Turbulentie verminderen: de impact van vlak ingebouwde cleanroomramen

Een verborgen gevaar in kritieke omgevingen zoals operatiekamers in ziekenhuizen, farmaceutische fabrieken, schoonkamerinstallaties voor halfgeleiders, enz., is luchtstroomturbulentie. Deeltjes blijven vastzitten in turbulente wervels, vormen stilstaande gebieden en verminderen de efficiëntie van Fan Filter Units (FFU’s). Een van de meest over het hoofd gezien bronnen van turbulentie is het schoonkamerraam, terwijl veel aandacht wordt besteed aan de plaatsing van de FFU’s, de diffusoren en de retourluchtroosters. Uitstekende raamkozijnen of diepe vensterbanken of onregelmatige raamoppervlakken zorgen niet voor een laminaire stroming. Met een vlak ingebouwd schoonkamerraam ontstaan er geen verstoringen.

1. Eliminatie van uitstekende kozijnen en randen

De typische afstand van ramen tot het wandoppervlak bedraagt 10–30 mm. Op de uitstulpende plaats ontstaat een stromingsafwijking, wat leidt tot een wijziging van het wandprofiel in deze uitstulping. Door de snelle luchtstroom die vanaf het plafond naar beneden beweegt en op deze barrière botst, wijkt de lucht terug van het wandoppervlak, waardoor een wervelgebied ontstaat. Deze wervels kunnen tot 200–500 mm stroomafwaarts reiken en kunnen leiden tot een turbulent gebied waarbij deeltjes niet worden meegevoerd naar de afzuigroosters. Om dit probleem op te lossen worden de vlak ingebouwde ramen uitgelijnd met het cleanroomoppervlak van het paneel. Door het vlak ingebouwde ontwerp is geen rand, stap of inkeping nodig voor het monteren van het raamkader van Huaao. Een soepele overgang tussen paneel en glas. De computergestuurde stromingsanalyse (CFD) van de vlak ingebouwde ramen van Huaao toont aan dat de luchtsnelheid aan de grens tussen raam en wand minder dan 5% bedraagt, wat aanzienlijk lager is dan de 20–30% bij traditionele ramen. Gezien de lage turbulentie in ISO-klasse 5-cleanrooms (0,2–0,5 m/s eendimensionale stroming) is de vermindering van turbulentie rechtstreeks evenredig met de verwijdering van deeltjes, waardoor het risico op besmetting wordt verminderd.

2. Vloeiende overgang van glas naar frame zonder spleten

Turbulentie kan ook worden veroorzaakt door grote uitsteeksels. Micro-wervelingen ontstaan ook op de overgang van glas naar frame door kleine openingen, spleten en oneffen oppervlakken. De micro-wervelingen die vooral in de onmiddellijke nabijheid van het wandoppervlak optreden, waar de neerslag van deeltjes het meest waarschijnlijk is, zijn bijzonder problematisch. Na verloop van tijd zakken deeltjes in deze spleten en kunnen ze niet meer worden gereinigd, waardoor ze een bron van continue besmetting vormen.

De ramen van de schone ruimte van Huaao zijn vlak met het wandpaneel geïnstalleerd en hebben precisie-geëxtrudeerde aluminiumlijsten met een continue siliconen- of EPDM-afdichting voor een glad, vlak oppervlak tussen het raamglas en de lijst. De afdichting wordt samengeperst om te garanderen dat de spleet niet groter is dan 0,5 mm. De randen van het glas zijn glad en veroorzaken geen snijwonden of ruwheid, en het glas is gehard of gelaagd. Het gladde oppervlak vermindert residu en het ophopen van chemicaliën in farmaceutische schone ruimten, waar waterstofperoxide-damp of alcoholdoekjes vaak worden gebruikt voor desinfectie, en ondersteunt laminaire stroming en schoonheid.

3. Eenvormig wandoppervlak voor de ontwikkeling van laminaire luchtstroming

Bij laminaire stroming zou de grenslaag uniform ontwikkeld moeten zijn over het gehele wandoppervlak. Telkens wanneer er een onderbreking optreedt – zoals een raam of deur, een stopcontact, enz. – ontstaat stroomafwaarts een nieuwe zone van overgangsstroming. Traditionele ramen kunnen een aantal storingen in de grenslaag langs de wand veroorzaken; als er meerdere ramen op één wand in dezelfde ruimte zijn aangebracht, kan een volledig ontwikkelde laminaire stroming mogelijk niet worden bereikt voordat de lucht de retourroosters bereikt.

Invlak gemonteerde ramen hebben een aaneengesloten wandoppervlak tussen hen in. De ramen die op de cleanroom van Huaao zijn geïnstalleerd, hebben dezelfde oppervlakteafwerking als de andere cleanroompanelen (poedercoated aluminiumkaders en glad glas). De wrijvingscoëfficiënt en de oppervlakteruwheid zijn afgestemd om stromingsverstoringen tot een minimum te beperken. Ten slotte wordt, indien de cleanroom zeer lang en smal is en de FFU’s over het gehele plafond zijn gemonteerd, de efficiëntie van deeltjesverwijdering gemaximaliseerd wanneer invlak gemonteerde ramen worden gebruikt om te profiteren van het laminaire stromingseffect dat zich door de gehele cleanroom kan ontwikkelen en zowel aan de toevoer- als aan de afvoerzijde van de FFU kan worden gehandhaafd.

4. Compatibiliteit met hoge luchtverversingsfrequenties

De typische luchtverversingsfrequentie voor een cleanroom in een ziekenhuis bedraagt 20 tot 300 luchtverversingen per uur (ACH). Een operatiekamer is doorgaans ingesteld op 20–25 ACH, terwijl een typische farmaceutische cleanroom is ingesteld op 50–150 ACH. Bij hoge luchtsnelheden ontstaat er bij kleine oneffenheden op het oppervlak een turbulent effect. Grote wervels kunnen zich ontwikkelen bij 100 ACH wanneer er een kleine uitstulping aanwezig is (bijv. een raamkozijn dat 5 mm uitsteekt). De ramen die door Huaao voor de test werden gebruikt, zijn vlak ingebouwd en zijn getest bij een luchtsnelheid tot 1,0 m/s (wat overeenkomt met ongeveer 200 ACH in een ruimte met een plafondhoogte van 3 meter).

De draadthermische anemometers worden gebruikt om aan te tonen dat er geen toename van de turbulentie-intensiteit is in het vlakke profiel vergeleken met die op een massieve wandoppervlakte. Het vlakke profiel is bevestigd door middel van snelheidskaarten die zijn opgesteld met behulp van draadthermische anemometers en is aangetoond geen meetbare toename van de turbulentie-intensiteit te veroorzaken ten opzichte van een massieve wandoppervlakte. Indien de bestaande raamopeningen moeten worden hergebruikt bij een renovatie, kunnen Huaao-raamcombinaties worden gebruikt om een raam te installeren met een 100% gladde binnenkant van de ruwe opening.

Samenvatting

De vier methoden waarmee de vlak ingebouwde cleanroomramen turbulentie elimineren, zijn: het verwijderen van uitstekende kozijnen, het creëren van een naadloze overgang tussen glas en kozijn, een uniforme wandoppervlakte voor laminaire stroming en compatibiliteit met hoge luchtverversingsfrequenties. De vlak ingebouwde ramen worden geproduceerd door het nationale high-techbedrijf Huaao Clean Technology Group, dat beschikt over zes fabrieken met een totale vloeroppervlakte van 250.000 m², 800 geschoolde technici en een jaarlijkse omzet van 1 miljard RMB. Wij zijn leverancier van cleanroom sandwichpanelen, deuren en ramen, aluminiumprofielen, PVC-vloeren, reinigingsapparatuur, schaduwloze lampen en ventilatiekleppen. Neem vandaag nog contact op met Huaao om te ontdekken hoe u met ramen de turbulentiebeheersing kunt verbeteren in uw cleanroom-renovatieproject.