So wählen Sie einen HEPA-Zuluftdurchlass aus

Beim Raum beginnen, nicht beim Durchlass

Ein HEPA-Durchlass ist der letzte Punkt der Zuluftanlage: Er hält den HEPA-Filter in der Decke und gibt saubere Luft in den Raum ab. Es liegt nahe, zuerst ein Durchlassmodell auszuwählen, doch jede spätere Entscheidung hängt davon ab, was der Raum leisten muss. Bauart, Anzahl, Filterklasse und Anordnung ergeben sich aus der geforderten Reinheit und dem Prozess.

Die Reinheit definiert ISO 14644-1, die für jede Klasse die höchstzulässige Partikelzahl je Kubikmeter festlegt [1]. Für sterile Arzneimittel in Europa ergänzt der EU-GMP-Leitfaden Annex 1 die Klassen A bis D mit eigenen Grenzwerten für den Ruhe- und den Betriebszustand [2].

EU-GMP Annex 1 legt auch Grenzwerte für Partikel ≥ 5 µm und für mikrobielle Kontamination fest; prüfen Sie die vollständige Tabelle für Ihre Klasse.

Schritt 1: die Bauarten kennen

Es gibt drei gängige Formen von HEPA-Durchlässen, und die Wahl prägt alles Weitere.

Schritt 2: den Volumenstrom festlegen

Der gesamte Zuluftvolumenstrom ergibt sich aus der Raumauslegung: Partikel- und Wärmelasten des Prozesses, die geforderte Erholzeit nach einer Störung und die Druckkaskade zwischen den Räumen. ISO 14644-4 behandelt Planung und Bau, und ISO 14644-16 empfiehlt, den Volumenstrom aus diesen Anforderungen abzuleiten statt aus einer festen Faustregel, weil die Zuluft in den meisten Reinräumen der größte Energieposten ist [3][4].

In Zonen mit turbulenzarmer Verdrängungsströmung folgt der Volumenstrom aus der Geschwindigkeit. EU-GMP Annex 1 nennt 0,36–0,54 m/s als Richtwert für die Verdrängungsströmung an der Arbeitsposition in Klasse A, sofern kein anderer Wert begründet wird [2]. Über eine Filterfläche von 1,2 × 0,6 m entsprechen 0,45 m/s etwa 1.170 m³/h.

In Räumen mit Mischströmung teilen Sie den Gesamtvolumenstrom durch die Zahl der Durchlässe. Nur zur Veranschaulichung: Ein Raum von 6 × 5 × 3 m (90 m³), ausgelegt für 30 Luftwechsel pro Stunde, braucht 2.700 m³/h, die drei Durchlässe mit je etwa 900 m³/h liefern können. Die tatsächliche Luftwechselrate muss Ihre Auslegung festlegen.

Schritt 3: jedes Gerät dimensionieren

• Prüfen, dass der Volumenstrom je Durchlass im Nennbereich des Geräts liegt. Über dem Nennwert steigen Druckverlust und Schall; weit darunter verschenkt man Deckenfläche und Geld.
• Die Luftgeschwindigkeit am Anschlussstutzen prüfen. Eine zu hohe Stutzengeschwindigkeit ist eine häufige Ursache für Pfeifen und Kanalgeräusche.
• Die wichtigsten technischen Daten mit dem Betriebsfall abgleichen: Nennvolumenstrom, Anfangsdruckverlust des Filters, Filterklasse und Schallpegel.
• Die Filterklasse aus der Raumklasse ableiten: H13 ist die übliche Wahl für ISO-7- bis ISO-8-Räume, H14 für ISO-5-Zonen und wo die Spezifikation sie nennt (Klassen nach EN 1822) [5].

Schritt 4: die Anordnung planen

• Luftführung, Schall, Architekturdecke sowie Montage- und Wartungszugang gemeinsam betrachten, nicht nacheinander.
• Durchlässe über den kritischen Arbeitsplätzen anordnen, die übrigen gleichmäßig verteilen. Abluftgitter tief in den Wänden vorsehen, damit die Luft nach unten durch die Arbeitszone strömt.
• Bei abgehängter Decke die Ausblasfläche (Lochblech oder Drallauslass, quadratisch oder rund) nach Raumhöhe und dem vom Prozess benötigten Luftstrom wählen.
• Durchlässe von Türen und von Wärmequellen fernhalten, deren aufsteigende Thermik der Zuluft entgegenwirkt.
• In Räumen mit hohen Wärmelasten oder großer Höhe kann bodennahe Zuluft ein stabileres Strömungsbild ergeben als Deckenzuluft.

Schritt 5: die Ausblasgeschwindigkeit festlegen

Die Ausblasgeschwindigkeit richtet sich nach Zuluftart, Durchlasstyp, Einbauhöhe, zulässiger Luftgeschwindigkeit im Aufenthaltsbereich und zulässigem Schallpegel. Als allgemeine Planungshilfe für Wand-Quellluftdurchlässe gilt: Einbau unter etwa 0,8 m Höhe, Ausblasgeschwindigkeit höchstens etwa 0,2 m/s in Nichtwohn-Zivilgebäuden und 0,5 m/s in Industriegebäuden. Reinraumdurchlässe folgen der Auslegungsgeschwindigkeit der Reinheitsklasse, wie in Schritt 2.

Schritt 6: Prüfung und Wartung einplanen

Jeder eingebaute HEPA-Filter muss vor Ort auf Lecks geprüft werden, weil die meisten Lecks an Dichtung und Rahmen auftreten und nicht im Medium. ISO 14644-3 beschreibt den Scantest und die Aerosolaufgabe vor dem Filter [6]. Ein Durchlass, der sich nicht prüfen lässt, ist ein Problem, das erst bei der Inbetriebnahme sichtbar wird.

• Den Kanalanschluss klären: Anschluss oben oder seitlich, Stutzengröße und ob eine Dämmung nötig ist.
• Einen Prüfanschluss für die Aerosolaufgabe auf der Rohluftseite vorsehen und den Zugang zur gesamten Abströmfläche sicherstellen.
• Festlegen, wie Filter später gewechselt werden. Raumseitig wechselbare Bauarten ersparen den Zugang zur Zwischendecke.
• Rahmen und Dichtung (Flachdichtung oder Gel) auf das Deckenraster oder Paneelsystem abstimmen.