Toetsen van luchtkwaliteit in cleanrooms en operatiekamers

In cleanrooms en operatiekamers is de luchtkwaliteit van cruciaal belang. Voor beide ruimtes zijn er vanuit de praktijk en regelgeving duidelijke eisen aan de maximale deeltjesconcentratie. Bij oplevering van de ruimte vinden metingen plaats om de luchtstroming in te regelen en de werking van het luchtbehandelingssysteem te toetsen, maar als de resultaten van zo’n meting niet aan de wensen voldoen, is het vaak erg lastig en kostbaar om alsnog wijzigingen aan te brengen aan de installaties.

Ook is een eenmalige meting bij oplevering vaak niet representatief voor de toekomstige situatie, wanneer de ruimte daadwerkelijk in gebruik is. Zo kan het gebruik van een cleanroom wijzigen in de tijd, worden apparaten in de ruimte soms vervangen of verplaatst en kan het aantal mensen in de ruimte sterk variëren. In een operatiekamer kan de positie van de lampen en artsen wijzigen of wordt bijvoorbeeld apparatuur in het beschermd gebied geplaatst, et cetera. 

Het uitvoeren van metingen in de ruimte is zeker zinvol, maar het onderzoeken en toetsen van verschillende (gebruiks)scenario’s, bij voorkeur al in het ontwerpproces, is ook erg wenselijk. 

Computational Fluid Dynamics, kortweg CFD, maakt het mogelijk om in een virtuele 3D-omgeving de luchtstroming en deeltjesconcentraties in een ruimte zichtbaar te maken. Met deze techniek kan de luchtkwaliteit in cleanrooms en operatiekamers op voorhand getoetst worden, en dat voor verschillende uitvoeringen van het luchtbehandelingssysteem en voor verschillende gebruiksscenario’s. Het doel is dan om de luchtkwaliteit te waarborgen, maar ook om de technische installaties zo zuinig mogelijk in te zetten en het (thermisch) comfort voor mensen te verbeteren. Hiermee krijgt men op voorhand zekerheid over het goed functioneren van de ruimte en wordt die ook toekomstbestendiger. 

CFD is een methodiek die afkomstig is uit de luchtvaart en die uitgebreid gevalideerd is voor verschillende sectoren en toepassingen. De luchtstroming in cleanrooms en operatiekamers is echter heel specifiek aangezien de luchtsnelheden erg laag zijn. Daarom heeft Actiflow in samenwerking met Interflow, een toonaangevende producent van operatiekamers en cleanrooms, een uitgebreid validatieproject opgezet. 

Tijdens het validatietraject is gebruik gemaakt van een realistische operatiekamer inclusief luchtbehandelingssysteem en objecten zoals lampen, tafels, monitoren, deuren, ramen, pendel en een voorzieningenbrug. Vervolgens zijn metingen uitgevoerd volgens de RL7-richtlijn, waarmee de afmetingen van het beschermd gebied zijn bepaald. Daarnaast zijn er metingen uitgevoerd om de luchtsnelheid op verschillende locaties in kaart te brengen en zijn er meerdere configuraties van de OK beschouwd, bijvoorbeeld om de invloed van de lampen te bepalen. De resultaten van de metingen zijn vervolgens vergeleken met de CFD-resultaten. Hieruit is gebleken dat de CFD-resultaten nauwgezet overeenkomen met de uitgevoerde snelheidsmetingen. Ook is het beschermd gebied in de CFD-simulaties vrijwel gelijk aan de meetpunten van de RL7-meting. 

Ook werd duidelijk dat CFD-simulaties meer inzicht geven in de luchtstroming en het beschermd gebied in vergelijking met metingen op enkele voorgeschreven punten in de ruimte. De simulaties bieden namelijk de mogelijkheid om op ieder willekeurig punt in de ruimte de luchtstroming en luchtkwaliteit te toetsen. Daardoor bieden de simulaties een grote meerwaarde, zowel voor het ontwerp van nieuwe operatiekamers of cleanrooms als voor de renovatie van bestaande ruimtes.

Actiflow heeft jarenlange ervaring in het uitvoeren van CFD-simulaties voor het ontwerp van operatiekamers en cleanrooms. Aan de hand van de resultaten worden bijvoorbeeld ziekenhuizen en artsen geadviseerd over het gebruik van apparatuur en het positioneren van lampen in een OK. Bouwers van cleanrooms worden geadviseerd over het ontwerp en inregelen van filterfanunits en het positioneren van afzuigpunten, al dan niet onder een valse vloer.