Het uitgebreide onderzoek van EOLIOS bracht de luchtstromingen in de cleanroom in kaart om de reinheid te toetsen aan de norm ISO 14644.
Een cleanroom is een sterk gecontroleerde ruimte, ontworpen voor toepassingen als wetenschappelijk onderzoek, productie, elektronica, farmacie en ruimtevaart. Het hoofddoel: een uiterst hoog reinheidsniveau handhaven door de concentratie van zwevende deeltjes in de lucht streng te beheersen. Ook andere essentiële parameters — temperatuur, luchtvochtigheid, druk — worden nauwlettend gevolgd en geregeld.
De kern. Voor Dalkia (locatie IPSEN) modelleerde EOLIOS met CFD de luchtstroming in een cleanroom om de conformiteit met ISO 14644 te toetsen. Het onderzoek brengt de luchtsnelheden en -temperaturen rond de machines in kaart en controleert de laminaire stroming, de dimensionering van de luchtgeleiders en de debieten van de FFU's en de luchtbehandelingskast, om een doorstroming zonder stagnatiezones te waarborgen waar contaminatie zich zou opbouwen.
Om de naleving van de normen te waarborgen zijn cleanrooms uitgerust met geavanceerde systemen voor luchtfiltering en beheersing van de luchtstromingen, met gladde en makkelijk te reinigen oppervlakken en strikte procedures voor het betreden en verlaten door het personeel (overalls, handschoenen, mondmaskers, overschoenen).
De reinheidsnormen waarborgen een nauwkeurig zuiverheidsniveau in termen van de concentratie zwevende deeltjes. De meest gebruikte norm is ISO 14644, die reinheidsniveaus vastlegt op basis van het aantal deeltjes per volume-eenheid lucht — van ISO 1 (de reinste) tot ISO 9 (de minst reine). Zodra een cleanroom is ontworpen en in gebruik is, gelden strikte procedures voor onderhoud, reiniging en monitoring om de vereiste niveaus permanent te handhaven.
ISO 14644 classificeert de deeltjesreinheid van een cleanroom op basis van het aantal deeltjes per m³ lucht, van klasse ISO 1 (de reinste) tot ISO 9. De beoogde klasse bepaalt de debieten gefilterde lucht en het aantal luchtwisselingen dat moet worden aangehouden.
Er zijn verschillende manieren om contaminatie te beperken. Een laminaire stroming zorgt voor een rechtlijnige, turbulentievrije luchtstroming in één richting. Ook moeten de opwaartse luchtstromen van de vloer naar de ademzone worden beperkt, want die kunnen producten, processen en gebruikers verontreinigen.
Het gebruik van luchtgeleiders is essentieel: goed gedimensioneerd zorgen deze luchtgeleiders voor een preciezere luchtstroming en een betere luchtkwaliteit. Hun doel: een uniforme en gerichte stroming handhaven om de verspreiding van deeltjes en verontreinigingen in de omgevingslucht te minimaliseren.
Een laminaire stroming is een regelmatige, eenrichtings- en turbulentievrije luchtstroming, doorgaans van het plafond naar de vloer. Zij voert de deeltjes mee naar de lage afzuigpunten in plaats van ze te laten recirculeren naar de gevoelige zones.
Vóór de simulatie moeten alle inblaas- en afzuigsystemen worden geïnventariseerd, met opname van hun debieten om ze correct te kunnen modelleren.
De luchtfiltereenheden (FFU), ingebouwd in roosters of in het plafond, blazen gefilterde lucht in via hun geïntegreerde filter. De ventilator creëert een overdruk die de gefilterde lucht de ruimte in duwt en verhindert dat verontreinigingen van buiten binnendringen.
Een FFU is een module met ventilator en HEPA-filter die in het plafond is opgenomen. Zij blaast gefilterde lucht in met lichte overdruk, waardoor verontreinigingen naar buiten worden gedreven en ongefilterde lucht niet binnenkomt.
De inblaas via het filter van de luchtbehandelingskast (CTA) is een ventilatie- en conditioneringssysteem dat de lucht verdeelt, filtert, verwarmt, koelt en de luchtvochtigheid regelt — om de binnenluchtkwaliteit te verbeteren en comfortabele omstandigheden te behouden.
De afzuigpunten verzamelen de verontreinigde lucht (deeltjes, verontreinigingen, geuren) en voeren die terug naar de luchtbehandelingskast, waar zij wordt gefilterd en geconditioneerd voordat zij via kanalen en roosters opnieuw wordt verdeeld, wat zorgt voor een uniforme ventilatie.
De afzuiging bij laminaire stroming houdt een hoog reinheidsniveau en een nauwkeurige deeltjesbeheersing in stand door een eenrichtings- en regelmatige luchtstroom te creëren, doorgaans gericht van het plafond naar de vloer.
CFD-simulatie speelt een belangrijke rol bij de reinheid van cleanrooms: zij geeft een diepgaand inzicht in de verplaatsing van de lucht, de verdeling van de deeltjes en de verspreiding van de verontreinigingen. In de hal worden onderzoeken naar luchtsnelheden en luchttemperaturen uitgevoerd om te bepalen of de debieten toereikend zijn en of de ventilatiesystemen de verontreinigingen afvoeren.
EOLIOS modelleert de luchtstroming in een cleanroom met inbegrip van de ventilatiesystemen, de filters en de apparatuur. Zo waarborgen wij een toereikend luchtdebiet en een homogene verdeling om de stagnatiezones te minimaliseren waar contaminatie zich zou kunnen opbouwen. Door de luchtstromingen, de hotspots en de recirculatiezones te onderzoeken bepalen wij de kritieke zones; de efficiëntie van de filters wordt eveneens beoordeeld door de deeltjesfiltering te simuleren en de lekken van verontreinigde lucht op te sporen.
Ons team kan daardoor de prestaties valideren of afkeuren van de aanwezige ventilatiesystemen en zich ervan verzekeren dat de vereiste reinheidsniveaus worden gehaald en behouden conform de gespecificeerde normen.
Onthoud dit. In een cleanroom telt niet het totale debiet, maar de homogeniteit van de doorstroming: één stagnatiezone, hoe klein ook, is genoeg om de ISO-klasse plaatselijk te laten dalen. CFD dient om die op te sporen vóór de kwalificatie.
Reinheid volgens ISO 14644, laminaire stroming en inblaassystemen van een cleanroom.
Zij maakt de verplaatsing van de lucht, de verdeling van de deeltjes en de recirculatiezones zichtbaar en controleert of de debieten en de luchtgeleiders een homogene doorstroming waarborgen. Zo wordt de reinheid gevalideerd vóór de kwalificatie. Een vergelijkbaar vraagstuk kwam aan de orde in ons project farmaceutisch laboratorium, stof.
Zij legt het maximale aantal deeltjes per m³ lucht vast, van ISO 1 (de reinste) tot ISO 9. De beoogde klasse bepaalt de debieten gefilterde lucht en het aantal luchtwisselingen dat in bedrijf moet worden aangehouden.
Een eenrichtingsstroming van het plafond naar de vloer voert de deeltjes mee naar de lage afzuigpunten zonder ze te laten recirculeren naar de producten of de operatoren. Elke turbulentie verstoort die regelmatige afvoer.
De FFU filtert de lucht plaatselijk in het plafond en creëert overdruk; de luchtbehandelingskast behandelt, filtert en conditioneert de lucht op gebouwniveau voordat zij die via kanalen verdeelt. Beide worden vaak gecombineerd.
Door luchtsnelheden, hotspots en recirculatiezones te combineren: waar de lucht stilstaat, hopen de deeltjes zich op. CFD lokaliseert die kritieke zones om luchtgeleiders, debieten en de plaatsing van de afzuigpunten aan te passen.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
Met CFD-simulatie kunnen de thermische effecten van een analysemachine en de luchtstromingen in de cleanroom zichtbaar worden gemaakt, om de reinheid en de prestaties van de ventilatiesystemen te toetsen. Door de verplaatsing van de lucht, de verdeling van de deeltjes en de hotspots te modelleren valideert EOLIOS het bereiken en behouden van de vereiste reinheidsniveaus.
CFD-expertise, opgeleverde projecten en technische dossiers: het hele vakgebied laboratoria op één plek.
Het eenvoudigst is om er samen over te praten. Onze ingenieurs antwoorden met een eerste technische analyse.
