Gestaltung und Design von Reinräumen in verschiedenen Branchen

I. Allgemeine Gestaltungsprinzipien

Funktionszonen

• Reinräume müssen in Reinbereiche, Halbreinbereiche und Hilfsbereiche unterteilt werden. Funktionsbereiche sollten unabhängig sein und physisch isoliert sein.

• Prozessabläufe müssen einseitigen Prinzipien folgen, um eine Kreuzkontamination zwischen Personen und Material zu vermeiden.

• Kernreinbereiche sollten sich in der Mitte oder auf der windzugewandten Seite des Gebäudes befinden, um äußere Störungen zu minimieren.

Luftstromorganisation

• Einseitige Strömungsreinräume : Vertikale oder horizontale Laminarströmung mit einer Luftgeschwindigkeit von 0,3–0,5 m/s verwenden. Geeignet für hochreine Anwendungsbereiche wie Halbleiter und Biopharmazeutika.

• Nicht-einseitige Strömungsreinräume : Reinheit durch Hochleistungsfilterung und Verdünnung aufrechterhalten, mit Luftwechselraten von 15–60 pro Stunde. Geeignet für mittel- bis niedrigreine Anwendungsbereiche wie Lebensmittel und Kosmetika.

• Mischströmungs-Reinräume : Kombinieren Sie unidirektionale Strömung in Kernbereichen mit nicht-unidirektionaler Strömung in Randbereichen, um Kosten und Effizienz zu balancieren.

Druckdifferenzregelung

• Die Druckdifferenz zwischen Reinräumen und Nicht-Reinräumen sollte ≥5 Pa betragen, zwischen Reinräumen und dem Außenbereich ≥10 Pa.

• Angrenzende Reinräume sollten einen angemessenen Druckgradienten aufweisen, wobei Bereiche mit höherer Reinheit einen höheren Druck besitzen.

II. Branchenspezifische Planungsanforderungen

(1) Reinräume für die Halbleiterindustrie

Sauberkeitsklasse

• Kernprozessbereiche (z. B. Photolithografie, Ätzen) müssen ISO 14644-1 Klasse 1 oder Klasse 10 entsprechen, mit Partikelkonzentrationen ≤3.520 Partikel/m³ (0,5 μm).

• Nebenbereiche dürfen eine reduzierte Reinheitsklasse gemäß ISO Klasse 7 oder 8 aufweisen.

Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle

• Temperatur: 22 ± 1°C, relative Luftfeuchtigkeit: 40%–60%, geregelt durch Klimaanlagen mit konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

Entladungsschutz-Design

• Leitfähige Epoxidharzböden oder antistatische PVC-Böden mit einem Widerstand ≤1 × 10⁶ Ω.

• Das Personal muss antistatische Kleidung und Schuhüberzüge tragen; der Erdungswiderstand der Geräte muss ≤1 Ω betragen.

Beispielaufbau

• Die Bereiche der Kernprozesse befinden sich in der Gebäudemitte, umgeben von Geräte- und Testräumen.

• Materialien werden über Luftschleusen eingebracht; das Personal betritt über Luftduschen.

• Die Abluftsysteme sind unabhängig; Emissionen werden über HEPA-Filter gereinigt, bevor sie abgegeben werden.

(2) Reinräume für die Biopharmazeutische Industrie

Sauberkeitsklasse

• Die Bereiche für aseptische Abfüllung müssen der Klasse A (ISO-Klasse 5) entsprechen, mit örtlich begrenzten Klasse-100-Bedingungen.

• Zellkultur- und Bakterienarbeitsbereiche müssen der Klasse B (ISO-Klasse 6) entsprechen.

• Nebenräume (z. B. Sterilisationsräume, Materiallager) müssen der Klasse C (ISO-Klasse 7) oder Klasse D (ISO-Klasse 8) entsprechen.

Anforderungen an die Biosicherheit

• Experimente mit hochpathogenen Mikroorganismen müssen in BSL-2- oder BSL-3-Laboren unter negativem Druck durchgeführt werden, mit verriegelten Türen und Notduscheinrichtungen.

• Sterilisationsräume müssen aus feuerbeständigen, hitzebeständigen Materialien bestehen und mit Dampfsterilisatoren oder Wasserstoffperoxid-Vaporisatoren ausgestattet sein.

Beispielaufbau

• Räume für Bakterien- und Zellkulturen sind von Reinraumbereichen räumlich getrennt und isoliert.

• Materialien gelangen über Durchreiche in den Reinraum, das Personal über Umkleideräume und Pufferzonen.

• Abluftanlagen sind mit HEPA-Filtern und Aktivkohle-Adsorptionsanlagen ausgestattet.

(3) Reinräume für die Lebensmittelindustrie

Sauberkeitsklasse

• Bereiche zur Verpackung von verzehrfertigen Lebensmitteln müssen der Reinheitsklasse 100.000 (ISO-Klasse 8) entsprechen, mit Partikelkonzentrationen ≤3,52 Millionen/m³ (0,5 μm).

• Bereiche für die Rohmaterialbearbeitung und für die Verpackung von nicht verzehrfertigen Lebensmitteln müssen der Reinheitsklasse 300.000 (ISO-Klasse 9) entsprechen.

Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle

• Temperatur: 18–26°C, relative Luftfeuchtigkeit ≤75%, um mikrobielles Wachstum durch Kondensat zu verhindern.

Beispielaufbau

• Reine Arbeitsbereiche (z. B. Innere Verpackung) befinden sich im Windzug; semi-reine Bereiche (z. B. Rohmaterialhandhabung) liegen im Abwind.

• Materialien treten über Pufferräume ein; Personal betritt über Umkleidebereiche und Händedesinfektionszonen.

• Abluftsysteme verwenden Primär- und Mittelfilter mit regelmäßigen Filterwechseln.

(4) Reinräume in der Kosmetikindustrie

Sauberkeitsklasse

• Emulgier- und Füllräume müssen der Klasse 100.000 (ISO-Klasse 8) entsprechen.

• Lagerbereiche für Rohmaterialien und Verpackungsbereiche müssen der Klasse 300.000 (ISO-Klasse 9) entsprechen.

Materialauswahl

• Wände verwenden schimmelresistente Farbe oder farbige Stahltüren; Böden bestehen aus Epoxidharz-Gußharzbelag mit versiegelten Fugen.

• Beleuchtungskörper verwenden versiegelte Reinraumleuchten, um Staubansammlung zu verhindern.

Beispielaufbau

• Emulgier- und Füllräume sind abgetrennt und mit lokalen Reinbänken der Klasse 100 ausgestattet.

• Materialien treten über Durchreiche ein; Personal betritt über Umkleideräume und Luftduschen.

• Auspuffanlagen nutzen Aktivkohleadsoption, um flüchtige organische Verbindungen zu entfernen.