Article sur la conception d’une salle blanche

CERIS Ingénierie, spécialiste des salles blanches / salles propres, a conçu pour les laboratoires URGO de Chevigny-Saint-Sauveur, des salles blanches en zones à atmosphère contrôlée classé C - Réhabilitation et extension d’un nouvel atelier

1.    Conception d’une salle blanche

1.1    Introduction

La série de normes internationales ISO 14644 définissent les “salles propres et environnements maîtrisés apparentés”. Elles définissent un classement des zones à empoussièrement contrôlé allant de ISO 1 à ISO 9 (du plus au moins contraignant), cette classification définie la quantité de particules par unité de volume.

Les propriétés naturelles de l’air sont incompatibles avec les différents niveaux d’environnements souhaités, comme pour la fabrication de produits industriels ou la recherche et le développement dans le domaine micro biologique ou pour les interventions et la protection du personnel dans le domaine de la santé. Un assainissement particulier de l’air doit donc être réalisé et il est nécessaire de contrôler :

  • L’introduction de l’air extérieur,
  • La propreté de l’air traité introduit dans le local,
  • La nature des matériaux composant le local,
  • Le process lié à l’activité,
  • L’activité du personnel

Malgré les précautions efficaces prises pour lutter contre la contamination issue de sources internes ou externes, une installation génère néanmoins une contamination permanente qu’il faudra évacuer par, un brassage d’air, un flux laminaire, une ionisation de l’air, une extraction à la source, un nettoyage périodique de la salle, etc.

1.2    Rôle et fonction de l’enveloppe

La salle dite « blanche » ou « à empoussièrement contrôlé » est un volume clos réputé étanche, mis en surpression ou en dépression, constitué d’un ou plusieurs locaux ou l’on devra contrôler et maîtriser la contamination particulaire.

Deux grands secteurs d’activité peuvent être différenciés selon leur sensibilité liée à la nature des particules :

  • Particules inertes : Electronique / Spatiale / Micro et nano-mécanique / Nucléaire / Optique / Fibre optique.
  • Particules vivantes : Pharmaceutique / Biotechnologie / Cosmétique / Agro-alimentaire / Hospitalier / Animalerie.

Les matériaux constituants les salles blanches ne devront pas être générateurs de particules.

1.3    Eléments constitutifs de l’enveloppe

1.3.1    Cloisons

Les propriétés communes des cloisons sont en générales :

  • Etre lisse,
  • Etre étanche,
  • Ne pas être susceptibles d’émettre ou de retenir des particules,
  • Etre inertes au développement de micro-organismes,
  • Etre facilement nettoyables,
  • Etre résistants aux agents de décontamination,
  • Résister à l’humidité,
  • Etre insensibles aux ultras violets,
  • Offrir une diversité dans le choix des accessoires (vitrage, porte, etc.),
  • Etre résistante aux contraintes : Mécanique / Chimique / Classement au feu,
  • Avoir des coefficients d’absorption thermique et phonique adaptés.

Les cloisons sont en panneaux sandwich, elles sont composées, de panneaux assemblés soit par éléments modulaires (à emboîtement mâle/femelle) ou soit avec des clefs d’assemblage. Ils sont généralement posés au sol sur une ceinture métallique réglable permettant la remontée en plinthe du revêtement de sol. Les panneaux sont constitués de deux parements extérieurs et d’une âme intérieure.

Ces cloisons sont conçues pour créer une enceinte étanche, et en aucun cas pour supporter des charges (des étagères par exemple) à moins de réaliser des percements des cloisons étanches adaptés à l’usage de la salle la blanche.

Les types de panneaux sandwichs existants :

  • Panneaux en acier laqué : Ils sont composés de parements en tôle d’acier galvanisé, finition prélaquée. L’épaisseur et la nature du prélaquage sont définies en fonction des tableaux guides indiqués dans la norme NF P 75-401-1.
  • Panneaux en stratifié compact : Ils sont constitués de parements en résine thermodurcissable communément appelé “stratifié”. Ces panneaux offrent une très bonne résistance aux chocs de par leur nature.
  • Autres types de panneaux : Il existe également des parements en tôle d’aluminium ou en acier inoxydable…
  • Les différents types d’âmes isolantes : Elles peuvent être soit en laine de roche (A2-s1, d0), soit en mousse polyuréthane (B-s2, d0) ou soit en nid d’abeille aluminium (A2-s1, d0). Les épaisseurs peuvent variées en fonction du classement au feu et/ou de l’isolation thermique souhaités.

1.3.2    Plafonds

Les propriétés des plafonds sont identiques aux cloisons. Il existe deux types de plafonds, les plafonds dits circulables et ceux non-circulables.

  • Plafonds circulables : Ces plafonds sont considérés circulables lors des phases de montage en phase chantier et pour les travaux de maintenances en phase d’exploitation.

Ils sont dimensionnés pour :

  • Supporter des charges permanentes : le poids propre du plafond / les équipements électriques (luminaires, blocs de secours, chemin de câble, …) / les équipements de climatisation (bouches, gaines, …) / les chevêtres autour des réservations / …
  • Supporter des charges d’exploitations ponctuelles de 150 kg/m².

Ces plafonds sont en panneaux sandwich composés de deux parements en tôle d’acier laqué (la face supérieure dans les combles peut être galvanisée et légèrement nervurée) et d’une âme intérieure. Ils sont autoportants et sont suspendus par des ossatures métalliques, aucune fixation n’est visible du dessous.

  • Plafonds non-circulables : Egalement appelés faux-plafonds, ce sont des plafonds constitués d’ossatures métalliques et de dalles modulaires.

Les ossatures sont généralement en acier galvanisé laqué, elles peuvent être soit apparentes ou soit cachées.

Le choix du type de dalles est très variable en fonction de l’activité et des performances acoustiques à atteindre, elles peuvent être soit en laine minérale, soit enveloppées dans un film protecteur, soit en métal …

Dans des locaux en surpression ou quand le nettoyage est effectué à haute pression, les dalles (souvent très légères) ont tendance à se soulever, pour éviter ce phénomène il existe un système de clips à raison de 8 ou 10 clips par dalle qui les maintiennent en place.

1.3.3    Sols

Les revêtements de sols seront sélectionnés en fonction de leurs utilisations et répondront aux mieux aux propriétés suivantes :

  • Etre facilement nettoyable
  • Ne pas générer de particules
  • Pouvoir assurer une continuité avec les cloisons
  • Etre étanche
  • Respecter le classement de résistance UPEC ou IPRU spécifié
  • Etre conducteur ou antistatique
  • Etre si possible esthétique. Les sols pourront être soit de type résine (mortier ou coulis) ou soit de type souple (PVC ou linoléum) ou de type faux-plancher.
    • Sols en résine : Les revêtements de sol en résine devront respecter les classements performanciels mécanique “P/M” et chimique “P/C” du local.

    La résistance mécanique “P/M” défini 4 niveaux de classement correspondant aux Impacts, Poinçonnement, Ripement, Usure (IPRU). Le type d’engin de manutention utilisé et la fréquence du trafic est une donnée importante pour définir ce classement.

    La résistance chimique “P/C” défini 9 niveaux de classement correspondant à l’acide acétique 10% (a1), acide sulfurique 20% (a2), soude caustique 20% (b1), amines (b2), méthanol (s1), trichloréthylène (s2), essences (s3), huile de moteur (s4), liquide de frein (s5).

    Ces revêtements sont coulés au sol. Au droit des parois, les résines pourront être en remontée de sol, affleurantes aux cloisons.

    Les avantages sont :

    • Revêtement lisse et sans joint,
    • Etre étanche,
    • Longue durée de vie.
    • Convient pour tous type de local

    Les inconvénients sont :

    • Mise en œuvre difficile en chantier,
    • Temps de séchage,
    • Prix élevé.
    • Sols souples en PVC (ou linoléum) : Les revêtements de sols souples devront respecter le classement UPEC du local (Usure / Poinçonnement / Etanchéité / résistance Chimique). Ces revêtements se présentent en dalles ou en lés et sont en pose collée. Au droit des parois, ces revêtements pourront être en remontée de sol affleurants aux cloisons

    Les avantages sont :

    • Revêtement lisse,
    • Facilité de pose,
    • Jusqu’à 17dB d’atténuation acoustique

    Les inconvénients sont :

    • Présence de joints (surtout en dalles),
    • Convient uniquement à un trafic léger (piétons ou chariots).
    • Faux-planchers : Les faux-planchers sont composés de dalles modulaires de dimension 600×600, posées sur des vérins et généralement avec des traverses pour permettre une meilleure rigidité. Ces dalles peuvent être composées soit entièrement en aluminium ou soit en bois d’aggloméré recouvert d’un revêtement de soElles peuvent être soit pleines, soit perforées ou soit ajourées en fonction des besoins. La flèche admissible du faux-plancher peut aller de 2,5mm à 4,0mm.

    Les avantages sont :

    • Permet de faire passer tous les réseaux en dessous,
    • Permet une laminarité de l’air sous la pièce (en cas de dalles perforées ou ajourées).

    Les inconvénients sont :

    • Sol non lisse (pose en bord à bord),
    • Augmentation de la hauteur sous dalle,
    • Prix élevé.

    1.3.4    Portes

  • Les portes sont très sollicitées et permettent le passage de personnes, de matériaux et de matériels. Elles sont soit affleurantes une face (mono affleurant) ou deux faces (bi-affleurant).

    • Portes pivotantes : Elles sont constituées d’une huisserie intégrée dans la cloison et d’un ouvrant généralement de même composition que la cloison (tôle laquée, ou stratifié, ou inox, etc.) leur étanchéité est composée par des joints souples sur 3 cotés et d’une plinthe automatique en partie basse sous le vantail. Ces portes reçoivent différents types d’accessoires suivant les besoins, protections de bas de porte, ferme-porte, oculus, ventouse, gâche électrique, motorisation de porte, etc.
    • Portes à joints gonflables: Elles sont similaires aux portes pivotantes mais avec des joints gonflables permettant une étanchéité renforcée.
    • Portes coulissantes : Son effacement est latéral ce qui réduit l’emprise d’ouverture. Elles peuvent être suspendues en partie haute afin d’éviter la mise en place d’un rail au sol. Elles peuvent également être motorisées.
    • Portes relevantes rapides : Elles sont constituées d’une structure monobloc intégrant le mécanisme et la motorisation dans un coffre fermé et d’un tablier souple qui circule dans des coulisses. La vitesse de montée/descente est réglable, généralement de 1m/s pour l’ouverture et 0,5m/s pour la fermeture. Ces portes ne garantissent pas une étanchéité absolue.
    • Passe-plats / passe-chariots : Ce sont des mini sas intégrés dans les cloisons avec de deux ou trois portes généralement interlockées, et avec parfois un système de décontamination. Ils permettent le transfert entre deux zones de produits ou de chariots, sans perturber le traitement de l’air.
    • Sas : Plusieurs portes peuvent être soumise à un interlockage et former un sas, une porte ainsi ouverte condamne toutes les autres portes constituant le sas et évite tous risques de contamination. Les sas à plusieurs portes peuvent permettre de définir un ordre de passage et un sens d’ouverture.

    1.3.5    Accessoires

    • Châssis vitrés : Ils sont de type bi-affleurant.
    • Panneaux démontables : Ce sont des panneaux qui font partie intégrante d’une cloison et qui, après réception, peuvent être démontés pour acheminer ou évacuer d’éventuels équipements volumineux ne pouvant pas passer dans les portes existantes. Le démontage et le remontage implique de légers travaux qui doivent être anticipés (démastiquage, démontage et reprise des plinthes des sols, stockage et remontage des panneaux).
    • Meneaux techniques : Ce sont des éléments creux avec un ou deux parements amovibles permettant de faire cheminer différents fluides. La largeur est variable entre 200 et 800 mm.
    • Goulottes techniques : Goulotte horizontale ou verticale d’environ 100mm, permettant le passage de différents fluides et la pose de prises électriques ou de robinets.
    • Luminaires : Ils sont encastrés dans les plafonds et sont accessibles pour la maintenance soit par le dessous, soit par le dessus. (permettant de maintenir l’activité des locaux).
    • Grilles de ventilations : Elles peuvent être encastrées dans les plafonds ou dans les cloisons.
    • Protections de cloisons/portes : Des panneaux de protection en acier inoxydable ou en PVC thermo-durcissable peuvent être appliqués sur les angles et sur les parties basses des cloisons et des portes exposées aux chocs et aux rayures.
    • Accessoires divers : Tous les accessoires complémentaires se rapportant aux parois de salles blanches, tels que les prises électriques, interphones, lecteurs de badge, déverrouillages des portes, interrupteurs, niches d’extincteur, etc. seront spécifiques et compatibles aux classements du local (matériaux, lisse, affleurant, …)

1.4    Les liaisons

  • Liaison sol/cloison : En général, les cloisons sont posées sur une ceinture réglable légèrement moins épaisse que l’épaisseur des panneaux, cette différence d’épaisseur permet au revêtement de sol de remonter au droit de cette ceinture et d’être affleurant aux parements.
  • Liaison cloison/plafond et cloison/cloison : Traité de deux façons, soit à angle droit avec l’application d’un joint silicone ou soit par un profil ¼ de rond rapporté. Ce dernier présente des avantages et des inconvénients :

Avantage : Il permet de n’avoir aucun angle droit, ce qui facilite le nettoyage,

Inconvénient : Il doit être parfaitement posé lors du chantier et la colle à ses limites dans le temps et peu par endroit se décoller. Une accumulation de poussière peut donc apparaitre derrière ce congé d’angle sans pouvoir être nettoyé.

  • Liaison entre panneaux : Elles sont généralement réalisées par des joints en silicone.

1.5    Niveau d’exigence

Les niveaux d’exigences ci-dessous sont des recommandations :

L’étanchéité à l’air sous une pression de 50Pa doit être :

  • Ensemble des parois : Fuite < 0,003 m3/h.m²
  • Porte à 1 vantail : Fuite < 3 m3/h
  • Porte à étanchéité renforcée : Fuite < 1 m3/h
  • Porte relevante rapide (1m²) : Fuite < 12m3/h

Le système d’assemblage entre panneaux et entre panneaux / vitrages doit permettre d’obtenir un parement parfaitement plan :

  • défaut de planéité : sous la règle de 2 m : < 3 mm,
  • désaffleurement : sous la règle de 20 m : < 1mm,

Concernant la verticalité, un écart maximum de 5 mm est toléré en écart d’aplomb sur la hauteur de 3 m.

Implantation, pour les équerrages et parallélismes, une tolérance d’écart maxi de 5 mm peut être admise sur la longueur d’une cloison.

Pour les portes, le faux aplomb maxi toléré est fixé à 2 mm.

Pour la résistance mécanique :

  • pression / dépression, DP d’environ 130 Pa maxi entre locaux,
  • résistance aux charges d’exploitation.

Pour la flexion des plafonds, dans tous les cas, y compris sous charges d’exploitation, la flèche maximum admissible sera limitée au 1/200e de la portée.

1.6    Quelle solution retenir ?

Les choix qui déterminent les éléments constituants une salle blanche sont principalement liés aux types d’activités et leurs niveaux de confinement, au budget des travaux et aux procédés de nettoyage.

1.7    Etudes et mise en œuvre

Pour garantir la réussite d’un projet de salle blanche :

  • Il faut avant tout, réaliser les études en amont afin de définir les bons types de matériaux, définir les niveaux d’exigences attendus, réaliser les plans d’implantation et estimer le budget de l’opération.
  • La mise en œuvre est ensuite l’étape cruciale pour mener le projet à bien et ne doit pas être sous-estimée. Car en effet, même si toutes les études ont été faites, si lors du chantier, le montage n’est pas soigné, les résultats escomptés ne seront pas atteints.

CERIS Ingénierie, bureau d’études salles blanches

Outre sa capacité à concevoir et construire des salles blanches / salles propres, CERIS Ingénierie peut aussi construire un bâtiment industriel clé en main avec un degré d’exigence très élevé