Cleanroom HVAC-ontwerpen

Wat is een HVAC cleanroom?

HVAC staat voor verwarming, ventilatie en airconditioning. Het is een algemene term voor comfort binnenshuis, die zorgt voor de luchtkwaliteit binnenshuis (luchtwisselingen per uur, temperatuur en vochtigheid).

Conventionele HVAC vs. cleanroom HVAC

Net als standaard HVAC regelt de HVAC van een cleanroom de temperatuur en vochtigheid op verschillende nauwkeurigheidsniveaus om een comfortabele omgeving te creëren. Naast comfort onderscheiden cleanroom HVAC's zich van conventionele systemen door hun grotere luchttoevoer, luchtstromingspatronen, het gebruik van hoogrendementsfilters en ruimtedrukregeling. De grotere luchttoevoer zorgt voor meer luchtwisselingen per uur, waarbij HEPA-gefilterde lucht vele malen per uur in de cleanroom circuleert. Ter vergelijking: een conventioneel HVAC-systeem telt meestal twee tot vier luchtwisselingen per uur, terwijl dit in een cleanroom kan variëren van 15 tot 250 of meer.

HVAC-ontwerpen voor cleanrooms vereisen kennis van regelgeving, richtlijnen voor reinheidsniveaus, luchtstroom, ruimtedrukregeling, temperatuurregeling, vochtigheidsregeling en boekhouding van processen die binnen plaatsvinden.

De ventilatiekanalen zijn ook anders en vereisen technische kennis. De HVAC moet ook het juiste drukverschil handhaven om te voorkomen dat er lucht weglekt van een minder schone zone naar een schonere zone binnen de cleanroom.

HVAC-systeem vs. HVAC-eenheid

Mensen verwarren vaak HVAC-systemen met HVAC-luchtbehandelingskasten (AHU). De luchtbehandelingskast is eenvoudigweg de behuizing waarin de lucht wordt verwarmd, gefilterd en gekoeld. Het omvat DX-koelspoelen, koelwaterspoelen, spoelen voor elektrische verwarming of warmwaterverwarming en luchtbevochtigers. Het HVAC-systeem is, zoals de naam al zegt, het hele systeem, dat de luchtbehandelingskast omvat, maar ook het leidingwerk, de diffusor, de HEPA-filters, de luchtretour en het regel- en bewakingssysteem.

Het juiste systeem kiezen/ontwerpen

Het HVAC-ontwerp wordt bepaald door de vereiste reinheid van de ruimte (ISO-klasse), maar ook door de vereiste temperatuur, vochtigheid en drukverschil. Deze omstandigheden worden bepaald door het proces in de cleanroom en het comfort van het personeel dat in de ruimte werkt.

Luchtstroom (CFM)

De eerste vraag die je cleanroomleverancier of -fabrikant je zal stellen is hoeveel luchtwisselingen per uur je nodig hebt in je cleanroom om de vereiste luchtstroom (CFM: cubic feet per minuut) te berekenen. Dit is geen eenvoudige vraag om te beantwoorden. Natuurlijk zijn er op internet calculators te vinden voor het aantal luchtwisselingen per uur (ACH) in cleanrooms, maar onthoud dat dit slechts schattingen zijn. In feite moet een HVAC-ingenieur voor cleanrooms met meer gegevens rekening houden in de berekening om de juiste CFM te berekenen. De reden waarom de CFM moeilijk te bepalen is, is omdat er rekening moet worden gehouden met de volgende elementen:

• het reinheidsniveau (aantal deeltjes per kubieke voet lucht) waarbinnen de cleanroom moet blijven: vaak bepaald door de cleanroomklasse (ISO 5-6-7-8, GMP A-B-C, enz.).
• het aantal mensen dat in de cleanroom werkt: 70 tot 80 procent van de cleanroomvervuiling wordt gegenereerd door de cleanroomoperators: hoe meer mensen er binnen zijn, hoe vuiler het wordt,
• en hoe meer luchtverversingen per uur nodig zijn
• de grootte van de cleanroom en het aantal kamers binnenin
• de apparatuur, het meubilair en de voorraden in de cleanroom, aangezien deze luchtdeeltjes en verontreiniging genereren
• de warmtewinst
• beweging van mensen en materiaal in en uit de cleanroom

Temperatuur en vochtigheid

De nauwkeurigheid van temperatuur en relatieve vochtigheid (RV) (+/-) is ook een belangrijke factor in het ontwerp van de HVAC.

De warmte die wordt geproduceerd door zowel de gebruikers als de apparatuur moet worden gecompenseerd door de airconditioning. Daarom is het belangrijk om te weten hoeveel mensen er in de cleanroom zullen werken, welke apparatuur er staat en hoeveel warmte deze genereert (watt).

Bovendien is, afhankelijk van het proces dat plaatsvindt in de cleanroom, temperatuur- en vochtigheidsregeling soms cruciaal en moet deze zo nauwkeurig zijn als ±0,25°C en ±2%.

Drukverschil

De meeste cleanrooms worden onder positieve druk gehouden (behalve bij gevaarlijke producten, die onder negatieve druk moeten worden gehouden). Dit betekent dat de lucht uit de ruimte stroomt in plaats van erin, waardoor wordt voorkomen dat ongefilterde lucht of luchtdeeltjes de cleanroom binnenkomen. Het HVAC-systeem is verantwoordelijk voor het creëren van drukverschillen om drukcascades tussen de divisies van de cleanroom en de buitenkant van de cleanroom te voorkomen.

Bij het ontwerp van het HVAC-systeem moet rekening worden gehouden met de aanwezigheid van een zuurkast of een bioveiligheidskast (BSC), omdat sommige BSC's de lucht naar buiten afvoeren (gevaarlijke medicijnen of andere chemicaliën), waardoor de ruimtedruk uit balans raakt. Om de juiste druk in de cleanroom te handhaven, moet de luchtafvoer worden gecompenseerd met verse lucht.

Beperkingen in ruimte

De luchtbehandelingskast kan horizontaal of verticaal worden geplaatst. Hij kan ook op de vloer naast de cleanroom of op het dak van de cleanroom worden geplaatst.

Een andere optie is om hem door de HVAC-leverancier te laten voormonteren en hem in één stuk te laten verzenden, klaar om ter plekke te worden geïnstalleerd. Sommige fabrikanten bieden ook de mogelijkheid om ze ter plaatse te monteren, wat interessant is als er ruimtegebrek is. Voor eenvoudiger onderhoud zijn er zelfs HVAC walk-in units op de markt.

Hopelijk heeft dit advies geholpen bij het verduidelijken van de centrale rol die HVAC speelt in elke cleanroom en zal het niet op de lange baan worden geschoven bij toekomstige projecten.

Cleanroom fabrikant

Xuzhou Jiesen Environmental Protection Technology Co, Ltd is gespecialiseerd in het leveren van hoogwaardige luchtzuiveringsoplossingen en -producten voor diverse industrieën.

Het bedrijf houdt zich bezig met de productie en exploitatie van verschillende industriële luchtzuiveringsproducten en -apparatuur, waaronder producten zoals primaire, medium en hoogrendementsluchtfilters, chemische filters, FFU ventilatorfilterunits, hoogrendementsluchtuitlaten, luchtdoucheruimten, doorgeeframen, schone werkbanken en andere cleanroom- en ondersteunende zuiveringsproducten.

Deze producten worden op grote schaal gebruikt in industrieën en gebieden zoals elektronica, halfgeleiders, biofarmaceutica, voedselverwerking, nucleaire industrie, autoproductie, airconditioning en HVAC, en openbare ruimten.