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Strömungssimulation Reinraum

Von der Luftführung im Reinraum hängt es ab, ob dieser die geforderten Schutzfunktionen für das Produkt und die dort arbeitenden Menschen erfüllt. Insbesondere muss die Luftführung im Reinraum gewährleisten, dass Partikel (und in pharmazeutischen Reinräumen auch Keime, KBE) von den zu schützenden Bereichen ferngehalten und kontrolliert abgeführt werden. Dies kann durch eine planungsbegleitende Strömungssimulation, die eventuelle Probleme frühzeitig aufzeigt und eine Optimierung ermöglicht, gesichert werden.
Partikelkonzentration Reinraum mit Gefriertrockner

Ausgewählte Referenzen

CSL Behring GmbH, Umbau Reinraum Klasse B mit Filter-Fan-Units
Bauherr

CSL Behring GmbH

Auftraggeber

Otto Luft- und Klimatechnik GmbH & Co. KG

Baumaßnahme

Umbau Reinraum Klasse B mit Filter-Fan-Units

Projektzeitraum

2017

Leistung

Strömungssimulation (CFD) des Luftkanalnetzes und Optimierung von Blendenquerschnitten und -geometrien zur Minimierung des Druckverlustes

  • Simulationsmodell des Gefriertrocknerraums mit Beladesystemen (blau), Gefriertrocknertüren (grau) und Personendummy (braun)
    3D-Simulationsmodell Reinraum
  • Es wird die Luftgeschwindigkeit (in m/s) in einem Vertikalschnitt durch eine sehr massive Gefriertrocknertür dargestellt. Durch eine neu geplante Absaugung unterhalb der Tür wird eine optimale Laminar-Flow-Strömung erreicht.
    Laminar-Flow-Strömung vor Gefriertrockner
  • Es wird die Partikelkonzentration (Partikel > 0,5 µm/m³) knapp oberhalb des Fußbodens dargestellt. Von der Person emittierte Partikel bewegen sich von der Beladesituation weg, sodass keine Kontamination stattfinden kann.
    Partikelkonzentration nahe des Fußbodens
  • Von der Person emittierte Partikel bewegen sich von der Beladesituation (links im Bild) weg, hin zur Rückluft (rechts im Bild). Eine Kontamination bei der Beladung des Gefriertrockners kann nicht stattfinden.
    Partikelweg ausgehend von Person

Im Rahmen der Umbaumaßnahmen für den Gefriertrockner-Vorraum der Reinraumklasse B (innerhalb von Beladebereichen Klasse A) sollte das Lüftungskonzept optimiert werden. Im Ist-Zustand wurden in Laminar-Flow-Bereichen zum Teil unerwünschte Horizontal-/Aufwärtsströmungen und Totzonen gemessen. Durch eine gleichmäßigere Verteilung von Rückluftansaugungen konnte eine deutlich verbesserte Funktionalität bereits in der Planungsphase durch die Strömungssimulation nachgewiesen werden.

Takeda GmbH, Singen - Strömungssimulation Abfüllraum (GMP-Klassen A und B)
Bauherr und Auftraggeber

Takeda GmbH

Baumaßnahme

Optimierungsstudie zu Bestandsraum

Projektzeitraum

2018 - 2019

Leistung

Strömungssimulation (CFD) Abfüllraum (GMP-Klassen A und B)

  • Rot hervorgehoben sind unterdurchschnittlich schlecht durchspülte Raumbereiche, deren Größe sich im Laufe der Optimierungsstudie deutlich verringert hat.
    Räumliche Verteilung schlechter durchspülter Bereiche
  • Der Horizontalschnitt knapp über dem Boden zeigt die räumliche Verteilung der Raumdurchspülung. Werte > 1 bedeuten eine geringere Durchspülung als der Raummittelwert.
    Raumdurchspülung knapp über dem Boden

Der Bestandsraum (GMP-Klassen A und B) zeigte bei Messungen regelmäßig Auffälligkeiten in Form von erhöhten KBE-Konzentrationen in einem bestimmten Raumbereich. Da die Ursache bislang nicht gefunden wurde, wurde für den Raum eine Strömungssimulation zur Berechnung der Raumluftströmung durchgeführt, um möglichst Hinweise auf Problemursachen und mögliche Verbesserungsmaßnahmen zu erhalten. Auf Basis der Ergebnisse konnten zusammen mit dem Kunden Verbesserungsmaßnahmen diskutiert und mittels Variantenuntersuchungen deren Wirksamkeit (Verbesserung der lokalen Raumdurchspülung in den Problembereichen um bis zu 44 %) nachgewiesen werden.