Auswirkungen der Klassifizierung auf den Reinraum

Um Personen zu helfen, die mit der Reinraumterminologie und den Normen weniger vertraut sind, finden Sie im Folgenden einige Elemente der Reinraumgestaltung, die von den Reinraumklassifizierungen beeinflusst werden.

WAS IST EINE REINRAUMKLASSIFIZIERUNG?
Die Klasse eines Reinraums wird durch die Konzentration von Partikeln verschiedener Größen zwischen 0,1 und 0,5 Mikron bestimmt, die in der ISO 14644-1 festgelegt ist.

Die ISO-Norm 14644-1 (ISO 5, 6, 7, 8) ersetzte 1999 (und überarbeitet 2015) die Klassifizierung nach Federal Standard 209 (Klasse 100; Klasse 10.000; Klasse 100.000), aber viele Unternehmen verwenden weiterhin die traditionelle Terminologie Klasse 100; Klasse 10.000; Klasse 100.000.

1) Die Anordnung und die Anzahl der klassifizierten Räume
Die Reinraumklassifizierung hat Einfluss auf die Gestaltung einer Einrichtung. So können Sie beispielsweise einen ISO-8-Reinraum direkt aus einer unkontrollierten Umgebung betreten. Andererseits benötigen Sie mindestens eine Schleuse (ich empfehle zwei), bevor Sie eine ISO-6-Umgebung betreten können. Es ist wichtig, dies bei der Planung Ihres Raums zu berücksichtigen.

2) Das HLK-System
Ein Reinraum besteht nicht nur aus Wänden und Decken. Das Herzstück des Reinraums ist das Luftbehandlungssystem (HVAC). Reinraum-HVACs unterscheiden sich von konventionellen Systemen durch eine erhöhte Luftzufuhr, Luftstrommuster, den Einsatz hocheffizienter Filter und die Druckbeaufschlagung des Raums. Um die erforderliche Luftreinheit zu erreichen, muss die Luft durch HEPA-Filter geleitet werden. Je niedriger die ISO-Klasse ist, desto häufiger muss die Luft durch den HEPA-Filter geleitet werden. Dies wird als Luftwechsel pro Stunde (ACH) bezeichnet. Der erforderliche Luftdurchsatz der Klimaanlage (Kubikfuß pro Minute (CFM)) wird also anhand des ACH-Wertes und des Raumvolumens berechnet.

2.1) Luftwechsel pro Stunde (ACH)
Um ein gewünschtes Reinheitsniveau im Reinraum zu erreichen, kombiniert das HLK-System Luftwechsel pro Stunde (ACH) mit HEPA-gefilterter Luft, die mehrmals pro Stunde in den Reinraum zirkuliert. Die erforderliche Luftwechselrate wird durch die zu erreichende ISO-Klasse bestimmt, wie unten dargestellt. Im Vergleich dazu führt ein herkömmliches HLK-System in der Regel zwei bis vier Luftwechsel pro Stunde durch, während es in einem Reinraum zwischen 10 und 250 oder sogar mehr sein können.

2.2) Luftstrom (CFM)
Sobald Sie die benötigte ACH und die Größe der einzelnen klassifizierten Räume in Ihrem Reinraum kennen, können Sie den ungefähren erforderlichen Luftstrom berechnen (CFM: Kubikfuß pro Minute)

2.3) HEPA-Filter
Je sauberer der Raum ist (ISO 5 gegenüber ISO 8), desto mehr HEPA-Filter sind erforderlich.

Im Allgemeinen kann ein HEPA-Filter 400 bis 700 CFM liefern. Jeder Filter ist anders. Prüfen Sie daher die Leistung der HEPA-Filter, die Sie in Ihrem Entwurf verwenden. Für unsere Berechnung werden wir den Durchschnittswert von 500 CFM verwenden.

Für einen kleinen Raum mit den Maßen 10' x 15' x 8', der 50 ACH (ISO 7) benötigt, benötigen Sie beispielsweise 1.000 CFM, also 2 HEPA-Filter.

2.4) Niedrige Luftrückführung
Im Allgemeinen benötigen Sie ungefähr die gleiche Anzahl von Rückluftfiltern für niedrige Luftmengen wie HEPA-Filter. Wie bei den HEPA-Filtern gibt es jedoch auch bei den Luftrückführungen Unterschiede. Die Anzahl der Luftrückführungen hängt von ihrer Kapazität ab, da jedes Modell auf dem Markt anders ist. Die Anzahl der Luftrückführungen kann höher oder niedriger sein als die Anzahl der HEPA-Filter, je nachdem, ob sie mehr oder weniger Luft verarbeiten können, als die HEPA-Filter in den Raum lassen.

2.5) Druckbeaufschlagung
In Reinräumen herrscht Überdruck, es sei denn, es handelt sich um gefährliche Produkte, die im Unterdruck gehalten werden müssen. Durch den Überdruck wird der Luftstrom aus dem Raum heraus- statt hineingezwungen. Das bedeutet, dass die Luft im Reinraum dazu neigt, aus dem Raum zu entweichen, anstatt hineinzukommen, wodurch verhindert wird, dass ungefilterte Luft oder Luftpartikel in den Raum gelangen.

Um eine Kontamination der Räume durch Partikel aus einer unkontrollierten Umgebung zu verhindern, fügen wir einen Vorraum zwischen dem klassifizierten Bereich und dem unkontrollierten Raum ein und erhöhen den Druck in diesem Vorraum, der wie eine Schleuse wirkt.

Die Druckdifferenz verhindert, dass Verunreinigungen und Partikel von der Seite mit dem niedrigeren Druck auf die Seite mit dem höheren Druck gelangen. Daher ist die Druckkaskade der Schlüssel zur Sauberkeit des Reinraums.

Bei gefährlichen Produkten ist jedoch der gegenteilige Effekt erwünscht: Der Druck ist negativ, um zu verhindern, dass Luft, die durch gefährliche Produkte kontaminiert sein könnte, aus dem Raum entweicht.

3) Vollständig bündiges Design, damit Sie Ihre Klasse halten können
Die vollbündige Ausführung wird in der ISO-Norm 14464-1 nirgends erwähnt; sie wird jedoch für die niedrigsten Klassen (ISO 7 und niedriger) dringend empfohlen. Dies erleichtert nicht nur den Validierungsprozess, sondern auch Ihre täglichen Reinigungsaufgaben. Das Erreichen der gewünschten Reinraumklasse bei der Inbetriebnahme und Zertifizierung ist eine Sache, aber den Raum Tag für Tag sauber zu halten, während Ihre Mitarbeiter darin arbeiten, ist eine schwierigere Aufgabe. Leicht zu reinigende Wände und vollständig flächenbündige Konstruktionen (Wand-zu-Wand-, Wand-zu-Decke- und Wand-zu-Boden-Verkleidungen, Fenster, Beleuchtung und Luftrückführungen) erleichtern die Wartungsaufgaben erheblich.