Bestimmt die ISO-Klasse den Luftwechsel pro Stunde?

NEIN.Die ISO-Klasse bestimmt nicht direkt eine feste Anzahl von Luftwechseln pro Stunde (ACH).Die ISO-Reinraumklassifizierung definiert die Luftreinheit anhand der Konzentration luftgetragener Partikel innerhalb bestimmter Partikelgrößenbereiche. Im Gegensatz dazu ist der Luftwechsel pro Stunde ein Entwurfsparameter für die HVAC- und Kontaminationskontrolle, der durch Faktoren wie Raumvolumen, Belegung, Prozessaktivität, Luftstrommuster, Filterung und das erforderliche Maß an Kontaminationskontrolle bestimmt wird.

Diese Unterscheidung ist wichtig, da Reinraumkäufer und Facility Manager manchmal davon ausgehen, dass jede ISO-Klasse einen entsprechenden verbindlichen ACH-Wert hat. In der Praxis gibt es keine einfache Regel wie „ISO 5 erfordert X ACH“ oder „ISO 7 erfordert Y ACH“. Ein Reinraum muss als integriertes System konzipiert sein und darf nicht nur nach der Belüftungsrate klassifiziert werden.

Was definiert eigentlich die ISO-Reinraumklasse?

Bei der ISO-Reinraumklassifizierung geht es in erster Linie umPartikelkonzentration in der Luft, nicht die Luftwechselfrequenz.

ISO 14644-1 klassifiziert Reinräume und Reinzonen nach der Partikelkonzentration in der Luft, die an bestimmten Probenahmeorten gemessen wird. Der Standard deckt Partikelgrößen von 0,1 µm bis 5 µm als Hauptklassifizierungsrahmen ab und verwendet Luftpartikelzähler zur Bestimmung der Partikelkonzentrationen.

In einfachen Worten:

ISO-Klasse=Wie sauber die Luft im Hinblick auf die Partikelkonzentration in der Luft sein muss

ACH=Wie viel klimatisierte oder gefilterte Luft im Verhältnis zu ihrem Volumen durch den Raum geleitet oder zirkuliert wird

Diese hängen zusammen, sind aber nicht dasselbe Maß.

Beispielsweise hat ein Raum der ISO-Klasse 7 ein definiertes Reinheitsziel für luftgetragene Partikel. Diese Klassifizierung sagt einem HLK-Ingenieur nicht automatisch genau, wie oft die Raumluft pro Stunde gewechselt werden muss.

Warum werden ISO-Klasse und ACH oft verwechselt?

Die Verwirrung ist teilweise auf ältere Reinraumdesignpraktiken und Branchenrichtlinien zurückzuführen, die bestimmte Reinheitsklassen mit typischen Luftwechselbereichen in Verbindung brachten. Solche Werte können immer noch in Planungsdokumenten für Reinräume und Online-Referenzmaterialien auftauchen.

Ein typischer technischer Wert sollte jedoch nicht mit einer ISO-Anforderung verwechselt werden.

ASHRAE weist darauf hin, dass die alleinige Verwendung einer Reinheitsklasse zur Auswahl eines ACH-Werts ein zu stark vereinfachter Ansatz sein kann, da dabei möglicherweise wichtige Variablen ignoriert werden, die die Partikelkonzentration im Raum beeinflussen.

Das bedeutet, dass ein Ingenieur nicht beginnen sollte mit:

ISO-Klasse → festes ACH

Ein geeigneterer Designansatz ist:

Erforderliche Sauberkeit → Kontaminationsquellen → Luftstrom- und Filterdesign → erforderliche Luftstromrate → Überprüfung

Was bestimmt den Luftwechsel pro Stunde?

ACH ist Teil des gesamten Lüftungsdesigns. Mehrere Faktoren beeinflussen den für einen Reinraum erforderlichen Luftdurchsatz.

1. Erforderlicher Sauberkeitsgrad

Die gewünschte ISO-Klasse ist ein wichtiger Ausgangspunkt, da sie das Reinheitsziel für luftgetragene Partikel festlegt.

Eine strengere Sauberkeitsanforderung stellt im Allgemeinen höhere Anforderungen an das Belüftungs- und Filtersystem des Reinraums. Die ISO-Klasse bietet jedoch immer noch keine universelle ACH-Nummer.

Das Ziel besteht nicht einfach darin, eine bestimmte Luftmenge zu bewegen. Ziel ist es, die erforderliche Partikelkonzentration unter tatsächlichen Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten.

2. Raumgröße und -volumen

ACH steht in direktem Zusammenhang mit dem Raumvolumen.

Eine häufig verwendete Berechnung ist:

ACH=Zuluftstromrate × 60 ÷ Raumvolumen

Dies zeigt, warum zwei Räume mit derselben ISO-Klasse möglicherweise unterschiedliche Luftstromraten erfordern.

Betrachten Sie zwei Reinräume mit identischen Sauberkeitszielen. Wenn man ein deutlich größeres Volumen hat, ist auch der Gesamtluftstrom, der zum Erreichen des gleichen ACH erforderlich ist, größer.

Auch die Deckenhöhe spielt eine Rolle. Da zwei Räume mit gleicher Grundfläche, aber unterschiedlicher Deckenhöhe nicht das gleiche Volumen haben, kann nicht davon ausgegangen werden, dass ihre Luftströmungsanforderungen identisch sind.

3. Anzahl der Personen im Raum

In sauberen Umgebungen sind Menschen die Hauptverursacher von Partikeln.

Jeder Bediener kann durch Bewegung, Kleidung, Haut und normale Aktivitäten Partikel einbringen. Mehr Menschen bedeuten im Allgemeinen eine höhere Kontaminationsbelastung, insbesondere wenn sie sich häufig bewegen oder Tätigkeiten ausführen, die Partikel stören.

Aus diesem Grund erfordert ein Produktionsraum der ISO-Klasse 7 mit mehreren Bedienern möglicherweise eine andere Belüftungsstrategie als ein leicht belegter Geräteraum der ISO-Klasse 7.

Die Klassifizierung ist dieselbe.

Die Schadstoffbelastung ist nicht gegeben.

4. Herstellungsprozess und Ausrüstung

Der Prozess selbst kann Partikel erzeugen.

Beispiele hierfür sind:

• Materialhandhabung
• Mechanisches Uhrwerk
• Schneiden oder Abrieb
• Montagearbeiten
• Gerätebetrieb
• Produkthandhabung
• Häufiger Materialtransfer

Ein Reinraum, der für einen partikelarmen Prozess verwendet wird, kann ganz andere Luftstromanforderungen haben als ein Raum, in dem Geräte und Materialien ständig Kontaminationen erzeugen.

ASHRAE betont ausdrücklich, dass Partikel in Reinräumen größtenteils durch Aktivitäten im Raum und nicht durch ordnungsgemäß gefilterte Zuluft erzeugt werden. Der Luftstrom muss daher so ausgelegt sein, dass intern erzeugte Verunreinigungen verdünnt und kontrolliert werden.

5. Luftstrommuster

Die Luftmenge allein bestimmt nicht die Leistung eines Reinraums.

Auch die Art und Weise, wie sich die Luft im Raum bewegt, spielt eine Rolle.

Abhängig von der Anwendung können in einem Reinraum unterschiedliche Luftstromanordnungen verwendet werden, einschließlich Mischluftstrom oder unidirektionaler Luftstrom. Luftversorgungs- und Rückführungsorte, die Platzierung der Ausrüstung sowie die Bewegung von Personen und Materialien können alle Einfluss darauf haben, wie Schadstoffe transportiert werden.

Zwei Räume mit demselben ACH können sich daher unterschiedlich verhalten, wenn ihre Luftströmungsmuster unterschiedlich sind.

In kritischen Umgebungen löst eine einfache Erhöhung der Anzahl der Luftwechsel möglicherweise nicht das Problem, das durch eine schlechte Luftstromverteilung verursacht wird.

6. Filtrationseffizienz

Die HEPA-Filtration ist ein weiterer wichtiger Bestandteil der Kontaminationskontrolle.

Die Zuluft von Reinräumen wird in der Regel gefiltert, bevor sie in kontrollierte Bereiche gelangt, wodurch Partikel aus der zugeführten Luft entfernt werden. Aber die Filterung arbeitet mit Luftstrom, Raumdruck, Luftverteilung und Kontaminationsquellenkontrolle zusammen.

Ein Raum sollte nicht allein nach ACH beurteilt werden.

Die sinnvollere Frage ist, ob das Gesamtsystem unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen die erforderliche Sauberkeit dauerhaft aufrechterhalten kann.

Bedeutet ein höherer ACH immer einen saubereren Reinraum?

Nicht unbedingt.

Es ist verlockend anzunehmen, dass mehr Luftwechsel automatisch eine sauberere Umwelt bedeuten. Die Leistung eines Reinraums hängt jedoch von mehr als nur der Erhöhung des Luftstroms ab.

Ein sehr hoher ACH-Wert kann den Energieverbrauch erhöhen, ohne die eigentliche Kontaminationsquelle zu bekämpfen, wenn der Raum eine schlechte Luftstromverteilung, übermäßige Bewegungen des Bedieners, ungeeignete Geräte oder ineffektive Reinigungspraktiken aufweist.

ASHRAE beschreibt, dass der Reinraumluftstrom wichtige Zwecke zur Kontaminationsverdünnung erfüllt, warnt aber auch vor einer vereinfachenden ACH-Auswahl, die ausschließlich auf der Reinheitsklasse basiert.

Der bessere Ansatz besteht darin, Folgendes auszubalancieren:

ISO-Reinheitsziel + Filterung + Luftstrommuster + ACH + Kontaminationsquellenkontrolle

Diese Faktoren wirken zusammen.

Sind typische ACH-Bereiche nach ISO-Klasse obligatorisch?

NEIN.

Möglicherweise sehen Sie online Tabellen, die ISO-Klassen mit typischen Luftwechselbereichen verknüpfen. Diese können als vorläufige technische Referenz nützlich sein, sollten jedoch nicht als universelle ISO-Anforderungen betrachtet werden.

Ein vereinfachter Vergleich sieht so aus:

Der wichtige Unterschied besteht darinDie ISO-Klasse ist eine Reinheitsklassifizierung, während ACH ein technischer Designparameter ist.

Dieser Unterschied verhindert einen häufigen Spezifikationsfehler: Einen Lieferanten zu bitten, einen Reinraum nur auf der Grundlage einer Ziel-ACH-Nummer bereitzustellen, ohne zu berücksichtigen, wie der Raum tatsächlich funktioniert.

Können zwei Reinräume der ISO-Klasse 7 unterschiedliche ACH-Werte haben?

Ja.

Stellen Sie sich zwei Räume der ISO-Klasse 7 vor.

Raum A

Das erste Zimmer verfügt über:

• Wenig Betreiber
• Ausrüstung mit geringem-Partikelgehalt
• Begrenzte Materialbewegung
• Relativ stabile Betriebsbedingungen

Raum B

Der zweite Raum verfügt über:

• Mehr Betreiber
• Häufiger Materialtransfer
• Mehr Ausrüstungsaktivität
• Größere Partikelerzeugung
• Häufigere Personalbewegungen

Beide Räume können so ausgelegt sein, dass sie die ISO-Klasse 7 erreichen, ihre HVAC-Anforderungen müssen jedoch nicht unbedingt identisch sein.

Das gleiche Prinzip gilt für andere ISO-Klassen.

Gleiche ISO-Klasse bedeutet nicht gleich ACH.

Der erforderliche Luftstrom muss entsprechend der tatsächlichen Reinraumanwendung und der Kontaminationskontrollstrategie ermittelt werden.

Woher wissen Sie, ob das Reinraumluftsystem funktioniert?

Der eigentliche Test besteht nicht darin, ob einem Raum eine bestimmte ACH-Nummer zugewiesen wurde. Die entscheidende Frage ist, ob der Reinraum im bestimmungsgemäßen Betrieb die erforderliche Sauberkeit erreichen und aufrechterhalten kann.

Prüfung von Partikeln in der Luft

Die Prüfung der Partikelkonzentration ist von zentraler Bedeutung für die ISO-Reinraumklassifizierung. ISO 14644-1 verwendet Luftpartikelzähler, um Partikelkonzentrationen an bestimmten Probenahmestellen zu bewerten.

Dies liefert einen direkten Beweis für die Sauberkeit der Luft, anstatt sich nur auf theoretische Berechnungen des Luftstroms zu verlassen.

Luftstrommessungen

Abhängig vom Design des Reinraums können luftstrombezogene -Messungen verwendet werden, um zu überprüfen, ob das Lüftungssystem die beabsichtigte Leistung erbringt.

Diese Messungen können dabei helfen, Folgendes zu identifizieren:

• Unzureichender Luftstrom
• Ungleichmäßige Luftverteilung
• Falsche Luftstromrichtung
• Gebiete mit schlechter Durchblutung

Druckdifferenzüberwachung

Auch Druckverhältnisse zwischen Reinräumen und angrenzenden Bereichen sind wichtig.

Die Aufrechterhaltung des beabsichtigten Druckverhältnisses kann dazu beitragen, die Richtung zu kontrollieren, in der sich die Luft zwischen Räumen bewegt, und unerwünschte Kontaminationsübertragungen zu reduzieren.

Visualisierung des Luftstroms

Mithilfe der Luftstromvisualisierung können Sie feststellen, ob sich die Luft rund um Geräte, Arbeitsplätze und Personal wie vorgesehen bewegt.

Dies ist besonders nützlich, wenn ein Raum die theoretischen Luftstromanforderungen erfüllt, aber dennoch unerwartete Kontaminationsprobleme auftreten.

Warum die Oberflächenreinigung immer noch wichtig ist, wenn ACH korrekt ist

Ein ordnungsgemäß konzipiertes HVAC-System beseitigt nicht jede Kontaminationsquelle.

Luftverschmutzung ist nur ein Teil der Reinraumkontrolle. Eine Kontamination kann auch durch Folgendes verursacht werden:

• Personal
• Ausrüstung
• Materialien
• Arbeitsflächen
• Reinigungsarbeiten
• Verpackung
• Häufige Handhabung

Aus diesem Grund bleibt die Oberflächenreinigung ein wichtiger Bestandteil eines Reinraum-Betriebsprogramms.

Ein Reinraum kann über ein wirksames Filter- und Belüftungssystem verfügen und dennoch örtlich begrenzte Oberflächenkontaminationen aufweisen, die durch Handhabungs- oder Produktionsaktivitäten verursacht werden.

Aus diesem Grund sollten Reinraum-Reinigungsmaterialien entsprechend der Reinigungsaufgabe und den Anforderungen an die Kontaminationskontrolle ausgewählt werden.

Wichtige Wischereigenschaften können sein:

• Geringe Flusenbildung
• Geringe Partikelfreisetzung
• Angemessene Saugfähigkeit
• Geeignete chemische Verträglichkeit
• Stabile Stoffkonstruktion
• Geringe-Abriebleistung für empfindliche Oberflächen
• Für kontrollierte Umgebungen geeignete Verpackung

Mit anderen Worten: HVAC kontrolliert die Raumumgebung, während Reinigungsverfahren dazu beitragen, die Kontamination von Oberflächen und Geräten zu kontrollieren.

Beides ist notwendig.

ISO-Klasse, ACH und Reinraumwischtücher: Wie sie zusammenpassen

Es ist hilfreich, sich die Kontrolle der Reinraumkontamination als Kette und nicht als einzelne Spezifikation vorzustellen.

• Luftfiltrationhilft, die einströmende Luft zu reinigen.
• LuftstromdesignHilft bei der Verteilung sauberer Luft und beim Transport von Schadstoffen zu den Rückgabepunkten.
• ACHunterstützt die erforderliche Luftstrom- und Kontaminationsverdünnungsstrategie.
• DruckkontrolleHilft bei der Steuerung der Luftbewegung zwischen Bereichen.
• Personal- und MaterialkontrollenReduzieren Sie die Kontamination, die in den Reinraum gelangt.
• Reinigungsverfahren und geeignete TücherEntfernen Sie Verunreinigungen von Oberflächen.

Kein einzelnes dieser Elemente definiert die Gesamtleistung eines Reinraums.

Deshalb sollte die ISO-Klasse eines Raumes nicht das einzige Kriterium bei der Auswahl von Reinigungsmitteln oder Schutzkleidung sein. Das spezifische Prozess-, Oberflächen-, Materialkompatibilitäts- und Kontaminationskontrollverfahren sollte ebenfalls berücksichtigt werden.

Was sollten Einkäufer von Reinräumen ihren Lieferanten fragen?

Wenn Sie ein Reinraumprojekt bewerten, müssen Sie sich nur fragen: „Welche ACH bieten Sie an?“ reicht meist nicht aus.

Weitere nützliche Fragen sind:

Welche ISO-Klasse soll der Raum erreichen?

Wie wird der Luftstrom verteilt?

Welches Filtersystem wird verwendet?

Was sind die größten Kontaminationsquellen im Raum?

Wie wird die Partikelkonzentration überprüft?

Welche Betriebsbedingungen werden während des Tests verwendet?

Wie werden Reinigungs- und Personalkontrollen in die Kontaminationskontrollstrategie-integriert?

Diese Fragen vermitteln ein viel umfassenderes Bild der Reinraumleistung.

Wichtige Punkte, die Sie sich merken sollten

Die ISO-Klasse bestimmt nicht direkt einen festen Wert für den Luftwechsel-pro-Stunde.

ISO 14644-1 klassifiziert die Luftreinheit anhand der Partikelkonzentration in der Luft, während ACH Teil des Belüftungs- und Kontaminationskontrolldesigns ist.

Die erforderliche ACH kann durch Raumvolumen, Belegung, Prozessaktivität, Ausrüstung, Luftstrommuster, Filterung und Kontaminationsbelastung beeinflusst werden.

Ein höherer ACH-Wert bedeutet nicht automatisch einen besseren Reinraum.

Zwei Räume mit derselben ISO-Klasse können durchaus unterschiedliche Luftführungsdesigns haben.

Am wichtigsten ist, dass die Reinraumleistung durch tatsächliche Umgebungsmessungen überprüft werden sollte und nicht durch die Annahme, dass ein bestimmtes ACH automatisch eine ISO-Klassifizierung garantiert.

Für Einrichtungen, die auch einen kontrollierten Personenschutz benötigen, sind Kleidungsstücke wie zSeparater Reinraumanzug mit ESD-Kapuzekönnen zusammen mit geeigneten Reinraum-Reinigungsprodukten und Betriebsverfahren in das umfassendere Kontaminationskontrollprogramm-eingebunden werden.