Reinraumdesign: Plafonds en hun inbouw correct plannen en bouwkundig uitvoeren

1: Klemmkassettendecken zijn niet-beloopbare, hangende metalen plafonds. Verlichting en luchtuitlaten kunnen hier vrijwel vlak in het systeem geïntegreerd worden. (Copyright: Jens Distelberg)

Fig. 2: De Glatt Granulator GPCG is hier op een cleanroom-compatibele manier geïntegreerd in een gelaagde draagroosterconstructie. (Copyright: Glatt)

Fig. 3: De door Glatt ontwikkelde volledig gelaste reinraum-wasplaats van roestvrij staal komt volledig zonder siliconenvoegen en kan naadloos worden aangesloten op alle gangbare reinraumdeksystemen. (Copyright: Jens Distelberg)

Abb. 4: Verlichting, ventilatie-uitlaten, sprinklerkoppen en sensoren moeten, voor zover mogelijk, altijd vlak in de plafondsystemen worden ingebouwd. (Copyright: Jens Distelberg)

Heldere eisen in de huidige GMP-regelgeving en andere geldende voorschriften bepalen hoe een cleanroom moet zijn. In de praktische uitvoering worden ze geconfronteerd met de behoeften van de opdrachtgever en moeten bij de systeemkeuze worden meegenomen en ter plaatse in de uitvoering worden gerespecteerd. Een aanpak voor de realisatie van cleanroomplafonds wordt toegelicht door Ronny Töpfer, projectingenieur bij Glatt Ingenieurtechnik, Weimar.

Wat geldt bij de conceptie van deuren, beglazingen en wanden in de cleanroom, speelt natuurlijk ook een grote rol bij het cleanroomplafond: Alle planningsvragen moeten vóór de uitvoering van een verbouw- of nieuwbouwproject zorgvuldig worden uitgewerkt en in nauwe samenwerking met de klant worden verduidelijkt. Als onderdeel van het concept moeten vragen rond de installaties in het plafondgebied, zoals te gebruiken armaturen, plafondinstallaties en luchtuitlaten, al vroeg worden afgestemd. Het is cruciaal dat alle betrokken vakgebieden nauw bij het planningsproces worden betrokken. Glatt Ingenieurtechnik vertrouwt bijvoorbeeld op eigen interne specialisten voor de gebieden HVAC, EMSR, proces, zwart- en reinmedia. Zo kunnen alle vakgebieden zonder wrijving direct worden gecoördineerd. Bij inschakeling van externe dienstverleners is het geboden om deze zo nauw mogelijk in de projectstructuren te integreren.

Plafsysteem en hun toepassingsgebieden

Bij cleanroomplafsysteem wordt in wezen onderscheid gemaakt tussen draagroosterplafonds, klemkassettenplafonds en paneelplafonds. Ze worden meestal gebruikt vanaf cleanroomklasse ISO 8. Voor minder schone gebieden is het gebruik van droge bouw en cleanroomgeschilderde afwerkingen mogelijk. Zoals bij wandsystemen geldt ook hier dat de afdichting door minimale voegafmetingen moet worden gewaarborgd. De uitvoering van cleanroompaneelplafonds lijkt op die van het wandpaneelsysteem. Afhankelijk van de leverancier zijn er vrijdragende, begaanbare plafonds tot een overspanning van zes meter, wat het aantal voegen minimaliseert. Dankzij geïntegreerde profielen kunnen ook dergelijke grote elementen gemakkelijk aan de ruwbouwplafond of aan stalen onderconstructies worden bevestigd. Armaturen en uitlaten worden comfortabel vóór de definitieve installatie aangebracht. Het achteraf aanpassen van inbouwcomponenten is hier in tegenstelling tot andere systemen slechts beperkt en met grotere inspanning mogelijk. De vraag of het plafond begaanbaar of niet begaanbaar moet zijn, is een belangrijk aspect. Bij paneel- en draagroosterplafonds is de begaanbaarheid op wens mogelijk. Zo kan worden afgezien van extra loopbruggen of andere constructies. De draagkracht is echter bij alle systemen beperkt. Ze dienen vooral voor onderhoudsdoeleinden en niet voor het dragen van buisbeugels of andere lasten in het plafondgebied.

Systeemafhankelijke ontwerpmogelijkheden

Draagroosterplafonds bestaan uit een fabrikant-specifiek, flexibel raster-systeem met extrusieprofielen. De breedtes van de dwarsprofielen verschillen per fabrikant, waarbij inbouwcomponenten, zoals druksensoren, goed kunnen worden geïntegreerd vanaf een breedte van 80 mm. De plafondvelden zijn verkrijgbaar in gangbare maten zoals bijvoorbeeld 625 mm x 625 mm, zodat daar ook cleanroomarmaturen en luchtuitlaten zonder extra voegen kunnen worden ingebouwd. De markt biedt echter ook een reeks andere maten of speciale afmetingen aan. Klemkassettenplafonds zijn niet-begaanbare, ophangbare metalen plafonds. Zoals bij andere systemen kunnen ook hier armaturen en luchtuitlaten vrijwel vlak in het systeem worden geïntegreerd.

De reeds genoemde afdichting van het plafond speelt een belangrijke rol. Analoog aan de cleanroomwanden kunnen de voegen in het plafondoppervlak worden afgedicht met cleanroomgeschikt siliconenkit. Bij klemkassettenplafonds wordt niet gekit, omdat deze alleen in lagere cleanroomklassen mogen worden toegepast. Naast het kitten van het plafond kunnen ook droge afdichtingen worden gebruikt. Hierover moet vooraf met de opdrachtgever worden afgestemd in welke intervallen bijvoorbeeld de cleanroomplafonds moeten worden geopend. Een siliconenafdichting moet telkens worden vernieuwd, terwijl de droge afdichting boven de voegen wordt aangebracht en bij het openen van het plafond niet hoeft te worden vervangen. Een nadeel van de droge afdichting is de hogere lekkage-rate en een constructie-gebonden kleine opening.

Nauw afgestemde conceptfase

Al tijdens de conceptie van de cleanroom moet in nauwe afstemming met de klant en de architect worden gewerkt, waarbij men bij verbouw natuurlijk gebonden is aan de architectonische omstandigheden, in tegenstelling tot nieuwbouw. De ruimtelijke eisen en vrije hoogte worden doorgaans door de klant en zijn projectvereisten bepaald. Hier kan de cleanroomplanner zelden ingrijpen, omdat ruimtelijke condities en equipment-groottes door het proces worden voorgeschreven. Invloedfactoren die door de architectuur worden opgelegd, kunnen bijvoorbeeld containerafmetingen of de ingebruikname van hubsäulen zijn. Soms kan worden gewerkt met zogenaamde plafonddomen om het daadwerkelijke cleanroomvolume efficiënt te verkleinen. Hoe groter het cleanroomvolume, des te hoger de eisen aan het luchtbeheer en des te hoger de lopende kosten. Een zeer belangrijk onderdeel bij de vroege planning van een nieuwbouw is de ruwbouwhoogte van de verschillende verdiepingen. Het komt vaak voor dat pas tijdens de bouwfase van de cleanroom en de montage van de daarbovenliggende installaties zoals leidingen, ventilatiekanalen en sprinklerleidingen wordt vastgesteld dat het plenum zeer krap is en dat alle installaties slechts met veel engineeringinspanningen kunnen worden ondergebracht. Hier moet al vooraf een nauwkeurige inschatting worden gemaakt van de installatiedichtheid en de afmetingen, bijvoorbeeld van ventilatiekanalen of armaturen. Gemakkelijke onderhoudsmogelijkheden op alle benodigde plaatsen zijn een must en moeten dienovereenkomstig worden meegenomen en ruimtelijk worden gepland, vooral als het gaat om veiligheidskritische componenten zoals sprinklerleidingen. De integratie ervan mag niet worden onderschat. Afhankelijk van het project zijn ze onmisbaar, vaak zelfs voorgeschreven door de verzekeraar. Vooral brandbeveiligingsvoorzieningen kunnen niet willekeurig worden gelegd, maar zijn onderworpen aan strenge voorschriften. Als het plenum en de cleanroom worden gesprinklerd, neemt de ruimte- en installatiedrukte in alle gebieden weer aanzienlijk toe.

Correct geïntegreerd: inbouwcomponenten in het cleanroomplafond

Cleanroomplafonds kunnen diverse inbouwcomponenten bevatten en moeten allemaal vakkundig worden geïntegreerd om aan de betreffende cleanroomklasse te voldoen. De meest voorkomende zijn:

– Armaturen,
– Luchtin- en uitlaten,
– Filter-ventilatie-eenheden,
– Sensoren zoals temperatuur-, druk- of vochtigheidssensoren,
– Nooddeurborden,
– Rookmelders,
– Sprinklerkoppen,
– WLAN-antennes en nog veel meer.

De voorschriften voor een cleanroom die vlak en vlakafgesteld moet zijn, spelen natuurlijk ook bij deze inbouwcomponenten een belangrijke rol. Bij armaturen en ventilatie-uitlaten is dat minder een probleem, omdat de gangbare cleanroomfabrikanten deze componenten al vlakafgesteld aanbieden voor hun plafondsysteem. Het is ook mogelijk om de plafondsystemen zo aan te passen dat armaturen en uitlaten van andere leveranciers later cleanroomgeschikt kunnen worden ingebouwd. Sensoren moeten bij voorkeur in de rasterprofielen worden ingebouwd om alle vrijheid voor de plafondelementen te behouden. Dit is bij veel leveranciers mogelijk. Alternatief worden de inbouwcomponenten geïntegreerd in de plafondvelden, wat de vrijheid in het plafondoppervlak natuurlijk beperkt. Niet alle sensoren kunnen vlakaf worden ingebouwd, maar de markt biedt een breed scala aan cleanroomgeschikte sensoren en andere passende componenten. Vooral bij sprinklerkoppen zijn er goede cleanroomgeschikte speciale oplossingen, zoals automatisch uitklapbare nozzles bij brand.

Cleanroomarmaturen zijn ofwel van onder of van boven te onderhouden. Bij de variant met toegang van onderen kunnen defecte armatuurmodules eenvoudig worden vervangen zonder de cleanroomstatus te beïnvloeden – een groot voordeel. Deze variant is ook geschikt wanneer toegang van boven door ruimtegebrek in het plenum wordt bemoeilijkt of onmogelijk is. Ook bij de verlichtingsplanning blijkt de basisregel voor elk cleanroomproject: de opdrachtgever moet vanaf het begin worden betrokken om samen de beste oplossing voor het bouwproject te vinden en alle vakgebieden moeten nauw op elkaar worden afgestemd. Idealiter komen alle planningsdiensten uit één hand en worden ze gecoördineerd uitgevoerd.