1 – Principe de régulation sur une sorbonne
2 – Mesure de la vitesse frontale
La dépression (PL − PS) due à l’extraction de l’air va créer un passage d’air au travers de la sonde. La vitesse d’air traversant celle-ci sera identique à celle entrant dans la sorbonne. L’air traversant la sonde va plus ou moins refroidir un capteur de type fil chaud ou corps chaud, et c’est cette différence de température qui permettra d’en déduire la vitesse (cf. anémométrie). La régulation consiste alors à commander un organe (variateur de fréquence ou volet motorisé) afin de maintenir une vitesse d’air à l’entrée de la sorbonne de façon à garantir en permanence un confinement optimal (généralement 0,5 m·s-1 à 40 cm).
Dans certains laboratoires où le risque d’explosion est présent, les sorbonnes ainsi que les ventilateurs et les équipements de régulation doivent répondre aux normes ATEX (Atmosphères explosibles). Il faut donc modifier le principe de mesure afin de n’avoir aucun élément chauffant dans la pièce.
Le principe consiste alors à introduire un capteur de débit en gaine (cf. mesure de débit), afin de pouvoir mesurer la quantité d’air extraite par la sorbonne.
3 – Principe de régulation sur plusieurs sorbonnes
Dans cet exemple, chaque sorbonne est équipée non pas d’un ventilateur mais d’un volet motorisé qui laisse passer une quantité d’air variable suivant un signal de commande donné. En fonction du modèle de sorbonne utilisé, un ventilateur adapté sera choisi de manière à ce qu’il soit capable d’extraire la somme des débits extraits de chaque unité.
Le ventilateur de soufflage est quant à lui asservi par un signal provenant d’une sonde de débit, et insuffle une quantité d’air proportionnelle à celle extraite. Ce cas d’école met en œuvre une régulation indépendante de chaque sorbonne pour un même réseau aéraulique.
Autre solution : la combinaison de fréquences
Afin d’ajuster au mieux la consommation d’air d’un laboratoire, il est nécessaire de connaître en temps réel les débits d’air de chaque sorbonne afin d’agir sur le soufflage de façon optimale.
Il devient alors indispensable d’interconnecter les flux d’informations. Si les systèmes de régulation intègrent une interface communicante, il devient possible de collecter via un bus de terrain l’ensemble des données nécessaires au pilotage des organes clés :
- Le chauffage et/ou la climatisation,
- Le soufflage et/ou l’extraction d’air,
- Les registres de diffusion.
Depuis plusieurs années, les infrastructures de laboratoire, pharmaceutiques ou agroalimentaires exploitent une GTC (Gestion Technique Centralisée) ou GTB (Gestion Technique du Bâtiment) supervisant l’ensemble des réseaux aérauliques et électriques. Cette architecture recourt à des protocoles de communication standardisés pour optimiser la consommation énergétique globale.
Portés par cette mutation technologique, les fabricants conçoivent désormais des systèmes de régulation intelligents communicant en réseau afin d’optimiser l’efficacité énergétique.
Bien qu’il s’appuie sur ces technologies récentes, le principe d’un bus de terrain demeure éprouvé.
Chaque équipement (qualifié d’« objet ») représentatif du laboratoire (sorbonne, hotte, diffuseur, extracteur) embarque un module électronique relié au bus. Ce bus centralise les métriques et les achemine vers un superviseur (poste informatique ou automate GTC) chargé d’analyser et de moduler la charge aéraulique en temps réel.
Ce procédé permet de réduire drastiquement le débit d’air extrait selon le parc d’équipements en service et leur état opérationnel (marche, veille ou défaut).
Cette supervision centralisée s’impose aujourd’hui chez les industriels soucieux de disposer d’une visibilité totale sur l’infrastructure, afin d’identifier tout dysfonctionnement et d’intervenir avec un temps de réaction minimal.
Face à ces exigences opérationnelles, la société COMELEC a développé une gamme dédiée de solutions communicantes pour l’environnement de laboratoire.
4 – Régulation par bus de terrain et logiciel de supervision
L’exemple ci-après illustre l’architecture d’un pilotage par bus.
Chaque unité (ici une sorbonne) intègre un calculateur communicant transmettant les états de fonctionnement essentiels à la supervision du laboratoire :
- Vitesse frontale,
- Débit d’air extrait,
- État du poste (marche / veille),
- Remontée d’alarmes ou défauts.
Ces métriques sont traitées par un poste de supervision dédié qui asservit dynamiquement les registres et ventilateurs de soufflage. La compensation d’air s’adapte ainsi de manière proportionnelle au nombre de sorbonnes en fonctionnement et à la consigne de chacune.
En cas d’anomalie sur une sorbonne, l’événement est immédiatement notifié sur l’interface de contrôle pour déclencher la maintenance sans délai d’attente.
L’intérêt économique est immédiat : le volume d’air neuf à traiter thermiquement et à filtrer étant strictement ajusté au besoin réel des sorbonnes actives, la facture énergétique liée au traitement d’air s’en trouve allégée.
Cette stratégie de régulation garantit à la fois sobriété énergétique et sécurité maximale des opérateurs.