Kuby pro výzkum

perspektiva_LENA_pr

Výzkumné centrum LENA Laboratory for Emerging Nanometrology Technische univerzity Braunschweig zkoumá nanoměřicí techniky. Tým interdisciplinárních vědců se zvláště zabývá měřením trojrozměrných objektů v nanosvětě, které jsou například nezbytné pro další vývoj vysokovýkonných akumulátorů pro elektromobily. Nanometrologické centrum bude v budoucnu umístěno v památkově chráněné dvoupodlažní hale s přilehlou třípodlažní novostavbou. Návrh vychází od Meyer Architekten a RKW Rhode Kellermann Wawrowsky. Společnost pbr AG zajišťuje plánování technického vybavení.

Zatímco hala – bývalá hala pro spalovací motory – bude přestavěna na fyzikální laboratoře a měřicí místnosti, třípodlažní novostavba pojme kancelářské a seminární prostory. Jednopodlažný spojovací chodba spojuje novostavbu s existující budovou v prvním patře. Celkově je v laboratořích k dispozici plocha přes 1 400 m² pro laboratoře a velké přístroje. Laboratoře s obzvlášť vysokými požadavky, například pro citlivé využití jako vysokorozlišovací transmisní elektronová mikroskopie, čisté místnosti a měřicí místnosti s vysokou teplotní konstantou, budou umístěny v dvoupodlažním kubusu v hale. Přístup do čisté zóny je přes společnou přepážkovou oblast s několika odděleními a rostoucími stupni čistoty, mimo jiné teplotní přepážkou. Prostřednictvím této funkčního spojení specializovaných místností jsou technické instalace v této oblasti zhuštěny a optimalizovány.

Technická zařízení jsou umístěna v prvním patře severního křídla. Technická zařízení, která by mohla způsobit rušení ve výzkumné činnosti kvůli vibracím, jsou umístěna v nové kancelářské budově. Patří sem například zařízení pro zpětné získávání helia, chladicí a stlačený vzduch generující zařízení.

Větrání a klimatizace

Ve třech čistých místnostech s čistotou ISO 6 podle DIN EN ISO 14644-1 jsou kladeny velmi vysoké požadavky na čistotu vzduchu. Neustále řízená tlaková kaskáda od čistých místností přes přepážky a chodby až po hlavní chodby zajišťuje dodržování předpisů. Všechny tři místnosti jsou přístupné přes přepážku s integrovaným vzduchovým sprchou.

Pro větrání laboratoří je používán samostatný, na místě autonomně pracující regulační systém, který zohledňuje různé provozní podmínky odvětrávání, laboratorních skříní a místního odsávání. Mezi maximálním a minimálním provozem je zajištěna plynulá změna objemu vzduchu a odpovídající bilance vzduchu v místnosti. Vzhledem k nízkým povoleným rychlostem vzduchu v místnosti s vysokorozlišovacím transmisním elektronovým mikroskopem (HR-TEM), které jsou menší než 5 m/min, je zde přívod vzduchu realizován pomocí textilních vzduchových hadic. Znečištěný odpadní vzduch z laboratoří je odsáván samostatně.

Šest plnohodnotných klimatizačních systémů pro tři čisté a dvě měřicí místnosti splňuje zvláštní požadavky na stálost teploty a nízkou vlhkost. Například místnost 241 a vyžaduje v létě vlhkost vzduchu 50 % +5/-10 % a v zimě 40 % +5/-10 % při teplotě místnosti 20 °C +/- 1 K (odchylka < 0,2 K/h). Pro chlazení zařízení v laboratoři je využíváno centrálně vyráběné chladivo. K tomu je využívána samostatná potrubní síť s odlišnými provozními podmínkami než klimatické chlazení v budově.

Chladicí stroj má dva oddělené kondenzátory pro odvod přebytečného tepla z chladicí zátěže a elektrického pohonu kompresorů. Jeden kondenzátor slouží k rekuperaci tepla z výroby chladu. Přes tento kondenzátor lze dodat výkon cca 100 kW při teplotě 50 °C. Návratové chlazení probíhá přes adiabatic cooling na střeše, kde je při vysoké venkovní teplotě teploměr přenášející teplo znečištěn vodou. Tato odpařování na trubkovém registru zvyšuje účinnost zpětného chladiče.

Pro stěnové chlazení HR-TEM místnosti byl vybudován samostatný hydraulicky oddělený chladicí systém. Suchý systém s kapilárním trubkovým roštem na sádrokartonových nosných deskách byl instalován uvnitř na stěnové konstrukci s 10 mm silnou ochranou z hliníkových desek.

Elektrotechnika a zásobování médii

Budovy jsou napojeny z 20 kV kampusového kruhu přes střední napětí. Pro tento účel je zřízen nový energetický uzel se středotlakovou vypínací skříní, transformátory a hlavní rozvodnou sítí nízkého napětí.

Laboratoře jsou zásobovány centrálně i decentralizovaně potřebnými médii, například plyny jako helium, argon, dusík, kyslík, chlorovodík, xenon a neon. Pro laboratorní použití je k dispozici plně demineralizovaná voda s vodivostí 5 µS/cm, obsahem TOC 200 ppb a počtem mikroorganismů 100 KBE/10 ml.

Pro zpětné získávání spotřebovaného kapalného helia v budově je k dispozici zařízení na zpětné získávání helia. Plynný helium je nejprve zachyceno v přibližně 10 m³ sběrném balónu. Při odpovídajícím objemu je obsah sběrného balónu zpětně stlačen pomocí výškově řízeného vysokotlakého pístového kompresoru na maximálně 200 barů.