Innovatives Reinraumkonzept in OP-Bereichen

Strömungsmuster und Reinheitsklassen in der Raumlufttechnik

Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Detzer

In allen Bereichen, in denen Störungen oder Komplikationen durch luftgetragene Partikel oder vermehrungsfähige Keime erwartet werden, sind raumlufttechnische Maßnahmen erforderlich, um diese Störkörper zu erfassen und abzuführen.

Die Effektivität dieser Maßnahmen hinsichtlich der Verdrängung und Beseitigung von Verunreinigungen sowie der Verhinderung von Kontaminationen hängt weitestgehend von der Art und Ausführung des Konzeptes zur Luftzuführung und damit dem Strömungsmuster im Raum ab.

Grundsätzlich werden in der Raumlufttechnik vier verschiedene Strömungsmuster eingesetzt:

siehe auch Abb.1 im kompletten Artikel

• Mischströmung
• Örtliche Mischströmung
• Verdrängungsströmung
• Schichtenströmung

In der Reinraumtechnik werden fast ausschließlich Mischströmungen und Verdrängungsströmungen gewählt. Das Auswahlkriterium erfolgt über die Anforderungen an die Reinheit des Raumes. Wenig Beachtung finden hierbei meist die Schichtenströmungen, obwohl diese in vielen Fällen eine echte Alternative zu den zuvor erwähnten Strömungsmustern bieten können.

So werden für Reinheitsklassen < Klasse 4 gem. VDI 2083 und DIN EN 14646-1 (Abb.2) im Allgemeinen Verdrängungsströmungen gewählt, während für Reinheitsanforderungen, definiert durch Reinheitsklassen > Klasse 4 im Allgemeinen Mischströmungen eingesetzt werden. Hier überwiegen die Partikelausbreitungen, die sich durch turbulente Austauschvorgänge ergeben. Alle anderen Mechanismen sind nur von untergeordneter Bedeutung.
Bei Mischströmungen wird die Zuluft über Luftdurchlässe in den Raum eingebracht. Die im Luftstrahl enthaltene Strömungsenergie wird dadurch abgebaut, dass Umgebungsluft aus dem Raum angesaugt und dem Luftstrahl beigemischt wird, d. h. der Luftstrahl nimmt auf seinem Weg durch den Raum an transportiertem Luftvolumen zu und verliert dabei an Geschwindigkeit.

Basis hierfür ist der Impulsaustausch am Strahlrand. Durch überlagerte turbulente Bewegungen innerhalb des Strahles erfolgt eine intensive Vermischung von Zuluft und Raumluft. Der Induktionsanteil als sekundär bewegter Luftanteil ist um ein Vielfaches größer als der am Auslass eingebrachte Primärluftanteil und strömt aus anderen Raumbereichen nach, was zu einer Raumdurchspülung und damit verbundenen gleichförmigen Verteilung von Partikeln im Raum führt, die über die Zuluft eingetragen oder im Raum generiert sind. Dies betrifft insbesondere alle Teilchen, die als schwebfähig gekennzeichnet sind, d. h. alle Teilchen im Größenordnungsbereich ≤ 10 Mikrometer. Größere Teilchen […]