Brevet FR2758180A1 — publié le 19980710

[NSTALLATION DE VENTILATION A FLUX LAMINAIRE UNîDIRECTIONNEL L'invention se rapporte a une installation de ventilation à flux laminaire unidirectionnel. contrôlé, permettant de créer un flux d'air stérile et dument filtré s'écoulant suivant une direction prédéterminée, par exemple de haut en bas ou horizontalement pour créer, dans un local ou une partie de celui-ci, une zone dans laquelle l'air, en écoulement lent permanent, est exempt de poussière et bactéries. L'invention concerne plus particulièrement une structure modulaire permettant d'adapter la configuration de l'installation au site et aux besoins. Dans des secteurs différents, comme la pharmacie, les hopitaux, l'industrie électronique ou l'industrie automobile ou encore certains secteurs de l'industrie agro-alimentaire, il est nécessaire de disposer d'un air parfaitement pur, exempt de poussière et de bactéries, parfois dans un volume restreint correspondant, par exemple, à un poste de travail particulier, parfois un volume plus important entourant par exemple un lit d'hopital, parfois encore, dans la totalité d'un local. A titre d'exemple, si on désire traiter un local il est connu d'édifier une sorte de faux plafond à l'intérieur duquel de l'air éventuellement préfiltré est admis puis refoulé à travers une structure de filtrage intégrée au faux plafond dans des conditions telles qu'il se crée un flux laminaire unidirectionnel, dans ce cas de haut en bas. On entend par flux laminaire unidrectionnel, des conditions d'écoulement de l'air tel que celui-ci s'écoule à la meme vitesse en tous points du local suivant une direction donnée, en l'occurrence ici verticalement de haut en bas. Parmi les solutions connues, I'une des plus efficaces consiste, pour obtenir un flux laminaire unidirectionnel de bonne qualité, de construire ledit faux plafond en juxtaposant côte à cote des caissons, globalement en forme de parallélépipèdes rectangles, renfermant chacun une turbine de soufflage d'air dont l'entrée d'aspiration se situe à la partie supérieure du caisson, c'est à dire dans l'espace de faux plafond, tandis qu'un filtre occupe sensiblement toute la grande face du caisson opposee, formant la face inférieur du faux plafond Selon l'acception donnée dans la présente description, I'espace défini au-dessus de l'ensemble des caissons assemblés cote à côte est appelé "plenum" L'air est refoulé par la turbine contenue dans chaque caisson au-travers du filtre de celui-ci. Suivant les dimensions de la zone à protéger, il peut être nécessaire d'installer un grand nombre de caissons. Avec un tel système, le "plenum" se trouve en légère dépression et, comme il se doit, la zone à protéger est en légère surpression. Par conséquent, s'il existe une fuite, l'air pollué qui pénètre dans l'espace protégé, à tendance à être réaspiré dans le plénum, il est donc refiltré avant d'être réinjecté dans la zone à protéger. La détection d'une fuite se fait en surveillant une éventuelle diminution de la surpression dans la zone protégée. Ce type d'installation donne donc satisfaction, mais la multiplication du nombre de turbines de ventilation est souvent à l'origine d'un bruit de fond gênant, notamment si du personnel ou des malades doivent séjourner dans ladite zone à protéger. En outre, le montage des caissons côte à côte est une opération coûteuse et difficile à réaliser techniquement. L'entretien, notamment la surveillance, le nettoyage ou le changement des filtres, pose également de nombreux problèmes. L'invention permet de surmonter tous ces inconvénients. Plus particulièrement, I'invention concerne une installation de ventilation à flux laminaire unidirectionnel comprenant au moins un caisson, de préférence, globalement en forme de parallélépipède rectangle, renfermant une turbine de soufflage d'air dont une entrée d'aspiration est définie sur une grande face dudit caisson et un filtre occupant la grande face opposée de celui-ci, au-travers duquel l'air est refoulé par ladite turbine, caractérisée en ce que ledit caisson est coiffé d'un capot recouvrant la face munie de l'entrée d'aspiration, en ce que ledit caisson est rattaché de façon amovible audit capot et en ce que ce dernier comporte, à au moins une de ses extrémites, une cavité échancree présentant au moins une entrée d'air L'unité pourrait avoir une autre forme polyhédrique, par exemple "un nid d'abeilles" De préférence, on prévoit une telle cavité échancrée à chacun des quatre coins du capot du côté opposé à l'interface de raccordement avec le caisson. Le contour de chaque cavité a la forme d'un parallélépipède rectangle ou de préférence la forme d'un cube. Autrement dit, le contour d'une telle cavité n'est matérialisée que par trois faces perpendiculaires entre elles, appartenant au capot et dont l'une est ouverte pour définir ladite entrée d'air, les trois autres faces étant fictives. On conçoit qu'avec cette structure modulaire associant un capot à chaque caisson, on réalise en fait une sorte de "plenum" fractionné. Cet agencement s'est révélé favorable à une réduction appréciable du bruit perçu dans la zone protégée. Les capots peuvent être utilisés comme supports des caissons, par exemple dans le cas d'un montage réalisant un "plenum" en faux plafond. Selon les cas, les capots peuvent être installés, de façon fixe, par des tiges ou câbles à une certaine distance du véritable plafond du local ou bien ils peuvent former entre eux une structure autoportante formant le support des caissons. Ces derniers sont démontables individuellement, par en dessous L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'une installation conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure I est une vue schématique en élévation et en coupe d'une unité caisson-capot pour installation de ventilation conforme à l'invention, ledit caisson et ledit capot étant représentés disjoints - la figure 2 est une vue de dessus du caisson - la figure 3 est une vue de dessus en perspective de ladite unité - la figure 4 est une vue de détail à plus grande échelle, en section transversale des moyens d'assemblage à emboîtement assurant le montage et le démontage rapides entre le caisson et le capot - la figure 5 est une vue en perspective d'un ensemble caisson-capot utilisé selon un mode d'exploitation possible, - la figure 6 illustre une opération de maintenance des caissons dans une salle équipée de telles unités, agencées en faux plafond, - la figure 7 illustre le montage de plusieurs unités en structure autoportante - la figure 8 est une vue schématique de détail illustrant l'installation d'un module de réfrigération, - la figure 9 illustre une application de l'invention pour un poste de travail protégé par un flux laminaire contrôlé - la figure 10 illustre une autre application en milieu hospitalier - la figure 11 illustre encore une autre application en milieu hospitalier, faisant appel à une structure autoportante, comme représenté sur la figure 7. Si on considère plus particulièrement les figures I à 4, on distingue une unité de base 11 constituant ou susceptible de constituer avec d'autres unités semblables, une installation de ventilation à flux laminaire unidirectionnel selon l'invention. Cette unité Il se compose principalement d'un caisson de ventilation 14 et d'un capot 16 venant coiffer ledit caisson. Ce dernier a globalement la forme d'un parallélépipède rectangle et renferme une turbine de soufflage d'air 18. Une entrée d'aspiration 19 de cette turbine s'ouvre sur une grande face 20 du caisson 14, ici la face supérieure, si on considère la position la plus courante de l'unité, en utilisation. Un filtre 22 occupe sensiblement toute la grande face 24 du caisson, opposée à la face 20 où se trouve l'entrée d'aspiration 19. La capot a aussi globalement une forme de parallélépipède rectangle présentant une grande face 21 (ici inférieure) ouverte. L'air aspiré par la turbine 18 est refoulé vers le filtre 22 en étant canalisé par plusieurs déflecteurs 25, 26, 27, agencés dans le caisson. L'air traverse le filtre 22 pour engendrer un flux laminaire unidirectionnel, ici de haut en bas, et uniforme, c'est à dire à vitesse constante en tous points de l'espace inférieur traité. Selon une caractéristique importante de l'invention, le caisson 14 est coiffé par le capot 16 et ce dernier est conformé pour recouvrir au moins la face 20 où s'ouvre l'entrée d'aspiration 19 et, de préférence comme ici, les faces latérales adjacentes, de sorte que le caisson 14 s'emboîte pour ainsi dire complètement dans le capot 16. De plus, le capot comporte au moins une cavité échancrée 29, à au moins l'une des ses extrémités et, selon l'exemple, à chacune de ses quatre extrémités supérieures. Chaque cavité échancrée 29 comporte une entrée d'air 30. Le contour de chaque cavité a la forme d'un parallélépipède rectangle, plus particulièrement ici d'un cube. Lorsque le caisson et le capot sont emboîtés l'un dans l'autre, la face supérieure 20 arrive au niveau des faces inférieures des cavités échancrées 29 et la face 21 du capot arrive au niveau de la face 24 du caisson. La partie supérieure interne du capot 16 constitue donc une sorte de "plenum" individuel pour le caisson qui s'y trouve emboité. On a constaté que ce seul agencement était en soi bénéfique pour réduire le bruit perçu dans l'espace inférieur où le flux laminaire est entretenu. Chaque entrée 30 occupe sensiblement toute une face du volume cubique de la cavité 29 correspondante. De plus, comme on peut le voir sur la figure 5. chaque cavité précitee peut abriter un module de préfiltration 31 jetable. Chaque module de préfiltration a la forme d'un cube dimensionné pour venir occuper une cavité 29. Le cube est creux et certaines faces sont ouvertes pour communiquer, soit avec l'extérieur, soit avec l'entrée 30 correspondante. Le caisson 14 est rattachée de façon amovible au capot 16. Plus précisément, chaque caisson et son capot sont assujettis l'un à l'autre par des moyens coopérant d'assemblage 34, 35, à emboîtement. Comme le montre la figure 4, ces moyens d'assemblage comprennent deux profilés 34, 35, à section globalement en forme de U. Le profilé 34 est fixé à la face 20 du caisson à l'extérieur de celui-ci et le profilé 35 est fixé à la face intérieure de la paroi supérieure du capot 16. Le profilé 34 est muni de nervures d'accrochage 38, tandis que le profilé 35 est muni de nervures d'accrochage 39. Les nervures 38, 39, coopèrent entre elles en raison de la flexibilité des parois parallèles d'au-moins l'un desdits profilés, de préférence ici les deux. Il ressort clairement des dessins que le montage et la fixation du caisson 14 à l'intérieur de son capot 16 se font par simple emboîtement élastique du profilé 34 sur le profilé 35. De façon connue en soi, le profilé 35 comporte une chambre longitudinale 40 hermétiquement close, en partie constituée par deux parois parallèles flexibles dudit profilé. Une autre paroi longitudinale de la chambre comporte deux parties semi-cylindriques disjointes 41 se faisant face, qui abritent un joint longitudinal 42 écrasable élastiquement. Un tel joint est par exemple constitué d'un boyau en matériau élastomère. Le volume interne de la chambre 40 communique par un conduit 44 avec un raccord placé sur le côté inférieur du capot. Ce raccord est connectable à une pompe à vide pour provoquer un écrasement du joint 42 et, donc, une déformation des deux parois parallèles flexibles de la cavité 40. ce qui se traduit par un rapprochement des deux nervures 39 et permet de libérer le profilé 34 et, par conséquent, le caisson 14. En outre, chaque caisson est rattaché à son capot par des câbles 45 reliés à un enrouleur 47 logé dans ledit capot 16. L'enrouleur est actionné à distance, ici au moyen d'un flexible d'entraînement 42 dont une extrémité est accessible à la base du capot près du raccord du conduit 44. Ainsi, si le capot 16 est monté en hauteur, de façon fixe, un agent de maintenance (voir figure 6) peut déposer le caisson 14 en ouvrant une petite trappe 50 située sur le côté du bord inférieur du capot. La dépose du caisson se fait en deux temps. D'abord, on relie le raccord du conduit 44 à une pompe à vide, ce qui permet de séparer les deux profilés 34,35 et, par conséquent, de désolidariser le caisson 14 de son capot 16, puis, en entraînant en rotation le câble dans son flexible 44, on actionne l'enrouleur 47 pour que les câbles 45 se déroulent et provoquent la descente automatique et contrôlée du caisson. C'est la situation illustrée sur la figure 6. Par ailleurs, il est à noter que la face 20 du caisson où se trouve l'entrée d'aspiration 19 porte deux éléments de filtrage et/ou d'insonorisation 54, sous forme de bandes parallèles, venant s'intercaler après emboîtement du caisson dans le capot entre les cavités échancrées 29 et l'entrée d'aspiration 19. Ces éléments sont fixés à la partie supérieure du caisson et descendent en même temps que lui. Sur la figure 2, on voit mieux la position de ces éléments par rapport aux cavités échancrées représentées en trait fantôme. Comme on peut le voir sur les figures 6, 7 et Il, plusieurs unités Il peuvent etre installees coté à côte pour former une surface de ventilation plus importante. Dans ce cas. chaque caisson est coite d'un capot individuel. Au contraire, sur les figures 9 et 10, une unité 11 caisson-capot est utilisée seule avec ses modules de préfiltration 31. Dans ce cas, L'unité 11 est intégrée à une hotte 58 agencée audessus d'un plan de travail 59, pour des opérations de haute technicité, nécessitant une atmosphère dépoussiérée et/ou stérile. Dans le cas de la figure 10, L'unité 1 1 est montée orientable sur un support 60 disposé en regard d'un lit d'hôpital 61, pour engendrer un flux d'air stérile sur le patient. Lorsque l'installation comporte plusieurs unités 11 installées côte à côte, I'ensemble des capots 16 constitue une structure fixe formant le support des caissons 14. Par exemple, comme représenté sur la figure 6, les capots peuvent être fixés par des tiges ou câbles à un plafond 66 et former ainsi un faux plafond. Les caissons sont démontables individuellement comme indiqués ci-dessus. Dans l'exemple de la figure7, les capots 16 précités sont assemblés les uns à côté des autres pour constituer une structure autoportante. Dans ce cas, on peut rigidifier l'assemblage au moyen de modules d'assemblage 68, 69 ou en forme de parallélépipèdes rectangles rigides, conformés et dimensionnés pour venir se loger dans les espaces définis par des cavités échancrées 29 adjacentes de capots voisins Chaque module d'assemblage est creux et comporte une entrée sur sa face supérieure et des sorties latérales permettant la communication avec les entrées d'air des cavités échancrées. Comme représenté sur la figure I I, une telle structure autoportante peut être munie de piliers 70, fixés sur ses côtés, par lesquels elle est maintenue au-dessus d'une zone à traiter, en l'occurrence ici un lit d'hôpital 72, les piliers 70 maintenant la structure autoportante en hauteur, en prenant appui au sol Les côtés de la structure autoportante peuvent être munis de rideaux flexibles 74, de façon que l'air purifié découle lentement de haut en bas jusqu'à la base de sustentation de ladite structure autoportante. Sur la figure 8, on voit que des modules de réfrigération peuvent être ajoutés pour refroidir l'air avant son aspiration. Un tel module de réfrigération est conformé et dimensionné pour venir s'adapter dans une cavité échancrée 29 précitée ou dans un espace défini par plusieurs cavités adjacentes 29 appartenant à des capots voisins. REVENDICATIONS I - Installation de ventilation à flux laminaire unidirectionnel comprenant au moins un caisson de ventilation (14), de préférence globalement en forme de parallélépipède rectangle, renfermant une turbine (18) de soufflage d'air dont une entrée d'aspiration (19) s'ouvre sur une grande face dudit caisson et un filtre (22) occupant la grande face opposée de celui-ci, au-travers duquel l'air est refoulé par ladite turbine, caractérisée en ce que ledit caisson est coiffé d'un capot (16) recouvrant au moins la face (20) munie de l'entrée d'aspiration (19), en ce que ledit caisson est rattaché de façon amovible audit capot et en ce que ce dernier comporte, à au moins une de ses extrémités, et de préférence à plusieurs d'entre elles, une cavité échancrée (29) présentant au moins une entrée d'air (30). 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le contour de la ou chaque cavité (29) a la forme d'un cube ou parallélépipède rectangle. 3 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une ou plusieurs cavités précitées abritent un module de préfiltration (31). 4 - Installation selon l'une des revendications I à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs caissons (14) installés côte à côte pour former une surface de ventilation plus importante et en ce que chaque caisson est coiffé d'un capot (16) précité (fig. 6). 5 - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'ensemble des capots (16) constitue une structure fixe formant le support desdits caissons (14), ces derniers étant démontables individuellement. 6 - Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les capots (16) précités constituent une structure autoportante, comprenant des modules d'assemblage (68, 69) rigides, conformés et dimensionnés pour venir se loger dans les espaces définis par des cavités échancrées adjacentes de capots voisins. 7 - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite structure autoportante est munie de piliers (70) par lesquels elle est maintenue au-dessus d'une zone à traiter. 8 - Installation selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des modules de réfrigération (74) conformés et dimensionnés pour venir s'adapter dans des cavités échancrées précitées ou dans des espaces définis par plusieurs d'entre elles, adjacentes et appartenant à des capots voisins. 9 - Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou chaque caisson (14) et son capot (16) sont assujettis l'un à l'autre par des moyens coopérants d'assemblage à emboîtement (34, 35). 10 - Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens coopérant d'assemblage comprennent deux profilés (34, 35) à section globalement en forme de U, respectivement fixés audit caisson et audit capot, munis sur leurs bords longitudinaux de nervures d'accrochage (j8,39) coopérant entre elles en raison de la flexibilité de parois parallèles d'au moins l'un desdits profilés 1 1 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que, de façon connue en soi, I'un des profilés comporte une chambre longitudinale (40) hermétiquement close, en partie constituée par deux parois flexibles précitées et dont une autre paroi est munie d'un joint longitudinal (42) écrasable élastiquement et en ce que ladite chambre est connectable par un conduit (44) à une pompe à vide, pour provoquer une déformation des deux parois parallèles flexibles permettant la séparation des deux profilés. 12 - Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque caisson est rattaché à son capot par des câbles (45) reliés à un enrouleur (47) logé dans ledit capot et en ce que ledit enrouleur est actionnable à distance, par exemple au moyen d'un flexible d'entraînement (44) dont une extrémité est accessible à la base du capot. 13 - Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la grande face (20) précitée du caisson où se trouve ladite entrée d'aspiration (19), porte des éléments de filtrage et/ou d'insonorisation (54) venant s'intercaler après montage du capot entre la ou les cavités échancrées (29) de celui-ci et ladite entrée d'aspiration (19) de la turbine logée dans le caisson.