Visionen für den klimaschonenden Reinraumbetrieb

Tabelle 1: Vergleich Luftstrombedarf mit/ohne Absenkung und Energieeinsparpotenzial im Absenkbetrieb für Heizen/Kühlen/Be- und Entfeuchten (ohne Elektroenergie für Ventilatoren).

Abbildung 1: Beispiel für einen undichten konservativ ausgelegten Reinraumbereich, der ohne Absenkung betrieben wird.

Abbildung 2: Beispiel für einen undichten konservativ ausgelegten Reinraumbereich, mit verbesserter Energieeffizienz, der mit üblicher Absenkmethode betrieben wird.

Abbildung 3: Beispiel für einen innovativ ausgelegten und definiert dichten Reinraumbereich, mit maximal effizienter Absenkmethode.

Dipl.-Ing. (FH) Michael Kuhn, Leiter des Steinbeis-Transferzentrums Energie-, Umwelt und Reinraumtechnik, Lehrbeauftrager für Reinraumtechnik und Vorsitzender VDI 2083-19.

Für viele Reinraumanwendungen ist keine definierte Luftdichtheit erforderlich, insbesondere wenn die Einhaltung des Produktschutzes oder des Umgebungsschutzes dies nicht verlangen. Dennoch kann es Sinn machen, eine nach VDI 2083 Blatt 19 definierte Dichtheit zu realisieren, um gezielt und in wirtschaftlichen Größen Energie einzusparen – nach STZ EURO vielleicht sogar öfter, als gedacht.

In sehr vielen Reinräumen wird nicht durchgängig, sondern im ein- oder zwei-Schicht-Betrieb produziert. Während der Ruhephasen kann im Absenkbetrieb des Reinraums viel Energie eingespart werden. Dies wird oft nicht umgesetzt, da Qualitätseinbußen befürchtet werden oder technische Voraussetzungen fehlen. Da zudem über die reine Luftwechselabsenkung mit Reduzierung der elektrischen Leistungsaufnahme der Ventilatoren oft nur relativ kleine Einsparpotenziale realisiert werden können, ist diese Denkweise durchaus nachvollziehbar. Dabei bieten Konzepte auf Basis der VDI 2083-19 interessante und neue Aspekte. Ganz abgesehen von den Zielen einer ressourcenschonenden Produktion, zukünftig wahrscheinlicher CO2-Abgaben und der Notwendigkeit zur Erreichung der Klimaziele.

Denn begrenzt man während des Absenkbetriebs nicht nur die Aktivität der Ventilatoren, sondern auch die Zuführung frischer Außenluft, so ließe sich weitaus mehr Potenzial heben. Frische Außenluft muss geheizt, gekühlt, be- und entfeuchtet werden. Proportional zum Außenluftvolumenstrom lässt sich hier ein Energieeinsparpotenzial gegenüber dem Normalbetrieb von über 90 % realisieren. Voraussetzung hierfür wäre die Umsetzung eines Dichtheitskonzepts auf Basis der VDI 2083-19. Denn über die definierte Dichtheit nach VDI 2083-19 kombiniert mit einem schlüssigen Lüftungs- und Automatisierungskonzept, wird die Absenkung über die drastisch reduzierte Zufuhr des Außenluftstroms nicht nur energieeffizient, sondern auch die Einhaltung definierter Grenzwerte wie z. B. der Raumdifferenzdruck sicherstellt.

„Die Umsetzung eines maximal effizienten Absenkbetriebs ist natürlich eine idealistische Vorstellung. Aber es wäre an der Zeit, dieses mögliche Einsparpotenzial zu heben. Dabei sollten vor allem althergebrachte Auslegungskriterien wie beispielsweise die prozentuale Festlegung des Außenluftvolumenstroms am Gesamtluftstrom hinterfragt werden. Ein neuer Blick auf den Absenkbetrieb in der Reinraumtechnik kann gegebenenfalls viel bewirken“, so Dipl.-Ing. (FH) Michael Kuhn, Leiter des STZ EURO. „Zudem lässt sich mittels einer digitalen Anlagensimulation die potenzielle Einsparung und die Betriebssicherheit bereits in der Konzeptphase aufzeigen und optimieren.“