Efektywność energetyczna w czystym pomieszczeniu wymaga wiedzy inżynierskiej i najnowocześniejszej technologii pomiarowej

Optymalizacja energetyczna w pomieszczeniach czystych stawia wysokie wymagania, ponieważ w żadnym wypadku oszczędności energii nie mogą prowadzić do redukcji ściśle określonych granicznych wartości. Przykłady tego można znaleźć na targach czystych pomieszczeń Cleanzone we wtorek/środę, 17. + 18.10.2017, we Frankfurcie nad Menem.

Ponieważ wszystko zależy od konkretnego zadania, najbardziej podstawowe podejście można najlepiej zademonstrować na przykładzie z praktyki: W przedstawianym przypadku eksperci od czystych pomieszczeń najpierw ustalili najważniejsze punkty wyjściowe. Dotyczyło to zakładu farmaceutycznego z produkcją pod warunkami GMP. Na powierzchni produkcyjnej ponad 1500 metrów kwadratowych należało zorganizować pomieszczenia czyste różnych klas (A/B, B, C, D), zapewniając jednocześnie brak krzyżowej kontaminacji i spełnienie wysokich wymagań dotyczących obciążenia chłodniczego.

Zewnętrzni inżynierowie opracowali we współpracy z przyszłym użytkownikiem różne koncepcje. Priorytetem była planowanie zoptymalizowane pod kątem procesu, w tym ocena opłacalności — a szczególnie technika klimatyzacji i wentylacji.

Ostatecznie decyzja zapadła na rzecz wentylacji pomieszczeń czystych za pomocą rozproszonych urządzeń obiegowych zintegrowanych z grzejnikami i chłodnicami. Miały być one umieszczone w przestrzeni pod sufitem podwieszanym i wyposażone w końcową filtrację HEPA (High Efficiency Particulate Air). Urządzenia obiegowe miały być zasilane z centralnego systemu wentylacji z wstępnie przygotowanym udziałem świeżego powietrza. Dodatkowo opracowano zaawansowaną koncepcję klimatyzacji z odzyskiem ciepła w centralnym urządzeniu wentylacyjnym oraz możliwością „swobodnego chłodzenia” podczas produkcji chłodniczej. Oznacza to, że gdy na zewnątrz jest zimno, ta chłodnia jest wykorzystywana do chłodzenia powietrza.

W ten sposób urządzenia chłodzące mogą być wyłączane na kilka miesięcy w roku; wystarczy utrzymanie koniecznego działania pomp. W przypadku ostatecznie wdrożonej koncepcji można było zredukować rozmiar systemu klimatyzacji centralnej o około 70 procent w porównaniu do systemu z bezpośrednim nawiewem i wywiewem w pomieszczeniach czystych. Ogrzewanie i chłodzenie za pomocą rozproszonych urządzeń obiegowych zapewnia regulację dostosowaną do potrzeb — a tym samym energooszczędne działanie całego systemu. Ponieważ przy tak precyzyjnym sterowaniu różnice ciśnień między czystszymi i mniej czystymi obszarami są pod stałym nadzorem i odpowiednią korektą, krzyżowa kontaminacja jest wykluczona od początku lub mogłaby wystąpić tylko przy poważnych błędach obsługi.

Oszczędności energii w opisany sposób są możliwe ogólnie we wszystkich branżach produkujących w pomieszczeniach czystych. W końcu system czystego pomieszczenia można traktować jako całość — z wieloma regulacjami w wielu miejscach. Poza potencjałem oszczędności w technice wentylacji i klimatyzacji, głównymi czynnikami wpływającymi na zużycie energii są rozmiar i klasa pomieszczenia czystego. Dlatego od początku konieczne jest planowanie zoptymalizowane pod kątem procesu.

„Optymalizacja wiąże się z bezpiecznym zbliżaniem się do granicy”, wyjaśnia Johann Mößlacher, inżynier dyplomowany w DITTEL Engineering, Ried. „Specjalnie w pomieszczeniach czystych oznacza to na przykład redukcję liczby wymian powietrza, zmniejszenie różnic ciśnień między poszczególnymi strefami lub zdefiniowanie procesu w niższej klasie czystości. To szybko rodzi obawę przed przekraczaniem norm, przepisów i zawartych w nich wartości granicznych. Dlatego tendencja często kieruje się ku nadmiernemu rozmiarowi systemów i urządzeń, aby bezpiecznie spełnić wszystkie wymogi. Inżynierska sztuka polega na tym, aby to kwestionować i projektować systemy tak, aby wartości graniczne były przestrzegane, ale nie przekraczano ich wielokrotnie. To jest właściwe podejście do energetycznej optymalizacji.”

Również późniejsza ingerencja w istniejący system pomieszczeń czystych może przynieść sukces — na przykład w produkcji maści: w przypadku urządzenia obiegowego do turbulencyjnie małej wymiany powietrza (TAV) można było dzięki zmniejszeniu prędkości przepływu z 0,45 do 0,20 metra na sekundę podczas czasu bez produkcji zaoszczędzić 32 procent energii. Koszt jednorazowych testów i kwalifikacji wyniósł 11 000 euro, a roczne oszczędności kosztów sięgnęły 6000 euro — zwrot inwestycji w dwa lata.

Wartościowe przestrzenie do optymalizacji należy mądrze wykorzystywać. W tym celu konieczne jest ciągłe porównanie stanu rzeczy z założeniami i uwzględnienie nowych możliwości technicznych. Kluczowe jest, aby nie opierać się wyłącznie na konwencjonalnych licznikach energii. Do skutecznego zbierania danych w pomieszczeniach czystych potrzebna jest specjalistyczna wiedza na temat czystych pomieszczeń. Uwzględniając ją, można — dla przykładu — zaoszczędzić od dziesięciu do dwudziestu procent na istniejących instalacjach, a w przypadku przemyślanego nowego projektu nawet do pięćdziesięciu procent w porównaniu z konwencjonalnym „gotowym” rozwiązaniem.

To, że efektywność energetyczna i wysokie standardy jakości w pomieszczeniach czystych nie muszą się wykluczać, pokazuje przemysł na targach Cleanzone w dniach 17 i 18 października we Frankfurcie nad Menem. Na przykład w module Technik pomiarowych: Sprzęt + kwalifikacja projektowa na kongresie Cleanzone prezentowane są najnowocześniejsze metody pomiarowe. Uczestnicy targów Cleanzone w październiku zdobędą tym samym przewagę informacyjną i wrócą z konkretnymi koncepcjami oraz imponującymi przykładami z praktyki do własnej działalności.