Umfassende Lösungen für sichere Reinräume

Abb 3_Labor 1

Abb 2_Reinraum 1

Abb 4_Labor 2

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Der Reinraum ist das Herz für die Produktion von sensiblen, wertvollen Gütern. Jede Verunreinigung etwa durch Staub, Mikroorganismen oder Rauch kann die Pro-duktionsprozesse und Produktqualität empfindlich stören. Daneben stellt die Perso-nensicherheit eine besondere Herausforderung dar. Aktive Wirkstoffe in der Phar-maproduktion, gefährliche Krankheitserreger in einem Sicherheitslabor, brennbare Reinigungssubstanzen oder toxische Chemikalien in der Halbleiterfertigung sind grundsätzlich ein Sicherheitsrisiko für Mitarbeiter und Umwelt. Weil sich die potenziellen Gefahren nicht vermeiden lassen, müssen sie zuverlässig beherrscht werden.

Hundertprozentige Sicherheit gibt es bekanntermaßen nicht. Sicherheit ist – so eine weit verbreitete Definition (ISO/IEC Guide 51:1999) – die Abwesenheit von nicht akzeptablen Risiken. Demzufolge müssen Unternehmen und Organisationen alle potenziellen Risiken kennen und bewerten, die entsprechenden Akzeptanzniveaus definieren sowie kontinuierlich überprüfen. Die Norm ISO 31000:2009 bietet die erforderlichen Methoden für das umfangreiche Risikomanagement. Mittels Analyse und Bewertung der Risiken lassen sich projektspezifische Gefahrenquellen entdecken. Mit adäquaten Kombinationen aus organisatorischen (z.B. Prozesse, Ausbil-dung), strukturellen (Raum- und Standortstrukturen) und technischen Maßnahmen lassen sich diese Risiken beherrschen. Ob aufgrund risikoreicher Substanzen und Prozesse oder höchster Qualitätsvorgaben – gerade Reinraumumgebungen stellen höchste Anforderungen an den Produkt-, Personen- und Umweltschutz, wie eine Reihe von Beispielen zeigt.

Effektiver Explosionsschutz
Gase und Lösungsmitteldämpfe können aufgrund ihrer besonderen Zündeigenschaften eine gefährlich explosionsfähige Atmosphäre verursachen. Für diese explosionsgefährdeten Bereiche sind besondere Installationen und spezifische Lösun-gen für die Brand- und Gasdetektion sowie für die Steuerung, Regelung und Überwachung der HLK- und Prozessanlagen erforderlich. Die Gasmeldeanlage muss die zu erwartenden brennbaren Gase sicher unterhalb der unteren Explosionsgrenze erfassen, Personen alarmieren, den Gefahrenort anzeigen und Maßnahmen zur Verhinderung eines Brandes oder einer Explosion einleiten. Der Einbau einer Gas-meldeanlage kann unter geltenden Explosionsschutzvorschriften zur Aufhebung oder Verschiebung einer als explosionsgefährdet geltenden Zone eines Gebäudes führen.

Umfassender Brandschutz
Ein Feuer in einem Reinraum stellt das größte Einzelrisiko dar. Als typische Auslöser eines Feuers gelten etwa Kurzschlüsse, spontane Entzündungen oder Lecks in den Behältern von einfach entflammbaren oder selbstentzündlichen Flüssigkeiten bzw. Gasen. Brandschäden an Ausrüstung und Anlagen verursachen innert Minuten Verluste in Millionenhöhe. Selbst ein kleines Feuer kann bereits beträchtliche Schäden anrichten.

Sobald ein Brand erkannt wird, führt dies meist zu automatischen Sicherheitsabschaltungen. Im Reinraum sind deren Auswirkungen besonders erheblich, da durch das Abschalten von Lüftungsanlagen und das Schließen von Brandschutzklappen die Druckkaskaden nicht mehr aufrechterhalten werden können und dies zu einer unkontrollierten Querkontamination in den Räumen führen kann. Produkte können nicht mehr verwendet werden und toxische Substanzen können unter Umständen aus den kontrollierten Bereichen entweichen. Es kann mehrere Tage dauern, bis ein Reinraum z.B. in der Sterilproduktion wieder produktiv betrieben werden kann. Ein Fehlalarm der Branddetektion hat ähnlich gravierende Auswirkungen wie ein echtes Feuer. Experten raten deshalb zu einem hohen Sicherheitsniveau in Reinräumen. Präventiver und aktiver Brandschutz ist dabei besonders wichtig.

Zuverlässige Branddetektion
Entscheidend für ein zuverlässiges Brandschutzkonzept sind also die Gewähr, dass es sich um einen echten Alarm handelt, sowie die Zeitspanne, die zwischen dem Ausbruch und dem Entdecken eines Feuers verstreicht. Eine rasche Früherkennung reduziert oder verhindert gar Prozessunterbrüche und verhindert sekundäre Schäden. Um die Partikelkonzentration gering zu halten, sind in Reinräumen hohe Luftwechselraten und somit Luftgeschwindigkeiten sowie gerichtete Luftströmungen erforderlich. Die Partikel werden mit sauberer Luft weggespült. Dieses Konzept erschwert jedoch die Branddetektion erheblich, da im Betrieb ein an der Decke montierter Brandmelder einen Brand praktisch viel zu spät detektieren würde. Zuverlässigkeit und Früherkennung lassen sich indessen erhöhen: Einerseits können spezielle Reinraum-Parametersätze in den Brandmeldern verwendet werden, die auf die besonders sauberen Umgebungen ausgelegt sind. Anderseits werden an geeigneten Stellen aktiv Raumluftproben aus dem Reinraum abgesaugt und auf kleinste Mengen Rauchpartikel überprüft.

Wurde eine echte Brandgefahr detektiert, ist die schnelle Einleitung von angepassten Sofortmassnahmen ein kritischer Faktor. Moderne Reinraumlösungen integrieren daher Brandmeldung, Sprachalarm und Löschanlage in einem System. Dies ermöglicht der Person im Kontrollraum die Live-Überwachung von Alarmen und Systemdefekten sowie den einheitlichen Betrieb aller integrierten Systeme.

Effiziente Löschung
Die in Reinräumen verwendeten Stoffe bergen besondere Risiken, die einen Einfluss auf die angemessene Löschlösung haben. Wasser als Löschmittel kann nur bedingt verwendet werden und es sind besondere Maßnahmen erforderlich, um z.B. kontaminiertes Löschwasser zuverlässig aufzufangen. Der Raumschutz stellt aufgrund der Dichtigkeit der Räume, der anspruchsvollen Luftzirkulation und der erforderlichen Druckkaskaden eine besondere Herausforderung dar. Zusammen mit dem hohen Brandrisiko und dem hohen Wert bestimmter Anlagen resultiert daraus der Objektschutz als hauptsächlich angewendete Löschstrategie.

So werden z.B. Sicherheitswerkbänke (Isolatoren) mit einer autarken Objektlöschung versehen, um die kritischen Bereiche separat zu überwachen und im Ernstfall unverzüglich eine Löschung auszulösen. Hierfür werden bevorzugt so genannte Inertgase eingesetzt. Diese sind chemisch neutral, und es entstehen keine Reaktionsprodukte beim Kontakt des Löschmittels mit dem Feuer. Dadurch werden Maschinen oder die produzierten Güter durch das Löschmittel weder beschädigt noch verunreinigt – ein klarer Vorteil beim Reinraumschutz. Gewisse Inertgase (z.B. Stickstoff, Argon) sind darüber hinaus ungiftig, farb-, geruchs- und geschmacklos, was insbesondere in der Pharma- und Nahrungsmittelindustrie von hoher Bedeutung ist.

Geordnete Evakuierung
Wurde eine besondere Gefahrensituation, z.B. ein Brand, detektiert, erfordert dies unter Umständen eine zügige Evakuierung des Gebäudes oder gefährdeter Bereiche. Auch hier stellt der Reinraum besondere Anforderungen, da zum einen während der Evakuierung keine toxischen Stoffe freigesetzt werden dürfen und zum anderen ein korrektes Ausschleusen allenfalls nicht mehr möglich ist. Aufgrund dieser spezifischen Voraussetzungen bietet sich der Einsatz von Sprach-Evakuierungssystemen an: Sie können neben der optischen und akustischen Signalisation die anwesenden Personen in Klartext über die aktuelle Situation informieren sowie klare Verhaltensanweisungen in die Reinräume übertragen. Dies garantiert die sichere und geordnete Evakuierung des Reinraums und der benachbarten Bereiche. Zusätzliche Sicherheitswarnungen und klare Anweisungen können zudem eine Verunreinigung durch eindringende Erkundungs- oder Löschtrupps verhindern.

Der Schutz von Mitarbeitern, der Produktqualität wie auch der Umwelt hängen grundsätzlich von den jeweiligen Umgebungsbedingungen ab. Gerade Reinrau-mumgebungen erfordern technische Schutzmaßnahmen auf höchstem Niveau, ohne Kompromisse beim Produkt- und Personenschutz. Nur wer seine Mitarbeiter und die Werte zuverlässig vor Gefahren schützt, ist langfristig sicher und produziert erfolgreich. Umfassende Reinraumlösungen integrieren die gesamte Gebäudetechnik zur Regelung, Steuerung und Überwachung von Reinräumen. So minimieren sie nachhaltig Risiken, erhöhen die Effizienz und liefern nachweisbare Konformität mit den einschlägigen Regulatorien. Das bietet maximale Sicherheit und sorgt für hohe Systemsynergien, die sich über Jahre hinweg rechnen.