Wir haben schon oft von Reinräumen gehört oder gesehen, vielleicht ohne es zu wissen. Es handelt sich dabei um die typischen Räume, die in Filmen oder Dokumentarfilmen vorkommen, in denen Menschen spezielle Anzüge anziehen und sich vor dem Betreten dekontaminieren. Wir wollen mehr über diese Einrichtungen erfahren!
Konzept des Reinraums
Ein Reinraum ist ein geschlossener Raum, in dem eine extrem niedrige Kontaminationsrate aufrechterhalten werden kann.
Die Umgebung in dieser Art von Räumen unterliegt strengen Kontrollsystemen; die wichtigsten Parameter, die kontrolliert werden, sind:
- Beleuchtung.
- Geometrie und Innenausbau.
- Anzahl und Größe der Partikel in der Luft.
- Trockentemperatur und deren Verteilung.
- Feuchte Temperatur und ihre Verteilung.
- Luftstrom: Geschwindigkeit und Richtung sowie seine Verteilung im Raum.
- Raumluftdruck und seine Verteilung.
- Feuerschutz.
- Schutz vor Elektrostatik.
Obwohl ein Reinraum im Allgemeinen diese Definition in vielen Fällen erfüllt. In vielen Fällen gelten als Reinräume auch solche, die zwar nicht so hohe Anforderungen an die Luftreinheit stellen, aber sehr strenge Anforderungen an die Abwesenheit von elektromagnetischen Feldern.
Zu dieser Art von Räumen gehören nicht nur die eigentlichen Reinräume, sondern auch Räume, in denen Maschinen eingesetzt werden, die sehr empfindlich auf diese Art von Störungen reagieren, wie z. B. Röntgenräume, Magnetresonanzräume, Räume für Hochspannungskabel usw.
Ursprünge
Die ersten Reinräume, auch wenn sie keine wirklichen Reinräume waren, wurden Ende des 19. Damals erkannten Mikrobiologen und Chirurgen, dass Infektionen, zumindest solche, die durch in der OP-Luft enthaltene Bakterien verursacht wurden, bei intensiver Belüftung erheblich reduziert werden konnten.
Es zeigte sich auch die Notwendigkeit, chirurgische Instrumente zu sterilisieren und für die Benutzer des Saals bestimmte Bekleidungs- und Hygienestandards anzuwenden.
Der erste moderne Reinraum wurde von Willis Whitfield (6. Dezember 1919 – 12. November 2012), einem amerikanischen Physiker, im Jahr 1960 entworfen. Seine Hauptinnovation bestand darin, einen konstanten Strom hochgradig gefilterter Luft in den Raum zu integrieren, der Verunreinigungen nach außen ableitet.
Anwendungen im Reinraum
Diese Art von Anlagen wird in Industrien eingesetzt, deren Prozesse eine verunreinigungsfreie Luft erfordern. Sie sind in der Entwicklung von mikroelektronischen Produkten und in der pharmazeutischen Industrie sehr verbreitet, werden aber auch in Bereichen wie:
- Mikromechanismen.
- Optik.
- Biotechnologie.
- Medizin.
- Lebensmittel.
Es ist zu beachten, dass wir zwar zwei Räume mit der gleichen Klassifizierung haben, aber je nach Größe, Anwendungsbereich, Arbeitsbelastung usw. spezifische Materialien und Technologien verwendet werden.
Merkmale und Klassifizierung von Reinräumen
Für die Klassifizierung dieser Räume gibt es verschiedene Normen, wie z. B. ISO 14644-1 oder FED-STD-209E, die sie je nach der Anzahl der Partikel in der Luft in Klassen einteilen.
| Klasse | Maximale Anzahl von Partikeln/m3 | |||||
| ≥0,1 µm | ≥0,2 µm | ≥0,3 µm | ≥0,5 µm | ≥1 µm | ≥5 µm | |
| ISO 1 | 10 | – | – | – | – | – |
| ISO 2 | 100 | 24 | 10 | – | – | – |
| ISO 3 | 1,000 | 237 | 102 | 35 | – | – |
| ISO 4 | 10,000 | 2,370 | 1,020 | 352 | 83 | – |
| ISO 5 | 100,000 | 23,700 | 10,200 | 3,520 | 832 | – |
| ISO 6 | 1,000,000 | 237,000 | 102,000 | 35,200 | 8,320 | 293 |
| ISO 7 | – | – | – | 352,000 | 83,200 | 2,930 |
| ISO 8 | – | – | – | 3,520,000 | 832,000 | 29,300 |
| ISO 9 | – | – | – | 35,200,000 | 8,320,000 | 293,000 |
Die Werte in der Tabelle sind kumulativ. In einem Raum der Klasse 3 sind beispielsweise unter den 237 Partikeln in der Spalte 0,2 µm auch solche größerer Größe enthalten. Andererseits sind Werte, die nicht in der Tabelle aufgeführt sind, entweder so niedrig, dass sie nicht zuverlässig messbar sind, oder so hoch, dass es sich nicht lohnt, einen Grenzwert festzulegen.
Ein Raum der Klasse 9 entspricht einem normalen Raum ohne spezielle Luftfilterung.
Luftströmung in einem Reinraum
In Reinräumen herrscht ein ständiger Strom hochgefilterter Luft, den man nach der Art der Luftbewegung in turbulent und laminar unterscheiden kann.
Bei einer turbulenten oder multidirektionalen Luftströmung wird der Reinheitsgrad durch die „Verdünnung“ der Verunreinigung durch die Zufuhr sauberer Luft erreicht.
In einem Raum mit laminarer oder unidirektionaler Luftströmung (vertikal, horizontal oder schräg) hingegen strömt die Luft gleichmäßig durch den Raum, so dass die Verunreinigung beseitigt wird, ohne dass sie sich ausbreiten kann.
Unabhängig von der Art der Strömung kann man zwischen offenen und geschlossenen Kreislaufsystemen unterscheiden. Letztere sind z. B. bei Prozessen, in denen giftige Stoffe verwendet werden, sehr verbreitet.
Andere zu berücksichtigende Faktoren
Obwohl das Belüftungssystem für die Aufrechterhaltung des Dekontaminationsniveaus in den Räumen von entscheidender Bedeutung ist, gibt es noch weitere Punkte, die zu berücksichtigen sind.
Persönliche Kontamination
Eine der Hauptquellen für Mikroorganismen in einem Reinraum sind zweifellos die Reinraumbenutzer selbst. Aus diesem Grund sollte in den meisten Fällen geeignete Kleidung getragen werden, die ausschließlich innerhalb des Raums verwendet wird.
Luftfeuchtigkeit und statische Elektrizität
Die Luftfeuchtigkeitmuss konstant zwischen 40% und 60% gehalten werden, damit keine statische Elektrizität entsteht. Gleichzeitig darf zu keinem Zeitpunkt Kondensation auftreten.
Außerdem muss die Anlage über ein vom Rest des Gebäudes unabhängiges Erdungsnetz mit sehr geringem Widerstand verfügen, an das alle elektrischen Geräte, Möbel usw. angeschlossen werden.
Temperatur
Die Raumtemperatur hängt von der Art der Tätigkeit ab, die in dem Raum ausgeübt wird. Die Temperaturtoleranz ist sehr begrenzt, in bestimmten Branchen kann sie bis zu ±0,5° betragen.
Die Anforderungen an die Temperaturkontrolle und -stabilität verlangen, dass die Kühl-/Heiz-, Steuerungs- und Regelungssysteme sowie die Isolierung des Raums selbst höchsten Ansprüchen genügen.
Beleuchtung in Reinräumen
Wie in jedem anderen Raum muss die Beleuchtung die für die auszuführenden Tätigkeiten erforderliche Menge an Licht liefern. Da die in diesen Räumen durchgeführten Prozesse in der Regel ein hohes Maß an Präzision erfordern, ist ein hochwertiges Beleuchtungssystem unerlässlich.
Im Gegensatz zu anderen Anlagen macht die Beleuchtung eines Reinraums nur einen sehr kleinen Teil der Kosten aus, sowohl was die Installation und Inbetriebnahme als auch die Wartung und den Energieverbrauch betrifft.
Die Schwierigkeit bei der Planung des Beleuchtungssystems ergibt sich aus dem oft begrenzten Platz, der für die Beleuchtungskörper zur Verfügung steht. Je nach Art des Raumes nimmt die Fläche, die von der Lüftungsanlage eingenommen wird, in der Regel mehr als 90 % des verfügbaren Raumes ein.
Schließlich sind Leuchten mit einem hohen Farbwiedergabeindex sehr zu empfehlen, da sie die Farben nicht verfälschen.
Aus all diesen Gründen ist die LED-Beleuchtung die empfehlenswerteste Option. Ihr Design ist sehr anpassungsfähig, sie ist äußerst effizient und die Lichtqualität ist sehr hoch.
Nicht-magnetische LED-Paneele
Nichtmagnetische LED-Paneele sind eine hervorragende Option für die Beleuchtung von Krankenhäusern, Labors oder Räumen, in denen die zu entwickelnden Prozesse das Vorhandensein von elektromagnetischen Feldern einschränken.
Diese zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus Materialien hergestellt werden, die keine elektromagnetischen Störungen verursachen, und dass ihr Treiber perfekt abgeschirmt ist. Andererseits haben sie eine sehr hohe LED-Leistung und einen reduzierten Blendfaktor (UGR).
Jetzt wissen wir ein wenig mehr darüber, was Reinräume sind und wofür sie normalerweise verwendet werden.
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