ウクライナ研究所：FFUSを採用した費用対効果の高いクリーンルーム

2022年、ウクライナのお客様から、ISO 14644規格に準拠した既存の建物内に、植物栽培用のISO 7およびISO 8レベルのクリーンルームを複数設置してほしいとの依頼を受けました。当社は、このプロジェクトの設計から製造までを全面的に担当することになりました。先日、すべての資材が現場に到着し、クリーンルームの設置準備が整いました。そこで、このプロジェクトの概要をご説明したいと思います。

クリーンルームのコストは、初期投資が非常に高額であるだけでなく、必要な換気回数やろ過効率によっても大きく左右されます。適切な空気質を維持するには常時稼働が必要となるため、運用コストも非常に高額になる可能性があります。さらに、エネルギー効率の高い運用とクリーンルーム基準の継続的な遵守が不可欠であり、クリーンルームは製造技術や研究室にとって最も重要なインフラの一つとなっています。

設計および準備段階

当社は様々な産業ニーズに対応した特注クリーンルームを専門としているため、お客様の期待を上回るシンプルで費用対効果の高いソリューションを提供できることを期待し、この挑戦​​を喜んでお引き受けしました。設計段階では、以下の部屋を含むクリーンルームの詳細なスケッチを作成しました。

クリーンルーム一覧

標準シナリオ：空調機（AHU）を用いた設計

当初、私たちは恒温恒湿空調機を備えた従来型のクリーンルームの設計図を作成し、総コストの計算を行いました。クリーンルームの設計・製造に加え、当初の見積もりと予備計画には、必要量より15～20%高い空気供給能力を持つ空調機が含まれていました。当初の設計は、給気マニホールドと排気マニホールド、そして一体型H14 HEPAフィルターを備えた層流規則に準拠して行われました。

建設予定のクリーンルームの総面積は約50平方メートルで、これは実質的に複数の小さなクリーンルームを意味する。

AHU（空調機）を組み込むとコストが高くなります

完全なクリーンルームの一般的な投資コストは、以下の要因によって異なります。

・クリーンルームに求められる清浄度レベル。

・使用されている技術；

・部屋の広さ

・クリーンスペースの分割。

空気を適切にろ過・交換するためには、例えば一般的なオフィス環境よりもはるかに高い電力が必要となることに留意することが重要です。言うまでもなく、密閉されたクリーンルームには新鮮な空気の供給も必要です。

このケースでは、非常に狭い床面積の中にクリーンルームが細かく分割されており、3つの小部屋（実験室1、実験室2、無菌入口）それぞれにISO 7およびISO 8の清浄度基準が課せられていたため、初期投資コストが大幅に増加しました。当然のことながら、このプロジェクトの予算は限られていたため、投資コストの高さは投資家を動揺させました。 

費用対効果の高いFFUソリューションによる再設計

投資家の要望を受け、コスト削減策の検討を開始しました。クリーンルームのレイアウト、ドアの数、パスボックスの数は既に決まっており、これ以上のコスト削減は不可能でした。一方、空気供給システムの再設計は、明らかに有効な解決策のように思われました。

そのため、部屋の天井を複製して再設計し、必要な空気量を算出して、利用可能な部屋の高さと比較しました。幸いなことに、高さを増やすのに十分なスペースがありました。天井にFFU（ファンフィルターユニット）を設置し、そこからFFUシステム（ファンフィルターユニット）を使ってHEPAフィルターを通してクリーンルームに清浄な空気を供給するというアイデアでした。戻り空気は、壁に取り付けられた側壁のエアダクトを通して重力によって再循環されるため、スペースの無駄がありません。

AHUとは異なり、FFUは各ゾーンに空気を流し込み、そのゾーン固有の要件を満たすことができる。

改修設計にあたり、天井に十分な容量を持つ天井埋め込み型エアコンを設置し、室内の暖房と冷房の両方に対応できるようにしました。また、室内の空気の流れを最適化するために、ファンユニット（FFU）を配置しました。

コスト削減を達成

再設計により、以下のようないくつかの高価な要素を排除できたため、大幅なコスト削減が実現しました。

・AHU;

・制御要素を含む完全なダクトシステム。

・電動バルブ

この新しい設計は非常にシンプルなシステムで構成されており、投資コストを大幅に削減するだけでなく、従来の空調機システムよりも運用コストを低く抑えることができます。

当初の設計とは異なり、再設計されたシステムは投資家の予算に収まったため、私たちはこのプロジェクトを受注しました。

結論

得られた結果を踏まえると、ISO14644またはGMP規格に準拠したFFUシステムを用いたクリーンルームの導入は、大幅なコスト削減につながると言える。投資コストと運用コストの両面でコストメリットが得られる。また、FFUシステムは非常に容易に制御できるため、必要に応じて、勤務時間外にはクリーンルームを休止状態にすることも可能だ。