UKRAINISCHES LABOR: KOSTENEFFIZIENTER REINRAUM MIT FFUS

Im Jahr 2022 wandte sich einer unserer ukrainischen Kunden mit der Anfrage an uns, mehrere Reinräume der ISO-Klassen 7 und 8 für den Pflanzenanbau in einem bestehenden Gebäude gemäß ISO 14644 zu errichten. Wir wurden mit der kompletten Planung und Fertigung des Projekts beauftragt. Kürzlich sind alle Komponenten vor Ort eingetroffen und bereit für die Installation der Reinräume. Daher möchten wir Ihnen nun eine Zusammenfassung dieses Projekts geben.

Die Kosten eines Reinraums sind nicht nur extrem investitionsintensiv, sondern hängen auch von der Anzahl der erforderlichen Luftwechsel und der Filtrationseffizienz ab. Der Betrieb kann sehr kostspielig sein, da eine angemessene Luftqualität nur durch kontinuierlichen Betrieb gewährleistet werden kann. Hinzu kommen der energieeffiziente Betrieb und die ständige Einhaltung der Reinraumstandards, die einen Reinraum zu einer der wichtigsten Infrastrukturen für Fertigungstechnologien und Labore machen.

Entwurfs- und Vorbereitungsphase

Da wir uns auf maßgeschneiderte Reinräume für diverse industrielle Anforderungen spezialisiert haben, nahmen wir die Herausforderung gerne an, in der Hoffnung, eine einfache und kostengünstige Lösung anbieten zu können, die die Erwartungen sogar übertrifft. In der Planungsphase erstellten wir detaillierte Skizzen des Reinraums, der folgende Räume umfassen sollte:

Liste der Reinräume

Standard-Szenario: Auslegung mit Lüftungsanlage (AHU)

Zunächst entwarfen wir einen herkömmlichen Reinraum mit konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit und berechneten die Gesamtkosten. Zusätzlich zur Planung und Fertigung der Reinräume umfasste das erste Angebot und die Vorentwürfe eine Lüftungsanlage mit 15–20 % höherer Luftzufuhr als erforderlich. Die ursprünglichen Pläne wurden gemäß den Laminarströmungsregeln mit Zu- und Abluftverteilern und integrierten H14-HEPA-Filtern erstellt.

Der gesamte zu errichtende Reinraum umfasste etwa 50 m², was im Wesentlichen mehrere kleine Reinräume bedeutete.

Höhere Kosten bei Auslegung mit Lüftungsanlage

Die typischen Investitionskosten für komplette Reinräume variieren je nach:

•Erforderlicher Reinheitsgrad des Reinraums;

•Verwendete Technologie;

•Größe der Zimmer;

•Aufteilung des Reinraums.

Es ist wichtig zu beachten, dass für eine ordnungsgemäße Filterung und einen effektiven Luftaustausch ein deutlich höherer Energiebedarf besteht als beispielsweise in einem herkömmlichen Büro. Hinzu kommt, dass hermetisch abgedichtete Reinräume ebenfalls eine Frischluftzufuhr benötigen.

In diesem Fall war der Reinraum auf einer sehr kleinen Fläche stark aufgeteilt. Drei kleinere Räume (Labor 1, Labor 2, Steriler Eingang) mussten den Reinheitsanforderungen ISO 7 und ISO 8 entsprechen, was zu einem erheblichen Anstieg der anfänglichen Investitionskosten führte. Verständlicherweise verunsicherte der hohe Kostenaufwand auch den Investor, da das Budget für dieses Projekt begrenzt war. 

Neugestaltung mit einer kosteneffektiven FFU-Lösung

Auf Wunsch des Investors begannen wir, Möglichkeiten zur Kostenreduzierung zu prüfen. Die Reinraumaufteilung sowie die Anzahl der Türen und Materialschleusen waren vorgegeben; hier ließen sich keine weiteren Einsparungen erzielen. Die Neugestaltung des Luftzufuhrsystems hingegen erschien als naheliegende Lösung.

Daher wurden die Decken der Räume als Duplikate neu gestaltet, das benötigte Luftvolumen berechnet und mit der verfügbaren Raumhöhe verglichen. Glücklicherweise war genügend Platz vorhanden, um die Höhe zu erhöhen. Die Idee war, FFUs (Ventilator-Filter-Einheiten) durch die Decken zu führen und von dort aus die Reinräume mithilfe von HEPA-Filtern und einem FFU-System mit Reinluft zu versorgen. Die Abluft wird durch Schwerkraft über in die Wände integrierte Luftkanäle umgewälzt, sodass kein Platz verloren geht.

Im Gegensatz zu Lüftungsanlagen ermöglichen Luftverteilungsanlagen (FFUs) den Luftstrom in jede Zone, um die Anforderungen dieser spezifischen Zone zu erfüllen.

Im Zuge der Umgestaltung wurde eine deckenmontierte Klimaanlage mit ausreichender Leistung in die Decke integriert, die den Raum sowohl heizen als auch kühlen kann. Die Luftauslässe wurden so angeordnet, dass eine optimale Luftzirkulation im Raum gewährleistet ist.

Kosteneinsparung erzielt

Die Neugestaltung führte zu erheblichen Einsparungen, da durch das neue Design auf mehrere kostspielige Elemente verzichtet werden konnte, wie zum Beispiel:

·AHU;

•Komplettes Kanalsystem mit Steuerelementen;

•Motorisierte Ventile.

Das neue Design besteht aus einem sehr einfachen System, das nicht nur die Investitionskosten deutlich reduziert, sondern auch zu niedrigeren Betriebskosten als ein Lüftungssystem führt.

Im Gegensatz zum ursprünglichen Entwurf passte das überarbeitete System in das Budget des Investors, daher haben wir den Auftrag für das Projekt erhalten.

Abschluss

Angesichts der erzielten Ergebnisse lässt sich feststellen, dass Reinraumimplementierungen mit FFU-Systemen gemäß ISO 14644 oder GMP-Standards zu erheblichen Kosteneinsparungen führen können. Kostenvorteile ergeben sich sowohl bei den Investitions- als auch bei den Betriebskosten. Das FFU-System ist zudem sehr einfach zu steuern, sodass der Reinraum bei Bedarf außerhalb der Schichtzeiten stillgelegt werden kann.