Conception de la disposition des flux d’air en salle blanche: maîtriser le contrôle de la Contamination

Introduction: la base de la représentation de Cleanroom

Le flux d’air en salle blanche est la base d’un contrôle efficace de la contamination dans des environnements contrôlés. Une disposition bien conçue du flux d’air en salle blanche assure que les particules en suspension dans l’air sont continuellement diluées, enlevées et dirigées loin des processus critiques. Sans flux d’air optimisé en salle blanche, même les systèmes de filtration les plus avancés ne peuvent pas protéger entièrement les produits sensibles ou les opérations de fabrication.

Dans les établissements pharmaceutiques, électroniques et de santé, la conception des flux d’air des salles blanches influence directement la qualité des produits, la conformité réglementaire et l’efficacité opérationnelle à long terme. Lors de l’élaboration d’une stratégie de contrôle de la contamination, la circulation de l’air en salle blanche devrait être considérée comme la première ligne de défense et la plus critique.

Les experts de l’industrie de Wiskind soulignent que la conception réussie des flux d’air dans les salles blanches nécessite une coordination étroite entre les systèmes mécaniques, la disposition des salles et les flux de travail opérationnels. En intégrant la planification du flux d’air dans les premières étapes de la conception de la salle blanche, les installations peuvent atteindre des performances de propreté stables tout en minimisant la consommation d’énergie et les risques opérationnels.

Première partie: comprendre la Contamination des salles blanches et les principes de contrôle du flux d’air des salles blanches

Une conception efficace du flux d’air dans les salles blanches commence par une compréhension claire des sources de contamination et des mécanismes de contrôle du flux d’air. La Contamination peut provenir du personnel, de l’équipement, des matériaux et de l’infiltration de l’environnement externe. Un système de circulation d’air de salle blanche bien conçu traite de ces risques au moyen de trois stratégies de base: la dilution, l’élimination et l’isolement des contaminants.

Le flux d’air des salles blanches doit être conçu pour éloigner continuellement les particules des zones critiques tout en empêchant la contamination croisée entre les zones de différents niveaux de propreté. Pour ce faire, on contrôle la direction du flux d’air, les différences de pression et les taux de renouvellement d’air.

Paramètres et normes clés affectant le flux d’air des salles blanches

• Classification des salles blanches (ISO 14644): définit la concentration maximale admissible de particules et détermine les exigences de débit d’air des salles blanches

• Renouvellement d’air par heure (ACH): détermine l’efficacité avec laquelle le flux d’air des salles blanches dilue les contaminants

• Différentiels de pression: assurer le flux d’air directionnel de la salle blanche entre les pièces adjacentes

• Contrôle de la température et de l’humidité: empêche la condensation, la croissance microbienne et la décharge électrostatique qui peuvent perturber la stabilité du flux d’air de la salle blanche

Des taux de renouvellement d’air plus élevés sont étroitement associés à des concentrations de particules plus faibles, ce qui fait de l’ach une variable critique dans la performance du flux d’air des salles blanches.

Quantification des besoins en flux d’air des salles blanches

Un calcul précis des renouvellements d’air par heure est essentiel pour une conception appropriée de la disposition du flux d’air en salle blanche. Par exemple:

• Flux d’air de salle blanche de classe 7 d’oin: exige typiquement 30-70 ACH

• Flux d’air de salle blanche de classe 5 d’oin: exige souvent 200-600 ACH

La formule standard pour calculer les renouvellements d’air par heure est la suivante:

ACH = (flux d’air Total de salle blanche (m³/ heure) × 60)/Volume de pièce (m³)

L’équipe d’ingénierie de Wiskind applique ce calcul avec précision pour s’assurer que les configurations de flux d’air des salles blanches répondent à la fois aux normes réglementaires et aux objectifs d’efficacité opérationnelle. Par exemple, une salle blanche d’un volume de 100 m³ conçue selon les normes ISO de classe 7 et nécessitant 50 ACH nécessiterait un débit d’air de la salle blanche d’environ 83,3 m³ par minute.

Deuxième partie: Types de modèles de flux d’air de salle blanche et comment les choisir

Le choix du bon modèle de flux d’air de salle blanche est une décision critique dans la conception de la disposition de salle blanche. Différentes applications nécessitent différentes stratégies de circulation d’air en salle blanche pour obtenir un contrôle optimal de la contamination. En se basant sur les meilleures pratiques de l’industrie, les modèles de flux d’air des salles blanches se répartissent généralement en trois catégories principales.

2.1 flux d’air unidirectionnel de salle blanche (flux laminaire)

Le flux d’air unidirectionnel de salle blanche, communément appelé flux laminaire, fournit le plus haut niveau de contrôle de la contamination. Dans cette configuration de flux d’air en salle blanche, l’air se déplace à une vitesse uniforme dans des flux parallèles, balayant efficacement les particules loin des zones de production sensibles.

• Flux d’air laminaire Vertical de salle blanche: fourni par des filtres HEPA ou ULPA au plafond et épuisé par le plancher

• Flux d’air laminaire Horizontal de salle blanche: alimenté par un mur et épuisé par le mur opposé

Ce modèle de flux d’air de salle blanche est couramment utilisé dans la classe 5 d’oin et les salles blanches de catégorie supérieure.

2.2 flux d’air non unidirectionnel de salle blanche (flux Turbulent)

Le flux d’air non unidirectionnel des salles blanches repose sur un mélange d’air et des changements d’air fréquents pour diluer la contamination. Bien que moins précise que le flux d’air laminaire en salle blanche, cette approche offre une solution rentable pour les applications avec des exigences de propreté modérées.

• Flux d’air Turbulent en salle blanche: de l’air est fourni et mélangé dans toute la pièce, créant des voies de circulation d’air moins prévisibles

Ce type de flux d’air de salle blanche est couramment utilisé dans les environnements de classe 7 et de classe 8 d’oin.

2.3 flux d’air mixte en salle blanche/flux laminaire zoné

Les systèmes mixtes de flux d’air en salle blanche combinent le flux d’air laminaire dans les zones critiques avec le flux d’air turbulent dans les zones environnantes. Cette stratégie hybride de flux d’air en salle blanche équilibre un contrôle élevé de la contamination avec des coûts et une efficacité énergétique.

• Flux d’air en salle blanche zonée: le flux d’air laminaire protège les zones de processus clés dans un contexte turbulent

Keiven Wei de Wiskind note que le choix d’un modèle de flux d’air de salle blanche nécessite un équilibre entre les exigences de propreté, les contraintes budgétaires et l’évolutivité future. Une disposition bien planifiée du flux d’air de la salle blanche devrait soutenir à la fois les opérations actuelles et l’expansion future.

Troisième partie: considérations clés dans la conception de la disposition du flux d’air de salle blanche

La conception de la disposition des flux d’air en salle blanche s’étend au-delà des seuls modèles de flux d’air. Elle nécessite une approche holistique qui intègre le zonage, le déplacement du personnel, le placement de l’équipement et les systèmes de CVC dans une stratégie cohérente de circulation de l’air en salle blanche.

3.1 zonage en salle blanche et conception en Cascade de pression

Une cascade de pression est fondamentale pour maintenir le flux d’air directionnel de la salle blanche. En veillant à ce que l’air circule des zones plus propres vers les zones moins propres, la migration de la contamination est efficacement contrôlée.

• Conception de cascade de pression: dirige le flux d’air de salle blanche vers l’extérieur des zones à haute teneur

3.2 Impact du flux de Personnel et de matières sur le flux d’air des salles blanches

Un mauvais flux de personnel ou de matières peut perturber le flux d’air de la salle blanche et introduire de la contamination.

• Flux de Personnel: devrait se déplacer des zones inférieures aux zones supérieures avec des sas appropriés

• Flux matériel: réception → nettoyage → transfert → stockage → préparation → traitement

Des voies d’écoulement bien définies aident à préserver la stabilité du flux d’air des salles blanches.

3.3 conception de l’air d’alimentation et de retour

Le placement des sorties d’air d’alimentation et de retour joue un rôle essentiel dans l’efficacité du flux d’air des salles blanches.

• Systèmes laminaires de flux d’air de salle blanche: les filtres de HEPA/ULPA couvrent typiquement 60%-100% du plafond

• Systèmes turbulents d’écoulement d’air de salle blanche: la couverture de filtre est habituellement 20%-40%

Un positionnement approprié de la sortie assure un flux d’air uniforme dans la salle blanche et minimise les zones mortes.

3.4 aménagement de l’équipement et perturbation du flux d’air des salles blanches

Un mauvais placement de l’équipement peut interférer avec le flux d’air de la salle blanche, créant de la turbulence ou des zones stagnantes. Les gros équipements devraient être placés de façon à s’aligner sur les voies d’écoulement de l’air primaires de la salle blanche et à maintenir un dégagement de 18 à 24 pouces par rapport aux murs et aux voies d’écoulement de l’air.

3.5 intégration du système HVAC avec le flux d’air de salle blanche

Le système CVC est l’épine dorsale du contrôle du flux d’air en salle blanche. Les unités de traitement de l’air doivent être choisies en fonction du volume d’air, de l’efficacité de filtration, du contrôle de la température et des exigences en matière d’humidité.

Un système de circulation d’air typique de salle blanche de classe 7 d’oin peut traiter 10 000-50 000 PCM, avec 30 à 40% d’air frais. Les ingénieurs de Deiiang™ ont démontré que l’optimisation du flux d’air des salles blanches peut réduire la consommation d’énergie de 15 à 25% tout en maintenant un contrôle strict de la contamination.

Quatrième partie: études de cas intersectorielles dans la conception de flux d’air en salle blanche

Étude de cas n ° 1: Production pharmaceutique aseptique

Pour une installation pharmaceutique construite selon les normes GMP de l’ue, la conception du flux d’air de salle blanche incorporait un flux d’air laminaire vertical dans les zones de classe 5 ISO et un flux d’air turbulent dans les zones de support de classe 7 ISO. Les différentiels de pression ont été soigneusement contrôlés pour maintenir un flux d’air stable dans les salles blanches entre les salles adjacentes.

Étude de cas n ° 2: Microfabrication électronique

Dans une usine de fabrication de semi-conducteurs nécessitant une propreté de classe 4 ISO, Wiskind a mis en œuvre une solution de flux d’air pour salle blanche haute performance avec un flux d’air laminaire vertical supérieur à 500 ACH. La conception garantissait un contrôle précis de la température (± 0,1 °C) tout en maintenant un flux d’air ultra-stable en salle blanche pour les procédés de microfabrication avancés.