Hermann-Rietschel-Institut, Technische Universität Berlin

Afbeelding 1: Onderzoeks-steriele kamer met turbulente verdunningsstroom (TVS)

Afbeelding 2: Onderzoeks-klasse 100 cleanroom met turbulentiearme verdringingsstroom (TAV)

Afbeelding 3: Visualisatie van het omverwerpen van een obstakel in een turbulentiearme verdringingsstroom

Afbeelding 4: Visualisatie van het terugstroomgebied onder een obstakel in een turbulentiearme verdringingsstroom

Afbeelding 5: Visualisatie van de verstoring van een persoon in een turbulentiearme verdringingsstroom

Afbeelding 6: Onderzoeksoperatie aan het HRI met persoonsimulatoren

Afbeelding 7: Deelnemers aan de training in de cleanroom

Het Hermann-Rietschel-Institut (HRI), vakgebied Gebouw-Energie-Systemen van de Technische Universiteit Berlijn, is voortgekomen uit de door Hermann Rietschel in 1885 opgerichte „Proefstation voor verwarming- en ventilatie-inrichtingen“. Het is het oudste universiteitsinstituut ter wereld op zijn vakgebied.

De onderzoeksactiviteiten en onderzoeksresultaten van het HRI bepalen de ontwikkeling van de verwarming- en luchtbehandelingstechniek in Duitsland en dragen onder andere bij aan de ontwikkeling van normen en richtlijnen. Sinds juni 2011 leidt Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel de leerstoel en heeft hij de focus gelegd op het minimaliseren van de spanningsvelden tussen comforteisen, hygiënisch binnenklimaat en energie-efficiënte installatietechniek. In dit verband wordt ook vooral onderzoek gedaan naar schone ruimten (cleanrooms en ruimten in de gezondheidszorg).

Op een totaal van 1800 m² bevinden zich een collegezaal, seminarzalen, werkplaatsen, kantoorruimten, een eigen rekencluster met 400 rekencernen voor numerieke simulaties en meerdere proefhallen van 6 tot 8 meter hoog. Voor het onderzoeken van verschillende vraagstukken beschikt het HRI over bijbehorende testopstellingen, meetapparatuur en software.

Naast generieke luchtstroomlaboratoria zijn er ook twee onderzoeks-cleanrooms en een onderzoeks-operatieruimte beschikbaar.

Onderzoeks-cleanroom bij het HRI

Voor experimenteel onderzoek beschikt het HRI over een hoogmodulair onderzoekslaboratorium. Op een oppervlakte van 75 m² zijn twee cleanrooms met bijbehorende sluizen ondergebracht (afbeeldingen 1 en 2). De configuratie dekt met haar mogelijkheden ongeveer 90% van de in de praktijk geïnstalleerde gevallen van cleanrooms – hiermee is deze onderzoeks-cleanroom uniek in Duitsland.

Luchttechnisch worden twee beschermconcepten toegepast: Eén cleanroom is uitgerust met turbulente verdunningsstroom (TVS, afbeelding 1) via draldurchlazen en recirculatie-filter-ventilatie-units met H14-filters. De tweede cleanroom (afbeelding 2) wordt geventileerd via een turbulentiearme verdringingsstroom (TAV) met volledig vlakke filter-ventilatie-units met U15-filters en een dubbele vloer. De aangesloten luchtbehandelingsinstallatie (LBI) maakt volumestromen tot 13.000 m³/h mogelijk. Samen met het recirculatiepercentage van de FFUs is een tot 600-voudige verversing van de lucht mogelijk in de TAV-cleanroom. Om kruiscontaminatie te voorkomen, is een drukgelaagdheid gerealiseerd van schonere naar minder schone ruimten, telkens 15 Pa ± 5 Pa. De temperaturen kunnen worden geregeld tussen 16 en 24°C met een tolerantie van ± 0,1 K, en de relatieve luchtvochtigheid tussen 40 en 60% met een tolerantie van ± 10%.

Een bijzondere kracht van het HRI is de visualisatie van stromingen, waarbij verschillende methoden worden toegepast (afbeeldingen 3, 4 en 5).

Onderzoeks-operatieruimte bij het HRI

Sinds 2018 beschikt het HRI over een eigen onderzoeks-operatieruimte (afbeelding 6). In deze volledig luchttechnisch uitgeruste ruimte kunnen vrijwel alle soorten luchtstroomconcepten worden gerealiseerd: naast de gebruikelijke turbulente verdringingsstroom voor operaties is ook mengluchtventilatie met acht individueel regelbare toevoeropeningen en zelfs bronventilatie mogelijk. Via vrij in te richten luchtopeningen kunnen ook lokale toevoer- en afvoeropeningen worden gerealiseerd. In dit laboratorium wordt experimenteel onderzocht hoe operatieluchtbehandeling effectiever en efficiënter kan worden gemaakt om zo de veiligheid van patiënten en personeel maximaal te waarborgen.

Opleidingsaanbod

Eenmaal per jaar vindt aan het instituut de bijscholing „Systemen en concepten van cleanroomtechniek“ plaats (afbeelding 7). Hoewel de theoretische basis van cleanroomtechniek uit de literatuur algemeen bekend is, wijken de daadwerkelijke processen in de cleanroom meestal sterk af. Deze discrepantie tussen theorie en praktijk wordt in de bijscholing vooral getoond door middel van experimentele oefeningen, waardoor de verschillen tussen ideale en werkelijke stromingsprocessen in cleanrooms direct worden ervaren. Voor de bijbehorende probleemvelden in de drie thema-blokken stromingsvormen, aerosol- en filterfysica en gebouwautomatisering/drukbeheersing worden oplossingsvoorstellen gepresenteerd en overgedragen. De volgende driedaagse training vindt plaats in september 2019 in het onderzoekslaboratorium van het Hermann-Rietschel-Institut.