UKRAINISCHES LABOR: KOSTENGÜNSTIGER REINRAUM MIT FFUS

Im Jahr 2022 wandte sich ein ukrainischer Kunde mit der Bitte an uns, in einem bestehenden Gebäude mehrere ISO 7- und ISO 8-Laborreinräume für die Pflanzenzucht gemäß ISO 14644 einzurichten. Wir wurden mit der kompletten Planung und Fertigung des Projekts betraut. Vor Kurzem sind alle Komponenten vor Ort eingetroffen und bereit für die Installation im Reinraum. Daher möchten wir nun eine Zusammenfassung dieses Projekts geben.

Die Kosten für einen Reinraum sind nicht nur extrem investitionsintensiv, sondern hängen auch von der Anzahl der benötigten Luftwechsel und der Filtereffizienz ab. Der Betrieb kann extrem kostspielig sein, da eine angemessene Luftqualität nur durch einen konstanten Betrieb aufrechterhalten werden kann. Ganz zu schweigen von einem energieeffizienten Betrieb und der kontinuierlichen Einhaltung von Reinraumstandards, die einen Reinraum zu einer der wichtigsten Infrastrukturen für Fertigungstechnik und Labore machen.

Entwurfs- und Vorbereitungsphase

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

Liste der Reinräume

Standardszenario: Design mit Luftbehandlungseinheit (AHU)

Zunächst entwarfen wir einen herkömmlichen Reinraum mit einem Klimagerät mit konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit und berechneten die Gesamtkosten. Neben der Planung und Herstellung der Reinräume umfassten das ursprüngliche Angebot und die vorläufigen Pläne eine Lüftungsanlage mit einer um 15–20 % höheren Luftzufuhr als erforderlich. Die ursprünglichen Pläne wurden nach den Regeln der Laminarströmung mit Zu- und Abluftverteilern und integrierten H14-HEPA-Filtern erstellt.

Die gesamte zu errichtende Reinraumfläche betrug etwa 50 m², was im Wesentlichen mehrere kleine Reinräume bedeutete.

Höhere Kosten bei der Konstruktion mit AHU

Die typischen Investitionskosten für komplette Reinräume variieren je nach:

·Erforderlicher Sauberkeitsgrad des Reinraums;

· Verwendete Technologie;

·Größe der Zimmer;

·Aufteilung des Reinraums.

Wichtig zu beachten ist, dass für die Filterung und den Luftaustausch ein deutlich höherer Energiebedarf erforderlich ist als beispielsweise in einer normalen Büroumgebung. Auch hermetisch abgeschlossene Reinräume benötigen eine Frischluftzufuhr.

In diesem Fall war der Reinraum auf einer sehr kleinen Grundfläche stark aufgeteilt. Drei kleinere Räume (Labor 1, Labor 2, Sterileingang) mussten die Reinheitsanforderungen ISO 7 und ISO 8 erfüllen, was zu einer deutlichen Erhöhung der anfänglichen Investitionskosten führte. Verständlicherweise schreckten die hohen Investitionskosten auch den Investor ab, da das Budget für dieses Projekt begrenzt war. 

Neugestaltung mit einer kostengünstigen FFU-Lösung

Auf Wunsch des Investors begannen wir mit der Prüfung von Kostensenkungsmöglichkeiten. Die Raumaufteilung des Reinraums sowie die Anzahl der Türen und Durchreicheboxen waren vorgegeben, zusätzliche Einsparungen waren hier nicht möglich. Eine Neugestaltung der Luftversorgung erschien hingegen naheliegend.

Daher wurden die Decken der Räume doppelt ausgeführt, das benötigte Luftvolumen berechnet und mit der verfügbaren Raumhöhe verglichen. Glücklicherweise war genügend Platz vorhanden, um die Höhe zu erhöhen. Die Idee war, FFUs durch die Decken zu führen und von dort aus mithilfe eines FFU-Systems (Fan Filter Units) die Reinluft über HEPA-Filter in die Reinräume zu leiten. Die Rückluft wird mithilfe der Schwerkraft durch Luftkanäle an den Seitenwänden zurückgeführt, die in die Wände eingebaut sind, sodass kein Platz verloren geht.

Im Gegensatz zu AHU ermöglichen FFUs den Luftstrom in jede Zone, um die Anforderungen der jeweiligen Zone zu erfüllen.

Bei der Neugestaltung haben wir eine deckenmontierte Klimaanlage mit ausreichender Kapazität eingebaut, die den Raum sowohl heizen als auch kühlen kann. Die FFUs wurden so angeordnet, dass eine optimale Luftzirkulation im Raum gewährleistet ist.

Kosteneinsparungen erzielt

Die Neugestaltung führte zu erheblichen Einsparungen, da durch das neue Design mehrere kostspielige Elemente weggelassen werden konnten, wie z. B.

·Klimaanlage;

·Komplettes Kanalsystem mit Bedienelementen;

·Motorisierte Ventile.

Das neue Design besteht aus einem sehr einfachen System, das nicht nur die Investitionskosten erheblich senkt, sondern auch zu niedrigeren Betriebskosten als ein AHU-System führt.

Im Gegensatz zum ursprünglichen Entwurf passte das neu gestaltete System in das Budget des Investors, sodass wir den Auftrag für das Projekt erhielten.

Abschluss

Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass Reinraumimplementierungen mit FFU-Systemen gemäß ISO14644 bzw. GMP-Standards zu erheblichen Kosteneinsparungen führen können. Kostenvorteile ergeben sich sowohl bei den Investitions- als auch bei den Betriebskosten. Das FFU-System lässt sich zudem sehr einfach steuern, sodass der Reinraum bei Bedarf außerhalb der Schichtzeiten stillgelegt werden kann.