Doppelverglasung für Reinraumfenster in stabilen FFU-Luftdruckzonen

Stabile Luftdruckzonen in FFU-(Fan-Filter-Unit-)Reinräumen sind neben der Kontrolle luftgetragener Partikel von entscheidender Bedeutung. Ein positiver (bzw. negativer) Druck führt nicht zur Kontamination anderer Räume in angrenzenden Bereichen. Der positive Druck im Operationssaal gegenüber dem Flur ist in einem Krankenhaus aufrechtzuerhalten. Eine pharmazeutische Abfülllinie muss einen höheren Druck aufweisen als die umgebenden Druckstützbereiche. Krankheitserreger müssen innerhalb eines BSL-2-Labors eingegrenzt werden. Diese Reinräume verfügen über zweifach verglaste Fenster, die eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung dieser Druckzonen spielen. Sie verbessern die Leistung des FFU-Systems auf folgende Weise:

1. Thermische Isolierung verhindert druckbedingte Schwankungen durch Auftrieb

Einfachverglasungen weisen eine gute Wärmeübertragung auf. Wenn die Umgebungstemperatur von der Reinraumtemperatur abweicht, sollte die Temperatur der inneren Glasoberfläche nicht wesentlich höher oder niedriger als die Umgebungstemperatur sein. Aufgrund der Temperaturdifferenz entstehen natürliche Konvektionsströmungen an der Glasoberfläche: Warme Luft steigt auf, kalte Luft sinkt ab. Diese Auftriebsströmungen stehen der laminaren Strömung entgegen, die durch die FFU erzeugt wird, und verursachen Druckschwankungen in der Luft, die die vorgesehene Druckkaskade stören. Zweifachverglasungen bestehen aus zwei Glasscheiben (zwischen denen sich üblicherweise ein 6–16 mm breiter Abstand mit Argon- oder Kryptongas befindet). Diese Bauweise bietet eine thermische Isolierung und hält die Temperatur der inneren Glasscheibe nahe der Raumtemperatur. Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) der zweifach verglasten Fenster für klare Räume von Huaao beträgt 1,5 W/m²K im Vergleich zu 5,7 W/m²K bei Einfachverglasung. Die Zweifachverglasung hilft, Temperaturunterschiede zu beseitigen, wodurch jegliche Strömungsablösung infolge von Auftrieb minimiert wird; dies trägt dazu bei, stabile und gleichmäßige Druckzonen mit nur geringen Schwankungen rund um die FFU sicherzustellen.

2. Kondensationskontrolle verhindert feuchtebedingte Druckabfälle

Wasser auf Fenstern ist mehr als nur ein optischer Makel! Feuchtigkeit kann sich an einem Reinraumfenster kondensieren und einen dünnen Wasserfilm bilden, der eine Quelle für mikrobielles Wachstum darstellen kann. Bei FFU-Systemen besteht die wichtigste Auswirkung von Kondensation darin, dass die Fensteroberfläche kühler ist als der Taupunkt der Raumluft. Ein solcher Temperaturunterschied erzeugt dieselben durch Auftrieb hervorgerufenen Strömungen wie oben beschrieben und kann zu Feuchtigkeitsproblemen in Wandfugen oder Dichtungen führen, die letztendlich die Druckintegrität beeinträchtigen.

Die zweifach verglasten Fenster von Huaao sind so konstruiert, dass sie selbst bei extremen Wetterbedingungen kondensationsfrei bleiben. Der Taupunkt liegt bei einer Raumtemperatur von 22 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % RH in einem normalen Krankenhaus-Reinraum bei etwa 11 °C. Unsere zweifach verglasten Fenster mit niedrigem Emissionsgrad (Low-E) und Argon-Gas halten die Innentemperatur der Fensterfläche unter identischen Außentemperaturbedingungen über 18 °C. Daher ist die Bildung von Kondenswasser ausgeschlossen. Weitere Hochleistungslösungen für pharmazeutische Reinräume umfassen Dreifachverglasung und Warmrand-Abstandhalter, die zur weiteren Reduzierung der Luftfeuchtigkeit (30–40 % RH) eingesetzt werden können. Stabile Dichtungen / Druckzonen, trockene Fenster.

3. Strukturelle Steifigkeit gewährleistet die Dichtungskompression unter Last

Druckdifferenzen wirken auf die Oberfläche der Reinraumhülle (eine Oberfläche, die auch Fenster umfasst). Bei einem positiven Druck von 50 Pa (typisch für pharmazeutische Reinräume der ISO-Klasse 5) beträgt die Belastung etwa 5 kg pro m² Fensterfläche. Ein Fenster mit einer Gesamtfläche von 1,8 m² (Höhe: 1,5 m, Breite: 1,2 m) erfährt eine Gesamtkraft von 9 kg, was zu einer Durchbiegung der Fensterscheiben führen und die Kompression der Dichtungen am Rand verringern sowie Leckstellen verursachen kann.

Doppelverglasungseinheiten sind im Vergleich zur Einfachverglasung äußerst steif und weisen eine hohe Biegesteifigkeit auf, da die beiden Glasscheiben mit einem Abstandhalterrahmen verbunden sind. Die Huaao-Doppelverglasungsfenster für Reinräume bestehen aus gehärtetem Glas mit einer Stärke von 4 mm bis 6 mm auf beiden Seiten sowie aus Aluminiumrahmen mit massiver Wandstärke. Bei Druckdifferenzen bis zu 250 Pa erfolgt die Kompression der Dichtung gleichmäßig und die Rahmenverformung beträgt weniger als 1 mm (ca. 1 mm). Diese strukturelle Stabilität gewährleistet, dass die Druckzonen nicht nur bei der Erstzertifizierung, sondern auch über Jahre des Betriebs hinweg stabil bleiben.

4. Schalldämmung reduziert die Geräuschübertragung durch FFUs

Die Schalldämmung verringert das von FFUs in den Reinraum übertragene Geräusch. Das Geräuschniveau des FFU-Systems liegt zwischen 55 und 65 dBA, abhängig von der Lüfterdrehzahl und der Filterbelastung. Dieses Geräusch kann die Gesundheit der Patienten, die Konzentration der Chirurgen sowie die Kommunikation in Krankenhaus-Reinräumen beeinträchtigen. Einfach verglaste Fenster blockieren den Schall nicht wirksam oder nicht ausreichend, um das gewünschte FFU-Geräuschniveau zu erreichen; daher müssen die Mitarbeiter ihre Stimmlautstärke erhöhen, um sich verständlich zu machen, und können Alarmgeräusche durch einfach verglaste Fenster nicht effektiv wahrnehmen.

Der Schalldämmgrad bei Doppelverglasungsfenstern ist befriedigend. Die Dämmwirkung resultiert aus dem Luftspalt zwischen den Scheiben. Die Doppelverglasungsfenster von Huaao erreichen eine Schalldämm-Maßzahl (STC) zwischen 35 und 40, während Einfachverglasungsfenster eine STC-Wert von 25 bis 28 aufweisen. Dies entspricht einer Lärmminderung um 10–15 dB, was einer Reduzierung der Lautstärke um ca. 50 % entspricht. Dieser akustische Vorteil ist insbesondere in Krankenhaus-Reinräumen von großem Nutzen, wo der Patient wach sein kann und das Personal Gerätealarme hören muss – ohne dass Änderungen an den FFU-Einstellungen oder den Druckparametern vorgenommen werden müssen.

Zusammenfassung

Vier Mechanismen mit doppelt verglasten Reinraumfenstern gewährleisten stabile FFU-Druckzonen: Die Wärmedämmung verhindert auftriebsbedingte Druckänderungen, die Kondensationskontrolle verhindert eine Feuchtigkeitsdegradation der Dichtung, die strukturelle Steifigkeit stellt eine Dichtungskompression unter Differenzdruckbelastung sicher und die Schalldämmung reduziert die Übertragung von FFU-Geräusch ohne Auswirkung auf die FFU-Parameter. Das doppelt verglaste Fenster wird vom nationalen High-Tech-Unternehmen Huaao Clean Technology Group hergestellt, das über sechs Werke mit einer Gesamtfläche von 250.000 m² sowie 800 Mitarbeiter verfügt und einen Jahresumsatz von einer Milliarde RMB erzielt. Für weitere Informationen zu Ihrem Projekt mit doppelt verglasten Fenstern und FFU-Reinräumen kontaktieren Sie bitte noch heute Huaao.