Innovativo e all'avanguardia

Fig 1: Le regolazioni delle zone si adattano individualmente agli orari di lavoro e di abbassamento.

Fig 2: La tecnologia per il funzionamento delle camere bianche deve essere pianificata in modo energeticamente efficiente.

Fig. 3: Controllo confortevole dell'impianto tramite touchpanel, tablet o smartphone.

Fig.4: Nell'utilizzo degli impianti di trattamento dell'aria, dovrebbe essere prestata attenzione alla cosiddetta "Life-Cycle Cost".

Dirk Steil

Axel Biewer

Sintesi tabellare

Quando si parla con gli operatori di camere bianche, si sente spesso lamentarsi: “La nostra camera bianca provoca costi operativi in una misura per noi imprevedibile; può aiutarci?”

Se si osservano più da vicino le camere bianche, si scopre che l'intera camera bianca, nonostante le diverse unità di utilizzo / orari, viene mantenuta operativa 24 ore su 24 e quasi 365 giorni all'anno senza interruzioni.

Quando si tratta di decidere quale fornitore riceverà l'appalto, nella fase decisionale spesso prevalgono ancora i costi di investimento. I costi operativi vengono raramente o solo durante il funzionamento in corso criticamente analizzati. Per non parlare delle emissioni di gas serra e altri inquinanti atmosferici.

Una volta costruita la camera bianca, gli errori di pianificazione possono essere corretti solo con uno sforzo temporale e finanziario sproporzionato, rendendo di solito possibile solo limitare i danni.

Panoramica

BECKER Reinraumtechnik mette in primo piano, nella pianificazione e nella costruzione di camere bianche chiavi in mano, non solo i costi di investimento, ma anche il cosiddetto calcolo “Total Life Cycle Cost”: oltre ai costi di investimento vengono illustrati anche i costi energetici e, in particolare, i costi previsti per manutenzione e riparazioni.

Solo attraverso questa rappresentazione, l'operatore ottiene un'indicazione sui costi di vita della sua camera bianca.

Per ottimizzare l'efficienza energetica, di seguito vengono mostrati e valutati 6 esempi.

1. Regolazione delle zone con gestione dinamica del volume d'aria

I flussi volumetrici di aria in mandata delle singole zone di utilizzo vengono regolati e controllati tramite regolatori elettronici di flusso compatibili con bus. Attraverso il bus di dati, ogni regolatore di flusso trasmette costantemente tutti i parametri di funzionamento al sistema di controllo programmabile (DDC). Qui, le posizioni delle valvole vengono confrontate con il valore di riferimento inserito, generando quindi un segnale di controllo per il ventilatore.

Nel sistema di controllo è previsto un programma di temporizzazione modificabile, che consente di passare automaticamente dalle zone di utilizzo normali a quelle di abbassamento. Inoltre, l'utente può attivare sul display del sistema di controllo lo scenario desiderato secondo necessità. Questa facilità di utilizzo si è dimostrata particolarmente efficace nella pratica, soprattutto in presenza di orari di utilizzo / zone difficili da pianificare. (vedi Fig. 1)

Vantaggi del sistema:

- Controllo su misura del ventilatore, in modo che, secondo il principio “quanta meno energia possibile e solo quella necessaria”, venga fornita solo l'energia di azionamento effettivamente richiesta dal ventilatore.

- Funzionamento di abbassamento personalizzato delle diverse zone di utilizzo con un sistema di trattamento aria centrale.

- Regolazione dinamica dei flussi volumetrici anche con caratteristiche di impianto variabili, ad esempio a seguito di riduzione del volume d'aria in modalità di abbassamento o aumento dell'inquinamento del filtro.

- Visualizzazione dei flussi volumetrici effettivi sul display del sistema in m³/h.

- Avviso e/o allarme in caso di superamento dei limiti.

- Il sistema di trattamento aria si regola automaticamente sul punto di funzionamento energeticamente ottimale, riducendo significativamente i tempi di messa in funzione.

- Rumorosità operativa ridotta e tempi di vita più lunghi dei filtri grazie alla modalità di abbassamento.

2. Concetto di deumidificazione

L'aria deve essere generalmente raffreddata con un sistema di refrigerazione al di sotto del punto di rugiada rilevante per il processo di deumidificazione, affinché l'umidità condensata nel flusso d'aria (effetto “bottiglia di Coca-Cola”).

Poiché di norma il fabbisogno di aria esterna, necessario per il mantenimento della pressione, rappresenta l'unico fattore influente sull'umidità dell'ambiente, consigliamo, per motivi energetici, di raffreddare solo questa quota minima di aria esterna per la deumidificazione sotto il punto di rugiada, anziché l'intero flusso di aria in mandata. (vedi Fig. 2)

Vantaggi del sistema:

- Ad esempio, considerando una camera bianca con ricircolo d'aria senza aria di processo e condizioni ambientali di 21 °C e 50% di umidità relativa, è possibile risparmiare fino al 40% di potenza di raffreddamento rispetto alla deumidificazione dell'intero flusso di aria in mandata, raffreddando solo la quota di aria esterna con una temperatura di circa 10 °C.

- Nessuna perdita di energia dovuta al riscaldamento successivo dell'aria deumidificata da circa 10 °C a almeno 16 °C (limite minimo di aria in mandata).

3. Regolazione delle zone con condizioni variabili

Per impianti con più zone di utilizzo, si consiglia di non collocare i registri di raffreddamento e riscaldamento centralmente nel sistema di trattamento aria, ma di assegnarli decentralmente alla zona di alimentazione corrispondente.

In questo caso, si prevedono sensori di temperatura e/o umidità separati, che consentono di controllare le valvole di regolazione dei rispettivi registri di raffreddamento / riscaldamento in modo adeguato, in modo che ogni zona venga climatizzata in modo orientato all'uso, in modalità normale / abbassamento.

Nel sistema di controllo è previsto un programma di temporizzazione modificabile, che permette di passare automaticamente dalle zone di utilizzo normali a quelle di abbassamento. Inoltre, l'utente può attivare sul display del sistema di controllo lo scenario desiderato secondo necessità. Questa facilità di utilizzo si è dimostrata particolarmente efficace nella pratica, soprattutto in presenza di orari di utilizzo / zone difficili da pianificare. (vedi Fig. 3)

Vantaggio del sistema:

- Funzionamento di abbassamento personalizzato per zone di utilizzo diverse, tramite variazioni delle soglie di regolazione / tempi di inattività (ad esempio 21 °C e 50% di umidità relativa in modalità normale, o 16-26 °C e 40-60% di umidità relativa in modalità di abbassamento), con un solo sistema di trattamento aria centrale.

4. Concetto di bloccaggio

Per minimizzare i rischi di trasporto di particelle (contaminazione incrociata) dal settore meno pulito a quello più pulito, nelle camere bianche si bloccano di solito le porte tramite un cosiddetto controllo di accesso, in modo che possa essere aperta solo una porta alla volta.

Un sistema innovativo utilizza questa funzione: durante la modalità di abbassamento, tramite comunicazione tra tecnologia MSR e controllo delle camere di passaggio, l'accesso alla zona viene automaticamente bloccato, prevenendo così il rischio di contaminazione da parte delle persone durante questo periodo. Dopo il ripristino del funzionamento normale, la porta del settore viene riaperta con un ritardo temporale, in base al tempo di recupero delle stanze e al comportamento di commutazione dell'impianto di trattamento aria. In caso di pericolo per la vita e l'incolumità, il blocco può essere disattivato tramite una funzione di emergenza integrata nel vano porta. Se necessario, questa funzione di blocco dipendente dall'uso può essere anche protetta da password.

Vantaggio del sistema:

- Con un minimo sforzo di regolazione, durante la modalità di abbassamento si possono escludere rischi di contaminazione senza compromettere la protezione delle persone.

5. Concetto di recupero di calore / entalpia

In un impianto energeticamente efficiente, anche le risorse disponibili, come i flussi di aria esterna e di scarico, dovrebbero essere utilizzate per il condizionamento degli ambienti.

Per questo motivo, in pratica si è dimostrato efficace un sistema di trattamento aria non convenzionale, con una combinazione di sezioni di mandata, di scarico, di aria esterna e di scarico di ricupero termico, con recupero energetico rekuperativo. (vedi Fig. 4)

Vantaggi del sistema:

- Per il condizionamento degli ambienti, si utilizza in prima sequenza aria esterna a costo neutro e, in seconda sequenza, energia primaria a costo elevato.

- Grandi superfici di scambio termico con un volume relativamente basso di aria esterna e di scarico, consentendo un'efficienza di circa l'80% con una perdita di pressione comparativamente bassa.

- Rapporto costo / beneficio ottimale rispetto ad altri sistemi di recupero di calore.

- Uso affidabile di scambiatori di calore a piastre a flusso incrociato anche con scarico contaminato.

- Tutte le innovazioni riunite in un sistema centrale di trattamento aria.

6. Concetto di barriera

In conformità alla EN ISO 14644-4, le aree più pulite rispetto a quelle meno pulite sono protette da differenze di pressione significativamente inferiori ai consueti 5-20 Pa, purché all'interno di un'apertura di sovrappressione definita tra le classi di purezza si possa dimostrare un flusso di spostamento turbolento inferiore a 0,2 m/s — equivalente a una differenza di pressione inferiore a 0,1 Pa.

Se si esclude il possibile flusso di aria di scarico o perdite inevitabili nel locale, il fabbisogno di aria esterna in questo innovativo sistema di barriera non viene più determinato dalla differenza di pressione, ma solo dal numero di persone.

Prendendo come esempio una camera bianca di 100 mq di superficie, con una presenza costante di massimo 6 persone, il fabbisogno di aria esterna per questa camera, calcolato con un flusso massimo di 50 m³/h per persona, si ridurrebbe da 900 m³/h a 300 m³/h, e la potenza di raffreddamento per la deumidificazione da circa 9 kW a circa 3 kW.

Vantaggi del sistema:

- Si può ridurre del circa il 70% il fabbisogno di aria esterna e i relativi costi energetici.

- In base ai carichi termici dell'ambiente, si può rinunciare completamente al riscaldamento dell'aria.

- Le dispersioni d'aria e i rischi di contaminazione correlati possono essere rilevati anche con tecnologie di misurazione ad alta risoluzione (± 0,05 m/s), anche con le porte aperte, migliorando la gestione delle perdite di spazio.

- Le dispersioni d'aria e i rischi di contaminazione possono essere verificati più affidabilmente in entrambe le direzioni tramite tecniche di misurazione bidirezionali.

- Nessun problema esterno come il rischio di variazioni di pressione di riferimento nel sistema di pressione differenziale.

- Con un minimo sforzo di sensori, si possono minimizzare sia i costi energetici sia i rischi di contaminazione.