Schéma de retour d'air secondaire pour système de climatisation

L'atelier de microélectronique, doté d'une salle blanche relativement petite et d'un rayon de gaine de reprise d'air limité, a adopté le système de reprise d'air secondaire pour son système de climatisation. Ce système est également couramment utilisé danssalles blanchesDans d'autres secteurs, comme l'industrie pharmaceutique et les soins médicaux, le volume de ventilation nécessaire pour répondre aux exigences de température et d'humidité des salles blanches étant généralement bien inférieur au volume de ventilation requis pour atteindre le niveau de propreté, la différence de température entre l'air soufflé et l'air repris est faible. En cas d'utilisation d'un système de reprise d'air primaire, la différence de température entre le point d'état de l'air soufflé et le point de rosée du climatiseur est importante, nécessitant un chauffage secondaire, ce qui entraîne un décalage entre le froid et la chaleur dans le processus de traitement de l'air et une consommation énergétique accrue. En cas d'utilisation d'un système de reprise d'air secondaire, ce dernier peut remplacer le chauffage secondaire du système de reprise d'air primaire. Bien que le réglage du rapport air de reprise primaire/air secondaire soit légèrement moins sensible que celui du chauffage secondaire, ce système est largement reconnu comme une mesure d'économie d'énergie pour la climatisation dans les ateliers de microélectronique de petite et moyenne taille.

Prenons l'exemple d'un atelier propre de microélectronique de classe ISO 6, d'une surface de 1 000 m² et d'une hauteur sous plafond de 3 m. Les paramètres d'aménagement intérieur sont : température tn = (23 ± 1) °C, humidité relative φn = 50 % ± 5 % ; le volume d'air soufflé est de 171 000 m³/h, avec un renouvellement d'air d'environ 57 h-1, et le volume d'air neuf est de 25 500 m³/h (dont 21 000 m³/h pour l'air extrait du procédé, le reste étant constitué d'air de fuite en surpression). La charge thermique sensible de l'atelier est de 258 kW (258 W/m²), le rapport chaleur/humidité du climatiseur est de ε = 35 000 kJ/kg et la différence de température de l'air de reprise de la pièce est de 4,5 °C. À ce stade, le volume d'air de reprise primaire est de
Il s'agit actuellement du système de climatisation purificatrice le plus couramment utilisé dans les salles blanches de l'industrie microélectronique. Ce type de système se divise en trois types principaux : CTA + FFU ; MAU ​​+ CTA + FFU ; MAU ​​+ DC (serpentin sec) + FFU. Chacun présente ses avantages et ses inconvénients, ainsi que son emplacement. Les économies d'énergie dépendent principalement des performances du filtre, du ventilateur et des autres équipements.

1) Système AHU+FFU.

Ce type de système est utilisé dans l'industrie microélectronique pour séparer les phases de climatisation et de purification. Deux situations peuvent se présenter : le système de climatisation ne traite que l'air neuf, et l'air neuf traité supporte la totalité de la charge thermique et hygrométrique de la salle blanche et sert d'air d'appoint pour équilibrer l'air extrait et les fuites de pression positive de la salle blanche ; ce système est également appelé système MAU+FFU ; le volume d'air neuf seul ne suffit pas à répondre aux besoins de froid et de chaleur de la salle blanche, ou l'air neuf traité de l'extérieur au point de rosée, la différence d'enthalpie spécifique de la machine requise étant trop importante. Une partie de l'air intérieur (équivalent à l'air de reprise) est alors renvoyée vers l'unité de traitement de climatisation, mélangée à l'air neuf pour le traitement thermique et hygrométrique, puis envoyée vers le plénum d'alimentation. Mélangé à l'air de reprise restant de la salle blanche (équivalent à l'air de reprise secondaire), il pénètre dans l'unité FFU puis y est réinjecté. De 1992 à 1994, le deuxième auteur de cet article a collaboré avec une entreprise singapourienne et a dirigé plus de dix étudiants diplômés pour participer à la conception de l'usine SAE Electronics, une coentreprise américano-hongkongaise, qui a adopté ce dernier type de système de climatisation et de ventilation. Le projet comprend une salle blanche de classe ISO 5 d'environ 6 000 m² (dont 1 500 m² ont été contractés par l'Agence atmosphérique japonaise). La salle de climatisation est disposée parallèlement à la salle blanche, le long du mur extérieur, et seulement adjacente au couloir. Les conduits d'air frais, d'air extrait et d'air de retour sont courts et disposés de manière fluide.

2) Schéma MAU+AHU+FFU.

Cette solution est couramment utilisée dans les usines de microélectronique, soumises à de multiples exigences de température et d'humidité, et présentant de fortes variations de charges thermiques et hygrométriques, et exigeant un niveau de propreté élevé. En été, l'air neuf est refroidi et déshumidifié jusqu'à un point de paramètre fixe. Il est généralement approprié de traiter l'air neuf jusqu'au point d'intersection de la droite d'enthalpie isométrique et de la droite d'humidité relative à 95 % de la salle blanche présentant une température et une hygrométrie représentatives, ou de la salle blanche présentant le plus grand volume d'air neuf. Le volume d'air de l'unité de traitement d'air (UAM) est déterminé en fonction des besoins de chaque salle blanche pour le renouvellement de l'air. Il est distribué aux CTA de chaque salle blanche par des tuyaux en fonction du volume d'air neuf requis, puis mélangé à une partie de l'air de reprise intérieur pour le traitement thermique et hygrométrique. Cette unité supporte l'intégralité de la charge thermique et hygrométrique, ainsi qu'une partie de la charge de rhumatismes de la salle blanche qu'elle dessert. L'air traité par chaque CTA est envoyé au plénum d'air de soufflage de chaque salle blanche, puis, après un second mélange avec l'air de reprise intérieur, il est réinjecté dans la salle par l'unité FFU.

Le principal avantage de la solution MAU+AHU+FFU réside dans sa capacité à garantir la propreté et la surpression, ainsi que les différentes températures et humidités relatives requises pour chaque processus de production en salle blanche. Cependant, en raison du nombre important de CTA installées, l'espace occupé par la salle est souvent important, les conduites d'air frais, de reprise et d'alimentation en air étant entrecroisées, l'agencement est plus complexe, la maintenance et la gestion plus complexes. Par conséquent, aucune exigence particulière n'est requise pour éviter leur utilisation.