Brevet FR2801373A1 — publié le 20010525

La présente invention concerne un appareil de production et de traitement d'air ultra propre. De nombreux secteurs d'activités tels la micro électronique, les laboratoires pharmaceutiques, 1'agroalimentaire, l'aérospatial, les hôpitaux ... sont confrontes aux risques de contamination ou de biocontamination. La contamination la conséquence de la présence d'un élément indésirable dans une matière ou une surface ; elle entraîne une perturbation d'ordre qualitatif dans une opération de production industrielle et des conséquences importantes sur le plan économique. La biocontamination est la conséquence de l'introduction de micro organismes dans la fabrication ou le conditionnement de produits alimentaires ou dans la plaie ouverte du malade lors d'une opération chirurgicale, elle constitue un risque important pour la santé des personnes. En milieu hospitalier, les infections nosocomiales représentent un danger pour les malades et un coût important pour la société. Parmi les facteurs de contamination ou de biocontamination, l'air constitue un vecteur non négligeable. Pour se prémunir contre les risques de contamination particulaire ou biologique par l'air, de plus en plus d'opérations de production industrielle se sont développées dans des zones ou des enceintes à contamination contrôlée. Ces opérations impliquent également la maîtrise de la température et de l'hygrométrie de l'air. Ces enceintes sont désignées sous appellation de salles blanches ou de salle propre; elles sont caractérisées ou classées par leur niveau de propreté selon des normes nationales ou internationales et selon les concentrations numériques des particules en suspension dans l'air dans un volume défini. La réalisation d'une salle blanche ou d'une salle propre fait appel à un procédé qui permet d'atteindre le niveau de propreté, la température et l'hygrométrie de l'air ainsi que la mise en surpression de la salle. Ce procédé est réalisé à partir d'un appareil de traitement d'air courant comportant au moins un ventilateur, un batterie de refroidissement, une batterie de chauffage une filtration des fines particules. La filtration des très fines particules étant réalisée faux plafond de la salle blanche ou de la salle propre. L'air est prélevé dans la salle puis mélangé à de l'air extérieur et diffusé par un faux plafond par l'intermédiaire de réseaux de gaines. Les enjeux économiques et l'évolution des technologies conduisent à accroître la protection contre les risques de contamination ou de biocontamination dans les procédés de production industrielle et exigent un air ultra propre. Ces technologies requièrent un niveau de propreté que les salles blanches ou les salles propres ne peuvent atteindre du fait que l'air étant recyclé en continu, le niveau de propreté de la salle est obtenu par dilution des particules dans un volume d'air propre. Ce procédé a ses limites : dans une salle, les sources de contamination sont sont nombreuses, mais le volume d'air propre diffusé est limité soumis à la realisation d'un flux laminaire dont la vitesse d'air au travers d'un plafond filtrant est de 45m/s maximum. L'impossibilité d'accroître le volume d'air propre sans provoquer des turbulences néfastes aux objectifs recherchés et la difficulté réduire la contamination provenant entre autres des opérateurs, des installations traitement d'air, de l'architecture de la salle, des infiltrations d'air, des équipements production, matières utilisés, rendent difficile toute évolution vers l'ultra propreté l'air. Cependant, l'air devient un composant indispensable aux nouveaux procédés production et sa qualité doit être rigoureuse maîtrisée. Cette évolution tend à se traduire par une protection contre la contamination rapprochée des outils production par la réalisation de mini environnements ultra propres. En réduisant volume traité, on repousse les limites de propreté, et on réduit les coûts d'installation d'exploitation. Le mini environnement ultra propre peut être ouvert ou fermé. Le mini environnement ouvert fait appel à un faisceau d'air ultra propre orienté sur le produit à protégé ; l'opérateur est à l'extérieur du faisceau. Le mini environnement ferme est constitué d'une enceinte close et étanche dans laquelle se situe l'équipement de production; dans cette enceinte doit circuler un air ultra propre et l'opérateur se situer à l'extérieur l'enceinte. Mais la réalisation de ces procédés exige de disposer d'équipements spécialisés de production et de traitement d'air ultra propre performants. II est courant de trouver sur le marché, des matériels ayant la fonction de produire un air filtré, à une température et une hygrométrie programmée et de distribuer cet air traité dans une salle. Ces matériels ont été conçu dans le but d'apporter un confort aux personnes et un climat adapté à divers produits sans exigences rigoureuses de propreté de l'air. La notion d'ultra propreté étant alors absente des concepteurs de matériels de traitement d'air. L'ultra propreté de l'air et les nouvelles technologies mettant en oeuvre des procédés complexes de production exigent aujourd'hui des matériels aux performances précises et sûres dans la production d'air ultra propre à une température et une hygrométrie fines et en assurant l'etanchéité des étages de filtration, la propreté constante des circuits d'air au niveau appareils de production, le silence de fonctionnement à fin de disposer le matériel c#ur de la production ou au plus près de celle ci. La présente invention permet de répondre avec précision au marché de l'ultra propreté et aux exigences actuelles et futures des procédés de production ou d'intervention exigeant un air ultra propre à une température et une hygrométrie fines toute sécurité . Le produit selon l'invention regroupe de manière compacte toutes les fonctions indispensables au diverses applications exigeant un air ultra propre maîtrise. A cet effet, II se compose de 3 circuits intégrés : - un circuit d'apport d'air hygiénique extérieur filtré et préchauffé lorsque des personnes sont présentes dans une salle. - Un circuit de mélange d'air hygiénique et d'air prélevé en salle avec une protection constante du circuit contre la pénétration accidentelle de particules lors d'opérations de maintenance, le refroidissement et la déshumidification de l'air, des dispositifs supprimant l'entraînement des gouttelettes d'eau de condensation dans le flux d'air, le chauffage de l'air, la filtration des fines et très fines particules, des dispositif de montage étanche des filtres, un volume d'air ultra propre constant et permanent, l'humidification de l'air, l'insonorisation du circuit, - Un circuit d'extraction d'air provenant de la salle ou d'équipements de production avec une filtration et une récupération de la chaleur et transfert sur le circuit d'air hygiénique avant rejet à l'extérieur, un volume d'air constant et permanent, l'insonorisation du circuit. Ces 3 circuits sont sous contrôle de capteurs qui transmettent les caractéristiques de l'air à un automate. L'ensemble de ces 3 circuits et de ces équipements sont montés dans un caisson étanche, pourvu de portes d'accès avec dispositifs d'étanchéité. Sur ce caisson, mais à l'extérieur des circuits d'air sont disposés les circuits et les équipements hydrauliques. Ce caisson et son contenu, est disposé en totalité dans un second caisson étanche sans qu'il existe de contacts solidiens entre les deux caissons. Pour faciliter la compréhension de la description présente, le caisson comportant les 3 circuits et les équipements de production d'air ultra propre est dénommé - caisson interne -, le second caisson contenant le caisson interne est dénommé - caisson externe - et comporte les organes de commandes, de contrôles et de régulation. Le caisson interne est maintenu en position dans le caisson externe par l'intermédiaire de suspensions élastiques. L'espace libre matérialisé entre ces deux caissons, rempli de façon continue d'un volume d'air ultra propre en surpression par rapport à l'extérieur du caisson externe. Ce volume d'air en surpression constitue une protection continue du circuit d'air ultra propre contre les risques d'infiltrations d'air contaminés accidentels ou lors des ouvertures des portes du caisson externe. Certaines applications de production ou d'intervention en air ultra propre ne permettent pas la récupération énergétique sur l'air extrait, le caisson interne ne comportera alors que 2 circuits : un circuit d'apport d'air hygiénique extérieur et un circuit d'air mélangeant l'air hygiénique et l'air prélevé dans la salle. Le principe du caisson interne disposé dans un caisson externe selon la description précédente sera préservé, mais les dimensions générales seront réduites. Certaines applications de production ou d'intervention en air ultra propre se font sans presence humaine, elles n'exigent ni apport d'air hygiénique extérieur, ni récupération énergétique sur l'air extrait, le produit ne comportera alors qu'un seul circuit fonctionnant en recyclage continu. Le principe du caisson interne disposé dans un caisson externe selon la description précédente sera préservé, mais les dimensions générales seront réduites. dessins annexés illustrent l'invention La figure représente une application de l'invention selon la coupe 1 -1 la figure 6 La figure représente une partie décomposée de la figure 1. La figure représente en coupe une vue détaillée prélevée sur la figure La figure représente en coupe une vue détaillée prélevée sur la figure La figure représente une application de l'invention selon la coupe 2 - 2 la figure 6 La figure représente en perspective une application de l'invention selon figure 1. La figure représente une variante d'application de l'invention. La figure représente une autre variante d'application de l'invention. référence continue à ces dessins, le caisson interne (1) est contenu dans un caisson externe (2) sans liens solidiens selon le principe d'une boîte dans une autre boîte. caisson (1) contient les organes de production et de traitement d'air actifs et bruyants. Le caisson (1) est maintenu en position dans le caisson (2) l'intermédiaire de supports ou de butées élastiques (4); ce dispositif permet de reduire le niveau sonore rayonné à l'extérieur du caisson (2). Les caissons (1) et sont de forme parallélepipédique et sont constitués chacun d'une enveloppe comportant des portes. Chaque caisson est étanche à l'air. Le caisson (1) comporte des ouvertures permettant l'entrée ou la sortie d'air. Le volume (3) matérialisé par l'espace disponible entre les caissons (1) et (2) est rempli en continu d'un air ultra propre par l'intermédiaire d'un ventilateur (5). Le ventilateur (5) est monté sur la paroi du caisson puise l'air à l'intérieur de ce caisson. L'air est refoulé dans le volume (3) par l'orifice situé sur le caisson (1). L'action continue d'injection d'air par le ventilateur (5) dans volume (3) provoque dans cet espace une pression d'air supérieure à la pression atmosphérique régnant à l'extérieur du caisson (2). Le volume (3) est donc en surpression ; cette surpression est régulée par un diaphragme (44) dont la fonction est créer une résistance avant l'échappement de l'air à l'extérieur, ce dispositif étant situé sur le caisson(2). Le caisson interne(1) peut comporter 3 circuits d'air :un circuit permettant l'apport d'air hygiénique extérieur, un circuit B mélangeant l'air hygiénique extérieur à l'air prélevé dans une salle, un circuit C permettant d'extraire de l'air chaud d'une salle ou équipement et d'en prélever la chaleur pour la transférer sur le circuit A, avant rejet l'extérieur. Le circuit A dispose sur le caisson (1) d'une ouverture (7) reliée à une ouverture située sur le caisson (2) par une liaison élastique et étanche entre les 2 caissons. L'ouverture (7) constitue l'entrée d'air du circuit A. Sur le circuit A sont disposés les équipements de traitement d'air suivants : un dispositif de filtration d'air des fines particules (8), un dispositif de dosage du débit d'air (9), un échangeur (10) alimenté en eau chaude et assurant le préchauffage de l'air, un échangeur (11) relié à un circuit d'eau fermé (12) récupérant la chaleur prélevée sur le circuit C. Le circuit dispose d'une ouverture (13) reliant les caissons (1) et (2) par une liaison élastique étanche entre les 2 caissons. L'ouverture (13) constitue l'entrée d'air du circuit B. Sur circuit B sont disposés les équipements de production et de traitement d'air ultra propre suivants : un dispositif de dosage du débit d'air (14), un dispositif de correction acoustique (15) dont la fonction est de réduire le niveau sonore émis dans le circuit par ventilateur (26), un dispositif de filtration d'air des particules (16), un échangeur (1 alimenté en eau froide et assurant le refroidissement et la déshumidification l'air un bac de récupération d'eau des condensats (18), une pompe d'évacuation automatique des condensats (19), un dispositif vertical de filtration des gouttelettes d'eau (20), un dispositif horizontal de filtration des gouttelettes d'eau (21),un échangeur (22) alimenté en eau chaude et assurant le chauffage de l'air, un dispositif correction acoustique (23) dont la fonction est de réduire le niveau sonore émis dans circuit par le ventilateur (26), un dispositif de filtration des fines particules (24) et tres fines particules (25) ; ce dispositif (25) peut selon les applications, être supprimé sur circuit et disposé hors des caissons (1) et (2) en extrémité de réseau et au soufflage de l'air , un ventilateur (26) alimenté par un moteur (27) et montés sur un cadre commun (28) fixé sur le caisson (1) par l'intermédiaire de supports élastiques (29), un dispositif de correction acoustique (30) dont la fonction est de réduire le niveau sonore émis dans le circuit B par le ventilateur (26) , une rampe de distribution de vapeur assurant l'humidification de l'air. Le circuit B dispose sur le caisson (1) d'une ouverture (32) reliee à une ouverture située sur le caisson (2) par une liaison élastique et étanche entre 2 caissons. L'ouverture (32) constitue la sortie d'air du circuit B. Le circuit dispose d'une ouverture (33) reliant les caissons (1) et (2) par une liaison élastique étanche entre les 2 caissons. L'ouverture (33) constitue l'entrée d'air du circuit C. circuit sont disposés les équipements suivants: un dispositif de correction acoustique (34) dont la fonction est de réduire le niveau sonore émis dans le circuit par le ventilateur (37) , un dispositif de dosage du débit d'air (35), un dispositif filtration d'air des fines particules (36), un ventilateur (37) alimenté par un moteur (38), l'ensemble monté sur un cadre commun (39) fixé sur le caisson (1) par l'intermédiaire de supports élastiques (40), un échangeur (41) relié à un circuit d'eau fermé (12) récupérant la chaleur prélevée sur le circuit d'air C et la transférant l'intermédiaire d'une pompe (42) sur l'échangeur (11). Le circuit C dispose d'une ouverture (43) reliant les caissons (1) et (2) par une liaison élastique et étanche entre 2 caissons. L'ouverture (43) constitue la sortie d'air du circuit C. Le ventilateur assurant la surpression du volume (3) est disposé sur le circuit B en aval du dispositif de filtration de l'air des fines particules (24) et en phase d'aspiration d'air. Face d'air produit par le ventilateur (5) un dispositif (45) monté sur le caisson (2) permet d'orienter l'air. Selon une variante présentée en figure 7, le caisson (1) peut contenir que le seul circuit B avec les équipements de production et de traitement d'air ultra propre suivants : dispositif de correction acoustique (15) dont la fonction réduire le niveau sonore émis dans le circuit B par le ventilateur (26), un dispositif filtration d'air des particules (16), un échangeur (17) alimenté en eau froide assurant le refroidissement et la déshumidification de l'air, un bac de récupération d'eau des condensats (18), une pompe d'évacuation automatique des condensats (19), un dispositif vertical de filtration des gouttelettes d'eau (20), un dispositif horizontal de filtration des gouttelettes d'eau (21), un échangeur (22) alimenté en eau chaude et assurant le chauffage de l'air, un dispositif de correction acoustique (23) dont la fonction est réduire le niveau sonore émis dans le circuit B par le ventilateur (26), un dispositif de filtration des fines particules (24) et très fines particules (25); ce dispositif (25) peut selon les applications, être supprimé sur le circuit B dans caisson interne (1) et dispose hors des caissons (1) et (2) en extrémité de réseau au soufflage de l'air, un ventilateur (26) alimenté par un moteur (27) et montés sur un cadre commun (28) fixé caisson (1) par l'intermédiaire de supports élastiques (29), une rampe de distribution de vapeur (31) assurant l'humidification de l'air. Le circuit B dispose sur le caisson d'une ouverture (32) reliée à une ouverture située sur caisson (2) par une liaison elastique et étanche entre les 2 caissons. L'ouverture (32) constitue la sortie d'air circuit B. Le ventilateur (5) assurant la surpression volume (3) est disposé circuit B en aval du dispositif de filtration de l'air des fines particules (24) et en phase d'aspiration d'air. Face au jet d'air produit par le ventilateur (5) un dispositif (45) permettant d'orienter l'air, est monté sur le caisson (2). Selon variante en figure 8, il peut être prévu au dos du caisson équipement de diffusion d'extraction d'air horizontal (46) comportant un dispositif de filtration d'air (47) et dispositif de correction acoustique (48) reliés directement circuit B. REVENDICATIONS 1 - Appareil de production et de traitement d'air ultra propre caractérisé par un caisson interne (1) contenu dans un caisson externe (2) selon le principe d'une boîte dans une autre boîte. Le caisson (1) contient les organes de production et de traitement d'air actifs et bruyants. Le caisson (1) et le caisson (2) sont de forme parallélépipédique et sont constitués chacun d'une enveloppe comportant des portes. Chaque caisson est étanche à l'air. Le caisson (1) comporte des ouvertures permettant l'entrée ou la sortie d'air. Le caisson interne (1) peut comporter 3 circuits d'air: un circuit A permettant un apport d'air hygiénique extérieur, un circuit B mélangeant l'air hygiénique extérieur à l'air prélevé dans une salle, un circuit C permettant d'extraire de l'air chaud d'une salle ou d'un équipement et d'en prélever la chaleur pour la transférer sur le circuit A avant rejet à l'extérieur. L'ouverture (7) constitue l'entrée du circuit A. Sur le circuit A sont disposés les équipements de traitement d'air suivants : un dispositif de filtration d'air des fines particules (8), un dispositif de dosage du débit d'air (9), un échangeur (10) alimenté en eau chaude, un échangeur (11) relié à un circuit d'eau fermé (12). L'ouverture (13) constitue l'entrée d'air du circuit B. Sur le circuit B sont disposés les équipements de production et de traitement d'air ultra propre suivants : un dispositif de dosage du débit d'air (14), un dispositif de correction acoustique (15), un dispositif de filtration d'air des fines particules (16), un échangeur (17) alimenté en eau froide, un bac de récupération d'eau des condensats (18), une pompe d'évacuation automatique des condensats (19), un dispositif vertical de filtration des gouttelettes d'eau (20), un dispositif horizontal de filtration des gouttelettes d'eau (21), un échangeur (22) alimenté en eau chaude, un dispositif de correction acoustique (23), un dispositif de filtration très fines particules (24), un ventilateur (26) alimenté par un moteur (27) et montés un cadre commun (28) fixé sur le caisson (1) par l'intermédiaire de supports élastiques (29), un dispositif de correction acoustique (30), une rampe de distribution de vapeur (31). Le circuit B dispose d'une ouverture (32) reliant les caissons (1) et (2). L'ouverture (32) constitue la sortie d'air du circuit B. Le circuit C dispose d'une ouverture (33) reliant les caissons (1) et (2). L'ouverture (33) constitue l'entrée d'air du circuit C. Sur le circuit C sont disposés les équipements suivants: un dispositif de correction acoustique (33), un dispositif de dosage du débit d'air (34), un dispositif de filtration d'air des fines particules (35),un ventilateur (37) alimenté par un moteur (38) et montés sur un cadre commun (39) fixé sur le caisson (1) par l'intermédiaire de supports élastiques (40), échangeur (41) relié à un circuit fermé (12) récupérant la chaleur prélevée sur le circuit d'air C et la transférant par l'intermédiaire de la pompe (42) sur l'échangeur (11). Le circuit C dispose sur le caisson (1) d'une ouverture (43) reliée à une ouverture située sur le caisson (2) 2 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que le caisson (1) est maintenu en position dans caisson (2) par l'intermédiaire de supports ou de butées élastiques (4) sans liens solidiens. 3 - Dispositif selon revendications (1) et (2) caractérisé en ce que le volume (3) matérialisé par l'espace disponible entre les caissons (1) et (2) est rempli en continu d'un air ultra propre l'intermédiaire du ventilateur (5). 4 - Dispositif selon revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le ventilateur (5) est monté sur la paroi caisson (1) et puise l'air à l'intérieur de ce caisson en aval du dispositif de filtration l'air des fines particules (24) et en phase d'aspiration d'air. 5 - Dispositif selon revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'action continue d'injection d'air ventilateur (5) dans le volume (3) provoque dans cet espace une pression d'air superieure à la pression atmosphérique régnant à l'extérieur du caisson (2). Le volume est donc en surpression. 6 - Dispositif selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que cette surpression est maîtrisée un dispositif à diaphragme (44) dont la fonction est de créer une résistance avant l'echappement de l'air à l'extérieur, ce dispositif étant situé sur le caisson (2). 7 - Dispositif selon revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il peut être prévu au dos du caisson (2) un équipement de diffusion ou d'extraction d'air horizontal (46) comportant un dispositif de filtration d'air (47) et un dispositif de correction acoustique (48) reliés directement au circuit B.