In Reinraumumgebungen liegt der typische Geschwindigkeitsbereich für die Laminarströmung zwischen 0,36 und 0,45 Meter pro Sekunde (m/s). Dieser Bereich gilt als optimal, um Partikelkontamination zu kontrollieren, ohne Turbulenzen zu erzeugen. Der weit verbreitete Industriestandard liegt bei 0,45 m/s, da er eine gute Balance zwischen Partikelentfernung und der Aufrechterhaltung eines stabilen Luftstroms bietet.

• 0,36 m/s wird häufig in weniger kritischen Reinraumumgebungen oder in Bereichen verwendet, in denen die Minimierung des Energieverbrauchs im Vordergrund steht.
• 0,45 m/s ist der Standard für strengere Reinraumanwendungen wie die Halbleiterfertigung, die Pharmaherstellung und andere sensible Operationen, bei denen die Partikelkontrolle von entscheidender Bedeutung ist.

Warum 0,45 m/s?

• Partikeltransport und -entfernung: Bei 0,45 m/s ist die Luftgeschwindigkeit hoch genug, um Schwebepartikel kontinuierlich zu verdrängen und deren Ablagerung auf Oberflächen zu verhindern. Dies ist besonders wichtig, um die Sauberkeitsklasse des Raums zu erhalten, insbesondere in ISO Klasse 5 oder 6 Reinräumen.
• Minimierung von Turbulenzen: Höhere Geschwindigkeiten können Turbulenzen verursachen, die den Laminarstrom stören und Verunreinigungen aufwirbeln. Eine Geschwindigkeit von 0,45 m/s sorgt für einen kontrollierten, gleichmäßigen Luftstrom, der die Wahrscheinlichkeit von Turbulenzen minimiert und die Verunreinigungen effizient aus dem Reinraum entfernt.
• Einhaltung von ISO- und GMP-Standards: Reinräume, die nach ISO Klasse 5 (oder besser) und GMP-Richtlinien arbeiten, erfordern, dass die Luftgeschwindigkeit im Bereich von 0,36–0,45 m/s bleibt, um eine gleichbleibende Leistung und die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen.

Anwendungen und Beispiele im Reinraum

1. Halbleiterfertigung
   • FFUs mit einem Luftstrom von 0,45 m/s sorgen dafür, dass Partikel kontinuierlich entfernt werden und die Wafer vor Verunreinigung geschützt sind.
   • Turbulenzen werden minimiert, wodurch die Partikelablagerung auf kritischen Komponenten verhindert wird.
   • Diese Luftgeschwindigkeit ist entscheidend, um den Laminarstrom im gesamten Reinraum aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass sich Partikel kontrolliert von sensiblen Bereichen wegbewegen.
2. Pharmazeutische Reinräume
   • Laminar-Flow-Hauben und FFUs, die Luft mit 0,45 m/s liefern, schaffen eine schützende Hülle aus steriler Luft um die Arbeitsbereiche.
   • Die Luftgeschwindigkeit hilft, Kontaminationen durch Personal und Ausrüstung zu verhindern, wodurch ein höheres Maß an Produktsicherheit gewährleistet wird und das Risiko von Verunreinigungen durch in der Luft befindliche Partikel verringert wird.
3. Biotechnologie und Medizingeräteherstellung
   • Laminarströmung sorgt für eine kontrollierte Partikelbewegung und reduziert das Kontaminationsrisiko bei medizinischen Geräten, die steril bleiben müssen.
   • Die Luftgeschwindigkeit von 0,45 m/s gewährleistet einen stabilen, kontrollierten Luftstrom, der sowohl für die Produktqualität als auch für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften von entscheidender Bedeutung ist.

Luftwechselrate pro Stunde (ACH)

Die Laminarströmungsgeschwindigkeit beeinflusst auch die Anzahl der Luftwechsel pro Stunde im Reinraum. Zum Beispiel:

• In einem ISO Klasse 5 Reinraum liegt die Standard-ACH bei etwa 240 bis 600 Luftwechseln pro Stunde. Um dies zu erreichen, sorgen FFUs mit 0,45 m/s Luftgeschwindigkeit dafür, dass genügend saubere Luft bereitgestellt wird, um kontaminierte Luft zu ersetzen und Partikel aus dem Raum zu entfernen.
• Laminarströmungseinheiten, die mit dieser Geschwindigkeit arbeiten, tragen erheblich dazu bei, diese Luftwechselraten zu erreichen, indem sie einen konstanten Strom gefilterter Luft durch HEPA-Filter liefern.

Energieüberlegungen

Während 0,45 m/s der Industriestandard für Reinraumanwendungen ist, die hohe Sauberkeitsanforderungen erfordern, werden manchmal niedrigere Geschwindigkeiten (z. B. 0,36 m/s) in Betracht gezogen, um die Energiekosten zu senken:

• Eine Reduzierung der Geschwindigkeit verringert die benötigte Ventilatorleistung, um den Luftstrom durch die HEPA-Filter zu leiten.
• Jede Verringerung der Luftgeschwindigkeit muss jedoch sorgfältig geprüft werden, um sicherzustellen, dass die Fähigkeit des Reinraums zur Partikelkontrolle nicht beeinträchtigt wird.

Technische Auswirkungen des Designs

Bei der Auslegung von Reinraumsystemen wie FFUs oder Laminarströmungseinheiten:

• Die gewählte Luftgeschwindigkeit von 0,45 m/s beeinflusst direkt den Druckabfall über die HEPA- oder ULPA-Filter. Höhere Geschwindigkeiten erfordern mehr Ventilatorleistung, um diesen Widerstand zu überwinden.
• Drucküberwachungsgeräte (z. B. Magnehelic-Manometer) werden häufig installiert, um sicherzustellen, dass die Filter bei dieser Geschwindigkeit innerhalb der erforderlichen Parameter arbeiten.
• Die richtige Platzierung von FFUs und Laminarströmungseinheiten stellt sicher, dass sich die Luft gleichmäßig durch den Reinraum bewegt, ohne tote Zonen zu schaffen, in denen sich Partikel ansammeln könnten.
• Die Aufrechterhaltung von Druckdifferenzen zwischen Reinräumen und angrenzenden Bereichen ist ein weiterer kritischer Faktor, der durch die richtige Laminarströmungsgeschwindigkeit unterstützt wird.