Der „versteckte Fehler“ bei der Installation modularer Reinräume – Luftleckagen unter der Tür.
Die wichtigste Betriebsvoraussetzung für modulare Reinräume ist die Gewährleistung absoluter Luftdichtheit und eines stabilen Druckgradienten, um die Einhaltung der Vorschriften in Produktion und Experimenten sicherzustellen. Sie werden häufig in anspruchsvollen Reinraumbereichen wie der Pharma-, Elektronik- und Biologieindustrie eingesetzt. Als zentrale Barriere zwischen Rein- und Nicht-Reinraumbereichen bestimmt die Dichtungsleistung der Tür direkt die Betriebsstabilität des Reinraums. Luftleckagen im unteren Türbereich sind die häufigste Ursache für Installationsfehler. Basierend auf Industriestandards und praktischer Erfahrung wird dies im Folgenden detailliert erläutert.
Luftleckagen im unteren Türbereich bezeichnen das Phänomen, dass nach dem Schließen der Reinraumtür ein Spalt zwischen Türunterkante und Boden verbleibt. Dieser Spalt verursacht Luftkonvektion zwischen dem Reinraum und der Umgebung oder angrenzenden Bereichen. Er ist dynamisch und wird durch Faktoren wie das Öffnen und Schließen der Tür sowie die Ebenheit des Bodens beeinflusst. Luftleckagen in Reinräumen beeinträchtigen die Luftdichtheit direkt. Gemäß den einschlägigen Industrienormen sollte die Leckrate im unteren Türbereich ≤ 1,5 m³/h·m², die Spaltgeschwindigkeit ≤ 0,3 m/s und der zulässige Spalt 3–5 mm betragen. Überschreitungen dieser Grenzwerte müssen umgehend behoben werden.
Luftundichtigkeiten im unteren Türbereich hängen hauptsächlich mit der Konstruktion, der Materialauswahl und den Bautechniken zusammen. In der Planungsphase können fehlende Berücksichtigung der Gegebenheiten vor Ort, das Fehlen von verstellbaren Dichtungselementen oder speziellen Dichtungsleisten sowie ungeeignete Türöffnungsmaße leicht zu versteckten Gefahren führen. Bei der Materialauswahl führt die Verwendung herkömmlicher Gummidichtungsleisten anstelle von reinraumspezifischen EPDM- oder Silikondichtungsleisten, zusammen mit Abweichungen beim Zuschnitt der Dichtungsleisten und minderwertigen Dichtungsleisten, zu unzureichender Dichtungsleistung. Während der Bauphase sind Unebenheiten des Untergrunds von mehr als 1 ‰, unsachgemäße Montage der Dichtungsleisten, fehlerhafte Türmontage und das verspätete Erkennen potenzieller Luftundichtigkeiten die Hauptursachen für Luftundichtigkeiten.
Luftleckagen im unteren Türbereich können zu unkontrollierter Reinheit und Druckdifferenzen führen. Dadurch überschreiten die Partikelkonzentrationen in Innenräumen die Grenzwerte, und es ist unmöglich, einen Druckgradienten von ≥10 Pa zwischen Rein- und Nicht-Reinraumbereichen sowie von ≥5 Pa zwischen benachbarten Reinraumbereichen aufrechtzuerhalten. Statistiken zeigen, dass dies für 70 % der Druckinstabilitätsprobleme in Reinräumen verantwortlich ist. Zudem erhöht sich der Energieverbrauch, da Klimaanlagen und Luftfilteranlagen unter Volllast laufen müssen. Dies führt zu einem um 20–30 % höheren Energieverbrauch im Vergleich zu den Auslegungswerten und erschwert die Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle. Darüber hinaus ist dies ein wesentlicher Ablehnungsgrund für GMP- und ISO-14644-Zertifizierungen. Wird das Problem nicht behoben, führt dies zum Verlust der Zertifizierung und kann außerdem Produktverunreinigungen, Sicherheitsvorfälle und wirtschaftliche Verluste zur Folge haben.
Die Behebung von Luftleckagen im unteren Türbereich erfordert ein systematisches Vorgehen: Zunächst sind die Spalten im unteren Türbereich, die Ebenheit des Bodens und Beschädigungen der Dichtungsleisten zu prüfen. Diese sind durch reinraumspezifische EPDM-Dichtungsleisten zu ersetzen und der Raum mit einer verstellbaren, automatischen Absenkdichtung auszustatten. Anschließend ist der Boden im unteren Türbereich zu nivellieren, um eine Ebenheitsabweichung von ≤ 1 ‰ zu gewährleisten. Die Höhe der Absenkdichtung ist so einzustellen, dass die Spalte im unteren Türbereich ≤ 3 mm beträgt. Die Fugen sind mit reinraumspezifischem Dichtmittel abzudichten, und die Spalten zwischen Türrahmen und Wand sind mit Polyurethanschaum zu verschließen. Nach der Behebung der Mängel ist mithilfe eines Rauchgenerators und eines Anemometers sicherzustellen, dass die Luftgeschwindigkeit in den Spalten ≤ 0,3 m/s beträgt. Es sind 24-stündige Differenzdruckmessungen im stationären Zustand sowie Partikelkonzentrationsmessungen durchzuführen. Nach erfolgreichem Abschluss der Prüfungen ist ein Bauabnahmeprotokoll zu erstellen.
Die Vermeidung von Luftleckagen im unteren Türbereich muss während des gesamten Installationsprozesses berücksichtigt werden. Optimieren Sie die Dichtungskonstruktion bereits in der Planungsphase, wählen Sie die Materialien gemäß den Reinraumnormen aus, achten Sie während der Bauphase besonders auf die Details und führen Sie nach der Installation regelmäßige Tests durch. Die Wartung nach der Installation umfasst die regelmäßige Inspektion der Türdichtungen und -dichtungen, den rechtzeitigen Austausch verschlissener Bauteile und die Sicherstellung eines langfristig stabilen und vorschriftsmäßigen Betriebs des Reinraums.