Reinraumlayout und -design

1. Reinraumlayout

Ein Reinraum besteht im Allgemeinen aus drei Hauptbereichen: Reinraum, Halbreinraum und Hilfsbereich. Reinraumlayouts können folgendermaßen angeordnet werden:

(1) Umlaufender Flur: Der Flur kann verglast oder fensterlos sein und dient als Aussichtsfläche und Lagerraum für Ausrüstung. Einige Flure verfügen über eine Innenheizung. Außenfenster müssen doppelt verglast sein.

(2) Innerer Korridor: Der Reinraum befindet sich am Rand, der Korridor im Inneren. Dieser Korridortyp weist im Allgemeinen ein höheres Reinheitsniveau auf, das dem des Reinraums sogar gleichwertig ist.

(3) Durchgehender Korridor: Auf der einen Seite befindet sich der Reinraum, auf der anderen Seite die Halbreinräume und Hilfsräume.

(4) Kernkorridor: Um Platz zu sparen und die Rohrleitungen zu verkürzen, kann der Reinraum als Kern dienen, umgeben von verschiedenen Nebenräumen und verdeckten Rohrleitungen. Dieser Ansatz schützt den Reinraum vor Witterungseinflüssen, reduziert den Energieverbrauch für Kühlung und Heizung und trägt zur Energieeinsparung bei.

2. Persönliche Dekontaminationswege

Um die Kontamination durch menschliche Aktivitäten während des Betriebs zu minimieren, müssen die Mitarbeiter Reinraumkleidung anlegen und anschließend duschen, baden und desinfizieren, bevor sie den Reinraum betreten. Diese Maßnahmen werden als „Personendekontamination“ oder „persönliche Dekontamination“ bezeichnet. Der Umkleideraum im Reinraum sollte belüftet sein und einen Überdruck gegenüber anderen Räumen, wie z. B. dem Eingangsbereich, aufweisen. Toiletten und Duschen sollten einen leichten Überdruck, Toiletten und Duschen einen Unterdruck aufweisen.

3. Wege zur Materialdekontamination

Alle Objekte müssen vor dem Betreten des Reinraums dekontaminiert werden (Materialdekontamination). Der Dekontaminationsweg sollte vom Reinraumweg getrennt sein. Falls Material und Personal den Reinraum nur vom selben Ort aus betreten können, müssen sie separate Eingänge nutzen und die Materialien einer Vordekontamination unterzogen werden. Bei weniger effizienten Produktionslinien kann ein Zwischenlager innerhalb des Materialwegs installiert werden. Bei effizienteren Produktionslinien ist ein direkter Materialweg erforderlich, der gegebenenfalls mehrere Dekontaminations- und Transfereinrichtungen innerhalb des Weges erfordert. Systemtechnisch gesehen werden bei den Grob- und Feinreinigungsstufen des Reinraums viele Partikel abgeblasen. Daher sollte der relativ saubere Bereich unter Unterdruck oder Nulldruck gehalten werden. Bei hohem Kontaminationsrisiko sollte auch die Einlassrichtung unter Unterdruck stehen.

4. Pipeline-Organisation

Die Rohrleitungen in staubfreien Reinräumen sind sehr komplex und daher vollständig verdeckt verlegt. Es gibt verschiedene spezifische Methoden für diese verdeckte Verlegung.

(1) Technisches Zwischengeschoss

①. Oberes technisches Zwischengeschoss. In diesem Zwischengeschoss ist der Querschnitt der Zu- und Abluftkanäle in der Regel am größten, daher ist dies das erste zu berücksichtigende Element. Es befindet sich üblicherweise im oberen Bereich des Zwischengeschosses, während die elektrischen Leitungen darunter verlaufen. Wenn die Bodenplatte dieses Zwischengeschosses eine gewisse Tragfähigkeit aufweist, können Filter und Abluftanlagen darauf installiert werden.

②. Technische Zwischenebene. Im Vergleich zur reinen oberen Zwischenebene reduziert diese Methode den Verkabelungsaufwand und die Höhe der Zwischenebene und spart den für die Rückluftführung zur oberen Zwischenebene erforderlichen technischen Durchgang. Die Stromversorgung der Rückluftventilatoren kann auch im unteren Durchgang untergebracht werden. Der obere Durchgang eines staubfreien Reinraums auf einer bestimmten Etage kann gleichzeitig als unterer Durchgang der darüberliegenden Etage dienen.

(2) Horizontale Rohrleitungen in den oberen und unteren Zwischengeschossen von Technikgängen (Wänden) werden in der Regel in vertikale Rohrleitungen umgewandelt. Der verdeckte Raum, in dem diese vertikalen Rohrleitungen verlaufen, wird als Technikgang bezeichnet. Technikgänge können auch Hilfseinrichtungen aufnehmen, die nicht für Reinräume geeignet sind, und sogar als allgemeine Rückluftkanäle oder statische Druckkästen dienen. Einige bieten sogar Platz für Lichtröhrenheizkörper. Da diese Art von Technikgängen (Wänden) häufig mit leichten Trennwänden ausgestattet sind, lassen sie sich bei Prozessänderungen problemlos anpassen.

(3) Technische Schächte: Technische Gänge (Wände) durchdringen üblicherweise keine Geschosse. Wenn sie dies jedoch tun, werden sie als technische Schächte genutzt. Sie sind oft fester Bestandteil der Gebäudestruktur. Da technische Schächte verschiedene Geschosse verbinden, muss die Zwischengeschossumschließung nach der Installation der internen Rohrleitungen aus Brandschutzgründen mit Materialien abgedichtet werden, deren Feuerwiderstandsklasse mindestens der der Geschossdecke entspricht. Wartungsarbeiten sind schichtweise durchzuführen, und Inspektionstüren müssen mit feuerbeständigen Türen ausgestattet sein. Unabhängig davon, ob ein technisches Zwischengeschoss, ein technischer Gang oder ein technischer Schacht direkt als Luftkanal dient, muss seine Innenfläche den Anforderungen an Reinraum-Innenflächen entsprechen.

(5) Standort des Maschinenraums. Der Klimaanlagenmaschinenraum sollte idealerweise in der Nähe des Reinraums mit hohem Luftbedarf platziert werden. Die Luftkanalführung sollte möglichst kurz sein. Um Lärm und Vibrationen zu vermeiden, müssen Reinraum und Maschinenraum jedoch räumlich getrennt sein. Beide Aspekte sind zu berücksichtigen. Trennmethoden umfassen:

1. Strukturelle Trennverfahren: (1) Trennverfahren mit Setzfuge. Die Setzfuge zwischen Reinraum und Maschinenraum dient als Trennwand. (2) Trennverfahren mit Trennwand. Befindet sich der Maschinenraum in der Nähe des Reinraums, wird anstelle einer gemeinsamen Wand jeweils eine eigene Trennwand mit einem bestimmten Abstand zwischen den beiden Wänden eingerichtet. (3) Trennverfahren mit Hilfsraum. Zwischen Reinraum und Maschinenraum wird ein Hilfsraum als Puffer eingerichtet.

2. Verteilungsmethode: (1) Verteilungsmethode auf dem Dach oder der Decke: Der Maschinenraum wird häufig auf dem Dach platziert, um ihn vom darunterliegenden Reinraum fernzuhalten. Das untere Geschoss des Daches wird vorzugsweise als Neben- oder Verwaltungsraum oder als technische Zwischenebene genutzt. (2) Unterirdische Verteilungsmethode: Der Maschinenraum befindet sich im Untergeschoss. (3) Freistehende Bauweise: Ein separater Maschinenraum wird außerhalb des Reinraumgebäudes errichtet, idealerweise jedoch in unmittelbarer Nähe. Im Maschinenraum ist auf Schwingungs- und Schalldämmung zu achten. Der Boden muss wasserdicht sein und über Entwässerungsmaßnahmen verfügen. Schwingungsdämpfung: Die Halterungen und Sockel der vibrationserzeugenden Lüfter, Motoren, Wasserpumpen usw. müssen vibrationsdämpfend behandelt werden. Gegebenenfalls sollte die Anlage auf einer Betonplatte installiert und diese anschließend mit schwingungsdämpfenden Materialien abgestützt werden. Das Gewicht der Betonplatte sollte das Zwei- bis Dreifache des Gesamtgewichts der Anlage betragen. Schalldämmung: Zusätzlich zum Einbau eines Schalldämpfers kann in großen Maschinenräumen die Anbringung von schallabsorbierenden Materialien an den Wänden erwogen werden. Schallschutztüren sollten installiert werden. Türen zur Trennwand des Reinraums dürfen nicht geöffnet werden.

5. Sichere Evakuierung

Da es sich bei Reinräumen um stark abgeschlossene Gebäude handelt, ist deren sichere Evakuierung ein äußerst wichtiges und dringliches Thema, das eng mit der Installation der Luftreinigungsanlage zusammenhängt. Generell sind folgende Punkte zu beachten:

(1) Jeder feuerfeste Bereich oder Reinraum in einer Produktionshalle muss über mindestens zwei Notausgänge verfügen. Ist der Bereich kleiner als 50 Quadratmeter und die Anzahl der Beschäftigten geringer als fünf, ist nur ein Notausgang zulässig.

(2) Eingänge zu Reinräumen dürfen nicht als Fluchtwege genutzt werden. Da die Fluchtwege in Reinräumen oft verschlungen sind, kann es für das Personal schwierig sein, im Falle von Rauch oder Feuer schnell ins Freie zu gelangen.

(3) Luftduschen sollten nicht als allgemeine Zugangswege genutzt werden. Diese Türen verfügen häufig über zwei ineinandergreifende oder automatische Türen, deren Fehlfunktion die Evakuierung erheblich beeinträchtigen kann. Daher sind in Duschräumen üblicherweise Notausgangstüren installiert, die unerlässlich sind, wenn sich mehr als fünf Mitarbeiter darin aufhalten. Normalerweise sollte das Personal den Reinraum durch die Notausgangstür und nicht durch die Luftdusche verlassen.

(4) Um den Innendruck aufrechtzuerhalten, sollten die Türen jedes Reinraums innerhalb des Reinraums dem Raum mit dem höchsten Druck zugewandt sein. Dies beruht darauf, dass der Druck die Tür geschlossen hält, was den Anforderungen an eine sichere Evakuierung eindeutig widerspricht. Um sowohl den Anforderungen der normalen Reinheit als auch der Notfall-Evakuierung gerecht zu werden, ist festgelegt, dass Türen zwischen Rein- und Nicht-Reinraumbereichen sowie Türen zwischen Reinraumbereichen und dem Außenbereich als Sicherheitstüren zu behandeln sind und sich jeweils in Evakuierungsrichtung öffnen müssen. Dies gilt selbstverständlich auch für einzelne Sicherheitstüren.