Comment associer éclairage à haute température et sécurité contre les explosions ?

Associer résistance aux températures élevées et protection contre les explosions dans un même luminaire est techniquement réalisable, mais requiert une combinaison minutieuse de conception thermique, de boîtier certifié et de classification ATEX appropriée. Ces deux exigences posent des défis contradictoires en matière de choix des matériaux, de refroidissement et de composants électriques, de sorte que les solutions standard s'avèrent presque toujours insuffisantes. Dans cet article, nous répondons aux questions les plus fréquentes concernant éclairage ATEX pour haute température et nous vous aidons à faire les bons choix.

Quand un luminaire est-il à la fois certifié pour haute température et certifié ATEX ?

Un luminaire est doté d'une double certification lorsqu'il satisfait simultanément aux exigences relatives à éclairage antidéflagrant (directive ATEX) s'il est validé pour une utilisation dans des températures ambiantes extrêmes, généralement supérieures à 60 °C ou même jusqu'à 120 °C. Cela nécessite deux parcours techniques distincts qui convergent dans la conception.

La certification ATEX vise à prévenir l'inflammation d'atmosphères explosives par des étincelles, des arcs électriques ou des surfaces chaudes. La certification relative aux hautes températures vise à garantir le fonctionnement et la sécurité du luminaire en cas de chaleur ambiante extrême. Par conséquent, un luminaire répondant à ces deux exigences doit demeurer antidéflagrant, y compris lorsqu'il subit déjà un forte source de chaleur externe, ce qui complexifie considérablement la gestion thermique des composants internes.

En pratique, ce type de luminaire est relativement rare. Ils sont spécifiquement conçus pour des environnements tels que les aciéries, les fonderies, les installations chimiques ou les raffineries, où la chaleur et le risque d'explosion coexistent. Plus d'informations sur ce Éclairage à haute température contenu technique, aide à mieux comprendre la complexité de cette association.

Quelles sont les zones ATEX présentes dans les environnements à haute température ?

Dans les environnements à haute température, on trouve principalement les zones ATEX 1, 2 (pour les atmosphères gazeuses) et 21 ou 22 (pour les atmosphères poussiéreuses). La zone spécifique dépend de la fréquence et de la durée de présence d'une atmosphère explosive, et non de la température elle-même.

Néanmoins, la température influence indirectement l'attribution des zones et le choix des luminaires. Dans les environnements soumis à une chaleur extrême, les substances volatiles peuvent s'évaporer plus rapidement, ce qui augmente le risque d'atmosphère explosive. Pensez aux processus chimiques à température élevée entraînant le dégagement de solvants ou de gaz, ou encore à la production d'acier où la poussière et la chaleur sont combinées.

Les combinaisons les plus fréquentes dans l'industrie lourde sont :

Zone 1 à température ambiante élevée : Atmosphère gazeuse régulièrement présente, combinée à des températures de processus supérieures à 60 °C. Typique dans la pétrochimie ou les raffineries.
Zone 2 avec rayonnement infrarouge : Atmosphère explosive occasionnelle combinée à de la chaleur rayonnante, telle que près des fours de fusion ou des fonderies.
Zone 21 sur 22 sujette à la poussière et à la chaleur : Poussière inflammable combinée à des températures élevées, telles que dans certains procédés de transformation des aliments ou de l'industrie pharmaceutique à température élevée.

L'identification correcte de la zone constitue une obligation légale et forme la base de tout choix de luminaire dans un environnement présentant un risque d'explosion.

Quels sont les défis techniques de l'éclairage ATEX en cas de chaleur extrême ?

Le plus grand défi technique réside dans la gestion thermique. Par définition, les luminaires ATEX possèdent des boîtiers fermés afin d'empêcher que des étincelles ou des surfaces chaudes n'entrent en contact avec une atmosphère explosive. Cependant, ce même boîtier fermé complexifie la dissipation de la chaleur générée en interne par le pilote LED et les sources lumineuses, en particulier lorsque la température ambiante est déjà élevée.

Dans l'éclairage industriel LED standard, la chaleur excédentaire est évacuée par des ailettes de refroidissement et par convection. Dans un boîtier ATEX, ces possibilités sont limitées. De plus, lorsque la température ambiante atteint déjà 80 °C ou plus, la charge thermique sur les composants internes devient critique. Les drivers de LED et les sources lumineuses ont une température de jonction maximale ; si celle-ci est dépassée, la durée de vie diminue considérablement ou le luminaire tombe complètement en panne.

Parmi les autres défis techniques, on trouve :

Fatigue des matériaux due aux cycles thermiques, caractérisée par des réchauffements et des refroidissements répétés du luminaire
Matériau d'emballage et d'étanchéité devant résister à la fois à des températures élevées et à des expositions chimiques.
Composants électriques qui doivent être certifiés pour la catégorie ATEX spécifique et la température ambiante
Choix limité de pilotes LED à la fois antidéflagrants et résistants à la chaleur
Température de surface du boîtier plus élevée susceptible d'influencer la classe de température du luminaire

Cela explique pourquoi les luminaires ATEX combinés pour hautes températures nécessitent une fabrication sur mesure et ne peuvent pas simplement être choisis dans un catalogue standard.

Comment choisir le luminaire approprié pour un environnement ATEX chaud ?

Le choix commence par une analyse précise de l'environnement. Vous avez besoin d'au moins trois paramètres : la température ambiante maximale, la zone ATEX et les substances explosives présentes (gaz, vapeur ou poussière). Sur cette base, vous déterminerez la classe de température requise du luminaire, le degré de protection et le groupe d'explosion.

Vous suivrez ensuite les étapes suivantes :

Déterminez la zone ATEX. en fonction de la fréquence et de la durée de l'atmosphère explosible. Ceci est généralement consigné dans le document sur la protection contre les explosions de l'installation.
Déterminez la température ambiante maximale., y compris les pics de charge tels que lors du démarrage ou en cas de dysfonctionnement des systèmes de refroidissement.
Vérifiez la classe de température du luminaire. La température de surface du luminaire ne doit en aucun cas atteindre la température d'inflammation des substances présentes.
Évaluez l'indice de protection en combinaison avec la chaleur. Des indices de protection élevés limitent la ventilation, ce qui accroît la charge thermique.
Demande de documentation des tests dans des conditions combinées. Un certificat ATEX n'indique pas automatiquement que le luminaire a également été testé à des températures ambiantes élevées.
Veuillez prendre en considération les exigences de maintenance.Dans les zones ATEX, des règles strictes s'appliquent en matière d'inspection et de remplacement. Il convient de choisir un luminaire dont les pièces sont disponibles et remplaçables.

Un bon expertise en éclairage s'avère indispensable dans cette évaluation, car la combinaison des exigences est rarement couverte de manière exhaustive par les fiches techniques standard des produits.

Que stipule la norme concernant les applications combinant chaleur et ATEX ?

La directive ATEX (2014/34/UE) détermine quels luminaires peuvent être utilisés dans des zones présentant des risques d'explosion. Ce que la directive ne couvre pas automatiquement, c'est la performance de ce luminaire à des températures ambiantes extrêmes. Cette combinaison requiert une validation supplémentaire de la part du fabricant.

Concrètement, cela signifie qu'un luminaire certifié ATEX possède toujours une plage de température ambiante spécifiée, exprimée par Ta (température ambiante). La plupart des luminaires ATEX standard sont certifiés pour une valeur Ta maximale de 40 °C ou 55 °C. Lorsque la température ambiante est supérieure, le luminaire se trouve hors de sa zone de fonctionnement certifiée et perd sa validité ATEX.

Pour les applications dépassant les valeurs Ta standard, un luminaire spécifiquement certifié est requis, par lequel le fabricant démontre que toutes les exigences ATEX sont satisfaites, même à ces températures plus élevées. Cela nécessite des tests et une documentation supplémentaires qui sont indépendants de la certification ATEX de base.

Quelles questions posez-vous à un fournisseur d'éclairage ATEX haute température ?

Tous les fournisseurs proposant des éclairages ATEX n'ont pas nécessairement l'expérience des applications à haute température. Poser les bonnes questions permet de distinguer rapidement un spécialiste d'un fournisseur généraliste proposant des produits standard.

Dans tous les cas, posez les questions suivantes :

Quelle est la température ambiante (Ta) maximale pour laquelle le luminaire est certifié, et cela a-t-il été testé ou calculé ?
Quelle est la classe de température du luminaire et à quelle température ambiante a-t-elle été déterminée ?
Le luminaire a-t-il été testé sous charge combinée (chaleur et conditions ATEX simultanément) ?
Quels matériaux sont utilisés pour les joints et les boîtiers, et quel est leur comportement en cas d'exposition prolongée à la chaleur ?
Quelle est l'espérance de vie retenue par le fournisseur pour la température ambiante maximale ?
Quelles sont les exigences de maintenance dans les zones ATEX, et le fournisseur fournit-il également la documentation correspondante ?
Existe-t-il des projets de référence présentant des conditions similaires ?

Un fournisseur capable de répondre à ces questions de manière directe et concrète démontre une réelle maîtrise du sujet et ne se contente pas de vendre un produit.

Exemple pratique : l'industrie à haute température chez Rockwool

Un exemple parlant de défis d'éclairage combinés est le projet mené chez Rockwool, un fabricant de matériaux d'isolation en laine de roche. Dans ce type d'environnement de production, les températures extrêmes ne sont pas rares : le processus de fabrication se déroule à des températures que l'éclairage industriel standard ne peut tout simplement pas supporter. Parallèlement, il s'agit d'environnements chargés de poussière, soumis à des exigences spécifiques en matière de sécurité de l'installation.

Le défi technique de ce projet résidait dans la recherche de luminaires capables de résister à une chaleur radiante intense, à des poussières agressives et à une exposition continue à des températures ambiantes élevées, sans que la maintenance ne devienne fréquente et coûteuse. Les luminaires LED standard ont échoué en raison de la surchauffe du driver ou de la dégradation des matériaux d'étanchéité.

La solution retenue a mis l'accent sur des luminaires dotés d'une architecture thermique robuste, caractérisée par un driver thermiquement isolé de la source lumineuse et un boîtier résistant à une exposition prolongée à la chaleur et à la poussière. Les enseignements tirés de ce projet confirment l'idée centrale de cet article : l'association de la chaleur et de la sécurité antidéflagrante ou antipoussière exige une conception qui valide ces deux paramètres simultanément et non séparément. Un luminaire certifié ATEX seul ne constitue en aucun cas une garantie à une température ambiante de 90 °C.

Vous trouverez davantage de projets de ce type ainsi que leurs aspects techniques sur le page concernant l'industrie lourde et la chaleur extrême.

Comment JEL Products aide avec l'éclairage ATEX pour hautes températures

JEL Products développe et fournit un éclairage LED industriel pour les environnements les plus extrêmes, y compris les applications combinant des températures élevées et une sécurité antidéflagrante. Cette combinaison n'a rien de standard, et JEL Products ne la traite pas non plus comme telle.

Concreet offre JEL Products le soutien suivant :

Conseil technique sur le choix du luminaire approprié en fonction de la zone, de la température ambiante (Ta) et des substances présentes
Des robinets tels que les Orca et Barracuda, spécialement conçus pour des températures extrêmes atteignant 120 °C et une exposition aux rayonnements infrarouges
Assistance pour la traduction de documents de protection contre les explosions en exigences d'éclairage concrètes
Documentation complète pour les applications ATEX, comprenant les instructions de maintenance pour les zones certifiées
Assistance pour l'ensemble du processus, de l'ingénierie à la mise en service

Avez-vous un projet qui associe l'éclairage à haute température et la sécurité antidéflagrante ? Prenez contact avec nous Rencontrez les spécialistes de JEL Products pour un entretien technique sans engagement.

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