Visies voor een klimaatvriendelijke cleanroom-operatie

Tabel 1: Vergelijking van de luchtstroombehoefte met/zonder verlaagde instelling en energiebesparingspotentieel in de verlaagde stand voor verwarming/koeling/vochtigheid regelen en ontvochtigen (zonder elektrische energie voor ventilatoren).

Afbeelding 1: Voorbeeld van een lekke, conservatief ontworpen cleanroom-gebied dat zonder verlaging wordt bedreven.

Afbeelding 2: Voorbeeld van een lekkende, conservatief ontworpen cleanroom, met verbeterde energie-efficiëntie, die wordt bedreven met de gebruikelijke afschalingsmethode.

Figuur 3: Voorbeeld van een innovatief ontworpen en strak gedefinieerde cleanroomruimte, met maximaal efficiënte afzuigmethode.

Dipl.-Ing. (FH) Michael Kuhn, hoofd van het Steinbeis-Transfercentrum Energie-, Milieu- en Cleanroomtechnologie, gastdocent voor Cleanroomtechnologie en voorzitter van VDI 2083-19.

Voor veel toepassingen in cleanrooms is geen gedefinieerde luchtdichtheid vereist, vooral wanneer het naleven van productbescherming of omgevingsbescherming dit niet vereist. Desalniettemin kan het zinvol zijn om een volgens VDI 2083 blad 19 gedefinieerde dichtheid te realiseren, om gericht en in economische grootten energie te besparen – misschien zelfs vaker dan gedacht, volgens STZ EURO.

In heel veel cleanrooms wordt niet continu, maar in één- of tweelaagsbedrijf geproduceerd. Tijdens rustfasen kan in de afwaartse werking van de cleanroom veel energie worden bespaard. Dit wordt vaak niet toegepast, omdat men bang is voor kwaliteitsverlies of omdat technische voorwaarden ontbreken. Aangezien bovendien door de loutere verlaging van de luchtwissel met een vermindering van het elektrisch vermogen van de ventilatoren vaak slechts relatief kleine besparingspotentielen kunnen worden gerealiseerd, is deze denkwijze zeker begrijpelijk. Concepten op basis van de VDI 2083-19 bieden echter interessante en nieuwe inzichten. Los van de doelen van een milieuvriendelijke productie, de toekomstige waarschijnlijkheid van CO2-heffingen en de noodzaak om de klimaatdoelstellingen te behalen.

Want als je tijdens de afwaartse werking niet alleen de activiteit van de ventilatoren beperkt, maar ook de toevoer van verse buitenlucht, dan zou er veel meer potentieel kunnen worden benut. Verse buitenlucht moet worden verwarmd, gekoeld, bevochtigd en ontvochtigd. Proportioneel met de buitenluchtstroom kan hier een energiebesparingspotentieel van meer dan 90 % worden gerealiseerd ten opzichte van de normale werking. Voorwaarde hiervoor is de implementatie van een dichtheidconcept op basis van de VDI 2083-19. Want door de gedefinieerde dichtheid volgens VDI 2083-19, gecombineerd met een doordacht ventilatie- en automatiseringsconcept, wordt de afname door de drastisch gereduceerde toevoer van buitenlucht niet alleen energie-efficiënt, maar wordt ook de naleving van gedefinieerde grenswaarden zoals bijvoorbeeld de ruimtedruk gegarandeerd.

„Het implementeren van een maximaal efficiënte afwaartse werking is natuurlijk een idealistische gedachte. Maar het wordt tijd om dat mogelijke besparingspotentieel te benutten. Daarbij moeten vooral traditionele ontwerpeisen zoals bijvoorbeeld de procentuele vaststelling van de buitenluchtstroom ten opzichte van de totale luchtstroom worden bevraagd. Een nieuwe blik op de afwaartse werking in de cleanroomtechniek kan mogelijk veel teweegbrengen“, aldus Dipl.-Ing. (FH) Michael Kuhn, hoofd van het STZ EURO. „Daarnaast kan met behulp van een digitale installatiesimulatie de potentiële besparing en de bedrijfszekerheid al in de conceptfase worden aangetoond en geoptimaliseerd.“