Distribution d'air

7.3.1 Alimentation en air centralisée

(1) Dans les salles d’opération propres de classe Ⅰ à Ⅲ, les bouches de soufflage doivent être disposées centralement au-dessus de la table d’opération, afin que la table d’opération et sa zone périphérique se situent dans la zone de flux principal formée par le flux d’air propre. La zone de classe 100 des salles auxiliaires propres de classe Ⅰ doit également comporter des bouches de soufflage disposées centralement au-dessus de celle-ci. La surface des bouches de soufflage doit être choisie selon les valeurs répertoriées dans le tableau 7.15, et ne doit pas dépasser 1,2 fois ces valeurs. Pour les salles d’opération propres de classe Ⅳ et les salles auxiliaires de toutes les classes, les bouches de soufflage peuvent adopter la disposition dispersée conventionnelle.

Tableau 7.15 Surface des bouches de soufflage disposées centralement dans les salles d’opération propres

[Référence] ① Bien qu’il existe de nombreuses formes de terminaux de soufflage, de méthodes de disposition et de surfaces de soufflage pour les salles d’opération de classe Ⅰ à Ⅲ, telles que le soufflage latéral, le soufflage oblique et le soufflage par le haut, de nos jours, par souci de protection de la zone critique, les salles d’opération propres n’exigent pas que le flux d’air soit en état de flux unidirectionnel dans toute la salle ni ne souhaitent que les bouches soient dispersées arbitrairement. Dans la plupart des cas, les bouches sont disposées centralement au-dessus de la zone opératoire, et cette disposition à soufflage par le haut et reprise par le bas est considérée comme offrant la meilleure protection à la zone critique. Elle incarne une approche typique différente du flux laminaire ou turbulent précédent : elle n’accentue pas l’effet d’extrusion ou l’effet de dilution typique du flux d’air, mais remplit plutôt la zone opératoire d’un flux d’air propre et stérile, réduisant ainsi la concentration bactérienne dans la zone critique.

② Selon la théorie de la zone de flux principal, après disposition centrale des bouches de soufflage, dans les conditions du débit d’air initial de la classe de propreté initiale, la classe de la zone opératoire peut être élevée d’un niveau, tandis que les autres zones de la salle restent au niveau initial, et la concentration bactérienne dans la zone opératoire est également réduite de moitié. Comme les salles d’opération de classe Ⅳ ont des exigences moins élevées, cette disposition n’est pas prévue.

Un schéma de principe de la zone de flux principal est présenté sur la figure 7.6.

Figure 7.6　Zone de flux principal lorsque les trois zones sont non uniformes

1. Terminal de soufflage　2. Zone de flux principal　3. Zone de tourbillon　4. Zone de bouche de reprise d’air　5. Source de poussière

③ Comme les incisions chirurgicales diffèrent, les exigences de cicatrisation diffèrent et les niveaux de protection varient, les caractéristiques requises du flux d’air soufflé diffèrent également. Les salles d’opération propres spéciales de classe Ⅰ adoptent un mode de flux d’air unidirectionnel, dont le principe repose sur l’extrusion et le déplacement. Les salles d’opération propres de classe Ⅱ et Ⅲ, en raison de leur vitesse de sortie d’air plus faible, ne peuvent pas obtenir une quantité de mouvement suffisante pour maintenir un flux unidirectionnel ; elles adoptent un flux d’air de déplacement à faible turbulence, qui fonctionne sur le principe du remplissage et présente des propriétés de flux quasi unidirectionnel. Les salles d’opération quasi propres de classe Ⅳ utilisent un flux d’air de soufflage mixte, qui repose sur le principe de dilution. Seul le mode de soufflage par le haut est exigé, et aucune disposition particulière n’est imposée quant à l’implantation des bouches de soufflage.

(2) Dans une salle d’opération propre de classe Ⅰ, le flux d’air dans la zone opératoire (salle) de classe 100 doit être un flux unidirectionnel.

① La zone opératoire d’une salle d’opération de classe Ⅰ doit maintenir un régime d’écoulement unidirectionnel, et des exigences strictes s’appliquent également à la vitesse sectionnelle et à son uniformité au niveau de la surface de travail ; en règle générale, les bouches de soufflage doivent être pourvues d’une couche d’égalisation de flux. Les régimes d’écoulement unidirectionnel se divisent en flux unidirectionnel vertical et flux unidirectionnel horizontal. À l’issue de comparaisons techniques et économiques à long terme et d’une pratique opérationnelle prolongée, les avis à l’étranger ont convergé : les salles d’opération propres doivent adopter le flux unidirectionnel vertical. À l’heure actuelle, le flux unidirectionnel horizontal n’est plus utilisé dans les salles d’opération de haut niveau nouvellement construites en Chine, et le flux unidirectionnel local a largement remplacé le flux unidirectionnel sur toute la salle.

② Pour une salle d’opération propre de classe Ⅰ qui doit maintenir un régime d’écoulement unidirectionnel, le débit d’air soufflé peut être calculé à partir de la vitesse sectionnelle requise et de la surface de soufflage. Cependant, la vitesse de 0,25～0,3m/s exigée par le Code correspond à la vitesse sectionnelle moyenne à la hauteur de la surface de travail de la zone opératoire, et c’est également la vitesse limite inférieure qui doit être maintenue en cours d’intervention ; elle ne peut pas être directement utilisée dans les calculs de conception. En effet, le flux d’air soufflé du flux laminaire local subit des échanges de quantité de mouvement avec l’air de la zone périphérique, de sorte que sa vitesse s’atténue progressivement, et cette atténuation est plus importante que celle d’un flux unidirectionnel complet. Par conséquent, la vitesse de sortie au niveau de la bouche de soufflage doit être supérieure à la vitesse sectionnelle de la zone opératoire. Les résultats de recherches expérimentales montrent que la vitesse de sortie doit être comprise entre 0,40～0,42m/s ; en conception, elle peut être prise à environ 0,44～0,48m/s.

③ La vérification d’une zone (salle) propre de classe 100 ne se résume pas à un résultat de mesure : son régime d’écoulement doit également être unidirectionnel. Car lors d’essais statiques, des résultats inférieurs à 3,5 particules/L peuvent également être obtenus avec des taux de renouvellement d’air élevés, mais il ne s’agit pas d’une classe 100 au sens strict : le flux d’air est non unidirectionnel, la performance anti-interférence est très médiocre et le temps d’auto-nettoyage est long, ce qui ne répond pas aux exigences d’une salle d’opération propre. Pour obtenir un flux unidirectionnel propre, uniforme, orienté dans une seule direction et parallèle, le taux de couverture des filtres HEPA, la vitesse d’air sectionnelle moyenne et l’uniformité de la vitesse sont tous des conditions déterminantes.

[Référence] Normes pertinentes exigeant un flux unidirectionnel pour la classe 100.

Les normes suivantes stipulent toutes clairement qu’un régime d’écoulement unidirectionnel doit être adopté pour garantir la classe de propreté de l’air de classe 100.

① Norme nationale de la République populaire de Chine, Code de conception des salles propres (GB50073), clause 6.3.3.

② Norme internationale Salles propres et environnements maîtrisés apparentés (ISO-14644-1), partie 4 Conception, construction et fonctionnement des installations de salles propres, clause A2.

7.3.2 Exigences relatives à l’implantation des filtres HEPA de dernier étage

(1) Lorsque les filtres HEPA de dernier étage d’une zone propre de classe 100 sont disposés de manière concentrée, ils doivent satisfaire aux exigences suivantes :

1. Lorsqu’ils sont implantés sur la surface de soufflage à la partie inférieure du caisson plénum, ou sur la surface supérieure du caisson parallèle à la couche décorative ou à la couche d’égalisation de flux, le taux de couverture doit être d’au moins 0,75.

$$\text{Taux de couverture} = \frac{\text{Surface sectionnelle nette des filtres HEPA}}{\text{Surface totale de la section où sont disposés les filtres HEPA}}$$

2. Lorsqu’ils sont implantés sur le côté du caisson plénum, ils doivent être placés sur un côté ou sur des côtés opposés ; le taux de couverture sur le côté doit également être d’au moins 0,75, et des mesures de mélange complet de l’air à l’intérieur du caisson sont requises.

3. En cas de contrainte liée à la hauteur d’étage ou à l’interdiction de maintenance à l’intérieur de la salle, une surface de soufflage à fonction anti-fuite peut être adoptée et les filtres disposés à l’extérieur du caisson plénum, aussi près que possible de celui-ci ; des mesures de mélange complet de l’air à l’intérieur du caisson doivent être prévues, et le rapport entre la surface traversée par l’air propre sur la bouche de soufflage et la surface totale de la bouche doit être d’au moins 0,85.

4. Les filtres HEPA de dernier étage de la zone opératoire propre de classe 100 doivent être disposés de manière concentrée ; il n’est pas imposé qu’ils soient placés à l’extrémité du caisson plénum. Pour les deux formes d’implantation 1) et 3), l’efficacité a été vérifiée dans la pratique dès lors que le taux de couverture respecte l’exigence. La forme 2) présente des caractéristiques de flux unidirectionnel relativement médiocres.

[Référence] La pratique habituelle pour une zone opératoire propre de classe 100 consiste à disposer les filtres HEPA à l’extrémité du caisson plénum, l’efficacité étant garantie par le rôle de barrière finale des filtres terminaux. Cependant, ce dispositif traditionnel présente des inconvénients : il est très difficile d’installer autant de filtres HEPA sur une surface aussi étendue et de produire un flux d’air propre (intégralement filtré sans fuite), uniforme (distribution d’air bien développée), unidirectionnel et parallèle (perpendiculaire à la face des filtres). Cela équivaut à exiger de chaque filtre HEPA sur toute la surface de soufflage non seulement qu’il assure la fonction de filtration, mais aussi qu’il serve de dispositif d’égalisation et de distribution d’air de type plaque à orifices, et qu’il soit étanche comme une plaque pleine. Le « couplage » de ces trois fonctions rend les exigences de l’approche à couverture totale exceptionnellement élevées : qu’il s’agisse du corps du caisson, des filtres ou de leurs surfaces de joint, la moindre fuite entraîne la défaillance de l’ensemble du dispositif. Par conséquent, le terminal traditionnel est non seulement difficile à fabriquer, compliqué à mettre en œuvre et fastidieux lors des essais d’étanchéité, mais aussi coûteux.

[Référence] Si la troisième approche est adoptée — c’est-à-dire qu’un caisson composé de filtres HEPA et d’un carter est installé à l’extérieur du dispositif terminal, qui contient lui-même un système de mélange d’air et une couche anti-fuite — la « fuite » localisée initiale devient une « non-fuite » globale, qui assure l’obturation des défauts. Comme l’air propre filtré pénètre dans le caisson plénum, les exigences vis-à-vis du corps du caisson et de ses joints sont fortement réduites, et les processus de fabrication, de mise en œuvre et d’essai d’étanchéité sont simplifiés.

[Référence] Aujourd’hui, le plafond de soufflage pour salle d’opération pourvu d’une couche anti-fuite est un produit industrialisé ; ses spécifications sont présentées dans le tableau 7.16. Ses avantages par rapport au dispositif terminal traditionnel sont détaillés dans le tableau 7.17 : Tableau 7.16 Spécifications du plafond de soufflage d’air propre anti-fuite

Tableau 7.17 Comparaison entre les terminaux de distribution d’air dédiés traditionnels et nouveaux pour salles d’opération

[Référence] Les performances du plafond de soufflage anti-fuite sont présentées dans les tableaux 7.18 et 7.19.

Tableau 7.18 Performances du plafond propre de classe Ⅰ

Tableau 7.19 Performances des plafonds propres de classe Ⅱ et Ⅲ

(2) Pour les zones propres de classe inférieure à 100, l’implantation des filtres HEPA finaux doit satisfaire aux exigences suivantes :

1. Dans ces zones, lorsque les bouches de soufflage sont disposées de manière concentrée, les filtres HEPA qu’elles contiennent peuvent être implantés de manière concentrée ou dispersée ;
2. Afin de garantir une sortie d’air relativement uniforme sur la surface de soufflage, une couche d’égalisation de flux (y compris une plaque perforée) doit obligatoirement être mise en place.

7.3.3 Exigences relatives à l’implantation des bouches de reprise d’air

(1) Toutes les salles propres du département d’opération doivent adopter une reprise d’air en partie basse sur les deux côtés ; lorsque la distance entre les deux côtés n’excède pas 3m, une reprise unilatérale en partie basse peut être utilisée. Les salles à soufflage concentré et les salles auxiliaires propres comportant des zones locales de classe 100 ne doivent pas avoir de reprise d’air aux quatre coins ou sur les quatre côtés. Les quatre coins ne permettent pas de réduire les zones de tourbillon : comme le montre la figure 7-6, les tourbillons le long des quatre côtés de la zone de soufflage existent en permanence.

La reprise basse bilatérale vise à garantir dans la mesure du possible un mouvement bidimensionnel du flux d’air soufflé, et cela est d’autant plus important pour les zones de classe 100. Selon les expériences, avec une reprise sur quatre côtés, l’intensité turbulente moyenne de la salle est supérieure de plus de 13 % à celle d’une reprise bilatérale. C’est pourquoi la reprise basse sur deux côtés doit être privilégiée pour toutes les salles propres, et la reprise aux quatre coins ou sur quatre côtés proscrite. En outre, la surface des bouches est trop faible dans le cas d’une reprise aux quatre coins : dans les salles comportant des zones locales de classe 100, la vitesse de reprise ne peut pas être maintenue en dessous de 1,6m/s, ce qui impose de surélever les bouches. Dans certains projets, le bord supérieur des bouches atteint jusqu’à 1,2m de haut, ce qui est extrêmement déraisonnable. Les quatre coins réduisent par ailleurs l’espace et la surface utile de la salle d’opération.

Les salles plus larges que 3m nécessitent généralement une reprise bilatérale ; si les bouches ne sont présentes que sur un seul côté, la pollution générée sur le côté opposé traversera la zone de travail, provoquant une contamination croisée.

(2) Le bord supérieur de l’ouverture de reprise ne doit pas se situer à plus de 0,5m au-dessus du sol, et le bord inférieur à au moins 0,1m du sol. La vitesse d’air au niveau des bouches de reprise intérieures ne doit pas excéder 1,5m/s ; les bouches des salles d’opération propres de classe I doivent de préférence être continues. La vitesse au niveau des bouches de reprise des couloirs ne doit pas excéder 3,5m/s.

Cette mesure permet principalement au flux d’air stérile de couvrir la table d’opération et d’éviter les courts-circuits aérauliques. Selon les travaux de recherche nationaux, la reprise basse sur les parois latérales des deux côtés de la salle donne un écoulement plus satisfaisant que la reprise aux quatre coins ou sur quatre côtés, et aucune zone de tourbillon n’apparaît au cœur du flux soufflé.

Lorsque la largeur du département d’opération n’excède pas 3m, une reprise basse unilatérale est autorisée ; les salles plus larges que 3m doivent adopter une reprise bilatérale. Les bouches de reprise en bande des deux côtés d’une salle de classe I doivent de préférence être continues, ce qui améliore l’effet stérile dans la zone opératoire.

[Référence] La hauteur des bouches doit être telle que le flux courbe reste en dessous du plan de travail (0,7～0,8m) ; parallèlement, les bouches d’une salle à flux unidirectionnel doivent être continues pour réduire les zones turbulentes. En outre, la vitesse de reprise doit être limitée pour réduire le bruit causé par le vibration des lames des bouches ; cette valeur a été validée par de nombreuses mesures sur site. Pour ne pas créer de coin hygiénique ni gêner la plinthe, et compte tenu de la largeur de la bride des bouches, le bord inférieur de l’ouverture ne doit pas être trop bas. Il est donc exigé que le bord supérieur ne dépasse pas 0,5m de haut et que le bord inférieur se situe à au moins 0,1m du sol.

(3) Toutes les salles d’opération propres doivent fonctionner en autocirculation de reprise à l’intérieur de la salle. Cela répond à l’exigence d’une unité indépendante par salle pour faciliter le contrôle ; en outre, aucune soupape de surpression ne renvoie l’air vers le couloir, afin de limiter la contamination croisée entre salles via le couloir. En résumé, l’air repris de chaque salle doit être traité par sa propre boucle de circulation.

[Référence] Bien que la soupape de surpression soit simple à installer et présente une bonne sensibilité de régulation, elle ne peut plus agir lorsqu’elle est complètement fermée et que la pression positive reste inférieure à la valeur de consigne ; après une utilisation prolongée, certaines soupapes ne ferment plus hermétiquement et génèrent des fuites importantes. Elles sont assez répandues dans les salles propres industrielles, mais quasiment absentes des salles propres biologiques. Pour prévenir la contamination croisée, ces dernières n’utilisent pas de reprise par le couloir et évitent les infiltrations d’air excessif qui provoqueraient des fluctuations de pression. Les salles biologiques contenant souvent des odeurs, on privilégie une extraction organisée plutôt qu’une évacuation diffuse. En outre, la soupape de surpression rompt la planarité et la lissé des parois intérieures, ajoutant une surface d’accumulation de poussière ; pour une salle d’opération où la contamination croisée est strictement encadrée, elle constitue un passage supplémentaire vers l’extérieur. C’est pourquoi aucune soupape de surpression n’évacue l’air vers le couloir. Une bouche d’extraction indépendante équipée d’une soupape, qui évacue l’air vers l’extérieur uniquement lorsque la pression positive est trop élevée, est en revanche autorisée.

7.3.4 Exigences relatives à l’aménagement des bouches d’extraction intérieures

Les salles d’opération propres doivent être pourvues d’une bouche d’extraction haute, positionnée de préférence au plafond du côté de la tête du patient. La vitesse d’admission au niveau de la bouche ne doit pas dépasser 2m/s.

Comme le matériel d’anesthésie est souvent installé sur le côté droit de la tête du patient, cette disposition permet d’éliminer efficacement les gaz nocifs de la salle. Le personnel est nombreux et, combiné à la chaleur dégagée par les éclairages chirurgicaux et les équipements médicaux, les gaz nocifs s’accumulent au plafond sous l’effet de la convection : l’extraction haute est donc la solution la plus efficace. Bien que le champ de vitesse d’extraction se dissipe rapidement, le contrôle de la vitesse à la bouche permet d’éliminer toute interférence avec le flux d’air soufflé.

7.3.5 Aucune unité de purification d’air supplémentaire ne doit être installée dans les salles d’opération propres

Il a été souligné qu’aucune unité de purification autonome supplémentaire ne doit être installée dans les salles d’opération propres, comme expliqué précédemment. L’ajout d’un composant de ce type dans la boucle de traitement d’air en tant qu’unité d’autocirculation est en revanche autorisé. De manière générale, les équipements non médicaux ne doivent pas être introduits dans les salles, car ils perturbent les écoulements d’air. Il est interdit d’installer un climatiseur ordinaire associé à un auto-purificateur dans la salle : une telle solution ne vise qu’à atteindre le niveau de propreté sans mettre en place de système de sécurité fiable, car le risque de contamination au niveau du serpentin et du bac à condensats du climatiseur n’est pas éliminé. Il existe aujourd’hui de nombreux types d’auto-purificateurs sur le marché : appareils à filtration, purificateurs ultraviolets blindés, etc. Si ces dispositifs présentent un certain effet d’abattement bactérien, leurs limites sont évidentes et ils ne peuvent pas remplacer un système de climatisation propre.

7.3.6 Les dispositifs de purification électrostatique sont interdits

Le Code stipule que les dispositifs de purification électrostatique ne doivent pas être utilisés comme installation de purification terminale de l’air soufflé du système de climatisation propre, ni être installés directement dans les salles d’opération et les salles auxiliaires propres en tant qu’unités autonomes.

Les précipitateurs électrostatiques peuvent être utilisés dans des environnements ordinaires, mais ne doivent jamais servir de dispositif terminal dans une salle propre : leur efficacité de purification est inférieure à 0,99, très loin de celle des filtres HEPA ; en outre, une coupure de courant comme une décharge peuvent générer des émissions secondaires de poussière, et leur débit nominal est relativement faible. Comme indiqué précédemment, les salles d’opération propres visent à mettre en place un système de sécurité infaillible : il est donc obligatoire d’installer un filtre HEPA ou sub-HEPA en aval d’un précipitateur électrostatique.

[Référence] La performance d’un dispositif électrostatique ne se juge pas sur l’essai initial, mais sur un fonctionnement prolongé. Dès lors qu’un précipitateur utilise une décharge couronne haute tension, la production d’ozone et d’oxydes d’azote est inévitable. En cours d’utilisation, les émissions de poussière, d’ozone et d’oxydes d’azote sont souvent beaucoup plus importantes que lors de l’essai initial ; en particulier en cas de rétromélange, la poussière et les bactéries peuvent pénétrer sans obstacle dans la zone stérile, ce qui est incompatible avec un objectif de sécurité. Même si le précipitateur présente un effet stérilisant, son efficacité n’est pas de 100 %, et les débris bactériens sont eux-mêmes des pyrogènes. Même les appareils équipés de générateurs d’ions négatifs n’apportent pas de bénéfice : la durée de vie des ions négatifs est très courte (4～5min au maximum dans de l’air propre, moins de 1min dans de l’air pollué), tandis que l’ozone généré simultanément persiste beaucoup plus longtemps, et une utilisation prolongée augmente la concentration d’ozone dans la salle. Il est clair qu’un précipitateur électrostatique en salle d’opération ne réduit pas le risque infectieux, mais ajoute un danger supplémentaire.

[Référence] Les dispositifs électrostatiques ont été utilisés dans les salles d’opération dans les années 1960 et 1970. Avec les progrès de la filtration, en particulier l’apparition des filtres antibactériens, et compte tenu de leurs nombreux inconvénients, ils ont été abandonnés.

Si un tel dispositif devait malgré tout être utilisé aujourd’hui, un filtre HEPA ou un filtre sub-haute efficacité doit obligatoirement être installé à sa sortie en tant que terminal de soufflage, à titre de sécurité. À l’étranger, ils sont aujourd’hui souvent utilisés pour purifier l’air frais extérieur, ce qui constitue une utilisation plus raisonnable.