Entrée thermique minimisée : des luminaires LED sur mesure facilitent la planification des salles blanches et des salles de mesure

Dans le nouveau laboratoire de recherche de Nerling, les effets des sources de perturbation dans des espaces de haute précision seront désormais étudiés de plus près. À cette fin, les nouvelles lampes LED économes en énergie ont été installées pour la première fois dans la salle de mesure de classe de précision I.

Les lampes LED offrent une bien plus grande flexibilité en termes de formats. Par exemple, pour les lampes du laboratoire de mesure, les dimensions des FFU ont été reprises. Ainsi, un plafond modulaire a été créé, où les éléments individuels peuvent être glissés d'avant en arrière.

L'avantage principal des lampes pour la reconstruction du système d'espace réside dans le fait qu'elles évacuent la chaleur vers le haut, où le flux d'air extrait l'emporte.
Ainsi, elles conviennent particulièrement aux salles de mesure nécessitant une stabilité de température.

Le nouveau laboratoire de recherche doit respecter des valeurs de 0,2 K/h, 0,4 K/jour et 0,1 K/m. Dans la première série d'expériences, il s'agira de répondre à la question de savoir comment atteindre les spécifications de la classe de qualité I conformément à la nouvelle directive VDI/VDE 2627. De plus, les vitesses de flux et la concentration de particules seront mesurées.

Des mesures à long terme doivent permettre d'identifier quelles sources de perturbation sont pertinentes et lesquelles sont surévaluées. Par ailleurs, des mesures de récupération doivent également être effectuées pour déterminer à quelle vitesse la pièce se remet des perturbations.

Olaf Nerling : « Nous voulons par exemple répondre à la question de ce qui se passe dans la pièce lorsque les LED sont atténuées ou lorsque des pièces mal tempérées sont introduites dans la pièce », explique Olaf Nerling, directeur général de Nerling Systemräume GmbH. « Il existe des concepts d'espace qui se dégradent de deux classes en cas de telles perturbations. Notre objectif est de ne se dégrader que brièvement et seulement d'au maximum une classe. »

Pour l'éclairage des salles système, on a généralement utilisé jusqu'à présent des systèmes avec des tubes fluorescents, qui nécessitent beaucoup d'entretien et ne sont disponibles en série que dans quelques formats de boîtiers. Afin de permettre une planification plus flexible des espaces à l'avenir, le constructeur de salles système Nerling a donc développé un programme de lampes LED avec des formats de boîtiers flexibles, dans lequel il est également possible de produire facilement des petites séries. Les luminaires presque sans entretien consomment jusqu'à 40 % d'énergie en moins que les lampes habituellement utilisées. Ils peuvent être utilisés aussi bien dans des salles de mesure à température stable que dans des salles blanches, où les formats individuels des luminaires offrent des avantages pour la planification et où l'entrée de chaleur doit être minimisée. Afin d'explorer le potentiel des lampes ainsi que l'interaction entre différents composants climatiques, elles ont été installées, conjointement avec un plafond à guidage d'air breveté et des unités de filtres à ventilateur (FFU), dans le nouveau laboratoire de recherche de Nerling à Renningen. Dans la salle de mesure de classe de qualité I, diverses séries d'essais seront bientôt menées pour mieux évaluer l'impact des sources de perturbation dans des espaces à haute précision.

« En tant que salle de mesure de classe de qualité I selon la norme VDI/VDE 2627-1, le nouveau laboratoire doit respecter des valeurs de 0,2 K/h, 0,4 K/jour et 0,1 K/m », explique Olaf Nerling, directeur général de Nerling Systemräume GmbH. « Nous souhaitons y tester à l'avenir de nouveaux concepts pour la construction de salles de mesure et réaliser des études à long terme sur l'interaction des différentes composantes. » Les nouvelles lampes LED constituent ici le premier objet d'essai.

Lampes au format unité de filtre à ventilateur (FFU)

Les lampes LED ont été conçues par Nerling pour disposer d’un système d’éclairage uniforme pour toutes les situations de salles système : « Jusqu’à présent, nous avons utilisé des tubes fluorescents dans nos projets. Dans les salles blanches et propres, nous avons opté pour des luminaires de salle blanche fermés, et dans les salles de mesure, pour des luminaires à grille miroir », explique Nerling. « Bien que nous utilisions des alimentations électroniques, cette technologie n’était pas aussi économe en énergie que les lampes LED. » Par ailleurs, ces luminaires sont disponibles en peu de formats standard en série, ce qui oblige souvent à fabriquer des pièces spéciales coûteuses, entraînant de longs délais de livraison.

Pour cette raison, l’entreprise a décidé, en collaboration avec un fabricant de LED, de développer un programme de lampes offrant une bien plus grande flexibilité en termes de formats. « Des dimensions de 312 x 625 mm à 1250 x 625 mm sont désormais facilement réalisables », explique le directeur général. Ainsi, il est possible de fabriquer, par exemple, des lampes aux dimensions des unités de ventilation à filtre — soit 1 170 x 570 mm — une dimension fréquemment requise dans la construction de salles blanches. Le système de dimensions des FFU a également été adopté pour les luminaires du laboratoire de recherche. Cela a permis de créer un plafond modulaire, dont les modules individuels peuvent être glissés d’un côté à l’autre. De plus, même en petites séries, la commande d’une lampe de rechange n’est pas un problème, car Nerling fabrique lui-même les boîtiers des luminaires.

Économies d’énergie et rejet de chaleur vers l’arrière

Grâce à la technologie LED, des économies d’énergie significatives sont possibles. « Par exemple, pour éclairer une pièce de 5 x 5 m avec une hauteur de plafond de 3 m, six lampes sont nécessaires si l’on utilise des luminaires à grille ouverts de 4 x 24 watts et 700 lux », explique Nerling. « Cela représente une consommation totale de 576 watts, avec une luminosité moyenne de 911 lux. » En utilisant à la place le nouveau type de lampe, six unités de 70 watts suffisent, ce qui donne une luminosité moyenne de 816 lux pour seulement 420 watts. La solution LED est donc 20 % plus économe en énergie. Si l’on considère des luminaires à grille fermée plutôt que des luminaires à grille ouverte, l’économie atteint même 40 %. De plus, les lampes LED ont généralement une très longue durée de vie d’environ 50 000 heures. « Dans de nombreuses applications, les lampes durent plus de cinq ans, on peut donc presque les considérer comme sans entretien », précise Nerling. Lorsqu’une lampe tombe en panne, il est tout à fait judicieux de la remplacer entièrement. Cela ne nuit pas à l’environnement, car les différents composants peuvent être recyclés. Il suffit souvent de remplacer les circuits imprimés.

Le principal avantage des lampes pour la rénovation des salles système réside cependant dans le fait qu’elles évacuent la chaleur vers l’arrière, où le flux d’air extrait la transporte. Cela rend ces luminaires particulièrement adaptés aux salles de mesure à température stable, où l’impact thermique est considérablement réduit par rapport aux luminaires à grille traditionnels. Même dans les zones où des luminaires fermés sont nécessaires, l’installation de lampes LED est avantageuse. Elles sont généralement équipées de la vitre de diffusion nécessaire, alors que dans les solutions précédentes, celle-ci devait être installée séparément. « De plus, ces luminaires sont facilement dimmables, ce qui ouvre des possibilités supplémentaires d’économies d’énergie », explique l’expert.

Séries d’essais sur l’interaction des composants

Au total, huit lampes LED ont été installées dans la salle de recherche de 17 m² à Renningen. La luminosité atteinte peut être réglée en continu entre 400 et 1 500 lux. « La première série d’essais vise à répondre à la question de savoir comment atteindre les spécifications de la classe de qualité I conformément à la norme VDI/VDE 2627 », explique Nerling. Par ailleurs, des tests sur l’interaction des lampes et des autres composants climatiques seront réalisés : « Nous voulons par exemple répondre à la question de ce qui se passe dans la pièce lorsque les LED sont atténuées, que les FFU sont réglés à la baisse, que des pièces non stabilisées thermiquement sont introduites ou que plusieurs personnes entrent simultanément dans la pièce », explique Nerling. « Certains concepts de salles peuvent se dégrader de deux classes en cas de perturbations. Notre objectif est de ne faire qu’une brève dégradation, limitée à une classe au maximum. » Dans des espaces à haute précision, il est très difficile d’évaluer les sources potentielles de perturbation. Nerling souhaite donc surveiller la pièce sur une période prolongée pour déterminer quelles sources de perturbation sont pertinentes et lesquelles sont surestimées. Par ailleurs, des mesures de temps de récupération seront également effectuées pour pouvoir évaluer la rapidité avec laquelle la pièce se remet des perturbations.