Energieeffizienz im Reinraum muss nicht kompliziert sein. Ein Praxisbeispiel aus einem ISO-5-Reinraum zeigt: Schon eine zeitgesteuerte Nachtabsenkung der Umluft senkt den Energiebedarf deutlich – ohne Abstriche bei Reinheit und Prozesssicherheit.
Seit Einführung von Teil 16 („Energy Efficiency”) der DIN EN ISO 14644 wächst das Interesse an nachhaltigeren Lösungen in der Reinraumtechnik. Verstärkt wird diese Entwicklung durch die seit der Coronapandemie stark gestiegenen Energiepreise.
Die Norm nennt unter anderem die bedarfsgerechte Regelung („adaptive control”) als mögliche Maßnahme – in der Branche auch als Demand Controlled Filtration (DCF) bekannt. Geregelt werden kann dabei auf Basis
Dass energieeffiziente Maßnahmen nicht komplex sein müssen, um spürbar zu wirken, zeigt das folgende Praxisbeispiel.
2023 hat Lavans einen neuen Reinraum in Betrieb genommen, in dem Reinraumbekleidung für die Pharma- und Mikrotechnologiebranche gewaschen, getrocknet und verpackt wird. Der Verpackungsbereich ist nach ISO 5 klassifiziert.
Die Decke dieses Bereichs ist vollständig mit Fan Filter Units (FFU) belegt. Im Betrieb erzeugen sie eine gleichmäßige Luftströmung von rund 0,45 m/s. Im oberen Raumbereich ist die Strömung weitgehend unidirektional (turbulenzarme Verdrängungsströmung). Da die Rückluft jedoch über bodennahe Wandgitter statt über den Boden abgeführt wird, muss die Strömung umgelenkt werden – sie ist also nicht durchgehend unidirektional.
Durch die vollflächige FFU-Decke und eine Raumhöhe von 3 Metern ergibt sich eine Luftwechselrate von 540 pro Stunde. Das entspricht einem Luftvolumenstrom von 100.278 m³/h – eine beachtliche Menge für einen Reinraum.
Gemeinsam mit Lavans wurden bereits in der Planung mehrere Maßnahmen zur Energieeinsparung integriert. Dazu gehören eine Enthalpieregelung für die Zuluft (Make-up Air) außerhalb der Betriebszeiten und die Demand Controlled Filtration: Außerhalb der Betriebszeiten wird die Umluft von 100 % auf 20 % reduziert – also von 100.278 m³/h auf 20.055 m³/h.
Entscheidend dabei: Der Reinraum muss jederzeit im Überdruck bleiben. Deshalb wird nicht nur der Reinraum selbst, sondern auch das Plenum oberhalb der FFU-Decke unter Überdruck gehalten (siehe Abbildung 1). Die Rückluftkanäle sind nahezu drucklos ausgelegt. So lassen sich die FFU problemlos hoch- und herunterfahren, ohne die Druckverhältnisse nennenswert zu beeinflussen. Das RLT-Gerät übernimmt die Zu- und Abluft im Plenum, eine Regelklappe in der Rückluftleitung stabilisiert den Druck in Plenum und Reinraum.
Über drei Tage wurden Differenzdruck und Partikelkonzentration (≥ 0,5 µm) aufgezeichnet. Die Nachtabsenkung ist außerhalb der Arbeitszeiten von 7:00 bis 17:00 Uhr aktiv.
Gemessen wurde mit einem Partikelzähler mit 1,0 CFM Volumenstrom – also mit einem deutlich höheren Probenvolumen als bei den für das kontinuierliche Monitoring üblichen 0,1-CFM-Geräten. Die Ergebnisse wurden für eine eindeutige Interpretation auf Werte pro Kubikmeter umgerechnet.
Die wichtigsten Erkenntnisse:
Einschränkend ist zu sagen, dass der Partikelzähler an einer festen Position stand und die Messung daher nicht zwingend für den gesamten Raum repräsentativ ist.
Die Nachtabsenkung führt zu einer erheblichen jährlichen Energieeinsparung. Ein geringerer Umluftvolumenstrom außerhalb der Betriebszeiten senkt nicht nur den Strombedarf der Ventilatoren, sondern auch den Kühlbedarf der Anlage. Für diesen Reinraum liegt die jährliche Einsparung bei rund 50.250 kWh.
Die bisherigen Messungen deuten darauf hin, dass sich der Nachtvolumenstrom sogar weiter reduzieren lässt, ohne die Partikelkonzentration negativ zu beeinflussen. Kuijpers und Lavans prüfen das derzeit gemeinsam – ganz im Sinne von Abschnitt 4.12 („Monitor, review and feedback”) der ISO 14644-16, der eine kontinuierliche Optimierung empfiehlt.
Demand Controlled Filtration muss nicht zwingend auf aufwendiger Sensorik wie Partikelmessung oder Personenerfassung beruhen. Auch eine einfache zeitgesteuerte Regelung kann bereits erhebliche Energieeinsparungen bringen. Das Praxisbeispiel zeigt: Mit überschaubarem Aufwand lässt sich ein großer Nachhaltigkeitseffekt erzielen – ohne Kompromisse bei Qualität und Sicherheit des Reinraumprozesses.
Sie möchten wissen, wie viel Energie in Ihrem Reinraum steckt? Nehmen Sie gerne Kontakt auf, über Michael Habenicht, Niederlassungsleiter Deutschland mhabenicht@kuijpers.com
Quellen
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