Personeelschleusen voor cleanrooms: kleiner is vaak duurder

Personeelschleusen voor cleanrooms: kleiner is vaak duurder

Het sluisensysteem vormt voor veel exploitanten van cleanrooms vooral een ongunstige kostenfactor: Want terwijl de cleanroom economisch meetbare voordelen biedt, vergt de gecontroleerde toegang vooral ruimte en onderhoud, zonder voelbare productiviteit. De oplossing om personeelsdeuren zo klein mogelijk te houden, kan bedrijven echter al op middellange termijn duur komen te staan. Dat laat Florian Dittel, CTO van Dittel Engineering, zien in een wetenschappelijke toelichting. De resultaten en toepassingsgebieden presenteert hij op het Cleanzone Congres op 24 en 25 oktober 2012 in Frankfurt.

In zijn met de Albert-Tichelmann-Preis van de VDI bekroonde scriptie heeft Dittel een formule ontwikkeld om de economisch optimale grootte van personeelsdeuren voor cleanrooms te berekenen. “Het idee ligt voor de hand om de basisoppervlakte van luchtsluizen zo klein mogelijk te houden uit kostenoverwegingen. Om de jaarlijkse kosten van een personeelsdeur, of het nu bedrijfskosten of investeringskosten zijn, daadwerkelijk laag te houden, is het echter noodzakelijk om alle invloedsfactoren al in de vroege fase van de planning te identificeren, te beoordelen en in de planning te verwerken,” legt de expert uit.

Stuurparameter Grootte

Hoewel de personeelsdeur onmisbaar is voor het gebruik van cleanrooms en daarbij een aanzienlijke kostenpost vormt, was er tot nu toe geen rekenmodel voor de efficiënte inrichting, bouw en exploitatie ervan. Dittel toont nu aan dat de totale kosten van een personeelsdeur niet alleen mathematisch kunnen worden weergegeven, maar dat ook de grootte ervan, die een doorslaggevende invloed heeft op de ideale en kostenefficiënte bedrijfsvoering, precies kan worden berekend. Voor de berekening van de kosten rondom planning, bouw en bedrijf worden in principe de volgende punten meegenomen:

Investering
- Algemene huurkosten voor gebouwen
- Investeringskosten van de verschillende vakgebieden

Bedrijfskosten
- Persoonsgebonden kosten
- Reinigingskosten
- Onderhoudskosten
- Bedrijfskosten van de luchtbehandelingsinstallatie (LTA)

Specifieke kostenrelevante invloedsfactoren van personeelsdeuren
- Industriebranche
- Reinheidsklasse
- Hoeveelheid toevoerlucht
- Verbrauchsmaterialien
- Aantal personen
- Kledingwisseltijd
- Bouwgrootte en basisoppervlakte

Deze factoren zijn voor het bedrijf van de personeelsdeur verschillend van invloed.

Hoofdfactor Personeel

De met afstand belangrijkste kostenpost van elke personeelsdeur is het personeel zelf. Ongeacht de grootte en aard van de deur bepaalt deze post vooral de jaarlijkse bedrijfskosten. Hij is daarom bijzonder belangrijk voor de conceptie van een deur. De kosten ontstaan door de duur van het omkleden en de daardoor ontstane wachttijden. Daarnaast hangen factoren zoals de hoeveelheid cleanroomkleding en verbruiksartikelen, evenals de reiniging van de deur, af van het aantal personen.

Concrete voorbeelden verduidelijken hoe personeelssterkte en grootte van de deur met elkaar correleren: Zo ligt bij een door Dittel berekende bedrijfsvoering met 130 gebruikers van een klasse 8 cleanroom volgens EN DIN ISO 14644-1 de ideale basisoppervlakte van de luchtsluis tussen 95 en 170 m². Omdat het onderzochte bedrijf in twee shifts werkt, ontstaan wachttijden bij het omkleden, wat, zoals hierboven vermeld, hogere personeelskosten betekent. Wanneer deze worden meegerekend in de calculatie van de deurgrootte, komt de kostenefficiëntste bedrijfsvoering uit op 125 m². Reden: de grotere deur maakt het voor meer mensen mogelijk om zich om te kleden. Hierdoor wordt de ploegwisseling versneld, de wachttijden voor de deur verkort, de vertraging in het productieproces verminderd, biedt meer comfort voor de medewerkers en blijft de flexibiliteit bij veranderingen of groei van het bedrijf gewaarborgd.

Dat besparen tegen elke prijs duur kan uitpakken, bewijzen ook “zachte factoren” zoals scholing en comfort. Particuliere en microbiologische contaminaties zijn voor de mens niet zichtbaar. Zo onderschatten medewerkers vaak het contaminatierisico door verkeerd gedrag bij het inschleusen. Scholing en enige coulance bij kleding en ruimtegrootte kunnen op lange termijn kosten besparen: “Als instructies en comfort worden ingeperkt, loopt een bedrijf het risico dat medewerkers de personeelsdeur verkeerd of vaker dan noodzakelijk gebruiken, bijvoorbeeld voor korte pauzes, en daarmee het risico op contaminatie verhogen,” zegt Dittel.

Kenniscentrum Cleanzone

Deze en andere bedrijfseconomische aspecten, evenals zijn bedrijfseconomische formule in de concrete toepassing, presenteert Dittel in zijn lezing op het Cleanzone Congres in Frankfurt am Main. Op 24 en 25 oktober 2012 biedt dit kenniscentrum een overzicht van alle belangrijke onderwerpen van planning, bouw en bedrijf van cleanrooms tot technologische ontwikkelingen en toekomstperspectieven van de cleanroomtechniek. Het hoogwaardig congres vindt parallel plaats aan de vakbeurs Cleanzone, de nieuwe internationale vakbeurs voor cleanroomtechnologie. Hier presenteren fabrikanten uit de sectoren verbruiksartikelen, cleanroomtechniek, installaties en bouwonderdelen, evenals universiteiten en hogescholen.

Achtergrond: Luchtsluizen in de cleanroomtechniek

De in cleanrooms vereiste atmosfeer en luchtkwaliteit worden door de mens als grootste drager van deeltjes voortdurend belast. Sluisensystemen in combinatie met de luchtbehandelingstechniek vormen daarom een van de belangrijkste elementen in de cleanroomtechniek. Alleen de sluis maakt het mogelijk om de contaminaties in schone ruimten betrouwbaar te beheersen. Sluisen worden ingezet
- om de toegang tot een hogere reinheidsklasse mogelijk te maken zonder het proces daarin te beïnvloeden;
- voor het in- en uitsleusen van personen en voorwerpen;
- voor opslag en beschikbaarstelling van de cleanroomkleding;
- om het binnendringen van deeltjes- en microbiologische contaminaties te voorkomen.

De werkingsprincipes in de cleanroomtechniek verschillen in turbulentiearme verdringingsstroom (laminaire stroom), turbulente verdringingsstroom en gerichte stroom. Ze worden afhankelijk van het doel en de reinheidsklasse toegepast. Daarnaast worden drie verschillende concepten gebruikt om schone en minder schone gebieden in de cleanroom af te bakenen: In het verdringingsconcept zorgen gerichte luchtstromen voor een duidelijke scheiding tussen schoon en vuil, in het differentiedrukconcept voorkomt de regeling van de luchtdruk dat de gebieden vermengen, en in het barrièreconcept worden ondoordringbare afbakeningen zoals muren gebruikt.

Ongeacht het gekozen werkingsprincipe dient de personeelsdeur altijd als bufferzone tussen twee gebieden met verschillende reinheidsklassen en drukniveaus – bijvoorbeeld tussen cleanroom en buitenruimte of klasse B en C. In de personeelsdeur wordt op de “schone zijde” meestal gefilterde lucht ingeblazen via zogenaamde stoffilters en aan de “vuilere zijde” op vloerniveau weer afgezogen. Hiermee wordt voorkomen dat ongewenste contaminaties van buiten in de cleanroom worden gebracht.