Mise en contexte

Les appareils de traitement de l'air d'une usine de semi-conducteurs jouent un rôle essentiel : ils assurent un contrôle fiable de la température et de l'humidité dans l'environnement de fabrication. Même de légères variations de la température et de l'humidité de l'air dans une telle usine peuvent avoir une incidence considérable sur la qualité des puces, et les coûts liés aux temps d'arrêt sont extrêmement élevés.

Les systèmes de traitement de l'air sont également parmi les plus gros consommateurs d'énergie d'une usine. Lorsqu'un fabricant de semi-conducteurs du nord-est des États-Unis cherchait à réduire sa consommation d'énergie, son attention s'est naturellement tournée vers ses appareils de traitement de l'air. Le projet englobait 137 serpentins d'appareils de traitement de l'air; la plupart des appareils étaient équipés de serpentins de chauffage et de refroidissement.

Solution

Trois méthodes de nettoyage sont couramment utilisées pour le nettoyage des serpentins de traitement de l'air, chacune présentant des avantages et des risques particuliers :

• Eau à haute pression : Permet un nettoyage efficace, mais risque de faire pénétrer les saletés plus profondément dans le serpentin et de déformer les ailettes délicates du serpentin.
• Eau à basse pression : Réduit le risque d'endommager les ailettes des serpentins, mais peut être moins efficace pour éliminer la saleté et le film microbien. Peut également augmenter le temps de nettoyage et le risque d'exposition aux produits chimiques pour les travailleurs.
• Applications de produits chimiques agressifs : Élimine les oxydes métalliques pour créer un aspect « brillant et propre », mais peut ne pas éliminer complètement la saleté et le film microbien. Les produits chimiques agressifs peuvent également augmenter le risque d'exposition des travailleurs et compromettre la durée de vie des serpentins à long terme.

Pour remédier à la plupart de ces inconvénients, l'usine a choisi le programme breveté COIL-FLO de Nalco Water, qui comprend quatre éléments clés :

• Un équilibre entre une pression de 500 psi et une faible consommation d'eau, ce qui réduit le risque d'endommagement des serpentins et les volumes d'élimination.
• Un mélange de nettoyants à faible alcalinité et de tensioactifs qui minimise le volume d'eau et de produits chimiques nécessaires et réduit le risque d'introduction de saletés dans les serpentins. Dans la plupart des cas, les eaux de lavage sont envoyées dans les installations sanitaires ou d'eaux usées de l'usine après le nettoyage.
• L'application post-nettoyage d'un biocide sur le serpentin et le bac d'égouttage, ce qui prévient la réapparition rapide des films microbiens, réduit le risque de corrosion et prolonge l'intervalle entre les nettoyages.
• Des nettoyages COIL-FLO effectués par du personnel formé et qualifié, utilisant des équipements de protection individuelle (EPI) et des procédures de sécurité appropriés.

En outre, le programme COIL-FLO comprend la surveillance avant, après et périodique des appareils de traitement de l'air représentatifs. Ces étapes permettent d'établir des critères de performance, de quantifier les gains opérationnels, de mesurer les économies d'énergie et de confirmer la durée du cycle de vie afin d'assurer un rendement positif du capital investi par le client.

Pour ce client, les performances du programme COIL-FLO ont été validées comme suit :

1. Huit appareils de traitement de l'air représentatifs ont été identifiés et analysés; des mesures directes et indirectes ont été effectuées avant le début du nettoyage.
2. Après le nettoyage, des mesures directes et indirectes ont été effectuées sur les mêmes appareils.
3. Sur la base de cet échantillon représentatif, des projections globales ont été calculées pour quantifier les économies annuelles.

Résultats

Les mesures portant sur les serpentins de refroidissement de l'air ont montré une amélioration moyenne du transfert de chaleur de 11,5 % par appareil, ce qui représente des économies annuelles de 69 881 $.

L'efficacité énergétique s'est également améliorée dans les systèmes de ventilation, de 17,95 % en moyenne par appareil de traitement de l'air. Pour cette usine, cela se traduit par des économies annuelles estimées à 48 021 $.

Au total, le programme COIL-FLO a permis à ce client de réaliser des économies d'énergie de 1,22 million de kWh par an, soit une valeur de 117 902 $, en plus d'éviter l'émission de 900 tonnes de CO₂. Le client a rentabilisé son investissement en seulement 1,1 an. Il convient de noter que ces valeurs ne tiennent pas compte des économies supplémentaires résultant d'une réduction des besoins en eau réfrigérée.

« Energy Savings by Air Coil Efficiency Improvement » (Économies d'énergie grâce à l'amélioration de l'efficacité des serpentins d'air), présenté à l'origine au symposium annuel de la SESHA (Semiconductor Environmental, Safety & Health Association).