conduit en passant sou3 d'autres ouvertures, plus proches, et il se crée un effet de succion ou Tenturi conduisant à l'aspiration de quantités excessives d'air par les ouvertures les plus 69 00372 2 2000208 proches, ce que l'on compense normalement par des déflecteurs ou par un dispositif analogue* En conséquence, la quantité d'air passant à travers une ouverture donnée du plancher dépend de la quantité d'air passant à travers les autres ouvertures du plan— 5 cher, en particulier de l'air passant par ces autres ouvertures qui sont plus loin du ventilateur de circulation. Le déplacement du mobilier, par exemple le déplacement d'une chaise ou d'un meuble analogue, ainsi que le déplacement du personnel dans le local, peuvent provisoirement réduire à né-10 ant les courants d'air traversant une ouverture ou un groupe d' ouvertures dans le plancher, ce qui peut déséquilibrer le système et provoquer des courants d'air horizontaux, ou tout au moins non verticaux. Or on a maintenant constaté,d'une façon tout à fait 15 surprenante, que l'on pouvait réaliser un lecal propre dans lequel le courant d'air est essentiellement vertical «t mîme souâ forme de colonnes ou laminaire. Selon l'invention, un dispositif pour diriger verticalement le courant d'air dans un local propre comporte un espace 20 clos ayant une paroi avec une portion de plafond et une portion de plancher, des moyens pour faire circuler dans cet espace clos de l'air vers le bas à partir du plafond, et des moyens dans la portion de plancher pour régler la direction du courant d'air dans l'espace clos et pour évacuer l'air de cet espace. Les *•-25 yens pour régler la direction du courant d'air comportent une multiplicité de chambres verticales parallèles. Les chambres relient une série d'ouvertures dans le plancher conduisant de 1' espace clos dans les chambres avec une deuxième série d'ouvertures à l'extrémité opposée de chaque chambre conduisant dans ui 30 collecteur. L'air peut être recyclé par des moyens appropriés depuis le collecteur jusqu'à l'espace clos en passant à travers le plafond. La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un lo-calpropr» selon l'invention ; 35 ' la figure 2 est une vue en perspective isométrique, partiellement brisée, d'un coin inférieur du local propre et des chambres verticales siguées sous le plancher j et la figure 3 est une coupe transversale partielle de la figure 1 le long des lignes 3-3 et montrant les chambres. 40 Comme il a été défini antérieurement, 1'invention 69 00372 3 permet de réaliser dans un local propre un courant d'air descendant pratiquement vertical. En se reportant maintenant à la figure 1, un local propre est généralement repéré en 2, et comprend une enceinte 4, un ensemble collecteur d'air 6 comportant 5 le plancher du local propre, et un conduit collecteur 8, situé sous l'ensemble collecteur 6, qui reçoit l'air de l'ensemble collecteur et le fait passer aux moyens de circulation et de filtrage 10. Ces derniers peuvent être constitués par tout ventilateur et dispositif filtrant ou analogue appropriés, y com-10 pria les moyens pour régler la température, l'humidité et d'autres paramètres, ces moyens étant bien connus dans la technique, l'air épuré passe alors, à travers le conduit 12, dans le conduit 14 qui est situé au-dessus du plafond 16. Le plafond 16 comporte des ouvertures régulièrement espacées (non représen-15 tées) pour permettre à l'air de pénétrer verticalement vers le bas dans l'enceinte 4• Le plafond 16 peut être tout plafond poreux -conventionnel bien connu dans la technique. Si l'on se reporte maintenant à la figure 2, l'ensemble collecteur généralement repéré en 6 comporte une plaque su-20 périeure perforée 20, dans laquelle se trouvent des perforations espacées 22, une multiplicité de chambres verticales 24, et une plaque inférieure perforée 26 dans laquelle se trouvent des perforations espacées 28. Comme on le voit mieux sur la figure 3, chaque chambre 24 est étanche par rapport aux chambres adjacen-25 tes, mais communique respectivement à travers les perforations 22 et 28 avec l'enceinte 4 et avec le conduit collecteur 8. De préférence, les ouvertures, à la fois dans la plaque supérieure 20 et dans la plaque inférieure 26, couvrent environ de 5 à 50 ^ de la surface totale des plaques recouvrant les chambres. La 30 dimension de chaque ouverture n'a pas une importance critique. Cependant, leur dimension doit être constante et de préférence identique pour les deux plaques. La surface de l'ouverture doit égalemeht être plus petite que la surface en coupe transversale de la chambre. De cette manière, il se crée de part et d'autre 35 de la plaque supérieure 20 une différence de pression entre l'enceinte 4 et les chambres 24 ; et il se crée de façon analogue, de part et d'autre de la plaque inférieure 26, une deuxième différence de pression entre les chambres 24 et le conduit collecteur 8. Ainsi, les chambres 24 sont maintenues à une pression 40 intermédiaire entre la pression dans l'enceinte 4 et la pression 69 00372 2000208 dans le conduit collecteur 8. Du fait de l'existence des chambres 24, le courant d'air pénétrant dans l'enceinte 4 à travers le plafond 16 passe vers le bas de façon pratiquement verticale, à travers les ouvertures 22 de la plaque 20, pour pénétrer dans 5 les chambres 24* Bien que l'on n'ait pas entièrement éclairci l'action des chambres 24 dans l'obtention de cet écoulement sous forme de colonnes, on i-ense que chaque chambre fonctionne comme un dispositif amortisseur ou un réservoir tampon en s'opposant aux va-10 riations des différences de pression existant respectivement entre l'enceinte 4 et les chambres 24, et entre les chambres 24 et le conduit collecteur 8. Ainsi, les déséquilibres temporaires créés par les déplacements de personnes ou d'objets, qui autrement feraient cesser tout courant d'air à travers certaines ou-15 vertures en dirigeant le courant vertical vers d'autres ouvertures, sont annulés ou compensés par les chambres, et chaque chambra tend à débiter la même quantité d'air dans le conduit collecteur 8, nonobstant les réductions temporaires, partielles ou totales, provoquées par les déplacements dans le local, de la 20 quantité d'air pénétrant dans la chambre. A son tour, ce débit constant empêche les déplacements dans le local ou les courants d'air transitoires de déséquilibrer complètement tout le système, comme cela arrivait dans les réalisations antérieures dans lesquelles la cessation, à une ouverture quelconque, du passage de 25 l'air dans le conduit collecteur pouvait affecter la répartition des débits d'air passant dans chaque autre ouverture, pour pé né*? trer dans le collecteur, ce qui faisait varier la capacité d'aspiration du collecteur à toutes les ouvertures. On doit noter ici que l'effet Venturi considéré anté-30 rieurement est pratiquement éliminé, ou à tout le moins annulé, selon l'invention, sans que l'on ait à installer dans le plancher un dispositif conventionnel d'amortissement quelconque. A titre d'exemple, on construisit en conformité avee l'invention un local propre de 3,6 m x 7,2 m. Tout le plancher 35 fut réalisé, comme on le voit sur la figure 2, en utilisant ua carton Kraft en nid d'abeilles de 15 cm d'épaisseur. Chaque chambre du nid d'abeilles était hexagonale et avait en coupe p transversale une surface d'environ 4,20 cm . Le dessus et le dessous du carton Kraft en nid d'abeille furent recouverts par 40 plaques d'acier perforées ayant des perforations de 0,32 cm, 69 00372 5 2000208 uniformément espacées de 0,5 mm entre centres. On utilisa un plafond poreux conventionnel pour laisser pénétrer l'air dans le local, et l'air passait des chambres dans un collecteur inférieur tel que celui décrit antérieurement. On fit des essais avec di-5 verses vitesses de courant d'air allant de 0,15 à 0,60 m/seconde; des dessins de fumée dans le local indiquèrent que le courant d'air restait vertical et uniforme à travers tout le local. La construction selon l'invention offre aux bureaux étudiant de tels locaux des avantages supplémentaires en ce que 10 le «upport structural offert par cette construction excède de loin celui d'une simple tôle perforée qui doit être supportée à intervalles rapprochés, ou bien être plus épaisse et augmenter ainsi le prix. On a ainsi constaté, par exemple que des locaux réalisés selon l'invention en utilisant des plaques d'acier de 15 0,5 km séparées par des chambres ayant des parois en papier Kraft peuvent facilement résister à "des charges do 1000 à 1500 kg/m , on ao déformant très peu, voire mémo pas du tout. Il est bien entendu que, ni la forme de la chambre en coupe transversale, ni le matériau dans lequel ello est réalisée 20 n'ont d'importance critique. La section transversale peut avoir une forme circulaire, polygonale ou autre. La chambre peut itro réaliaéo on tôle métallique, en plastique, en papier Kraft ou on tout autre matériau approprié. On peut également faire varier la longueur de la chambre. Toutefois, on a constaté que la longueur 25 minimale de la chambre doit être au moins quatre fois le diamètre ou mesure longitudinale de l'ouverture, de façon que la chambre ait une capacité suffisante par rapport à la différence de pression de part et d'autre de l'ouverture. De même, il n'est pas nécessaire que l'ensemble collecteur 6 occupe toute la surface du 30 plancher du local propre ; on peut répartir régulièrement à tra-vers le local des modules d'ensembles collecteurs. Cependant,du fait que l'inventioa donne le moyen d'obtenir dans un local un courant d'air sensiblement vertical, il est avantageux de rapprocher les modules autant que faire se peut. 35 On doit noter qu'il n'est pas nécessaire que l'air en tre seulement à travers le plafond, mais il peut également entrer à travers des conduits placés dans la paroi au voisinage du plafond ; cependant, pour utiliser au maximum la possibilité d'obtenir un courant d'air vertical suivant 1'invention,les con-40 duits d'entrée doivent être placés dans le plafond et aussi uni- 69 00372 2000208 forcément que possible sur toute la surface du plafond. Bien que le nouveau dispositif suivant l'invention ait été illustré dans une réalisation particulière,dans laquelle on utilise une seule couche de chambres verticales, il est bien en-5 tendu qu'elle s'applique également à l'utilisation d'une ou plusieurs couches de chambres verticales séparées par des plaques perforées de faç*n à créer des différences de pression entre les couches de chambres* Bien que le dispositif décrit soit de préférence utili-10 sé pour diriger le courant d'air verticalement et régulièrement vers un plancher perforé, il est reconnu que ce dispositif peut également être utilisé dans le plafond pour répartir plus uniformément l'air dans un local. o9 00372 7 2000208 REVENDICATIONS 1, Enceinte à ambiance contrôlée comportant un plafond poreux à travers lequel l'air ett dirigé vers le bas dans cette enceinte, caractérisée par un plancher poreux comportant 5 une multiplicité de chambres verticales parallèles, dont chacune a une portion supérieure avec au moins une ouverture communiquant avec l'enceinte, et une portion inférieure avec au moins une ouverture communiquant avec un conduit collecteur d'air, les surfaces respectives des ouvertures dans les portions 10 supérieures et dans les portions inférieures étant chacune inférieure à la surface transversale de la chambre, les chambres verticales servant à diriger le courant d'air dans l'enceinte depuis le plafond poreux vers le bas dans une direction verticale pratiquement non déviée vers ces chambres6 15 2. Enceinte suivant revendication 1 caractérisée en ce que la longueur de la chambre est égale à au moins quatre fois le diamètre de l'ouverture d'entrée dans la chambre. 3. Enceinte suivant revendication 1 caractérisée en ce que le plancher poreux comporte une portion supérieure qui 20 est une plaque métallique perforée, une portion inférieure qui est une plaque métallique perforée et, entre les deux plaques,u-ne série de chambres verticales en matériau ondulé ayant un bord supérieur fixé de façon étanche à la plaque métallique perforée supérieure, et un bord inférieur fixé de façon étanche à la pla-25 que métallique perforée inférieure, de façon à empêcher les chambres de communiquer l'une avec l,autre, et de façon à constituer sous la plaque perforée supérieure un support physique pour atténuer la déformation de la plaque supérieure sous l'action d'une charge. 30 4. Enceinte suivant revendication 3 caractérisée en ce que le plancher poreux comporte des plaques d'acier perforées avec entre elles du carton Kraft ondulé. 5. Enceinte suivant revendication 4 caractérisée en ce que les plaques d'acier sont percées d'ouvertures circulaires 35 d'environ 0,32 cm de diamètre, espacées entre elles d'environ 0,64 em entre centres, et que le carton kraft ondulé, forme des chambres hexagonales d'environ 15 cm de longueur et d'environ 2 4#20 cd de section transversale. 6. Dispositif pour diriger verticalement un courant 40 d'air dans un local propre comportant un espace formé par î 69 00372 2000208 8 une paroi,; un plafond et un plancher ; des moyens espacés au-dessus du plancher pour laisser passer vers le bas de l'air dans cet espace ; des moyens dans le plancher pour faire s'écouler l'air de façon pratiquement verticale dans cet espace et pour en 5 év/acuer l'air ; ces moyens comportant une multiplicité de chambres verticales régulièrement espacées formant des zones de pression intermédiaires entre cet espace et un conduit collecteur situé sous les chambres. I. Dispositif suivant revendication 6 caractérisé en 10 ce que les moyens pour admettre l'air comportent un plafond poreux et que les moyens situés dans le plancher sont espacés à intervalles réguliers sur toute la surface du plancher. 8. Dispositif suivant revendication 6 caractérisé en ce que les moyens situés dans le plancher recouvrent pratiquais ment toute la surface du plancher. 9. Dispositif suivant revendication 6 caractérisé en ce que le plancher comporte une plaque métallique perforée ayant des ouvertures communiquant avec les extrémités supérieures des chambres, et une deuxième plaque métallique perforée située en 20 dessous des chambres, et ayant des ouvertures d'évacuation de ces chambres dans un conduit collecteur, ces ouvertures créant des différences de pression pour maintenir ces chambres à une pression intermédiaire entre celle de l'espace de l'enceinte et celle du conduit collecteur. 25 10. Dispositif suivant la revendication 9 caractérisé en ce que les chambres verticales ont une longueur au moins é-gale à quatre fois le diamètre des ouvertures d'entrée dans ces chambres. II. Dispositif suivant la revendication 10 caractéri-30 sé en ce que les. ouverture^, dans les plaques métalliques perforées recouvrent de 5 à 50 ^ de la surface totale de ces plaques»