Reinräume in der pharmazeutischen Industrie, in Krankenhäusern, Laboratorien sowie Forschungs- und Entwicklungsabteilungen unterliegen strikten gesetzlichen Vorgaben, da eine ungenügende Regelung der Zu- und Abluft nicht nur zu empfindlichen Störungen des Betriebes, sondern auch zur Gefährdung der Produktqualität führen kann. Bisherige Reinraum-Lösungen setzten entweder Volumenstromregler mit statischem Messprinzip ein, deren Montage sehr aufwendig ist, oder eine teure programmierbare DDC-Regelung, die bei einfacheren Anforderungen gar nicht notwendig wäre.

Der Raumautomationsspezialist Sauter hat daher eine integrierte Kompaktlösung für Reinräume entwickelt, die beide Nachteile umgeht: Das System besteht lediglich aus zwei Geräten, einem Volumenstromkompaktregler mit integriertem zweiten Regelkreis und einem Raumdrucksensor, der direkt auf den VAVRegler aufgeschaltet wird. Die Lösung erlaubt sowohl eine genaue Regelung von Raumdrücken als auch eine schnelle Umrüstung von Volumenstrom- auf Raumdruckregelung, was Zeit und Kosten einspart.

Volumenstromregler mit statischem Messprinzip, wie sie häufig zur Regelung der Zu- und Abluft in Reinräumen verwendet werden, setzen sich in der Regel aus mehreren Komponenten zusammen, die meist noch um einen separaten Raumdruckregler und einen Raumdrucksensor ergänzt werden müssen. Der Aufwand für die Montage solcher Systeme ist damit sehr hoch. Alternativ kann die Regelung über Direct Digital Control (DDC) erfolgen, was jedoch mit noch mehr Kosten und Aufwand verbunden ist.

Gleichzeitig sind die komplexen Einstellungsmöglichkeiten, die über eine solche programmierbare Regelung realisiert werden können, nicht in jeder Raumsituation notwendig. Bei der Kompaktlösung von Sauter werden dagegen nur zwei Geräte zur Raumdruckregelung benötigt: der Volumenstromkompaktregler ASV 115 mit integriertem zweiten Regelkreis und der Raumdrucksensor EGP 100. „Andere Systeme benötigen allein gegenüber dem ASV 115 schon drei Geräte, einen statischen Druckaufnehmer, einen Regler und einen Antrieb", erklärt Ulrich Fedler, Key Account Pharma Solution bei Sauter.

„Bei der Kompaktlösung ist das alles in einem Gerät integriert." Das System kann für Über- oder Unterdruck eingesetzt werden, wobei ein direktes Umschalten zwischen beiden Modi möglich ist. Auch eine Raumtemperaturregelung ist in diesem System mit zwei Geräten möglich, soll zusätzlich ein Heiz- oder Kältekreis angesteuert werden, kommt ein Ventil hinzu.

Schnelles Umrüsten durch direktes Aufschalten des Raumdrucksensors

In der Reinraumtechnik geht der Trend immer mehr zu flexiblen Lösungen, eine einfache Volumenstromregelung beispielsweise soll möglichst schnell auf eine Raumdruckregelung umrüstbar sein. Durch das Aufschalten des Raumdrucksensors direkt auf den VAV-Regler ist dies beim neuen System jederzeit möglich.

Der Montagebeziehungsweise Installationsaufwand bleibt dabei gering und es werden keine zusätzlichen Volumenstromboxen benötigt, was deutlich Zeit und Kosten einspart. Da keine weiteren Regler zwischengeschaltet sind, verkürzen sich die Zykluszeiten und es wird eine hohe Regelpräzision erreicht. Zudem ist die Parametrierung sehr einfach. Sie erfolgt mit der Software Case VAV und kann vom Anlagenbauer oder Betreiber selbst durchgeführt werden. Dabei werden eigens entwickelte Regelapplikationen mit ihren Algorithmen aktiviert:

„Über ein Auswahlmenü mit Schemata kann die im jeweiligen Fall benötigte Applikation ausgewählt werden. Nach der Parametrierung und dem Download wird diese Information im Regler abgelegt", erläutert Fedler. Mit Case VAV können alle Parameter geändert und alle Kennlinien angepasst werden, was den Betreiber selbstständiger macht. Gegenüber einer DDC-Regelung bietet die Sauter-Lösung außerdem den Vorteil, dass sie dezentral und somit unabhängig arbeitet. „Bei einem Ausfall der DDC regelt das Kompakt-System noch weiter, solange die Lüftung läuft", so Fedler.

Prüfung von Regelapplikationen in eigens entwickelter Testkabine

Die Regelapplikationen wurden im Vorfeld von den Entwicklern in einer eigens konstruierten Raumdruck-Testkabine genauestens überprüft. „Damit wird gewährleistet, dass nur solche Applikationen umgesetzt werden, die sich bewähren", erklärt Fedler. Da die Raumdruckregelung verschiedenartig aufgebaut werden kann, zum Beispiel mit konstanter Zu- und variabler Abluft oder umgekehrt, lässt sich das Regelverhalten etwa bei verschiedenen Leckagen im Raum überprüfen. Die größte Herausforderung bei der Entwicklung der Kompaktlösung bestand jedoch darin, die Regelapplikationen und Anforderungen an die Funktionen so umzusetzen, dass die Hardware-Ein- und -Ausgänge beibehalten werden konnten.

„Der Kompaktvolumenstromregler ASV 115 besitzt Ein- und Ausgänge, die entsprechend konfiguriert werden können. Durch das Hinterlegen von fertigen Applikationen in der Software werden sie entsprechend der Auswahl gesetzt und ermöglichen somit das Aufschalten des Raumdrucksensors", so Fedler. Ein weiterer Vorteil des Kompaktsystems ist die hohe Positionierungsgenauigkeit des Klappenantriebs. Aufgrund der guten Getriebeauflösung ist es möglich, die Klappen präzise einzustellen und das Schwingen des Raumdrucks zu minimieren. So können nicht nur eine exakte Regelung und eine stabile Regelgüte in dichten Reinräumen, Schleusen und Vorräumen gewährleistet werden, sondern auch die Druckstufen zur Vermeidung von Kreuzkontaminationen zuverlässig eingehalten werden.

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Ulrich Fedler
Sauter Deutschland, Freiburg
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