Fenêtres pour salles propres encastrées ou à cadre dans les systèmes FFU : laquelle est la meilleure ?

Tous les composants de l'enveloppe doivent être capables de maintenir un écoulement laminaire d'air, des pressions stables et le contrôle de la contamination dans les salles propres équipées d'unités de filtration à soufflage (FFU). Les fenêtres ne font pas exception. Il existe une différence entre les fenêtres encastrées et les fenêtres à cadre pour salles propres, différence qui peut avoir un impact considérable sur les performances du système FFU. Le choix standard a été celui des fenêtres à cadre, dotées de bords, de cadres et de seuils saillants et bien visibles. Solution avancée : les fenêtres encastrées, dont la surface vitrée est alignée avec la surface du panneau. Lequel des deux choix suivants est le plus adapté à un système FFU ? Les quatre critères ci-dessous sont analysés de façon comparative.

1. Incidence sur la stabilité de l'écoulement laminaire d'air

Les fenêtres à cadre constituent un obstacle. La profondeur du cadre dans le mur est généralement comprise entre 10 et 25 mm. Lorsque la vitesse de l’air fourni par les unités de filtration à flux forcé (FFU) est dirigée vers le bas, à 0,3–0,5 m/s, cette saillie provoque une séparation de l’écoulement d’air. Le sillage en aval est turbulent et atteint une taille 10 à 20 fois supérieure à celle de l’obstacle. Ces zones turbulentes, dans une salle propre équipée de plusieurs fenêtres à cadre, peuvent couvrir 30 % ou plus de la surface murale, créant ainsi des conditions susceptibles de nuire au contrôle des contaminants.

Ce n’est pas un problème pour les fenêtres encastrées. Le niveau du vitrage de la salle propre est aligné avec la surface du panneau. Aucun rebord, aucune marche ni aucun cadre saillant. L’air traversant la fenêtre s’écoule de façon fluide et continue, comme s’il rencontrait une barrière solide. La variation de vitesse mesurée par simulation CFD au niveau de la frontière murale est inférieure à 5 % pour les fenêtres encastrées, contre 20 à 30 % pour les fenêtres à cadre. Dans les systèmes à écoulement laminaire unidirectionnel (unid), les fenêtres encastrées sont nettement supérieures. Gagnante : fenêtres encastrées

2. Étanchéité à la pression et durabilité du joint

Le joint de compression entre le châssis et le panneau, ainsi que le joint de compression entre le châssis et la vitre, constituent les éléments essentiels des fenêtres à châssis. Ils comportent plusieurs interfaces, ce qui signifie qu’il existe plusieurs chemins potentiels de fuite. Avec le temps, la compression du joint se relâche et les cycles de pression différentielle provoquent une flexion du châssis, entraînant l’apparition de petites fentes. Bien que les unités de filtration à flux laminaire (FFU) présentent des fuites de 1 à 2 m3/h par fenêtre, elles doivent fonctionner à une capacité supérieure et à une vitesse plus élevée, ce qui entraîne une consommation d’énergie accrue.

La conception est toutefois entièrement différente, et le joint est utilisé avec des fenêtres affleurantes. Le vitrage est directement fixé à un châssis métallique et scellé contre le panneau ; ou la fenêtre fait partie d’un système continu avec des profilés affleurants et est munie de joints autour de ses bords. La conception affleurante permet une compression uniforme et facile du joint, car elle se situe dans un seul plan. Les fenêtres affleurantes Huaao ont été testées et présentent une fuite d’air inférieure à celle des fenêtres traditionnelles à cadre (1,5 à 3,0 m³/h à 50 Pa). Dans les systèmes FFU, où la pression de l’air dans l’espace doit être maintenue en continu 24 heures sur 24, les fenêtres affleurantes offrent une meilleure intégrité à long terme.

Gagnant : Fenêtres affleurantes

3. Nettoyabilité et rétention des particules

Les fenêtres à cadre présentent des interstices constitués de l’espace entre le cadre de la fenêtre et le panneau, de l’espace entre le cadre de la fenêtre et la vitre, ainsi que de la surface du cadre de la fenêtre. Ces interstices peuvent s’accumuler de la poussière et sont difficiles à nettoyer. Les angles retiennent les lingettes imbibées d’alcool et les désinfectants. Des résidus peuvent s’accumuler avec l’usage et des micro-organismes peuvent se développer dans des endroits cachés.

Les fenêtres affleurantes ne présentent aucun interstice. La transition entre le panneau et la vitre forme une surface plane et continue. Les fenêtres affleurantes Huaao sont dotées d’un cadre en aluminium revêtu par poudrage (rugosité arithmétique RA < 0,8 μm) et d’un joint en silicone continu sans jeu. Le personnel chargé du nettoyage peut nettoyer l’ensemble de la surface d’un seul passage. Ces fenêtres s’ouvrent dans les salles propres pharmaceutiques ou les salles d’opération hospitalières, où la maîtrise de la bioccharge est cruciale, afin d’éviter toute contamination. La maîtrise de la bioccharge constitue un enjeu majeur ; dans ce cas, l’ouverture des fenêtres réduit significativement le risque de contamination par la bioccharge dans les salles propres pharmaceutiques ou les salles d’opération hospitalières.

Gagnant : Fenêtres affleurantes

4. Coût et flexibilité d’installation

En général, le coût des fenêtres à cadre est inférieur à celui des autres types de fenêtres. Elles sont disponibles en dimensions standard, ce qui permet de les installer facilement dans une ouverture brute standard à l’aide de fixations simples. Les tolérances d’installation sont relativement larges. Ces fenêtres à cadre peuvent être utilisées dans des projets soumis à des contraintes budgétaires ou dans des salles propres de moindre niveau de propreté (classe ISO 7/8). Une fabrication précise est requise pour les fenêtres affleurantes. La fenêtre doit être découpée aux dimensions exactes, et l’ouverture dans le panneau doit être parfaitement carrée. Une attention particulière doit être portée lors de l’installation afin d’obtenir un profil affleurant. En général, leur coût est supérieur de 20 à 40 % par rapport aux options à cadre.

Pour les systèmes FFU qui doivent répondre aux exigences de la classe ISO 5 ou supérieure, le coût des vitrages affleurants est compensé par l’augmentation de l’efficacité du système FFU, la réduction de la consommation d’énergie et la diminution des pertes liées à la contamination. En ce qui concerne les applications critiques, la différence de performance justifie pleinement le surcoût. Les perdants : les vitrages pour salles propres trop coûteux ou inefficaces pour les salles propres de faible classe, sensibles au budget ; tout vitrage autre qu’un vitrage affleurant dans les salles propres à haut rendement équipées de systèmes FFU.

Résumé

Une fenêtre affleurante, dans un environnement conforme aux classes ISO 5 ou supérieures, peut offrir une stabilité supérieure dans un écoulement laminaire par rapport à une fenêtre conventionnelle, présenter une meilleure étanchéité à la pression et être plus facile à nettoyer. Si la seule exigence concerne une classe de salle propre inférieure, le coût peut devenir le facteur déterminant, auquel cas des fenêtres à cadre peuvent être envisagées. Huaao Clean Technology Group est une entreprise nationale de haute technologie disposant de six usines, d’une surface de production totale de 250 000 m², de 800 employés et d’un chiffre d’affaires annuel de 1 milliard de yuans RMB ; elle fabrique divers modèles de fenêtres pour salles propres, de portes pour salles propres, ainsi que des systèmes clés en main complets pour salles propres. Rencontrez Huaao afin de déterminer quel type de fenêtre conviendra parfaitement à votre projet FFU.