Lucht- en stofdichte cleanrooms, een ontwerpvoorstel voor richtlijnen

Bij het vervaardigen van kleinste structuren, bijvoorbeeld in de productie van microprocessors, of in de klinische sector, bijvoorbeeld in operatiekamers, kunnen ernstige problemen ontstaan door verontreinigingen in de lucht. Bij het omgaan met problematische stoffen in onderzoek of productie moet worden gegarandeerd dat de omgeving geen belasting ondervindt. Hiertoe worden in klinische en industriële sectoren cleanrooms ingezet.


Bij het controleren van de luchtdichtheid van cleanrooms is gebleken dat de omhulzing van alle gemeten ruimten hoogst luchtdoorlatend is.
Na grondig onderzoek is vastgesteld dat er geen betrouwbare normatieve eisen bestaan voor de luchtdichtheid van cleanrooms. Op basis van onze kennis over luchtstromingen en drukbelastingen op gebouwen maken wij ons zorgen dat door deze lekkages in de omsluitingsvlakken hygiënische normen in kliniek- en laboratoriumomgevingen niet worden gehaald, of dat levende structuren oncontroleerbaar in de omgeving terecht kunnen komen. De vastgestelde ernstige gebreken aan de luchtdichte laag zouden met de gebruikelijke bouwtechnieken volgens de stand van de techniek kunnen worden opgelost.

De auteurs hebben tot nu toe diverse operatiekamers, isolatieruimten en onderzoeksruimten, waarin experimenten met virussen en gewijzigde genen worden uitgevoerd, evenals een productiefabriek uit de bouwsteenproductie, onderzocht. Cleanrooms worden ingedeeld in verschillende klassen en kenmerken zich doordat enerzijds bepaaldeeltjesaantallen en -groottes worden ondernomen en anderzijds geen gevaarlijke stoffen in de omgeving terechtkomen.
Het eerste wordt bereikt door een overdruk van bijvoorbeeld 10 Pascal te genereren en ervan uit te gaan dat 'gereinigde lucht' alleen via het ventilatiesysteem de ruimte binnenstroomt. Als geen kritische stoffen, zoals gewijzigde genen of virussen, in de omgeving mogen komen, wordt een onderdruk van bijvoorbeeld 10 Pascal gecreëerd. Men gaat er kennelijk van uit dat deze drukverhoudingen stabiel zijn en voldoende veilig om de gewenste afscherming
tegen de omgeving te bereiken. Het is echter zorgwekkend dat in Duitsland bij stormen met drukken op de gevels van 450 Pascal moet worden gerekend [Info van de Bauhaus Universiteit Weimar] en dat het beschermingssysteem dan niet effectief is als de omhulzing luchtlekkages naar buiten vertoont. Daarnaast zijn vanwege de grote onvolkomenheden hoog gedimensioneerde ventilatiesnelheden van de luchttechnische installaties nodig.
Deze veroorzaken bij dergelijke lekkages hogere bedrijfskosten (energie en filtermateriaal) in vergelijking met ruimten met kleine aangepaste luchtwisselingspercentages.
Om deze redenen achten wij het dringend noodzakelijk dat eisen aan de dichtheid van cleanrooms en de bijbehorende ventilatiesystemen worden gegarandeerd. Om de tijd tot het vaststellen van normen of richtlijnen te overbruggen, en de planner, componentenfabrikant en uitvoerder van cleanrooms ondersteuning te bieden bij het juiste ontwerp van de luchtdichte omhulzing en de ventilatietechniek, zijn de volgende eisen aan de luchtdichtheid van cleanrooms opgesteld per september 2007:

Eisen aan de luchtdichtheid van
Cleanrooms (Ontwerpconcept)
Stand september 2007
Opgesteld door: jung - gbw mbh: Daniel Jung
BlowerDoor GmbH: Paul Simons, Stefanie Rolfsmeier

1) In de planning moet voor cleanrooms een luchtdichtheidslaag worden gedefinieerd, gepland en schematisch weergegeven. Een concept voor het handhaven van de druk ten opzichte van aangrenzende gebieden bij verschillende bedrijfsstanden moet schriftelijk worden vastgelegd.
Minimaal beschreven bedrijfsstanden zouden moeten zijn:

a) Normale toestand
b) Rein- of desinfectiestand
c) Stroomuitval

2) Met betrekking tot de eisen aan de dichtheid van de omhullende constructie moet minimaal een q50 ≤ 0,3 m³/m²h worden aangehouden (zie DIN 4108 Deel 7). De q50 ≤ 0,3 m³/m²h is gekozen in navolging van de passieve bouwmethode, waarvan de grenswaarde bij een A/V-verhouding van 1 ligt op q50 ≤ 0,6 m³/m²h. Voor cleanrooms moet deze waarde nog verder worden aangescherpt. Waarden q50 ≤ 0,3 m³/m²h worden al bereikt in de woningbouw.

3) Alle aansluitnaden in de luchtdichtheidslaag moeten een voegdoorlaatcoëfficiënt kleiner dan 0,1 m³/mh(daPa²/³) hebben [zie DIN 4108 Deel 2: 2003-07].

4) Enkelvoudige lekken mogen niet groter zijn dan 1 mm².

5) Constructievoegen moeten volgens de stand van de techniek permanent luchtdicht worden uitgevoerd. [Zie EnEV]

6) Alle functionele voegen bij ramen en deuren voldoen aan DIN EN 12207 juni 2000, klasse 4.

7) De toegestane luchtwisselingsgraad n50 wordt bepaald uit de q50 ≤ 0,3 m³/m²h en de toegestane volumestroom van ramen en deuren.

8) De controle van de luchtdichtheidslaag vindt plaats volgens DIN EN 13829 en moet plaatsvinden zolang de luchtdichte laag nog toegankelijk is. Bij de metingen moet een testdruk van 200 Pascal worden aangehouden. (* In de hoogbouw wordt volgens DIN EN 13829 gemeten met een testdruk tot 100 Pascal, maar bij een testdruk van 200 Pascal is er meer zekerheid voor situaties met sterke wind en voor de duurzaamheid van afdichtingen dan wanneer slechts tot 100 Pascal wordt gemeten.) De constructies moeten worden ontworpen op een statische belasting van 450 Pascal, overeenkomend met een vlakbelasting van 0,45 kN/m².

9) Het ventilatiesysteem wordt volgens DIN 24194 getest op luchtdichtheid van de kanalen en afsluitmiddelen.