Chap 2 - Les Laboratoires

DONNEES DIMENSIONNELLES & FONCTIONNELLES

De forme rectangulaire, le laboratoire a pour dimensions minimales "utiles" une largeur de 3,40 m et une profondeur de 5,20 m. Sa hauteur libre moyenne est d'environ 3,50 m.

L'accès au laboratoire depuis la circulation se fait par une porte offrant un passage libre de 0,90 m minimum, placée dans l'axe de la largeur. La porte s'ouvre obligatoirement vers l'extérieur. Un oculus permet la bonne vision du laboratoire depuis la circulation.

Le laboratoire dispose d'éclairage naturel, apporté soit par une baie en façade, soit zénithalement. ( dôme, shed, … ). Dans le cas d'une baie en façade, la hauteur d'allège permet l'implantation d'une paillasse ( hauteur du plan de travail : environ 0,90 m ), cette dernière pouvant recevoir des matériels ( hauteur comprise entre 0,30 et 0,60 m environ ). Dans le cadre de la protection contre l'intrusion, le vol ou la destruction, si la baie est positionnée en façade, la vue depuis l'extérieur sur l'espace intérieur est fortement limitée, afin d'éviter d'éventuels repérages malveillants.

En corollaire de l'apport d'éclairage naturel, la protection solaire est à prévoir en fonction de l'exposition, mais aussi en fonction de la solution proposée.

Certains laboratoires nécessitent, pour des raisons de sécurité, un recoupement de l'espace par une cloison avec porte. Le sas, ainsi créé, reçoit principalement les organes de commande, contrôle et de sécurisation de l'expérimentation en cours, évitant ainsi l'accès ( lorsque celui-ci n'est pas nécessaire ) des utilisateurs à l'intérieur de la zone "sensible".

La porte de la cloison est alignée sur celle de l'entrée du laboratoire. De part et d'autre, la cloison de recoupement dispose d'oculus permettant la bonne vision du laboratoire depuis le sas.

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En configuration de base, le laboratoire permet l'implantation de paillasses ( profondeur 0,80 m minimum ) sur 3 faces.

La conception du projet permet, si nécessaire, la mise en communication de 2 laboratoires au niveau du sas.

La création de cette communication, ou sa suppression, doit pouvoir se réaliser sans travaux lourds, et sans perturbation des activités dans les laboratoires adjacents.

La nécessité de nombreuses dessertes ( courants forts/faibles, canalisations, gaines, … ) vers les divers équipements du laboratoire implique de disposer de cheminements, aisément accessibles et largement dimensionnés, selon le principe de distribution suivant :

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AMENAGEMENT & EQUIPEMENT

Les schémas ci-après précisent l'aménagement et l'équipement des laboratoires à la mise en service du bâtiment. Tous les équipements décrits ( mobiliers de laboratoire et installations techniques ) font partie de la prestation à prévoir par le Concepteur. Les matériels d'expérimentation ( pilotes, réacteurs, fours, … ) seront transférés du bâtiment C3, mais leur raccordement ( électricité, gaz, asservissements, … ) fait également partie de la prestation.

Les caractéristiques des mobiliers de laboratoire ( paillasse, sorbonne, armoire à bouteilles, capteurs, etc… ) sont précisées plus avant.

Par souci de clarté, la description des installations techniques utilise une symbologie simple. Les spécifications de chaque symbole sont précisées en fin de chapitre. Le résumé de cette symbologie est présenté ci-après :

Extractions et évents

Extraction Haute : raccordement d'un matériel ( sorbonne, armoire à bouteilles, pilote, etc… ) à un conduit vers un extracteur ( à prévoir ) placé en toiture du bâtiment

Event de surpression : chaque laboratoire est équipé de cet évent permettant l'évacuation d'une forte surpression accidentelle

Event libre : raccordement d'un matériel à un conduit vers l'extérieur ( sortie libre munie d'un clapet anti-retour ). Lorsque nécessaire, cet évent est équipé d'une soupape de sécurité ( tarée selon le besoin de l'utilisateur )

Extraction Basse : évacuation de gaz lourds ( H2S, Argon, Azote ) par raccordement à un conduit vers un extracteur ( à prévoir ) placé en toiture du bâtiment

Alimentation en gaz

Tous les laboratoires sont alimentés, depuis le stockage centralisé, par tous les gaz, en haute et basse pression. Pour chaque laboratoire, le besoin d'alimentation des appareils est précisé ( nature et pression du gaz )

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Détection de gaz

Le système contrôle en permanence le volume ambiant de chaque laboratoire et celui des pilotes. Les détecteurs sont adaptés en fonction de la nature du gaz.

En cas de détection, le système enclenche la procédure de mise en sécurité.

Asservissements

Le déroulement de chaque expérimentation est contrôlé en permanence par un automate au regard de divers paramètres. En cas d'anomalies détectées sur l'un d'entre eux, des actions sur divers organes ( vannes, alimentations électriques, etc… ) permettent la mise en sécurité.

Courants forts et faibles

Alimentation électrique ( 220V, 380V ) de points spécifiques ( hormis l'alimentation des paillasses ).

Prises informatiques

Installation de postes téléphoniques et de webcams.

Plomberie / sanitaire

Raccordement d'éviers équipant certaines paillasses, et raccordement à prévoir pour certains pilotes.

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Laboratoire A – Bâti DBT

Les recherches menées concernent l'hydrotraitement de molécules modèles. Ces études, plus aisées que l'étude de l'hydrotraitement des charges réelles, permettent d’établir un bon nombre de paramètres de réaction avant de commencer les études sur des charges plus difficiles à traiter. Les tests sont généralement plus faciles à mettre en œuvre et permettent donc de tester un plus grand nombre de catalyseurs.

Les tests sont effectués dans un réacteur à lit fixe sous pression d'hydrogène en mode continu, sous pression de 1 à 70 bars, et une plage de température allant de 20 à 450°C. L’activation du catalyseur s'effectue sous atmosphère H2/H2S ( 90/10 ), à pression atmosphérique, et dans une plage de température 20 à 450°C.

Ce laboratoire nécessite une cloison de recoupement de l'espace entre le volume "sensible" et le sas.

Outre les installations techniques, l'équipement à prévoir comprend :

- la paillasse, équipée d'un évier ( linéaire paillasse : environ 2,80 m ) - la sorbonne ( posée sur paillasse ), équipée d'un point d'eau- l'armoire à bouteilles ( largeur environ 0,90 m / 3 bouteilles )- l'armoire à produits chimiques réfrigérée ( sous paillasse )

Nota : le mobilier ( plan de travail et siège ) indiqué sur le schéma complète l'information sur l'aménagement du laboratoire, mais ne fait pas partie de la prestation du Concepteur.

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Laboratoire B – Slurry DBT

Les recherches menées concernent l’hydrotraitement des coupes pétrolières. Il s’agit ici plus particulièrement de mesurer les vitesses d’hydrodésulfuration des composés soufrés des gazoles dans des conditions proches du procédé industriel en vue d'obtenir un modèle cinétique détaillé, notamment pour les composés réputés réfractaires au traitement par hydrodésulfuration.



- la paillasse ( linéaire paillasse : environ 1,60 m )- la sorbonne ( posée sur paillasse ), équipée d'un point d'eau- l'armoire à bouteilles ( largeur environ 0,90 m / 3 bouteilles )- l'armoire à produits chimiques ( sous paillasse )

Nota : le mobilier ( plan de travail, siège et armoire de rangement ) indiqué sur le schéma complète l'information sur l'aménagement du laboratoire, mais ne fait pas partie de la prestation du Concepteur.

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Laboratoires C & D – Pilote Sulfuration & Pilote Gazole

Les hydrotraitements sont des procédés catalytiques majeurs mis en œuvre dans les raffineries pour la purification des coupes pétrolières, et dont le but est d’en éliminer les hétéroatomes tels le soufre ( responsable de pluies acides, ... ), l’azote ( rejets de NOx, ... ), et de diminuer les teneurs en aromatiques ( cancérigènes, ... ).

Ces procédés prendront dans les années futures de plus en plus d’importance car les pétroles qui seront alors extraits sont de plus en plus lourds, et par conséquent, contiennent de plus en plus d’impuretés.

Parallèlement, les normes antipollution qui seront édictées sont de plus en plus sévères, notamment en ce qui concerne les teneurs en soufre, azote et aromatiques dans les carburants. La mise au point de catalyseurs permettant de répondre à ces nouvelles normes représente un enjeu considérable tant d’un point de vue écologique qu’économique.

Laboratoire C

les recherches concernent l’activation des catalyseurs d’HDT. En effet les phases actives des catalyseurs utilisés dans les unités d’HDT sont des phases dites "sulfurées".

L’activation, qui consiste donc en une étape de sulfuration des catalyseurs, est donc la première étape indispensable à toute réaction d’HDT. Elle s’effectue en mélange triphasique ( catalyseur solide + gazole dopé au DMDS + H2 ) à une pression de 35 bars, et à environ 350°C. L’optimisation de cette étape est la voie principalement envisagée pour améliorer les performances de ces matériaux catalytiques.

Ce laboratoire permettra d’étudier les nouveaux procédés d’activation mis au point à l’UCCS aboutissant à des phases actives optimisées répondant aux futures normes antipollution concernant les teneurs en hétéroatomes contenus dans les carburants.

Laboratoire D

les recherches concernent principalement l’HDS ( HydroDéSulfuration ), l’HDN ( HydroDéazotation ) et l’HDA ( HydroDéAromatisation ) des gazoles. Ces procédés consistent à traiter les coupes pétrolières sous des pressions élevées d’H2 ( entre 35 et 200 bars ) et à des températures comprises entre 250 et 400°C. Les tests fonctionnent en mode continu pendant une à deux semaines.

Ce laboratoire permettra d’évaluer les nouvelles formulations catalytiques mises au point à l’UCCS dans des conditions similaires aux unités industrielles.

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Labo "D"

Labo "C"

La particularité spatiale de ces 2 laboratoires est leur communication interne dans l'emprise des sas. Chaque laboratoire nécessite une cloison de recoupement de l'espace entre le volume "sensible" et le sas. Outre les installations techniques, l'équipement de chaque laboratoire à prévoir comprend :

- la paillasse, équipée d'un évier ( linéaire paillasse : Laboratoire C = environ 3,70 m et laboratoire D = environ 2,50 m )- la sorbonne ( posée sur paillasse ), équipée d'un point d'eau- l'armoire à produits chimiques ( sous paillasse, et réfrigérée pour le laboratoire C )- l'armoire à bouteilles ( uniquement pour le laboratoire D, largeur environ 1,20 m / 4 bouteilles )- le capteur ( dans le sas )


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Laboratoire E – Analyse carburant

Les recherches menées concernent les analyses des effluents issus des tests catalytiques d’hydrodésulfuration des gazoles.

Il s’agit donc d’un laboratoire d’analyse des carburants dédié principalement au dosage du soufre ( il sera complété prochainement par le dosage de l’azote et des composés aromatiques ). Les différents analyseurs permettent de doser le soufre global contenu dans les échantillons, ainsi que la nature des différentes espèces soufrées ( soufre spécifique ) à des teneurs pouvant descendre au ppb.

Ce laboratoire est vital pour les études sur les HDT en raison de la nécessité de produire ( et donc de doser ) des carburants dont les teneurs en hétéroatomes sont voisines de zéro ppm.

Ce laboratoire comporte un seul volume.


- les paillasses, dont l'une est équipée d'un évier ( linéaire paillasse : environ 8,00 m )- la sorbonne ( posée sur paillasse ), équipée d'un point d'eau- la hotte- la boite à gants ( posée sur paillasse )- l'armoire à bouteilles ( largeur environ 1,20 m / 4 bouteilles )- l'armoire à produits chimiques ( sous paillasse )

Nota : le mobilier ( armoire de rangement ) indiqué sur le schéma complète l'information sur l'aménagement du laboratoire, mais ne fait pas partie de la prestation du Concepteur.

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Nota

Les laboratoires C, D et E constitueront un ensemble unique dans un laboratoire universitaire français ( voire même européen ), permettant la mise en œuvre et l'étude de catalyseurs d'HDT, de la genèse de la phase active à leur évaluation en HDT de charges réelles directement issues de la raffinerie. La spécificité de ces laboratoires permet d'envisager le renouvellement des contrats industriels ( TOTAL, AXENS, IFP, … ) dont l'intérêt est vital pour l'UCCS.

Laboratoire F – Bureau

Dans un premier temps, cet espace est utilisé en tant que bureau. Néanmoins, dans la perspective de sa reconversion à terme en laboratoire, dépendante des évolutions thématiques et des recrutements, sa conception fonctionnelle et technique est identique aux autres laboratoires.

Les installations techniques spécifiques à un éventuel usage "laboratoire" de cet espace ( courants forts et faibles, fluides, gaz, ventilation, sécurité, rejets, etc… ) desservent ce dernier sous forme de points "en attente".

Nota : le mobilier ( plans de travail, sièges et armoires de rangement ) indiqué sur le schéma complète l'information sur l'aménagement de l'espace, mais ne fait pas partie de la prestation du Concepteur.

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Laboratoire G – Fischer-Tropsch / Analyse

Les recherches menées concernent les analyses des effluents issus des tests catalytiques portant sur la réaction Fischer-Tropsch.

Elles concernent la détermination de la composition en hydrocarbures des coupes diesels et cires ( alcanes, oléfines ), et de l'analyse des effluents aqueux ( alcools, hydrocarbures oxygénés ).

Ce laboratoire comporte un seul volume.


- les paillasses, dont l'une, équipée d'un évier ( linéaire paillasse : environ 8,30 m )- la sorbonne ( posée sur paillasse ), équipée d'un point d'eau- les hottes- la boite à gants ( posée sur paillasse )- l'armoire à bouteilles ( largeur environ 0,90 m / 3 bouteilles )- l'armoire à produits chimiques réfrigérée ( sous paillasse )

Nota : le mobilier ( armoire de rangement ) indiqué sur le schéma complète l'information sur l'aménagement du laboratoire, mais ne fait pas partie de la prestation du Concepteur.

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Laboratoires H & I – Fischer-Tropsch / Lit fixe

Dans ces 2 laboratoires identiques, sont menées les recherches concernant la réaction Fischer-Tropsch.

Il s’agit de produire des carburants "propres" ( sans Soufre notamment ) à partir d'un mélange gazeux CO et H2. La réaction s’effectue sous pression de 20 bars, et à des températures comprises entre 180 et 350°C. Avant test, les catalyseurs sont réduits sous hydrogène à pression atmosphérique, et à des températures comprises entre 300 et 550°C.

Ce test pourra travailler en mode continu pendant plusieurs semaines sans interruption.

Chaque laboratoire nécessite une cloison de recoupement de l'espace entre le volume "sensible" et le sas.

Outre les installations techniques, l'équipement de chaque laboratoire à prévoir comprend :



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Laboratoire J – Fischer-Tropsch / Slurry

Les recherches menées concernent également la réaction Fischer-Tropsch.

Il s’agit plus particulièrement de mener des études cinétiques et mécanistiques en milieu triphasique avec le catalyseur suspendu dans une émulsion gaz-liquide sous pression ( entre 15 et 40 bars ), et une température modérée ( 180 - 240 °C ).

L'objectif est ici de décrire et comprendre la sélectivité en hydrocarbures, afin d'augmenter le rendement en molécules lourdes, et de minimiser la production de méthane ou de réactions non désirées telles que la réaction dite "water Gas Shift" produisant du CO2.





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Laboratoire K – Réacteurs autoclaves réactions

Les recherches menées concernent l'alkylation et l'isomérisation des alcanes.

Ces réactions requièrent l’emploi de catalyseurs solides acides et/ou bifonctionnels (mélange de catalyseur métallique + catalyseur acide ). Les catalyseurs sont testés dans des autoclaves en mode discontinu.

La réaction d'alkylation nécessite l'emploi de gaz liquéfiés dans une gamme de pression allant de 5 à 20 bars, et une plage de température compris entre 20 et 450 °C. Un pré-traitement du catalyseur à l'azote ou à l'hydrogène à pression atmosphérique est mis en œuvre avant chaque test.

La réaction d'hydro-isomérisation s'effectue sur des charges d'alcanes liquides sous atmosphère d'azote ( 3 < P < 20 bars ). Un prétraitement du catalyseur sous atmosphère d'H2 à pression atmosphérique est mis en œuvre avant chaque test.



- les paillasses, dont l'une, équipée d'un évier ( linéaire paillasse : environ 6,50 m )- la sorbonne ( posée sur paillasse ), équipée d'un point d'eau- le capteur ( dans le sas )- l'armoire à bouteilles ( largeur environ 0,90 m / 3 bouteilles )- l'armoire à produits chimiques ( sous paillasse )


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Laboratoire L – Réacteurs autoclaves synthèses

Les recherches menées concernent la valorisation des alcools issus de la biomasse par oxydation catalytique, ainsi que la purification de composés issus de transformations primaires de la biomasse.

Les tests d'oxydation ménagée du glycérol durant une journée sont effectués sous une pression d'oxygène de 1 à 70 bars, et à une température comprise entre 0 et 80 °C dans un autoclave. Les produits de réaction sont prélevés à intervalles réguliers ( toutes les 10 minutes environ ), et analysés à l'aide d'un système HPLC.

Des tests HDO sont effectués dans un réacteur continu, à une température variant entre 200 et 400 °C sous flux d'H2 à 30~50 bars après avoir présulfuré les catalyseurs à pression atmosphérique vers 400 °C sous flux d'H2/H2S ( 90/10 ). L'analyse des produits de réaction est effectuée toutes les 15 minutes, par prélèvement et injection dans une GC.

Des catalyseurs seront synthétisés dans des autoclaves placés dans des conditions hydrothermales. Les précurseurs typiquement des nitrates sont dissous dans de l'eau. La solution est placée dans un autoclave ( éventuellement purgé avec du gaz inerte ) chauffé à 200 °C pendant 2 heures, ce qui engendre une pression comprise entre 10 et 80 bars. Ce solide formé est récupéré après refroidissement.

Ce laboratoire nécessite une cloison de recoupement de l'espace entre le volume "sensible" et le sas. Outre les installations techniques, l'équipement à prévoir comprend

- la paillasse, équipée d'un évier ( linéaire paillasse : environ 3,70 m )- la sorbonne ( posée sur paillasse ), équipée d'un point d'eau- le capteur ( dans le sas )- l'armoire à bouteilles ( largeur environ 0,90 m / 3 bouteilles )- l'armoire à produits chimiques ( sous paillasse )


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LES MATERIELS

Est fournie ci-après la description des matériels à prévoir, figurant sur les schémas d'aménagement et d'équipement des laboratoires présentés ci-avant.

PAILLASSE

- de type "murale", en mobilier modulaire- ossature porteuse métallique, finition revêtement époxy. La configuration de l'ossature permet l'intégration de mobilier de rangement sous le plan de travail- piétement sur vérins réglables- Plan de travail : hauteur 900 mm environ, profondeur minimale de 750 mm, revêtu de grés étiré. Sa structure permet le support de charges lourdes sans déformation- A l'arrière du plan de travail, dosseret de protection murale ( sans caisson ), sur une hauteur d'environ 200 mm- Au dessus du dosseret, tablette de largeur 150/200 mm- A l'avant du plan de travail, bandeau électrique équipé au minimum d'un bloc de 4 prises ( 220V 10/16A + T ) par mètre linéaire de paillasse ( arrondi au mètre linéaire supérieur ). La section du bandeau permet un accroissement de son occupation d'environ 30 %- Equipement de certaines paillasses de cuve-évier ( Cf schémas d'aménagement et d'équipement ), en grès émaillé, de dimensions minimales 450x450 mm- Robinetterie : mitigeur, finition revêtement époxy, commande manuelle

SORBONNE

- Sorbonne posée sur paillasse ( hauteur du plan de travail : 900 mm environ )- Conforme à la norme XPX 15-203 / EN 14175- Air aspiré à 100% dans le volume du laboratoire- Largeur : 1500 mm environ- Plan de travail formant bac de rétention- Dos réglable pour aspiration haute et basse ( dans le cas de gaz lourd )- Equipement d'un contrôleur de débit et d'un variateur de fréquence ( adaptation de la vitesse du ventilateur en fonction du débit d'air extrait )- Ventilateur centrifuge, implanté en toiture- Liaison électrique entre le ventilateur et la sorbonne- Equipement de toutes les sorbonnes d'un point d'eau ( Alimentation EF+EC / Evacuation EU ), et d'air comprimé- Eclairage intégré antidéflagrant

CAPTEUR

- Articulé, 1 bras- Fixation murale ou en plafond- Ventilateur implanté en toiture

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HOTTE

- de type "suspendu", fixation réglable ( plafond ou mur )- Largeur : 1500 mm environ- Ventilateur centrifuge, implanté en toiture- Eclairage intégré antidéflagrant

BOITE A GANTS

- Boîte à gants en balayage pour protection des produits- Travail en surpression sous gaz neutre- Manipulation de produits sensibles à l'humidité et/ou l'oxygène- Fonctionnement en circuit ouvert permanent ou en balayage "intelligent" ( par rapport à une concentration )- Garantie classe 1 selon norme ISO 10648-2- Dimension L*H*P = 1200*85*74 environ

ARMOIRE A BOUTEILLES ( gaz sous pression )

- 2 modèles selon la capacité en bouteilles de 50 l : 3 bouteilles ( environ L 0,90 x p 0,65 x h 2,10 m ) 4 bouteilles ( environ L 1,20 x p 0,65 x h 2,10 m )

- Conforme aux normes EN 14470-2, DIN 4102-2 et TRG 280- Accessoires : rampe d'accès escamotable, sangle de sécurité, rail de fixation des tableaux, étagère, porte-documents, …- Porte battante et serrure à canon- Ventilateur implanté en toiture- Raccordement de l'armoire à la terre- Chariot porte-bouteille ( 1 bouteille )

ARMOIRE PRODUITS CHIMIQUES ( sous paillasse )

- 2 types : non réfrigérée et réfrigérée ( Cf indication sur schémas d'aménagement )- Stockage de produits dangereux sur le lieu de travail, conforme aux normes EN 14470-1 ( type 90 ) et DIN 12925-1 ( FWF90 )- Parois extérieure de l'armoire en acier revêtement époxy couleur gris RAL 7035- Raccord DN 75 de série sur la paroi arrière pour la connexion d'un système de ventilation- Raccordement de l'armoire à la terre- Dimensions extérieures ( L*P*H mm ) : environ 1100*570*600- Dimensions intérieures ( L*P*H mm ) : environ 980*450*500- Poids : environ 165 kg- Marquage conforme à la norme EN 14470-1

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MOBILIERS / MATERIELS HORS PRESTATIONS

Les mobiliers et matériels ci-après sont indiqués sur les schémas d'aménagement des laboratoires pour compléter l'information du Concepteur, mais ne fait pas partie de sa prestation.

ARMOIRE DE RANGEMENT

- Mobilier standard type "tertiaire" - Largeur 1,20 m, 5 tablettes- Fermeture par serrure à clé

PLAN DE TRAVAIL + SIEGE

- Plan de travail 80x60- Siège 5 pieds, pivotant à roulettes, sans accoudoir. Hauteur assise et inclinaison du dossier : réglables

EXTINCTEUR

- Dans chaque laboratoire

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SPECIFICATIONS TECHNIQUES PARTICULIERES

SECURITE DES PERSONNES ET DES BIENS

Les dispositifs de sécurité à prévoir permettent la prévention, la protection et la lutte contre les risques suivants. Le Concepteur doit fournir une note précise et exhaustive décrivant les moyens mis en œuvre pour satisfaire cet objectif.

■ L'inhalation de gaz toxiques

La dispersion accidentelle de gaz est détectée dans chaque laboratoire, la détection devant être adaptée en fonction des gaz manipulés.

La nature des gaz, le type de détection et les asservissements inhérents sont précisés sur les schémas d'aménagement et d'équipement des laboratoires.

A noter que les schémas d'aménagement et d'équipement en matériels des laboratoires fournis ci-après sont représentatifs des besoins à satisfaire à la mise en service du bâtiment. L'évolution des recherches amènera vraisemblablement des évolutions de ces besoins. En conséquence, l'installation de détection à concevoir doit offrir des possibilités d'adaptation aisée en fonction d'utilisation de gaz différents.

■ La projection de produits chimiques

Lors de manipulations, ou à la suite d'un accident ( bris d'un contenant, rupture de canalisation, explosion, etc… ), la projection de produits chimiques sur tout ou partie du corps implique l'obligation de prévoir l'installation de combinés "douches et lave-œil".

L'implantation de ces combinés est à prévoir à l'extérieur du laboratoire, dans la circulation desservant les laboratoires. Le nombre de combinés et leur localisation respecte la distance maximale de 8 à 10 m de parcours depuis tout poste de travail.

L'espace nécessaire à cet équipement n'est pas nécessairement fermé. Cependant, au moins l'un d'entre eux dispose d'un écran visuel préservant l'intimité, si souhaitée.

Le combiné est alimenté en eau froide et chaude tempérée, et raccordé à une évacuation des eaux usées ( évacuation du lave-œil ).

Le sol de cet espace est anti-dérapant, et son profil favorise la récupération aisée de l'eau vers un siphon de sol visitable.

■ L'explosion / déflagration

Cet accident a pour causes potentielles :

la surpression : l'importance des pressions pouvant être accidentellement générées implique la mise en œuvre de dispositions spécifiques :

- chaque laboratoire est équipé d'un évent, dit "évent de surpression", permettant l'évacuation de toutes surpressions anormales. En cas de déclenchement de cet évent, son réarmement est de type manuel.

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- comme évoqué précédemment, l'ouvrage d'apport d'éclairage naturel ( en façade ou en toiture ), par son ouverture, voire sa destruction, contribue, si nécessaire, à l'évacuation de surpressions, complémentairement à "l'évent de surpression". Dans cette situation, toutes dispositions sont prises pour prévenir toutes projections de matériaux.

- la conception des ouvrages de structure ( porteurs, planchers, façade, etc… ) et de cloisonnement des espaces "laboratoires" évite tous désordres sur le bâtiment et dans les espaces mitoyens du lieu du sinistre.

le début d'incendie : dans ce cas, le dispositif prévu pour ce risque est activé

NOTA : Tous les matériels et équipements des laboratoires, alimentés électriquement ( courants forts et faibles ), répondent au critère "anti-déflagrant".

■ L'incendie

Pour ce risque, la réglementation "Incendie", applicable à ce type de bâtiment (règlementation "Code du travail" ), fixe les dispositions à mettre en oeuvre.

Outre ces dispositions, chaque laboratoire, ainsi que chaque local "à risques" ( locaux produits et déchets chimiques, local carburants, atelier-relais ), sont équipés :

- d'une détection incendie (détecteur adapté au risque ), reliée au dispositif d'asservissement de sécurité- d'extincteurs

■ L'intrusion, le vol, la destruction

L'implantation du bâtiment, sa conception architecturale et technique, les accès au bâtiment et les accès aux laboratoires sont soigneusement étudiés pour limiter au maximum tous risques d'intrusion, de vol et de destruction des ouvrages, équipements, matériels, produits et informations, et ce, tant en période d'occupation, qu'en période d'inoccupation.

NOTA

La prévention de ces risques est renforcée par la mise en place d'un système d'asservissement, permettant la mise en sécurité en cas d'anomalies détectées sur les expérimentations. Ce système est précisé plus avant.

La détection d'anomalies, le déclenchement d'alarmes et la gestion de la mise en sécurité sont assurés par un outil G.T.C.

En complément des dispositions prises pour prévenir ces risques, la surveillance oculaire du laboratoire est assurée par la mise en place de caméras ( type Webcam ) reportant ( via le réseau informatique ) l'image aux PC implantés dans les bureaux des chercheurs ( localisés dans le bâtiment C3 ).

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SURCHARGE D'EXPLOITATION

Pour les laboratoires, la surcharge d'exploitation est fixée à 500 daN/m².

CLOISONNEMENT

Le cloisonnement des laboratoires doit répondre à plusieurs critères majeurs :

- la résistance au feu ( coupe-feu 2 heures )- la résistance mécanique à la surpression, en cas de déflagration accidentelle- l'étanchéité aux gaz- la possibilité de démontage sans travaux lourds- la possibilité d'accroche ( appareillages, canalisations, etc… )

La cloison de recoupement de certains laboratoires a pour caractéristique majeure sa résistance mécanique en cas de surpression accidentelle. La recherche d'une visibilité maximale du laboratoire depuis le sas nécessite l'intégration d'oculus.

BAIES

Au regard du risque de déflagration, l'ouvrage d'apport d'éclairage naturel ( baie en façade / ouvrage en toiture ) constitue, complémentairement à l'évent de surpression ( Cf plus avant ), un élément "fusible", permettant, par son ouverture ou sa destruction, l'évacuation de l'excédent d'une importante surpression accidentelle. A noter que dans cette situation, toutes dispositions sont prises pour éviter toutes projection de débris risquant de provoquer des accidents corporels et matériels.

Les menuiseries sont en aluminium laqué, à rupture de pont thermique.

Le vitrage des baies participe au dispositif de protection solaire, et limite les apports calorifiques ( vitrage à faible émissivité ).

Compte tenu des contraintes de ventilation du volume du laboratoire ( exposées plus avant ), l'ouverture des baies ne peut être envisagée en fonctionnement normal. Toutefois, cette ouverture doit être occasionnellement possible ( aération du local suite à un accident, nettoyage des vitrages, … ). Il en est de même dans le cas d'apport d'éclairage naturel par un ouvrage en toiture.

Les ouvrages d'apport d'éclairage naturel ne doivent en aucun cas affaiblir le dispositif général de protection contre l'intrusion dans le bâtiment.

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FAUX-PLAFONDS

Dans les laboratoires, le faux-plafond est proscrit. L'unicité du volume présente plusieurs avantages :

- accroissement du volume d'air du local- facilitation de la sécurisation ( absence de plenum, visualisation des organes, … )- facilitation des interventions pour modification et/ou entretien des matériels d'expérimentations ( gaines d'extraction, canalisations, etc… )

Les organes techniques, habituellement "cachés" en faux-plafond, sont à traiter avec soin au même titre que les ouvrages "vus". Leur perception visuelle, outre les facilités d'exploitation et de sécurité évoquées précédemment, contribue, en terme d'image, à exprimer le caractère "technologique" du bâtiment.

En ce qui concerne la circulation principale desservant les laboratoires, dans la mesure où des réseaux de distribution d'installations techniques y cheminent, le faux-plafond est également proscrit.

NOTA : Comme précisé plus avant, le réseau de distribution des gaz chemine à l'extérieur du bâtiment.

PORTES

La porte d'accès au laboratoire s'ouvre obligatoirement vers l'extérieur. Elle est équipée d'un oculus permettant la vision de l'ensemble du laboratoire. Sa résistance au feu, ainsi que celui de l'oculus, est de coupe-feu 1 heure.

Elle est équipée, côté intérieur, d'une barre anti-panique, et côté extérieur, d'un ferme-porte automatique à frein hydraulique. L'ouverture de la serrure est commandée par badge ou digicode. Par mesure de sécurité, lorsque le laboratoire est occupé, l'ouverture de la serrure depuis l'extérieur doit être possible ( par exemple décondamnation de la serrure par commande sous bris de glace, … ), permettant l'intervention de personnes non munies du badge ou code ( secours d'un occupant inanimé ).

La porte de la cloison de recoupement est également équipée d'un oculus.

RENOUVELLEMENT D'AIR HYGIENIQUE

Compte tenu de la nature des activités menées, le renouvellement de l'air hygiénique du laboratoire ( y compris sas ) est à étudier avec la plus grande attention.

Malgré les dispositions prises pour circonscrire le risque de pollution ( sorbonne, hotte, capteur, armoire ventilée, pilote en enceinte fermée et ventilée, etc… ), le laboratoire reste néanmoins à considérer comme "local à pollution spécifique" au sens de la réglementation "Code du Travail".

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Ceci implique donc pour l'étude de la ventilation la prise en compte des prescriptions de l'article R. 232-5-6 dudit code.

La valeur du débit minimal d'air neuf à considérer ( article R. 232-5-3 ) est de : 45 m3 / heure / occupant ( ateliers et locaux avec travail physique léger ). Le nombre maximum d'occupants d'un laboratoire est évalué à 3 personnes.

Par ailleurs, le renouvellement de l'air hygiénique doit également tenir compte :

- du maintien en dépression permanente du volume du laboratoire ( y compris lorsqu'il y a le sas ) par rapport au volume de la circulation d'accès à ce dernier

- des volumes d'air extraits par les équipements spécifiques du laboratoire : sorbonne, armoire ventilée, pilote, etc… ( Cf schémas d'aménagement des laboratoires ).

Les performances de l'installation sont à maintenir tant en période d'occupation, qu'en période d'inoccupation. Son fonctionnement est contrôlé par le système de gestion des équipements du bâtiment ( G.T.C. ), et le dispositif d'asservissement de sécurité ( Cf plus avant ).

L'installation à prévoir est de type "double flux". L'air extrait ne peut en aucun cas être recyclé, même partiellement. Toutefois, la récupération de calories peut être envisagée.

La température de l'air neuf et la vitesse de soufflage sont calculées pour éviter toutes sensations d'inconfort.

La localisation des bouches de soufflage et de reprise de l'air évite toutes perturbations sur le fonctionnement des sorbonnes.

Cette installation peut participer, en totalité ou en partie, à l'obtention de la température ambiante définie ci-après.

TEMPERATURE

La température intérieure à atteindre en période d'occupation est définie comme suit :

- Hiver : 19 °C minimum- Eté : moins 6°C minimum par rapport à la température extérieure ( impliquant système de rafraîchissement )

En période d'inoccupation, la température est ramenée à 16 °C. La régulation de la température est indépendante pour chaque laboratoire, mais asservie au système de GTC du bâtiment.

La conception des installations de chauffage et de rafraîchissement tient compte de la nécessaire limitation de l'accès à l'intérieur du laboratoire par des prestataires externes pour procéder aux opérations d'entretien et de maintenance.

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EXTRACTIONS ( Hautes & Basses )

Les laboratoires sont équipés de nombreux équipements ( sorbonnes, armoires à bouteilles, pilotes, etc… ) nécessitant des extractions d'air, indépendantes les unes des autres, et indépendantes de l'extraction de l'air hygiénique. Toutefois, les extractions des armoires à bouteilles et armoires à produits chimiques ( sous paillasses ) peuvent être regroupées sur une même turbine.

Ces extractions d'air sont équipées de turbines centrifuges implantées en toiture, avec cheminée d'extraction à jet vertical.

La récupération de gaz lourds ( H2S, Argon, Azote ) nécessite un positionnement de bouches en partie basse du volume du laboratoire. L'extraction est alors réalisée par un réseau de gaines vers un extracteur implanté en toiture.

Chaque laboratoire est équipé d'une extraction "basse". Lorsque dans un laboratoire, un pilote nécessite ce type d'extraction, celle-ci pourra être raccordée à celle du laboratoire.

La multiplicité des organes d'extraction implantés en toiture implique la prise en compte de points importants :

- pour assurer l'entretien de ces organes, l'accès en toiture par des personnels de maintenance doit être aisé et sécurisé

- la disposition et l'orientation des organes en toiture évitent les interactions entre les différents rejets, ainsi qu'avec d'éventuelles prises d'air neuf. Par ailleurs, l'orientation des vents dominants, ainsi que la présence de façades de bâtiments voisins, sont à prendre en compte

- l'alimentation électrique des turbines, et leur asservissement contrôlé à la G.T.C. ( contrôle du fonctionnement, régulation des débits, arrêt en cas d'anomalies détectées dans les laboratoires ) nécessite de prévoir des cheminements de câbles entre l'extérieur et l'intérieur du bâtiment

- Enfin, l'aspect esthétique de l'ensemble de ces extractions est à traiter soigneusement ( vue du sol, et vue depuis les étages de bâtiments voisins ).

EVENT DE SURPRESSION

Chaque laboratoire est équipé d'un évent de surpression, permettant de libérer une surpression accidentelle.

Le réarmement de l'évent est de type manuel.

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ECLAIRAGE ARTIFICIEL

L'éclairage artificiel des laboratoires est assuré par des appareils de type fluorescent, très basse luminance et haut rendement.

Le niveau d'éclairement en tous points du laboratoire ( coefficient d'uniformité 0,8 ), à hauteur du plan de travail, et après 500 heures de vieillissement, est fixé à 400 lux.

La commande de l'éclairage est placée à l'extérieur du laboratoire.

Tous les organes de cette installation répondent au critère "anti-déflagration".

COURANTS FORTS ( 220 & 380 V )

220 V : A l'intérieur du laboratoire, le 220 V est distribué comme suit :

- par la plinthe en façade des paillasses, à raison de 1 bloc de 4 prises par mètre linéaire ( arrondi au mètre linéaire supérieur )

- par bloc de 16 prises, pour l'alimentation des organes électriques des pilotes

- par bloc de 4 prises ( regroupées avec 2 prises RJ45 ), pour l'alimentation des organes de contrôle, commande et sécurité ( implantation en zone sas )

380 V : destiné à l'alimentation de certains organes des pilotes ( notamment, les fours ).

Chaque laboratoire est équipé d'un tableau individuel ( fermeture à clé ), positionné à l'extérieur du local, et disposant d'une réserve d'espace pour adjonction d'organes de protection en fonction de besoins complémentaires.

La localisation des points à alimenter figure sur les schémas d'aménagement exposés précédemment.

VIDEO SURVEILLANCE

Les laboratoires sont à équiper de 2 caméras ( type WebCam ) :

- l'une pour accroître la sécurité des personnels intervenant dans les laboratoires : la caméra est positionnée pour une vision totale de la zone sensible du laboratoire

- l'autre pour permettre la surveillance à distance des organes de contrôle : la caméra est positionnée dans le sas, face au matériel de contrôle

Le report des images s'effectue, via le réseau local, sur les écrans des PC des collègues du Service.

La localisation des caméras figure sur les schémas d'aménagement exposés précédemment.

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ASSERVISSEMENTS DE SECURITE

Le déroulement de chaque expérimentation est contrôlé en permanence au regard de divers paramètres. En cas d'anomalies détectées sur l'un d'entre eux, des actions sur divers organes sont alors asservies, permettant la mise en sécurité.

L'ensemble de l'installation est à prévoir : capteurs de contrôle, automate, organes de commande et liaisons.

Les paramètres contrôlés par des capteurs installés sur les expérimentations sont :

- le débit ( gaz et liquides )

- la pression ( capteurs de pression, manomètre, disque de rupture, soupape de sécurité, etc… )

- la température ( thermocouple four, thermocouple de contact sécurité, thermocouple sécurité rupture de couple, etc… )

- la ventilation ( capteur de débit )

En cas d'anomalie détectée, les asservissements à assurer sont les suivants :

En cas de coupure du courant, l'alimentation du système d'asservissement est secourue par onduleur. La capacité de ce dernier permet le déroulement total des procédures de mise en sécurité prévues en cas d'anomalie détectée ( minimum 15 minutes ).

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INFORMATIQUE / TELEPHONIE

Cf chapitre "Spécifications Techniques Générales"

DISTRIBUTION DES GAZ

Les spécifications relatives au réseau de distribution des gaz ( haute et basse pression ) sont précisées au chapitre 3.

AIR COMPRIME

La distribution d'air comprimé est à raccorder sur le compresseur existant implanté dans le bâtiment C3 ( localisation précisée dans le dossier "Pièces Annexes" ).

PLOMBERIE / SANITAIRE

Cf chapitre "Spécifications Techniques Générales"

REVETEMENTS SOLS ET MURS

- Sols : carrelage, avec plinthe à gorge ( résistant aux produits chimiques )

- Murs : peinture sur support brut

PROTECTION SOLAIRE

Une protection solaire "passive" ( traitée par l'architecture du bâtiment ) est à privilégier à tout dispositif mécanique rapporté sur la face intérieure des baies.

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Chap 2 - Les Laboratoires

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