Effets des UV germicides sur les matériaux plastiques

Effets des UV germicides sur les matériaux plastiques

Par Normand Brais P.Eng., M.A.Sc., Ph.D.

Introduction

Une grande partie de l’effet de la lumière solaire sur les matériaux a été attribuée au composant UV (IESNA 2000), qui peut décolorer certaines peintures murales, papiers peints et tentures (GE 1950). Certains matériaux peuvent avoir une réflectivité UV élevée, comme l’aluminium, ou une transmissivité élevée, comme le quartz qui absorbe très peu d’UV. L’absorption des UV en soi ne signifie pas nécessairement que les rayons UV peuvent être endommagés, car c’est la photochimie qui détermine les effets de la matière. L’absorption totale est donc un indicateur du potentiel de photodégradation des matériaux, tandis que la réflectivité peut indiquer des effets protecteurs.

Énergie des photos UV par rapport aux liaisons chimiques

Lorsque les polymères sont exposés à la lumière ultraviolette, c’est-à-dire une longueur d’onde de 100 à 400 nm, l’énergie des photons dépasse l’énergie de liaison des liaisons carbone dans le polymère ou bien l’énergie d’activation de la réaction chimique (Moreau et Viswanathan, 1976). La profondeur à laquelle la lumière ultraviolette pénètre dans le polymère crée une région d’absorption, où une réaction photochimique peut avoir lieu et où une photodégradation peut se produire. Étant donné que la transmissivité des rayons UV a tendance à être très faible pour la plupart des matériaux, même à des épaisseurs millimétriques, la plus grande partie de la photodégradation se produira à la surface immédiate d’un matériau, à une profondeur généralement inférieure à 0,01 à 0,1 millimètre. Pour les polymères les plus courants, la profondeur de pénétration des UV est typiquement d’environ 0,025 mm à 0,050 mm, c’est-à-dire 25 à 50 microns.

Dans la photodétérioration des peintures, des vernis et des textiles, le rendement quantique est inférieur de plusieurs ordres de grandeur à l’unité (Feller, 1994). Pour le blanchiment de certains colorants, le rendement quantique aurait été d’environ 0,002, ce qui signifie qu’un millier de photons doivent être absorbés avant que deux molécules ne soient blanchies. Des rendements quantiques aussi faibles que 0,0001 (10 000 photons par molécule) ont été rapportés pour la plupart des plastiques. Les plastiques purs de haute qualité sont relativement résistants aux UV, mais les impuretés et les solvants résiduels dans les plastiques de qualité inférieure sont principalement responsables de leur photodégradation rapide.

Le jaunissement des polymères résultant d’une exposition aux ultraviolets a tendance à se concentrer sur la surface immédiate. Le jaunissement de la surface a tendance à bloquer les UV et à protéger le plastique intérieur. La décoloration des pigments et des colorants peut être évaluée en termes de perte de concentration dans le temps (Feller, 1994). La profondeur de la décoloration est réduite par la présence de pigments de couleur. À mesure que la concentration de pigments augmente, la décoloration ou la décoloration diminue également.

Propriétés des plastiques et protection contre la dégradation

Treize propriétés différentes des plastiques peuvent être utilisées comme indicateurs de la photodégradation, notamment la coloration, la résistance à la traction, l’allongement, la dureté, le degré de polymérisation, l’absorbance infrarouge, etc. Les données expérimentales montrent comment la plupart de ces propriétés réagissent à une exposition prolongée aux ultraviolets. Ces données peuvent être efficacement modélisées à l’aide de courbes de décroissance exponentielle d’un ou de plusieurs ordres.

Les matériaux qui noircissent aux UV après exposition créent un mince film résistant aux UV sur les surfaces de polymères comme le PVC. Cela leur permettrait de développer une résistance à une exposition ultérieure aux UV (Owen 1976).

La dégradation photochimique des matériaux est une fonction dépendante de la dose qui ne dépend que du rendement quantique et du coefficient d’absorption molaire à la longueur d’onde d’irradiation (Bolton et Stefan, 2002). Elle décrit la susceptibilité d’un matériau à se dégrader sous l’exposition aux UV. Associé à cela, il y aurait une certaine distance limite, une épaisseur de film ou une profondeur de pénétration, à laquelle les UV pénétreraient

Sur la base de plusieurs décennies d’utilisation, l’expérience a montré que, à quelques exceptions près, les dommages causés par les UV ont tendance à rester superficiels et n’affectent généralement pas l’intégrité structurelle ou mécanique des composants en plastique épais. Pour les composants critiques tels que le revêtement isolant de fils électriques exposés, il est recommandé de recouvrir les fils de ruban d’aluminium ou de passer les fils à l’intérieur de gaines de protection rigides ou flexibles métalliques, conformément aux règles de l’art et aux normes électriques. Les caoutchoucs en général, tels que les courroies de moteur et les conduits utilisés dans le domaine du CVAC, ont prouvé leur capacité à très bien résister aux UV germicides au cours des 20 dernières années d’expérience cumulée sur le terrain.

La dégradation des rayons UV peut affecter les écrans de nombreux appareils électroniques en raison de la qualité du plastique utilisé et du film généralement très fin. Pour de tels dispositifs, la protection est facilement obtenue en installant une simple fenêtre en verre de 3 mm d’épaisseur sur l’écran. La transmitivité du verre amorphe standard approche de zéro pour une longueur d’onde inférieure à 370 nm.

Références

IESNA. 2000. Lighting Handbook: Reference & Application IESNA HB-9-2000. New York: Illumination Engineering Society of North America.

GE. 1950. Germicidal Lamps and Applications. USA: General Electric. Report nr SMA TAB: VIII-B.

Moreau W, Viswanathan N. 1976. Applications of Radiation Sensitive Polymer Systems. In: Labana SS, editor. Ultraviolet Light Induced Reactions in Polymers. Washington, DC: Ameri- can Chemical Society, pp. 107–134.

Feller RL. 1994. Accelerated Aging: Photochemical and Thermal Aspects. Institute TGC, editor.

Ann Arbor, MI: Edwards Bros.

Bolton J, Stefan M. 2002. Fundamental photochemical approach to the concepts of fluence (UV Dose) and electrical energy efficiency in photochemical degradation reactions. Res Chem Intermed 28(7–8):857–870.

Owen ED. 1976. Photodegradation of Polyvinyl chloride. In: Labana SS, editor. Ultraviolet Light Induced Reactions in Polymers. Washington, DC: American Chemical Society, pp. 208–219.

Corrosion formicaire et encrassement de biofilm des serpentins de refroidissement

Corrosion formicaire et encrassement de biofilm des serpentins de refroidissement

Par Normand Brais P.Eng., M.A.Sc., Ph.D.

INTRODUCTION

La climatisation est responsable d’une consommation d’électricité substantielle et d’une demande importante dans la plupart des États-Unis. Au cours des dix dernières années, les chercheurs en économie d’énergie ont étudié de plus en plus la climatisation. Une grande partie de ces recherches ont porté sur l’impact du débit d’air, les fuites dans les conduits, et le niveau de charge du réfrigérant sur les performances de refroidissement.

Les chercheurs ont négligé l’encrassement de l’évaporateur et la corrosion formicaire. Connu sous le nom de corrosion du nid de fourmis, de fuites de champagne ou simplement de formicaire, le problème se présente comme une fuite difficile à détecter dans l’embout de l’ailette d’un serpentin d’évaporateur. Cette petite fuite ou série de fuites entraîne une perte de réfrigérant du système au fil du temps. Bien que l’incidence de la corrosion formicaire soit faible à l’échelle nationale, elle est plus fréquente dans les climats chauds et humides que l’on trouve dans les régions méridionales des États-Unis, où des biofilms visqueux recouvrent les ailettes des serpentins.

 QUELLES SONT LES CAUSES ?

L’effet tunnel responsable de la corrosion est provoqué par la présence d’acides organiques mélangés avec de l’humidité sur le tube de cuivre à l’intérieur du serpentin. Deux acides courants connus pour causer la corrosion formicaire sont l’acide formique et l’acide acétique. Certaines huiles de fabrication et certains lubrifiants peuvent contenir des composés qui forment ces acides organiques, mais des articles ménagers courants peuvent également se décomposer en acides formique et acétique. Ceux-ci peuvent inclure des matériaux de construction, tels que des adhésifs au formaldéhyde, des isolants en mousse et des stratifiés, ainsi que des produits d’hygiène personnelle, tels que les cosmétiques, les désinfectants, les désodorisants et les solvants de nettoyage. Pour initier la corrosion, la présence d’eau est nécessaire. Le taux de corrosion est aggravé par la présence de biofilm de moisissures qui garde les ailettes humides.

 COMMENT LES RÉDUIRE ?

Tous les techniciens vous diront que chaque fois qu’ils regardent ces serpentins, ils sont souillés de biofilm de moisissures. Lors d’un entretien courant et d’une mise en service résidentielle, le nettoyage du serpentin de l’évaporateur se fait avec une brosse métallique et un détergent ou un autre produit chimique de nettoyage, et le serpentin extérieur est débarrassé de feuilles et autres débris. Au cours des vingt dernières années, la simple utilisation de rayons ultraviolets germicides appropriés permet d’empêcher cela et de maintenir le serpentin propre et exempte de toute accumulation de biofilm.

La présence de biofilm de moisissures sur le serpentin de refroidissement agit comme une éponge pleine eau qui maintient les ailettes constamment mouillées et collantes, capturant et retenant les particules et les contaminants chimiques, et améliorant ainsi la vitesse de corrosion de l’acide formique. Lorsque le biofilm est éliminé avec un système UV germicide efficace, le serpentin n’est plus mouillé en permanence, ne piège pas et ne retient pas autant de contaminants et, par conséquent, sa vitesse de corrosion est fortement réduite.

                                                         L’accumulation de biofilm de moisissures dans le coin inférieur droit bloque complètement le flux d’air

Les serpentins sont normalement encrassés à cause des bioaérosols et autres matières biologiquement actives omniprésentes dans les climats chauds. Cela entraîne aussi généralement d’importants problèmes de qualité de l’air intérieur susceptibles de déclencher des réactions allergiques respiratoires des occupants du bâtiment.

                                Croissance de biofilm fongique sur un serpentin de refroidissement résidentiel (à gauche) et commercial (à droite)

Le biofilm à l’origine de l’encrassement de l’évaporateur et de sa corrosion accélérée a également une incidence sur les performances de refroidissement et l’efficacité énergétique. Les grands serpentins commerciaux de chauffage et de refroidissement ont les mêmes problèmes et sont sujets aux mêmes types d’encrassement et de corrosion qui en découlent. Leur durée de vie peut également être augmentée, notamment en utilisant un système germicide UV approprié qui empêche la formation de moisissures dans les climats chauds et humides.

La première étape à suivre pour réduire la corrosion formicaire due est de prévenir la formation d’un biofilm de moisissures et de champignons avec un système UV germicide adéquat. Les ailettes sans biofilm seront moins susceptibles de retenir les poussières et les composés potentiellement corrosifs, ainsi que l’humidité qui active l’effet de la corrosion.

Références

Siegel, Jeffrey, I. Walker & M. Sherman. 2002. “Dirty Air Conditioners: Energy Implications of Coil Fouling” Submitted to the 2002 ACEEE Summer Study on Energy Efficiency in Buildings.

Siegel, Jeffrey A. and W.W. Nazaroff. 2002. « Modeling Particle Deposition on HVAC Heat Exchangers. » Submitted to the Indoor Air 2002 conference.

Siegel, Jeffrey and I.S. Walker. 2001. “Deposition of Biological Aerosols on HVAC Heat Exchangers.”

Améliorer l’efficacité des serpentins et éliminer les biofilms

Améliorer l’efficacité des serpentins et éliminer les biofilms

En raison de leur localisation, les serpentins évaporateurs sont un milieu idéal pour le développement de bio-contaminants, ainsi que la source de nombreux problèmes liés à la qualité de l’air dans les édifices. La croissance de moisissures et de biofilms recouvrant les ailettes restreint le flot d’air et réduit d’autant le processus de transfert thermique. Cette perte d’efficacité résulte en une augmentation de la consommation d’énergie. De plus, ces moisissures et ces odeurs sont véhiculés par l’air qui recircule et est distribué dans tout le bâtiment.

Les nettoyeurs de serpentins IL-Coil Clean sont spécialement conçus pour rediriger 100% de l’énergie UV-C germicide sur les serpentins évaporateurs, prévenant ainsi la formation de moisissures et de biofilms.

Grâce à ses systèmes de désinfection haut de gamme, Sanuvox est la solution idéale pour détruire les moisissures et les biofilms sur les serpentins évaporateurs et leur milieu environnant, ainsi que de diminuer la distribution des polluants qui s’en détachent dans l’air recirculé. Cela permet aussi de maintenir une efficacité optimale du système de ventilation, de diminuer le nettoyage chimique des serpentins et d’éliminer les odeurs associées aux moisissures.

ÉQUIPEMENTS UTILISÉS
Les purificateurs de serpentins IL-Coil Clean utilisent une technologie brevetée pour concentrer toute l’énergie sur la surface à désinfecter. Les réflecteurs paraboliques en aluminium anodisé offrent deux fonctions :
1. Diminuer le nombre d’unités et allonger la durée utile des lampes en concentrant toute l’énergie UV-C produites sur la surface à désinfecter.
2. Protéger les lampes d’un encrassement.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Une exposition prolongée aux UV sur les serpentins élimine les bio-contaminants, tels que les bactéries, les champignons et les moisissures, qui auraient tendance à y faire souche. Maintenus propres, ils gardent leur efficience quant au transfert thermique, économisant ainsi l’énergie et prolongeant la vie des équipements.

LES PROPRIÉTÉS GERMICIDES DES UVC
La longueur d’onde (UVC 254nm) est bien connue pour ses propriétés hautement germicides. L’effet du rayonnement ultraviolet sur les bactéries est abondamment documenté, notamment dans le chapitre 16, « ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment ». En règle générale, cette relation est similaire à la courbe d’absorption d’un acide nucléique (ADN) qui est la base de tout organisme vivant. Le rendement relatif avoisine les 100% parce que 90% du spectre énergétique émis par la source UV germicide de Sanuvox est concentrée à 254nm.

LES INSTALLATIONS POSSIBLES
De nombreux bâtiments et établissements peuvent être équipés avec les nettoyeurs de serpentins IL-CoilClean, comme les édifices commerciaux, les tours de bureaux, les établissements scolaires et universitaires, les hôpitaux et cliniques, ou les restaurants et hôtels.

Stériliser les surfaces par les UV : l’exemple du virus Ebola

Stériliser les surfaces par les UV : l’exemple du virus Ebola

Après le premier cas d’un patient atteint du virus Ebola (EVD) aux États-Unis et ceux de professionnels de santé, Sanuvox Technologies a reçu de nombreuses demandes relatives à l’efficacité de la stérilisation des surfaces par les UV contre ce virus, particulièrement dans les chambres des patients, les salles d’opération ou toutes autres espaces où la stérilisation de surface serait nécessaire.

Le système de stérilisation aux UV ASEPT.2X de Savuvox utilise deux tours interconnectées pour livrer une dose exceptionnellement puissante d’UV-C capable d’éliminer en un seul traitement le plus résistant des virus ou des bactéries. Testé en laboratoire, le système s’avère très efficace pour stériliser à l’aide les UV-C les surfaces fréquemment contaminées par de micro-organismes résistants, tels que SARM, ERV et C.difficile et ce jusqu’à 99.9999%. Le cycle d’opération ne dure que 5 minutes dans une chambre standard.

Quoique jamais testé directement contre le virus Ebola, le système Sanuvox a été démontré contre de nombreux autres pathogènes qui demandent une dose de stérilisation UV beaucoup plus grande que la dose UV-C relativement faible que requiert l’élimination du virus Ebola.

La stérilisation aux UV-C (254nm) est utilisée depuis des décennies dans les hôpitaux, ainsi que dans le traitement des eaux municipales. Plus récemment, des unités UV mobiles ont été utilisées en fin de cycle de nettoyage pour stériliser les chambres de patients. Néanmoins, ce que l’UV « n’éclaire » pas constitue une des limitations de cette technologie de stérilisation. Aussi, les zones d’ombres non soumises au rayonnement restent contaminées. Ceci peut inclure des zones hautement exposées, telles que les côtés du lit amovible ou les barrières, les tables, les télécommandes ou les boutons d’alarme. C’est pourquoi les systèmes conventionnels de stérilisation aux UV ne comportant qu’une seule unité doivent être repositionnés plusieurs fois dans une même chambre, afin d’exposer toutes les surfaces au rayonnement. Ce faisant, on augmente considérablement la durée du traitement et le temps des ressources affectées à déplacer l’équipement et à préparer la chambre pour les expositions successives.

Le système aux UV ASEPT.2X a été testé avec succès par les laboratoires ATS au Minnesota (États-Unis) et a démontré un taux de stérilisation de 99,9999% sur le SRAM, ERV et C.difficile en moins de 5 minutes. La commercialisation de ce système mobile comporte plusieurs exclusivités : un total de 8 détecteurs de mouvement aux infrarouges opérant sur 360 degrés sur chacune des unités, protégeant ainsi instantanément quiconque s’introduirait dans la chambre pendant le cycle de stérilisation ; une communication WIFI sécurisée entre les deux unités, offrant supervision et contrôle à distance à l’aide d’une tablette ou d’un téléphone intelligent ayant ces capacités de connexion.

Selon le Dr. Normand Brais Ph.D. et vice-président de Sanuvox Technologies, « l’énergie UV-C germicide est très efficace pour désactiver les pathogènes lorsqu’on fournit la dose appropriée. Le système ASEPT.2X est donc conçu pour produire en un seul cycle une très forte dose d’énergie ultraviolette dans une zone inoccupée procurant en quelques minutes une stérilisation qui atteint les 6 logs ».

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