Um sicherzustellen, dass Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit und Reinheit der Innenraumluft sowohl den Prozessanforderungen als auch dem Komfort des Personals entsprechen, muss eine rationale Luftstromorganisation entworfen werden, damit die Luftbewegung im Raum den Reinraumspezifikationen entspricht.
Die Luftführung in Reinräumen unterscheidet sich grundlegend von der konventionellen Klimatisierung. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, ausreichend saubere Luft zuzuführen, um die im Innenraum entstehenden Verunreinigungen zu verdünnen und zu ersetzen und so die Reinheit innerhalb der zulässigen Grenzwerte zu halten. Im Gegensatz dazu nutzen klimatisierte Räume typischerweise stark turbulente Luftströmungen und eine minimale Belüftung, um eine möglichst gleichmäßige Temperatur- und Feuchtigkeitsverteilung zu erreichen. Die Zuluft vermischt sich gründlich mit der Raumluft, wodurch ein homogenes Temperatur- und Strömungsfeld entsteht. Daher sollte die Luftführung in Reinräumen die folgenden grundlegenden Anforderungen erfüllen.
Grundlagen für die Gestaltung unidirektionaler Luftströmung
1. Filterleckage verhindern
Wenn Filter undicht sind, geht der Hauptvorteil des gerichteten Luftstroms verloren. Daher muss eine Undichtigkeit unbedingt vermieden werden.
2. Gleichmäßigen Zuluftstrom sicherstellen
Erhöhen Sie das Filterabdeckungsverhältnis, um die Auswirkungen von toten Winkeln im Rahmen zu verringern.
3. Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Zuluftgeschwindigkeit
Eine ungleichmäßige Zufuhrgeschwindigkeit resultiert typischerweise aus ungleichmäßigem Druck in Filtern und Verteilerkammern sowie aus einer zu hohen Einlassgeschwindigkeit in die Verteilerkammer. Wichtige Gegenmaßnahmen sind:
(1) Hocheffiziente Filter sind sorgfältig auszuwählen. Bei der Installation sind die Einheiten anhand ihres individuellen Widerstands abzugleichen, sodass die Abweichung des Widerstands eines jeden Filters vom Gruppenmittelwert weniger als 5 % beträgt.
(2) Unterhalb der Filter sind Dämpfungsschichten anzubringen – gegebenenfalls auch ungleichmäßige. Die Plenumhöhe ist zu erhöhen, vorzugsweise auf über 800 mm.
(3) Umstellung von zentraler Luftzufuhr in den Plenumraum auf verteilte Luftzufuhr.
(4) Ist die Einströmgeschwindigkeit zu hoch oder nur einseitiger Einlass möglich, sollten verstellbare Leitbleche an den Filtern in der Nähe des Einlasses angebracht werden. Alternativ kann der interne Plenumwiderstand durch Anbringen einer Lochplatte in der Nähe des Auslasses erhöht werden.
4. Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Rückluftgeschwindigkeit
Die gleichen Maßnahmen, die für Zuluftkanäle angewendet werden, können auch für Abluftkanäle eingesetzt werden: verteilte Kanalsysteme, Ausgleichsklappen, Dämpfungsgewebe an den Abluftgittern, Reduzierung der Abluftgeschwindigkeit an der Abluftfront auf unter 5 m/s und Anpassung der Bodenöffnungsverhältnisse.
Grundlagen der Gestaltung von nicht-unidirektionaler Luftströmung
1. Positiven Druck aufrechterhalten
(1) Druckbeaufschlagungsluftstrom Der Druckbeaufschlagungsluftstrom wird hauptsächlich durch die Leckage der Gebäudehülle bestimmt. Die Referenzwerte, angegeben in Luftwechseln pro Stunde (ACH), sind unten aufgeführt. Für grobe Schätzungen verwenden Sie 2–3 ACH.
| Raumdruck (Pa) | Erforderliches ACH (Doppeltür) | Erforderliche ACH-Zahlung (Einzeltür) |
| 9,8 (1,0 mmH₂O) | 4.0 | 2.6 |
| 14,7 (1,5 mmH₂O) | 5.1 | 3.3 |
| 19,6 (2,0 mmH₂O) | 6.0 | 4.0 |
| 29,4 (3,0 mmH₂O) | 7,5 | 4.9 |
| 44,1 (4,5 mmH₂O) | 9,5 | 6.2 |
(2) Druckregelung: Berücksichtigen Sie die Tragfähigkeit der Gebäudehülle und die Öffnungsfreundlichkeit der Türen. Im Allgemeinen sollte die Druckdifferenz zu angrenzenden Räumen im Bereich von 5–20 Pa (0,5–2,0 mmH₂O) liegen.
2. Lokale Staubentwicklung kontrollieren
In nicht-unidirektionalen Reinräumen führt die turbulente Luftströmung dazu, dass sich Staub überallhin verteilt. Wenn lokal erzeugter Staub den gesamten Raum gleichmäßig beeinflusst, ist das Ergebnis höchst unerwünscht; selbst eine deutliche Erhöhung des Luftwechsels bringt nur geringe Besserung. Am besten ist es, die lokale Luftströmung direkt zu optimieren, indem stauberzeugende Geräte eingekapselt und mit einer lokalen Absaugung versehen werden.
3. Auswahl des Lüfterdruckkopfes
Die bisherige Praxis, den Lüfterdruck mit übermäßigem Sicherheitsabstand zu wählen, ist ungeeignet. Da Filter im Betrieb unterhalb des Nennluftvolumenstroms arbeiten, führt die Wahl eines Lüfters mit dem doppelten Filterwiderstand zu einem übermäßigen Anfangsdruckabstand, was wiederum zu übermäßigem Luftvolumenstrom und -geschwindigkeit führt. Eine zu starke Drosselung der Klappen verursacht dann erhebliche Geräuschentwicklung. Lässt sich der Systemwiderstand detailliert berechnen, kann der Gesamtwiderstand von Grob- zu Hocheffizienzfiltern als Anfangswiderstand plus 50–120 Pa angenommen werden. Ist die Berechnung des Systemwiderstands schwierig oder genügt eine grobe Schätzung, kann die herkömmliche Methode mit dem doppelten Anfangswiderstand weiterhin angewendet werden.
4. Fanauswahl
Wählen Sie hocheffiziente, geräuscharme Ventilatoren. Es ist wichtig, dass der Betriebspunkt im steileren Bereich der Ventilatorkennlinie liegt und dass die Kennlinie selbst steil und nicht flach verläuft. Dadurch wird sichergestellt, dass große Druckänderungen nur minimale Luftstromschwankungen verursachen und somit keine wesentlichen Auswirkungen auf den Betrieb haben.
Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Luftstromorganisation ein entscheidender Aspekt ist.ReinraumdesignViele Anwendungen benötigen CFD-Simulationssoftware zur Strömungsanalyse und nutzen die Visualisierung der Simulationsergebnisse zur Validierung des Designs.
Veröffentlichungsdatum: 15. Mai 2026