Signaldoppler - Vereinfachte Lösung oder Risiko?

Bei der Planung im Reinraum- und Anlagenbau hat die Nachfrage nach Signaldopplern anstelle von getrennten Sensoren für Regelung und Monitoring spürbar zugenommen. Hierfür werden technische, logistische und wirtschaftliche Gründe genannt. Für eine qualitative Betrachtung ist in GMP- und angrenzenden Bereichen immer auch eine Risikobewertung notwendig.

Technische Betrachtung
Unter technischen Gesichtspunkten ist eine Trennung der Sensorik zwischen Regelung und Monitoring sinnvoll, aber nicht unbedingt notwendig. Ein in sich abgeschlossenes System ist leichter planbar, überprüfbar und korrigier-oder ersetzbar. Rein technisch gibt es keinen Grund für eine kombinierte Lösung mit nur einem Sensor und angeschlossenem Signaldoppler.

Logistische Betrachtung
Logistisch betrachtet besticht eine Signaldoppler-Lösung durch eine scheinbar vereinfachte Installation und durch das sicherlich einfachere Handling bei Inbetriebnahme oder periodischer Wartung. Das beginnt bei den nur einmal zu verlegenden Kabeln und Schläuchen für die Sensoren, bedeutet kein Einregeln der Klimaanlage auf die Werte des Monitoringsystems und endet letztendlich beim vermeintlich geringeren Kalibrieraufwand durch nur einen Sensor für Regelung und Monitoring.

Von diesen Argumenten ist lediglich die technische Herausforderung betrachtenswert, beide Messsysteme aufeinander einzuregeln. Für qualitativ orientierte Klimatechniker sollte dies aber eine interessante und motivierende Aufgabe sein. Das Planen, Verlegen und In-Betrieb-Nehmen zusätzlicher Kabel und Schläuche ist im Verhältnis zum Gesamtsystem sehr gering. Für die Kalibrierung sind die entsprechenden Vorgaben oder SOP´s maßgeblich und doppelte Kalibrierungen können so jederzeit ausgeschlossen werden.

Wirtschaftliche Betrachtung
Signaldoppler werden gerne angefragt, um Kosten für doppelte Sensoren bei der Lüftungstechnik einzusparen. Ebenso wird mit einer Kostensenkung bei der Verkabelung der Sensoren und der Verschlauchung der Differenzdrucksensoren gerechnet. Aber ein qualitativ gleichwertiger Signaldoppler kostet genau so viel, wie der eigentliche Sensor und die zusätzlich zu verlegenden Leitungen oder Schläuche sind im Projekt zumeist vernachlässigbar.

Zu beachten ist, dass bei der Wartung, Kalibrierung oder beim Ausfall der Sensoren für die Regelung der Lüftungsanlage und für das Monitoring die gesamte Anlage abgeschaltet (eingefroren) werden muss. In dieser Zeit darf nicht gearbeitet werden. Das bedeutet zugleich unnötige Wartezeiten für die Patienten und wirtschaftlichen Verlust für die Produktion.

Unter rein wirtschaftlicher Betrachtung erscheint eine Installation mit Signaldopplern durchaus betrachtenswert. Die vermeintliche Einsparung ist jedoch subjektiv und steht in keinem Verhältnis zum Gewinn an Sicherheit durch eine quasi fehlertolerante Alternativlösung mit zwei Sensoren.

Risiko orientierte Betrachtung
Unter "Risiko orientierter Betrachtung" erscheint eine Tandemlösung mit nur einem Sensor für Regelung und Monitoring auf den ersten Blick kaum realisierbar.

Worin besteht das Risiko, was kann passieren?
Das schlimmste wäre ein → schleichender Sensorfehler. Der Sensor "spinnt", weicht geringfügig ab und der Raumdruck entspricht durch diesen schleichenden Sensorfehler (Drift) nicht mehr der Wirklichkeit. Geht der Messwertfehler     beispielsweise nach oben, regelt die Lüftung den Raumdruck im gleichen Verhältnis nach unten, das Monitoring erhält dann wieder den Sollwert, der tatsächliche Istwert ist aber niedriger.

Beispiel:
– Sensorfehler: langsame Drift von 15PA auf 17Pa
– Anlage fährt langsam um 2Pa runter
– Sensorwert: 15Pa
– Monitoring: 15Pa
– In Wirklichkeit sind es aber nur noch 13Pa

….es geht weiter….
– Sensor driftet um weitere 2Pa
– Anlage regelt erneut runter um –2Pa
– Sensor misst dann wieder 15Pa
– Das Monitoring zeigt "richtig" 15Pa
      → Real haben wir aber nur noch 11 Pascal
Ergebnis: Wir erhalten keinen Alarm!

Alle in der Planung durchgespielten Szenarien sind hiermit kalt gestellt. Die eingestellten Alarmgrenzen (z.B. ± 3Pa) sind in diesem Fall völlig wirkungslos. Es erfolgt keine Alarmierung und es ist keine Fehlertoleranz vorhanden! Wenn das Produkt oder der Prozess die vorgegebenen Werte benötigen, ist diese Lösung mit Signaldopplern unter Risikobetrachtung völlig ausgeschlossen.

Natürlich sind auch Totalausfälle der Sensoren oder Elektronik denkbar. Durch die immer aktive Differenzierung zwischen Regelung und Monitoring bei der empfohlenen Verwendung von zwei Sensoren fallen Abweichungen sofort auf, auch Alarme sind unabhängig voneinander zu aktivieren. Die Produktion kann bei entsprechender Risikobewertung gegebenenfalls weiter geführt werden. Bei der alternativen Tandemlösung werden Totalausfälle zwar gleich sicher erkannt, eine Weiterführung der Produktion ist bis zur endgültigen Fehlerbeseitigung aber ausgeschlossen.

Die einfachste Lösung, dieses Problem zu vermeiden, ist die klassische und bewährte Installation mit getrennten Sensoren und die Vermeidung von Signaldopplern. Das bedeutet, Lüftungstechnik und Monitoring haben jeweils ihren eigenen Sensor. Das beweist Fehlertoleranz bei nur minimal erhöhten Kosten. Dadurch besteht die Möglichkeit der systeminternen Rückkopplung und somit eine erhöhte Zuverlässigkeit und Kontrolle. Das ist ein klares Plus für Ihre Patienten, für die wirtschaftliche Kalkulation und für Ihr Gespräch mit Kunden, Inspektoren und Ihr sicheres Gefühl.