Energetická účinnost v čisté místnosti vyžaduje inženýrské znalosti a nejmodernější měřicí techniku

Optimalizace energie v čistém prostoru klade vysoké nároky, protože za žádných okolností nesmí úspora energie vést ke snížení přísně stanovených mezních hodnot. Příklady toho najde návštěvník na veletrhu čistých prostor Cleanzone v úterý/středu, 17. + 18.10.2017, ve Frankfurtu nad Mohanem.

Jelikož vždy záleží na konkrétním zadání, lze základní postup nejlépe demonstrovat na příkladu z praxe: V zde představovaném případě nejdříve odborníci na čisté prostory zaznamenali hlavní body. Šlo o farmaceutickou výrobu s provozem podle GMP podmínek. Na výrobní ploše přes 1500 metrů čtverečních bylo třeba zřídit čisté místnosti různých tříd (A/B, B, C, D), přičemž bylo nutné bezpečně zabránit křížové kontaminaci a splnit vysoké požadavky na chladicí zatížení.

Externí inženýři vypracovali ve spolupráci s budoucím uživatelem různé koncepty. Hlavním cílem bylo procesně optimalizované plánování včetně posouzení ekonomické efektivnosti — a to zejména klimatické a ventilační techniky.

Nakonec bylo rozhodnuto pro větrání čistých prostor pomocí decentralizovaných cirkulačních zařízení s integrovanými topnými a chladicími registry. Měla být umístěna v prostoru mezi stropy a vybavena trvalým HEPA filtrem (High Efficiency Particulate Air filter). Cirkulační zařízení měla být napájena z centrálního ventilačního systému s předpřipraveným podílem čerstvého vzduchu. Přidalo se sofistikované klimatizační řešení s rekuperací tepla v centrálním větracím zařízení a možností „volného chlazení“ při výrobě chladu. To znamená, že když je venku chladno, tento chlad se využívá k ochlazování vzduchu.

Tímto způsobem lze několik měsíců v roce vypnout chladicí zařízení; postačí udržovat provoz potřebných čerpadel. U konečného konceptu bylo možné velikost zařízení centrální klimatizace zhruba o 70 procent snížit ve srovnání se systémem s přímým větráním a odsáváním čistých prostor. Topení a chlazení pomocí decentralizovaných cirkulačních zařízení zajišťuje podle potřeby řízení — a tím i energeticky optimalizovaný provoz celého systému. Protože právě u takto jemně laděného řízení jsou rozdíly tlaku mezi čistšími a méně čistými oblastmi pod stálým dohledem a následným řízením, jsou křížové kontaminace od začátku vyloučeny nebo by mohly nastat pouze při hrubém nesprávném ovládání.

Úspory energie v popsaném stylu jsou obecně možné ve všech odvětvích, která vyrábí v čistých prostorách. Celý systém čistých prostor lze totiž považovat za propojenou jednotku — s řadou nastavovacích prvků na mnoha místech. Mimo potenciálu úspor v ventilační a klimatizační technice však hlavní roli hraje velikost a třída čistého prostoru, které určují spotřebu energie. Proto je od začátku nutný procesně optimalizovaný plánovací přístup.

„Optimalizace je spojena s jistým opatrným přístupem k hranici,“ vysvětluje Johann Möslacher, diplomovaný inženýr ve společnosti DITTEL Engineering, Ried. „Speciálně v čistých prostorách to například znamená snížení počtu výměn vzduchu, snížení rozdílů tlaku mezi jednotlivými zónami nebo definování procesu do nižší třídy čistého prostoru. To rychle vyvolává obavy z překročení určitých norem, předpisů a jejich mezních hodnot. Proto je často tendence k nadměrnému dimenzování systémů a zařízení, aby byla všechna kritéria jistě splněna. Inženýrské práce spočívají právě v tom, že je třeba tyto aspekty zpochybnit a navrhnout systémy tak, aby byly hodnoty dodrženy, ale nebyly překročeny mnohonásobně. To je správný přístup k energetické optimalizaci.“

Také dodatečný zásah do stávajícího systému čistého prostoru může přinést úspěch — například při výrobě masti: u cirkulačního zařízení pro turbulence-šetrný odvod vzduchu (TAV) bylo možné snížením rychlosti proudění z 0,45 na 0,20 metru za sekundu během období bez výroby dosáhnout úspory energie o 32 procent. Náklady na testování a kvalifikaci ve výši 11 000 eur se při roční úspoře nákladů 6 000 eur vrátí za dva roky.

Většinou dostupné možnosti úspor je třeba rozumně využít. K tomu je nutné provádět kontinuální srovnání plánovaného a skutečného stavu a zapojit nové technické možnosti do úvah. Klíčové však zůstává: samotné konvenční měřiče energie nestačí. Pro smysluplné zaznamenání relevantních dat v čistém prostoru je potřeba speciální know-how o čistých prostorách. S jeho zohledněním lze — například v řádu desítek procent — ušetřit na stávajících zařízeních a ve srovnání s konvenčním „standardním“ designem až padesát procent při důkladně promyšlené nové koncepci.

To, že energetická účinnost a vysoké standardy kvality v čistém prostoru nemusí být v rozporu, ukazuje průmysl na veletrhu Cleanzone 17. a 18. října ve Frankfurtu nad Mohanem. Například v modulu Měření: Zařízení + Projektová kvalifikace na kongresu Cleanzone se představují nejmodernější měřicí metody. Návštěvníci Cleanzone si tak v říjnu odnesou přehled a vrátí se s konkrétními koncepty a působivými příklady z praxe do svých provozů.