Kompromisslos gegen Risiken

Intelligente Gebäudetechnik schützt Prozesse von Pharma und Chemie

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28.09.2011 Gerade im Bereich Life Science stellt jeder Schritt der Wertschöpfungskette spezielle Ansprüche an die Gebäudeinfrastruktur. In der Regel sind diese Ansprüche mit hohen oder gar höchsten Sicherheitsanforderungen verbunden. Sie beziehen sich gleichermaßen auf den Schutz von Rohstoffen, Produkten, Personen und Umwelt. Für die Umsetzung solch umfassender Anforderungen ist eine breite Palette von Sicherheitslösungen notwendig.

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • Die strenge Kontrolle der Umgebungsbedingungen ist - neben entsprechenden konstruktiven Maßnahmen im Prozess - ein zentrales Element des Produktschutzes.
  • Ein Laborabzug zum Personenschutz vereint als komplette und durchgängige Gebäudeautomationslösung mit spezifischen Funktionen für das gesamte Labor Regeltechnikkompetenz und Qualität, die den höchsten Ansprüchen an Laborgebäude gerecht werden.
  • Der Abzugsregler steht mit allen erforderlichen Komponenten wie Volumenstromregler mit Messeinrichtung, Stellantrieb und Sensorik als typgeprüfte Laborabzugsregeleinheit zur Verfügung.
  • Die Sinorix-Schutzeinrichtung für Laborabzüge detektiert mit dem linearen Brandmelder Lifdes in den Arbeitsbereichen Flammen innerhalb der ersten Sekunden und löscht den Bereich automatisch.
  • Durch die Visualisierung der Frontschieberpositionen am Gebäudeleitsystem kann das technische Personal mit einen Blick den Zustand jedes Laborabzugs nachvollziehen.

Lagerung und Umgang mit hochaktiven Wirkstoffen, Explosionsgefahr, das Entstehen von Bränden und insbesondere die Kontamination von Räumen oder Produkten sind die zentralen Risiken in den Prozessen der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Sie erfordern daher spezifische Schutzmaßnahmen durch intelligente Gebäudetechniklösungen. Das Risiko-Management untersucht speziell für die Unternehmen der Chemie- und Pharmabranche systematisch und projektspezifisch die gesamte Gebäudeinfrastruktur auf Konformitäts- und Sicherheitsrisiken.

Aufgabenstellung Produktschutz
Chemische und pharmazeutische Rohstoffe, Verpackungsmaterialien und fertige Produkte stellen einen erheblichen Wert dar. Bei der Lagerung empfiehlt sich deshalb die Überwachung über Videotechnik. Sie sichert den Überblick. Darüber hinaus empfiehlt es sich dringend, Luft- und Feuchtigkeitsverhältnisse in den Lagerräumen kontinuierlich zu überwachen und lückenlos zu dokumentieren. Nur so lassen sich störende oder schädliche Einflüsse auf gelagerte Rohstoffe, Verpackungen und damit letztlich auf die Produktqualität ausschließen.
Innerhalb des Produktionsprozesses stellt die Kontaminierung des Produkts durch am Prozess beteiligte Personen selbst bei entsprechender Vorsicht eine nicht zu unterschätzende Gefahr für die Qualität des Produktes dar. Ein ebenfalls nicht zu unterschätzender Risikofaktor ist die mögliche Kreuzkontamination zwischen verschiedenen Produktionslinien oder Produktionsschritten. Daher muss beides, die Kontaminierung durch Personen wie auch eine unabsichtliche Freisetzung von Stoffen aus dem jeweiligen Produktionsschritt unbedingt verhindert werden.
Die strenge Kontrolle der Umgebungsbedingungen ist – neben entsprechenden konstruktiven Maßnahmen im Prozess – aus diesem Grund ein zentrales Element des Produktschutzes. Eine Klimatisierung von Räumen mit Überdruck verhindert die Kontamination von außen und schützt somit das Produkt. Materialschleusen sowie Laminar-Flow-Bänke für die Handhabung von sensitiven Materialien, Reinraumbereiche und Isolatoren verhindern mikrobiologische Verunreinigungen der Produkte während des Produktionsprozesses. Systeme steuern, regeln und kontrollieren die Klimaanlagen in allen Prozessschritten. Integrierte Partikelzähler überwachen kontinuierlich das Einhalten der geforderten Reinraumbedingungen.

Aufgabenstellung Personenschutz
Noch vor dem Produktschutz, der eine Sicherung von Werten darstellt, steht gerade bei Chemie- und Pharmaunternehmen selbstverständlich der Personenschutz. Denn vor allem in Laborumgebungen gehört der Umgang mit gefährlichen Substanzen zum Berufsalltag. Sicherheitsschleusen sowie Unterdruck in bestimmten Räumen verhindern, dass gefährliche Stoffe in andere Bereiche des Gebäudes gelangen können und nicht nur Produkte, sondern eben auch Personen gefährden.
In Laborumgebungen werden gefährliche Stoffe deshalb zum Beispiel in Laborabzügen behandelt. Neben dem sogenannten Frontschieber des Abzugs ist die Luftströmung die wesentliche Sicherheitsbarriere für Personen und Umwelt. Speziell für diese Aufgabenstellung wurde eine Lösung entwickelt: Sie regelt in Echtzeit die Volumenströme sowohl im Laborabzug als auch im gesamten Laborraum. Durch die Integration der Laborlösung in die gesamte Gebäudeinfrastruktur erhöht sich nicht nur die Sicherheit für Produktion und Personal. Auch die Energieeffizienz der Labore verbessert sich um bis zu 50 %.

Aufgabenstellung Explosions- und Brandschutz
Aufgrund der in der Chemie- und Pharmaindustrie verwendeten Materialien und Substanzen sowie bestimmter Prozessschritte mit Staubentwicklung stellen spezifische Maßnahmen zu Explosions- und Brandschutz in den entsprechend gefährdeten Gebäuden eine absolute Notwendigkeit dar, die auch vom Gesetzgeber entsprechend gefordert wird. Ebenso wie umfassende Lösungskonzepte für Steuerung und Regelung von raumlufttechnischen Anlagen in Ex-Bereichen gibt es für die Unternehmen in Chemie- und Pharmaindustrie ein breites Portfolio bei Gebäudeautomations- und Gebäudesicherheitslösungen sowie dezidierte Lösungen und Produkte für den Brandschutz. Zertifizierte Flammen- und Brandmelder für den explosionsgeschützten Bereich, um Zündquellen und Brände frühzeitig und täuschungssicher zu erkennen, stehen hier auszugsweise für das umfangreiche Angebot an Brandschutzprodukten und -lösungen.

Praxisbeispiel Laborabzug
Eine Laborlösung vereint als komplette und durchgängige Gebäudeautomationslösung mit spezifischen Funktionen für das gesamte Labor Regeltechnikkompetenz und Qualität, die den höchsten Ansprüchen an Laborgebäude gerecht werden. Sie zeichnet sich durch sehr hohe Bedienfreundlichkeit, Zuverlässigkeit, Erweiterbarkeit und Flexibilität aus.
Innerhalb der Laborlösung ist der Laborabzug eine wesentliche Schutzeinrichtung. Der Laborabzug bietet dem Wissenschaftler oder Techniker für seine Arbeit einen besonders geschützten Bereich, um Untersuchungen und Versuche durchzuführen. Er stellt durch gezielte Luftströmung bzw. Absaugen sicher, dass beispielsweise durch schädliche Stoffe kontaminierte Luft oder explosive Konzentrationen nicht entstehen und unkontrolliert in den Raum strömen. Damit das Personal im Labor die Möglichkeit hat, ein vorgesehenes Experiment im Abzug, der sogenannten Laborkapelle, aufzubauen und kontrollieren zu können, besitzt dieser Abzug in der Regel einen gläsernen Frontschieber. Dieser Frontschieber stellt eine verschiebbare Schutzbarriere dar. Sobald diese Schutzbarriere geschlossen wird, kann kein giftiges Gas mehr austreten. Der Laborarbeiter ist somit vor einer Kontamination durch die Stoffe in der Laborkapelle geschützt. Um den Kontaminationsschutz auch bei geöffnetem Frontschieber zu gewährleisten, muss der abgesaugte Volumenstrom einen Ausbruch von schädlichen Gasen in den Raum auf jeden Fall verhindern. Bei Abzügen mit konstantem Volumenstrom wird dieser so ausgelegt, dass er bei geöffnetem Frontschieber ständig abgesaugt wird. Das führt zu einem erhöhten Energiebedarf und zu unangenehmen Geräuschemissionen, besonders bei geschlossenem Frontschieber. Das Absaugen des Volumenstroms findet dann ständig, also auch bei geschlossenem Fenster, statt.
Eine weitaus effizientere und komfortablere Lösung ist daher die dynamische Anpassung des Luftvolumenstroms an die aktuelle Position der Sicherheitsbarriere. Der Abzugsregler der Laborlösung erfasst mit geeigneten Sensoren die Frontschieberposition. Hieraus wird die effektive Öffnung der Frontschieberfläche berechnet und entsprechend der Sollwert für den Volumenstrom definiert. Das schnelle Regelsystem ist beim Öffnen des Frontschiebers in der Lage, den Ausbruch von schädlichen Gasen durch dynamisches Anpassen des Abzugsvolumenstroms zu verhindern.

Integrierte Sicherheit
Der Abzugsregler steht mit allen erforderlichen Komponenten wie Volumenstromregler mit Messeinrichtung, Stellantrieb und Sensorik als typgeprüfte Laborabzugsregeleinheit zur Verfügung. Er überwacht ständig den abgesaugten Volumenstrom und warnt sowohl vor Ort im Labor als auch in der zentralen Gebäudeleittechnik bei allen Abweichungen vom Sollzustand. Der Abzugsregler ist so konzipiert, dass Drahtbrüche in der Peripherie erkannt werden und damit ein Kommunikationsausfall sicher und rechtzeitig detektiert und gemeldet wird.
Ein Brand im Laborabzug stellt ein großes Einzelrisiko dar. Die Sinorix-Schutzeinrichtung für Laborabzüge detektiert mit dem linearen Brandmelder Lifdes in den Arbeitsbereichen Flammen innerhalb der ersten Sekunden und löscht den Bereich automatisch. Das Löschsystem wird ständig mit einem Druck von etwa 15 bar betrieben. Es führt seine Aufgabe ohne weitere Hilfsenergie durch. Die Ankopplung an eine übergeordnete Leittechnik ermöglicht die kontinuierliche Visualisierung der Betriebszustände, eines Alarms oder eines Druckabfalls des Löschmediums.

Zentrale Übersicht aller Laborabzüge
Durch die Visualisierung der Frontschieberpositionen am Gebäudeleitsystem kann das technische Personal mit einem Blick den Zustand jedes Laborabzugs nachvollziehen. Das technische Personal kann den Nutzer am Laborplatz etwa darauf hinweisen, den Abzug häufiger zu schließen, um Energiekosten zu sparen und das Unfallrisiko zu senken.

Total Building Solutions – für den
effizienten und zuverlässigen Betrieb

Wie bei den Laborabzügen ist in den Laborräumen die Volumenstromregelung ebenfalls dynamisch und muss schnell und präzise an die variablen Verbräuche der Abzüge angepasst werden. Für die Volumenstromregelung im Raum wird jede Volumenstromeinheit der Zu- und Abluft jeweils mit einer autarken, typgeprüften Regeleinheit ausgerüstet. Die Intelligenz der Regeleinheit ist ebenfalls in einer autarken Automationsstation integriert. Sie kommuniziert über die standardisierte LON-Schnittstelle. Über diese tauscht der Raumregler ständig die Informationen mit „seinen“ Abzugsreglern aus und berücksichtigt die Rückmeldungen in der Bilanzierung. Dadurch wird eine sehr stabile Volumenstromregelung der Laborräume erreicht.
In modernen Laborgebäuden erfolgt der effiziente Betrieb und die rasche Störungsintervention in einer zentralen Leitwarte, in der das Leitsystem über alle Gewerke informiert. Tausende Datenpunkte der Lüftungsanlagen, der Laborräume und Abzüge, aber auch mehrere hundert Brandmelder, die Gasmeldetechnik und das Überwachen kritischer Türen werden dem Benutzer übersichtlich dargestellt. Dies gewährleistet den effizienten Betrieb der anspruchsvollen Technik mit wenigen Mitarbeitern. Die integrierte Lösung bietet hierbei erhebliche Vorteile. So wird zum Beispiel die Komplexität reduziert, da es für die gesamte Gebäudeinfrastruktur lediglich eine Benutzerschnittstelle gibt. Jedes Subsystem arbeitet autark und verfügt über eine begrenzte Anzahl von Daten für einen spezifischen Zweck. Im Gebäudeleitsystem werden nur die Informationen angezeigt, die für eine spezifische Aufgabe erforderlich sind.

Im Fall eines Alarms oder einer Störung unterstützt das System bei einer schnellen Störungsbehebung, da die Alarmeskalation und Alarmweiterleitung für alle integrierten Systeme einheitlich erfolgt. Jede Abweichung vom Normalzustand wird unverzüglich optisch und akustisch angezeigt. Der Benutzer wird intuitiv an die Störursache herangeführt. Intelligente Algorithmen unterscheiden hierbei zwischen der Initial-Störung und Folgealarmen.

 

Heftausgabe: Oktober 2011
Jens Feddern , Global Sector Head Life Sciences,  Siemens Building Technologies

Über den Autor

Jens Feddern , Global Sector Head Life Sciences, Siemens Building Technologies
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