Les salles blanches sont synonymes de coûts élevés : de la planification à l'exploitation en passant par la mise en œuvre. Pourtant, avec une planification prudente, il est possible de poser les jalons en vue d'une meilleure efficacité énergétique et d'une réduction des coûts - à condition de savoir à quoi s'en tenir.
Exigences générales pour les salles blanches
Commençons par les bases : les conditions générales pour les salles blanches sont définies dans plusieurs normes et directives et contiennent des facteurs pertinents pour l'efficacité énergétique. Le strict respect de ces réglementations n'est pas seulement une condition préalable à une qualification conforme aux normes, il offre également un premier cadre au potentiel d'économie d'énergie de la salle blanche. Ainsi, la norme DIN EN ISO 14644 page 16 et la norme VDI 2083 page 4.1 donnent des indications sur l'efficacité énergétique des salles blanches et des appareils à air pur. L'annexe 1 du guide BPF (bonnes pratiques de fabrication) de l'UE décrit les mesures relatives aux vitesses d'écoulement, aux concepts de niveaux de pression ainsi qu'aux délais entre les états de repos et de fonctionnement. S'y ajoutent les normes DIN EN 1822 et DIN EN ISO 16890 avec les exigences relatives aux filtres pour matières en suspension et leur classification, ainsi que les normes EN 16798-3 / TR EN 16798-4 avec les exigences générales en matière d'efficacité énergétique des bâtiments non résidentiels et la directive sur l'éco-conception avec des paramètres cadres pour l'efficacité énergétique des ventilateurs et des vitesses d'air dans l'appareil. Enfin, il ne faut pas oublier la norme ISO 5001, qui régit les systèmes de gestion de l'énergie, la détermination des indicateurs de performance énergétique au niveau des processus et le contrôle des résultats des mesures d'optimisation. Sur la base de ces paramètres, il est d'ores et déjà possible de planifier les premières mesures d'économie d'énergie, en fonction du futur domaine d'application de la salle blanche.
User-Requirement-Specification - Cahier des charges
Toutefois, aucune salle blanche ne ressemble à une autre, les exigences sont souvent très individuelles. C'est pourquoi les exigences spécifiques prévues dans le cahier des charges de la salle blanche sont bien plus spécifiques que les directives. En règle générale, les exigences du processus déterminent les exigences de la climatisation. Les facteurs d'influence liés à l'énergie mentionnés ici offrent différents potentiels d'économie de la consommation d'énergie. Concernant la température ambiante, il est essentiel de savoir quelles températures ambiantes sont nécessaires pour le processus et quelles tolérances sont autorisées. Si l'humidité ambiante est importante pour le produit, la question des tolérances possibles se pose également dans le cas présent. En ce qui concerne la classe de pureté, il faut d'abord savoir quelles exigences le processus de fabrication doit remplir ou, dans un environnement de BPF, quelle classe de pureté est requise pour le processus et quel type de flux (ventilation mixte turbulente ou flux volumétrique à faible turbulence). En plus, les charges dans la salle, qui sont générées dans le processus par le nombre de personnes, la libération de particules, la chaleur dégagée par les machines et l'air pulsé du processus, sont à la base de la détermination du renouvellement d'air nécessaire. Outre le type de circulation d'air et la pression de la pièce, le processus a également une influence sur la demande minimale d'air extérieur, qui peut augmenter de manière significative les besoins énergétiques de la salle blanche. Si tous ces facteurs sont pris en compte dès la phase de conception, des économies potentielles considérables peuvent être réalisées.
Approches techniques pour économiser l'énergie – Récupération de chaleur
Outre la planification, la technique utilisée est également décisive pour économiser de l'énergie. Un des moyens d'améliorer l'efficacité énergétique dans les salles blanches peut être une récupération efficace de la chaleur dans le système de ventilation. Il existe différents concepts, chacun ayant ses propres avantages et inconvénients :
les échangeurs de chaleur à flux croisés/contre-flux fonctionnent avec un transfert de chaleur pur via un échangeur de chaleur à plaques air/air et atteignent des rendements allant jusqu'à > 90 %. Cependant, ils comportent un risque de contamination croisée et leur concept nécessite une protection contre le givre et des réchauffeurs supplémentaires. Par ailleurs, l'unité de ventilation nécessite un espace important.
Dans le système composite à circuit fermé, qui fonctionne également avec un transfert de chaleur pur, la chaleur est récupérée par le biais de l'eau comme fluide intermédiaire. Il est donc possible d'intégrer d'autres sources de chaleur dans le système composite et le rendement du système à haut rendement peut atteindre 80%. En outre, il n'y a pas de risque de contamination croisée. Le prix de ces avantages est toutefois un coût d'investissement élevé et un encombrement important.
Les échangeurs de chaleur rotatifs combinent le transfert de chaleur et d'humidité et atteignent ainsi des rendements allant jusqu'à > 85 %. Même s'il n'y a pas besoin de protection contre le gel, il peut y avoir des contaminations croisées entre les flux d'air et le système entraîne une perte de pression relativement élevée.
L'air recyclé permet de réaliser d'importantes économies d'énergie pour un faible coût d'investissement, si le processus le permet. Cependant, il existe également un risque de contamination croisée.
Outre la récupération de chaleur dans le système de ventilation, il existe d'autres possibilités de récupération d'énergie. Une des approches est l'utilisation de la chaleur résiduelle des refroidisseurs de la production de froid ou l'injection de la chaleur résiduelle du processus.
Quels concepts et mesures sont les plus efficaces dépendent de chaque salle blanche et des conditions techniques et doivent toujours être considérés au cas par cas.
Approches techniques pour économiser de l'énergie - Rendement des unités de ventilation
Une autre approche pour améliorer l'efficacité énergétique consiste à optimiser les unités de ventilation, par exemple en choisissant des ventilateurs et des techniques d'entraînement adaptés. Pour mettre cela en œuvre, il faut tenir compte de certains facteurs d'influence, à commencer par le choix du concept de ventilation. Comme décrit précédemment, cela dépend également des exigences du cahier des charges. Il est en outre décisif de choisir les composants des appareils de ventilation en fonction des besoins, afin de concilier ici aussi efficacité et exigences. Par ailleurs, le réseau de gaines offre un potentiel d'économie. D'une part, l'étanchéité des gaines doit être assurée au mieux afin d'éviter les pertes d'air et de puissance. D'autre part, une conception courte et fluide du réseau de gaines peut contribuer à une meilleure efficacité, par exemple en optimisant la vitesse de l'air dans la gaine ou en plaçant la centrale technique le plus près possible de la zone à desservir.
La technique de chauffage et de refroidissement et le niveau de température pour les deux fluides ont également une influence décisive sur l'efficacité globale de l'installation. Des températures plus élevées du fluide de refroidissement dans le circuit de réfrigération sont synonymes d'un meilleur taux d'utilisation, par analogie avec des températures plus basses du fluide de chauffage. Si les températures sont appropriées, une partie de la technique de refroidissement peut être utilisée dans un « circuit de pompe à chaleur ».
Recommandations générales
Si l'on considère les possibilités et les facteurs d'influence énumérés, il en résulte quelques règles générales de base que vous devriez toujours respecter pour améliorer l'efficacité énergétique dans les salles blanches :
- Maintenez le débit d'air extérieur aussi bas que nécessaire
- Faites fonctionner les appareils de recirculation en fonction de l'espace disponible
- Vérifiez l'efficacité des installations et de leurs composant
- Déterminez si l'installation doit fonctionner en permanence à plein régime ou si différentes phases de fonctionnement sont possibles, comme par exemple la réduction nocturne ou le fonctionnement le week-end
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