Automationssysteme für Laborbetrieb

Neues S4-Labor

In Berlin entsteht Labor der höchsten Sicherheitsstufe

Das Robert-Koch-Institut ist die zentrale Einrichtung in Deutschland für den Infektionsschutz. Derzeit entsteht am Standort Berlin-Wedding in der Seestraße ein neues Laborgebäude, unter anderem mit einem Hochsicherheitslabor, das für die Arbeit mit bestimmten Krankheitserregern wie Ebola- oder Lassaviren erforderlich ist. Deshalb fällt die Einrichtung unter die Schutzstufe 4 (S4), die detaillierte Vorgaben zur Raumdichtheit und Raumdruckregelung beinhaltet.

Für das Gebäudemanagement des neu errichteten S4-Labortrakts des Robert-Koch-Instituts (RKI) in Berlin musste daher ein genauestens durchdachtes Konzept ausgearbeitet werden. Denn um zu gewährleisten, dass keine kontaminierte Raumluft nach Außen gelangt, müssen die eingesetzten Volumenstrom- und Raumdruckregler besonders präzise und schnell reagieren. Mit dieser Aufgabe wurde der Gebäudemanagement-Experte Sauter betraut. Das Unternehmen rüstete bereits alle übrigen S4-Labore in Deutschland mit seinen Systemen aus.

Weltweit existieren 34 Labore der höchsten Sicherheitsstufe, drei davon befinden sich in Deutschland, ein viertes wird gerade errichtet. Seit August 2011 entsteht auf dem Gelände des Robert-Koch-Instituts in der Seestraße in Berlin eine Einrichtung mit rund 250 pneumatisch/konventionell geregelten Räumen. Davon sind rund die Hälfte S2-Labore. Zu den Laborräumen gehören auch Schleusen, die gemäß den Vorschriften als Zugänge dienen. Diese Durchgänge funktionieren nach dem Prinzip einer Druckkaskade: Dadurch wird verhindert, dass kontaminierte Luft aus dem Labor in die Umgebung gelangt. Auch in den Laborräumen selbst werden mittels eines besonderen Druckstufenkonzepts die hohen Sicherheitsansprüche umgesetzt.

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13 000 Datenpunkte übersichtlich verwaltet

Für die komplexe Gebäude- sowie Raumautomation kommt die Technik von Sauter zum Einsatz. Im Bereich der Gebäudeautomation wird die gesamte HLK-Technik geregelt und gesteuert, auf der Ebene der Raumautomation werden die Systeme der Laborräume geregelt und überwacht. Dazu dienen Controller, die alle Funktionen des Raumes in einem Gerät integrieren. Zu diesen Funktionen zählen Heiz- und Kühlsysteme, Beleuchtung und Jalousien. Die Übermittlung der aktuellen Raumdaten für Temperatur, Feuchte, Luftqualität, Präsenz oder Beleuchtungsstärke erfolgt über Sensoren. Diese werden direkt an die Controller angeschlossen, ebenso wie die erforderlichen Aktoren. Die Integration der Jalousien und Leuchten erfolgt über offene Feldbusprotokolle.

Die Monitoring-Software visualisiert alle Informationen übersichtlich und strukturiert. Auf diese Weise erfassen 100 Automationsstationen knapp 13000 Datenpunkte. Über das Monitoring-System können Ereignisse und Benutzereingriffe jederzeit zurückverfolgt werden. Durch die offene Integration der Räume in das Gebäudemanagement-System erfolgt eine schnelle, sichere und lückenlose Datenübertragung.

Die Automationsfunktionen lassen sich einfach und beliebig nach den individuellen Anforderungen programmieren. "Dem Kunden steht eine Kalenderfunktion zur Verfügung, über die er die unterschiedlichen Raumfunktionen nach Tag, Woche oder Monat programmieren kann", erklärt Matthias Breternitz, Projektleiter bei Sauter. So kann beispielsweise festgelegt werden, dass ab 22 Uhr die Temperatur gesenkt oder samstags der gesamte Betrieb heruntergefahren wird. Auch Tag- beziehungsweise Nachtmodi lassen sich einstellen.

Druckmessgenauigkeit bis 1 Pa

Um das Ausströmen kontaminierter Luft zu verhindern, wird die Zu- und Abluft mittels Volumenstrom geregelt. Hierzu kommt ein pneumatischer Regler zum Einsatz, welcher in Verbindung mit einem schnellen pneumatischen Antrieb die vorgeschriebene Regelgeschwindigkeit problemlos einhält. Mit einem Drehmoment von 10 Nm ist der Antrieb auch für große Volumenstromboxen geeignet. Ein im Raumdruckregler integrierter Differenzdrucksensor erreicht selbst bei kleinsten Differenzdrücken eine Messgenauigkeit bis zu 1 Pa, was beispielsweise für die Nachtabsenkung mit minimalen Volumenströmen entscheidend ist. Sollte es dennoch zu Störungen in der Abluftregelung kommen, wird dies automatisch optisch und akustisch signalisiert. Zusätzlich kommt ein weiterer elektronischer Differenzdruck-Messumformer zur unabhängigen Überwachung des Raumdrucks zum Einsatz. Er erfasst Unter- beziehungsweise Überdruck im Bereich bis zu ± 150 Pa. Mittels einer speziellen Software kann der gewünschte Messbereich individuell eingestellt und auf einem Display visualisiert werden.

Zu den Sicherheitsbestimmungen für S4-Labore gehört zudem die Möglichkeit, die Räume hermetisch abzuschließen, um eine Desinfektion durchführen zu können. Dazu wird das gesamte Labor begast. Aus diesem Grund musste vorab sichergestellt werden, dass die Systemkomponenten der Raumautomation diese Reinigungsprozesse unbeschadet überstehen. Dazu wurden im Vorfeld Begasungstests durchgeführt, die die Regler und Stationen problemlos bewältigten.

Neben einer zuverlässig funktionierenden Laborautomation spielten auch Fragen der Energieeffizienz eine wichtige Rolle vor der Installation des Automationssystems. Für das RKI wurde daher ein Eisspeicher installiert. Dieser nutzt zur Kühlung die nächtlichen Außentemperaturen und speichert die Kälte über mehrere Stunden in Wasser, bis sie im Labor zu Kühlung gebraucht wird.

RKI in Kürze

Das Robert Koch-Institut (RKI) wurde 1891 in Berlin gegründet und ist die zentrale Einrichtung der Bundesregierung zur Krankheitsüberwachung und -prävention. Ferner dient es der anwendungs- und maßnahmenorientierten biomedizinischen Forschung. Die Kernaufgaben des RKI sind die Erkennung, Verhütung und Bekämpfung von Krankheiten, insbesondere der Infektionskrankheiten. Darüber hinaus berät es die zuständigen Bundesministerien und wirkt bei der Entwicklung von Normen und Standards mit. Auch die Information und Beratung der Fachöffentlichkeit gehört zu den Aufgaben des Instituts.

Kurzporträt SAUTER

SAUTER Deutschland ist mit insgesamt 28 Büros in ganz Deutschland vertreten. Die SAUTER Cumulus GmbH entwickelt und fertigt Produkte, die im Raum- und Gebäudemanagement zum Einsatz kommen. Dazu zählen beispielsweise Automationssysteme sowie Sensoren und Aktoren für die gesamte HLK-Technik, die als Einzelkomponenten oder im Systemverbund sowohl in Neubauten als auch im Rahmen von Modernisierungsmaßnahmen eingesetzt werden. Ergänzt werden die Produkte durch spezielle Softwarelösungen. Die SAUTER FM GmbH, ein hundertprozentiges Tochterunternehmen von SAUTER Cumulus, hat sich auf Dienstleistungen im Bereich Facility Management spezialisiert. Dazu gehören die Wartung und Instandsetzung jeglicher technischer Gewerke einer Immobilie ebenso wie der reibungslose und energieeffiziente Betrieb der Objekte. Internet: http://www.sauter-cumulus.de

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