Turbulenz reduzieren: Die Auswirkung bündig eingebauter Reinraumfenster

Eine versteckte Gefahr in kritischen Umgebungen wie Operationssälen in Krankenhäusern, pharmazeutischen Fabriken, Reinräumen für Halbleiter usw. ist die Luftströmungsturbulenz. Partikel werden in turbulenten Wirbeln gefangen, bilden stehende Zonen und verringern die Effizienz von Fan-Filter-Einheiten (FFU). Eine der am häufigsten übersehenen Turbulenzquellen ist das Reinraumfenster; dabei wird jedoch oft viel Aufmerksamkeit auf die Position der FFU, der Diffusoren und der Rückluftgitter gelegt. Nach außen ragende Fensterrahmen, tiefe Fensterbänke oder unregelmäßige Fensterflächen ermöglichen keine laminare Strömung. Bei einer bündigen Montage des Reinraumfensters entstehen keine Störungen.

1. Beseitigung vorstehender Rahmen und Vorsprünge

Die typische Vorstehung von Fenstern gegenüber der Wandfläche beträgt 10–30 mm. An der Stelle der Vorstehung entsteht eine Strömungsablösung, wodurch sich das Wandprofil in diesem Bereich verändert. Bei der Hochgeschwindigkeitsluftströmung, die von der Decke herabkommt und auf diese Barriere trifft, weicht die Luft von der Wandfläche ab und erzeugt eine Wirbelstraße. Diese Wirbel können bis zu 200–500 mm stromabwärts reichen und führen zu einem Turbulenzbereich, in dem Partikel nicht zu den Abluftgittern transportiert werden. Um dieses Problem zu lösen, werden die bündigen Fenster so ausgerichtet, dass sie exakt mit der Reinraumoberfläche der Paneelwand abschließen. Aufgrund des bündigen Einbaus ist bei Huaao keine Leiste, Stufe oder Vertiefung zur Montage des Fensterrahmens erforderlich. Es ergibt sich ein nahtloser Übergang zwischen Paneel und Glas. Die numerische Strömungssimulation (CFD) der bündigen Fenster von Huaao zeigt, dass die Luftgeschwindigkeit an der Grenze zwischen Fenster und Wand weniger als 5 % beträgt – im Vergleich zu 20–30 % bei herkömmlichen Fenstern deutlich geringer. Aufgrund der geringen Turbulenz in ISO-Klasse-5-Reinräumen (einseitige Strömung mit 0,2–0,5 m/s) ist die Verringerung der Turbulenz direkt proportional zur Reduzierung der Partikelkonzentration, wodurch das Kontaminationsrisiko sinkt.

2. Glatter Übergang von Glas zu Rahmen ohne Spalten

Turbulenzen können auch durch große Vorsprünge verursacht werden. Mikro-Wirbel entstehen zudem an der Grenzfläche zwischen Glas und Rahmen durch kleine Lücken, Spalten und unebene Oberflächen. Die Mikro-Wirbel, die insbesondere in unmittelbarer Nähe der Wandoberfläche auftreten – wo die Ablagerung von Partikeln am wahrscheinlichsten ist – stellen ein besonders großes Problem dar. Im Laufe der Zeit lagern sich Partikel in diesen Spalten ab und können nicht mehr gereinigt werden; sie stellen dann eine Quelle kontinuierlicher Kontamination dar.

Die Fenster des Reinraums von Huaao sind bündig mit der Wandverkleidung installiert und verfügen über präzisionsextrudierte Aluminiumrahmen mit einer durchgehenden Silikon- oder EPDM-Dichtung für eine glatte, bündige Oberfläche zwischen Fensterglas und Rahmen. Die Dichtung wird komprimiert, um sicherzustellen, dass der Spalt 0,5 mm nicht überschreitet. Die Kanten des Glases sind glatt und verhaken oder rauen nicht auf; das Glas ist vorgespannt oder laminiert. Die glatte Oberfläche reduziert Rückstände und chemische Ansammlungen in pharmazeutischen Reinräumen, in denen häufig Wasserstoffperoxid-Dampf oder Alkoholtücher zur Desinfektion eingesetzt werden, und gewährleistet eine laminare Strömung sowie hohe Sauberkeit.

3. Konsistente Wandoberfläche für die Entwicklung einer laminaren Luftströmung

Bei laminarer Strömung sollte sich die Grenzschicht gleichmäßig über die gesamte Wandfläche ausbilden. Jede Unterbrechung – wie beispielsweise ein Fenster oder eine Tür, eine Steckdose usw. – erzeugt stromabwärts eine neue Zone mit Übergangsströmung. Herkömmliche Fenster können entlang der Wand mehrere Störungen der Grenzschicht verursachen; befinden sich mehrere Fenster in einem Raum an derselben Wand, so kann möglicherweise keine vollständig ausgebildete laminare Strömung erreicht werden, bevor die Luft die Rückluftgitter erreicht.

Bündige Fenster weisen eine durchgehende Wandfläche zwischen ihnen auf. Die Fenster an Huaaos Reinraum haben dieselbe Oberflächenbeschaffenheit wie die übrigen Reinraumpaneele (pulverbeschichtete Aluminiumrahmen und glatte Glasscheiben). Der Reibungskoeffizient und die Oberflächenrauheit sind abgestimmt, um Strömungsstörungen zu minimieren. Schließlich wird bei sehr langen und schmalen Reinräumen, bei denen die FFUs über die gesamte Decke verteilt angebracht sind, die Partikelentfernungseffizienz maximiert, wenn bündige Fenster den laminaren Strömungseffekt nutzen, der im gesamten Reinraum entstehen und sowohl auf der Zuluft- als auch auf der Abluftseite der FFUs aufrechterhalten werden kann.

4. Kompatibilität mit hohen Luftwechselraten

Die typische Luftwechselrate für einen Reinraum in einem Krankenhaus liegt bei 20 bis 300 Luftwechseln pro Stunde (ACH). Üblicherweise ist ein Operationssaal auf 20–25 ACH eingestellt, während ein typischer pharmazeutischer Reinraum auf 50–150 ACH eingestellt wird. Bei hohen Luftgeschwindigkeiten entsteht durch kleinste Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche ein turbulenter Effekt. Bei 100 ACH können sich große Wirbel bilden, wenn eine kleine Vorsprungsstelle vorhanden ist (z. B. ein Fensterrahmen, der um 5 mm hervorsteht). Die von Huaao für den Test verwendeten Fenster sind bündig eingebaut und wurden bei einer Luftgeschwindigkeit von bis zu 1,0 m/s getestet (was in einem Raum mit einer Deckenhöhe von 3 Metern einer Luftwechselrate von etwa 200 ACH entspricht).

Die Heißdraht-Anemometer werden verwendet, um zu zeigen, dass bei dem bündigen Profil im Vergleich zur festen Wandfläche keine Erhöhung der Turbulenzintensität auftritt. Das bündige Profil wurde mittels Geschwindigkeitsmessung mit Heißdraht-Anemometern bestätigt und weist im Vergleich zur festen Wandfläche keine messbare Erhöhung der Turbulenzintensität auf. Falls die vorhandenen Fensteröffnungen bei einer Renovierung wiederverwendet werden müssen, können Fenstereinheiten von Huaao eingesetzt werden, um ein Fenster mit einer 100-prozentig glatten Innenseite der Rohöffnung einzubauen.

Zusammenfassung

Die vier Methoden, mit denen die bündebündig eingebauten Reinraumfenster Turbulenzen reduzieren, sind: die Entfernung hervorstehender Rahmen, die nahtlose Übergangslösung zwischen Glas und Rahmen, eine gleichmäßige Wandoberfläche für laminare Strömung sowie die Kompatibilität mit hohen Luftwechselraten. Die bündebündig eingebauten Fenster werden vom nationalen High-Tech-Unternehmen Huaao Clean Technology Group hergestellt, das über sechs Werke mit einer Gesamtgrundfläche von 250.000 m², 800 qualifizierte Techniker und ein jährliches Geschäftsvolumen von einer Milliarde RMB verfügt. Wir sind Lieferant von Reinraum-Sandwichplatten, Türen und Fenstern, Aluminiumprofilen, PVC-Böden, Reinigungsausrüstung, schattenfreien Lampen sowie Lüftungsventilen. Kontaktieren Sie noch heute Huaao, um zu erfahren, wie Sie die Turbulenzkontrolle in Ihrem Reinraum-Renovierungsprojekt mithilfe von Fenstern optimieren können.