4.3.1 Influence du taux de renouvellement d’air

Pour atteindre une certaine classe de propreté et un degré d’asepsie dans une salle blanche, un certain débit d’air soufflé est nécessairement requis, associé à un certain taux de renouvellement d’air et à un temps d’auto-épuration. Le taux de renouvellement d’air est l’indicateur que les salles d’opération propres et les locaux auxiliaires propres — à l’exception des salles d’opération de Classe Ⅰ et des locaux auxiliaires propres de Classe Ⅰ — doivent respecter afin de garantir la propreté requise et de ne pas dépasser le temps d’auto-épuration spécifié. Ces trois indicateurs techniques sont tous interdépendants. Cependant, dans la pratique technique réelle, afin d’atteindre un niveau de propreté supérieur (conforme), le débit d’air soufflé est souvent augmenté, ce qui augmente invisiblement l’investissement initial et élève les coûts d’exploitation quotidiens ; par conséquent, cette clause spécifie les limites supérieure et inférieure du taux de renouvellement d’air. Le débit d’air soufflé total (c’est-à-dire le taux de renouvellement d’air) est lié au volume de la pièce, à la charge intérieure totale, au nombre d’intervenants chirurgicaux dans la salle, à la production de poussière par les tenues, etc. Les taux de renouvellement d’air du Code prennent en compte une certaine plage de variation de ces conditions ; à moins que les conditions n’évoluent trop fortement, ils permettent généralement de satisfaire aux exigences.

Le taux de renouvellement d’air est l’indicateur le plus important déterminant le niveau de propreté dans les salles blanches à flux turbulent, y compris les salles d’opération propres de Classe Ⅱ, Ⅲ et Ⅳ et les locaux auxiliaires propres de toutes les classes.

Dans la plage pratique, la propreté s’améliore à mesure que le taux de renouvellement d’air augmente. La Figure 4.4 montre la relation entre le taux de renouvellement d’air et la concentration de poussière intérieure sous forme de ligne droite sur un papier log-log (en supposant que les particules sont uniformément réparties dans la pièce) et sous forme de ligne brisée (en réalité, les particules sont réparties de manière non uniforme dans la pièce).

Figure 4.4 Comparaison des concentrations calculées par les deux modèles de distribution avec les concentrations mesurées

Sur la Figure 4.4, la ligne droite A est le résultat de calcul statique basé sur la théorie de la distribution uniforme ; la ligne brisée B est le résultat mesuré statique. La ligne brisée C est le résultat de calcul statique basé sur la théorie de la distribution non uniforme. La ligne brisée D est le résultat de calcul statique basé sur la distribution non uniforme pour des taux de renouvellement d’air supérieurs à 100 renouvellements par heure.

La Figure 4.5 montre les courbes de relation entre le taux de renouvellement d’air et la classe de propreté dans les salles blanches à flux turbulent dans des conditions statiques (hors fonctionnement) et dynamiques (en fonctionnement) publiées à l’étranger. Comme on peut le voir sur la figure, plus le taux de renouvellement d’air est élevé, plus la classe de propreté est élevée.

Le taux de renouvellement d’air peut être obtenu à l’aide de formules basées sur la classe de propreté de l’air requise, le nombre de personnes dans la pièce, la surface de la pièce, les autres sources de production de poussière intérieures et le taux d’air frais ; en particulier dans des conditions dynamiques, des calculs doivent être effectués pour les conditions spécifiques.

Maintenant que la classe de propreté doit être atteinte dans des conditions statiques, comment déterminer le taux de renouvellement d’air minimal ? Comme on peut le voir sur la ligne C de la Figure 4-4, à un taux de renouvellement d’air de 20 renouvellements/h, la concentration de poussière intérieure est de 40 particules/L, c’est-à-dire que la Classe 10 000 est atteinte ; même avec un taux de renouvellement d’air inférieur à 10 renouvellements/h, il est également possible

Figure 4.5 Relation entre le taux de renouvellement d’air et la classe de propreté dans les salles blanches à flux turbulent

d’atteindre la Classe 100 000.

Les Figures 4.4 et 4.5 sont fondamentalement cohérentes. D’après la courbe statique, on peut constater qu’à 20 renouvellements d’air, la propreté n’est que légèrement inférieure à la Classe 1 000.

On peut donc constater que dans des conditions statiques, les taux de renouvellement d’air requis pour atteindre les différentes classes peuvent présenter de grandes différences, et les valeurs absolues peuvent être assez faibles. De plus, les taux de renouvellement d’air effectivement adoptés sont souvent considérablement augmentés par rapport aux valeurs spécifiées dans le Code. Par conséquent, en tant que norme, une valeur raisonnable et légèrement orientée vers la sécurité doit être fournie pour le paramètre le plus important garantissant la propreté — le taux de renouvellement d’air — de sorte que son respect permette fondamentalement de satisfaire aux exigences.

[Référence] Étant donné que l’approche technique d’élaboration du Code a considérablement changé — d’une part, il a adopté des modes techniques avancés au niveau international, et d’autre part, il s’est appuyé sur un certain nombre de résultats de recherche nationaux, qui se sont tous avérés probants après des années d’application dans l’ingénierie — les valeurs de débit d’air soufflé ou de taux de renouvellement d’air diffèrent de celles en vigueur autrefois. Cependant, les résultats finaux sont très proches de ceux de pays développés tels que le Royaume-Uni, les États-Unis et l’Allemagne, tout en différant quelque peu des autres codes chinois pertinents, comme le montre le Tableau 4.3.

Tableau 4.3　Comparaison des taux de renouvellement d’air des salles blanches dans différentes normes

Classe Nom de la salle d’opération Classe de propreté de la zone opératoire Norme de construction et Code technique architectural des blocs opératoires propres des hôpitaux Code technique architectural des blocs opératoires propres des hôpitaux militaires Code de conception des salles blanches
Ⅰ Salle d’opération propre spéciale 100 0,25～0,3 m/s 0,3～0,35 m/s 0,2～0,5 m/s
Ⅱ Salle d’opération propre standard 1 000 30～36 h⁻¹ ≥55 h⁻¹ 50～60 h⁻¹
Ⅲ Salle d’opération propre générale 10 000 18～22 h⁻¹ ≥30 h⁻¹ 20～25 h⁻¹
Ⅲ Salle d’opération propre générale 100 000 ≥20 h⁻¹ 15 h⁻¹
Ⅳ Salle d’opération quasi-propre 300 000 12～15 h⁻¹

Note : Les salles blanches de Classe 100 sont exprimées en termes de vitesse d’air sur section transversale, tandis que les salles blanches d’autres classes sont exprimées en termes de taux de renouvellement d’air.

4.3.2 Valeurs du taux de renouvellement d’air

En ce qui concerne les taux de renouvellement d’air, toutes les normes antérieures ne spécifiaient que des valeurs limites inférieures, par exemple 25 renouvellements/h pour la Classe 10 000 et 15 renouvellements/h pour la Classe 100 000, etc. Dans l’ingénierie réelle, dans la recherche de conformité, ces valeurs ont été multipliées par plusieurs fois, provoquant un gaspillage énorme. En fait, même des taux de renouvellement d’air tels que 25 et 15 étaient initialement prévus pour des conditions dynamiques, alors que les tests sont aujourd’hui tous réalisés à l’état vide ou dans des conditions statiques, il en résulte que la propreté est améliorée d’une à deux classes ; en d’autres termes, des valeurs telles que 25 et 15 sont déjà suffisantes. En tenant compte du taux de renouvellement d’air d’auto-épuration (détaillé ultérieurement), le Code augmente légèrement les valeurs pour les salles d’opération, tout en les réduisant légèrement pour les locaux auxiliaires propres compte tenu de leurs conditions statiques, et fixe la limite supérieure à environ 1,2 fois la valeur de base.

Pour une même exigence de propreté, il peut exister différents taux de renouvellement d’air. Selon des calculs théoriques confortés par des mesures sur site, dans des conditions statiques, la Classe 100 000 peut être atteinte avec moins de 10 renouvellements par heure, et la Classe 10 000 avec moins de 15 renouvellements. Bien que la présente norme se base sur des conditions statiques ou d’état construit (local vide), le taux de renouvellement d’air ne peut pas être défini uniquement à l’aune de la propreté statique. Cela s’explique par le fait que le taux de renouvellement d’air remplit deux fonctions : l’une est de garantir la propreté, et l’autre est de garantir le temps d’auto-épuration, ce dernier étant souvent négligé. Le temps d’auto-épuration est essentiel pour déterminer avec quelle avance le système doit démarrer le matin en l’absence de ventilateur de secours ; cependant, si le temps d’auto-épuration est long, l’heure de démarrage doit être considérablement avancée, ce qui constitue un gaspillage. Pour les salles d’opération, cette seconde fonction permet en outre de déterminer à quel moment la deuxième intervention peut commencer après la fin de la première. Si un long temps d’auto-épuration est nécessaire avant de débuter l’intervention, cela retardera évidemment le programme opératoire et réduira l’efficacité de rotation de la salle d’opération : plus le temps d’auto-épuration est court, meilleur il est. Néanmoins, s’il est trop court, le taux de renouvellement d’air devrait inévitablement être fortement augmenté, ce qui est également irréaliste sur le plan technique. Après études, le Code a retenu que pour les salles d’opération de Classe Ⅰ comportant des zones locales de Classe 100, principalement dédiées à des interventions à enjeu vital, un temps d’auto-épuration d’au maximum 15 min est préférable ; pour la Classe 10 000, il ne doit pas dépasser 25 min ; pour la Classe 100 000, 30 min ; et pour les salles d’opération quasi-propres de Classe 300 000, une valeur maximale de 40 min est acceptable. Du point de vue du démarrage matinal, une avance de 40 min n’est pas excessive. Au-delà d’une heure, le temps est trop long.

Sur la base des principes exposés ci-dessus, les taux de renouvellement d’air peuvent être calculés selon les valeurs listées dans le tableau des dispositions ; on parle alors de « taux de renouvellement d’air d’auto-épuration », qui intègre la contrainte de temps d’auto-épuration. C’est également cette approche qui est retenue dans la norme militaire chinoise relative aux blocs opératoires propres. Dans la pratique cependant, des marges de sécurité sont souvent ajoutées de manière répétée, si bien que les taux de renouvellement d’air sont parfois augmentés d’une à plusieurs fois la valeur initiale, ce qui constitue un gaspillage manifeste. C’est pourquoi le « Code » spécifie une plage de valeurs, l’écart entre les limites supérieure et inférieure ne dépassant pas un facteur 1,2.

【Référence】 Le « Code » fixe l’effectif de conception selon la taille des salles d’opération : 12 personnes pour les très grandes salles, 10 pour les grandes, 8 pour les moyennes et 6 pour les petites. Parallèlement, afin de limiter la recherche injustifiée de surfaces plus importantes, des limites supérieure et inférieure de surface au plancher sont définies ; lorsqu’un agrandissement est requis pour des besoins spéciaux, une surface allant jusqu’à 1,25 fois la limite supérieure est autorisée. Ces valeurs sont proches de la norme japonaise et supérieures à celles de la norme militaire.