DE10030399A1 - Luftkühlungseinrichtung von Reinräumen, insbesondere Operationsräumen - Google Patents
Luftkühlungseinrichtung von Reinräumen, insbesondere OperationsräumenInfo
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Abstract
Bei einer Luftkühlungseinrichtung von mit einem Zu- bzw. Umluftdeckengehäuse ausgebildeten Reinräumen, insbesondere Operationsräumen, umfassend Ventilatoren, Schalldämpfer und Filter sowie als Luftkühler eingesetzte Wärmetauscher und ein im Deckeninneren angeordnetes Mischsystem für die gleichmäßige Vermischung von Um- und Außenluft, sind die Luftkühler im Inneren des Deckengehäuses auf der Druckseite der Umluftventilatoren angeordnet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Luftkühlungseinrichtung von mit einem Zu- bzw. Umluft
deckengehäuse ausgebildeten Reinräumen, insbesondere Operationsräumen,
umfassend Ventilatoren, Schalldämpfer und Filter sowie als Luftkühler eingesetzte
Wärmetauscher und ein im Deckeninneren angeordnetes Mischsystem für die
gleichmäßige Vermischung von Um- und Außenluft.
Unter Reinräumen sind abgegrenzte Bereiche zu verstehen, in denen definierte
Grenzwerte der Konzentration an luftgetragenen Kontaminationen auch unter Ar
beitsbedingungen eingehalten werden. Hierbei gilt vor allem Staub und Schweb
stoffen ein besonderes Interesse. Dabei ist für die pharmazeutische und medizin
technische Industrie, anders als beispielsweise in der Halbleiterindustrie, die Ab
wesenheit von mikrobiologischen Kontaminationen wie Bakterien, Pilzen und Spo
ren oft noch entscheidender als die Abwesenheit von Schwebstoffen. Die Lüf
tungstechnik spielt daher eine entscheidende Rolle im Reinraum. Eine geeignete
und übliche Maßnahme besteht darin, durch den Aufbau von definierten Druckdif
ferenzen in verschiedene Reinheitszonen unterschiedliche Reinheitszonen ge
geneinander abzutrennen. Bei einem höheren Druck im reineren Bereich wird ge
währleistet, daß die Luft stets von der Zone höchster Reinheitsanforderungen zum
angrenzenden Bereich niedrigerer Reinheit strömt. Die Druckdifferenz ist dabei mit
5 bis 20 Pa verhältnismäßig hoch, während das durch Spalte und Leckagen über
strömende Luftvolumen relativ gering ist.
Wegen der im pharmazeutischen und medizintechnischen Bereich besonderen
einzuhaltenden Bedingungen ist es dort bekannt, reine Bereiche gegenüber an
grenzenden Bereichen mittels turbulenzarmer Verdrängungsströmung abzuschir
men. Bei geringer Druckdifferenz ist hier aber das strömende Luftvolumen gleich
wohl sehr groß. Die somit erreichte Abschottung mittels der strömenden Luft ver
hindert, daß Kontaminationen von weniger reinen in reine Zonen gelangen.
In Reinräumen, insbesondere Operationsräumen, sind daher sogenannte La
minar-Flow-Zuluftdecken mit Luftkühlungseinrichtungen der eingangs genannten
Art grundsätzlich bekannt. Sie erzeugen eine weitestgehend keimfreie, laminare
Verdrängungsströmung mit leichter Untertemperatur, was im Operationsbereich
gleichbedeutend mit einer niedrigen Keimzahl und einer geringen Schadgaskon
zentration im Arbeitsbereich des OP-Personals ist. Bei im Umluftbetrieb mit einem
minimalen Außenluftanteil betriebenen Laminar-Flow-Decken ist eine Bauweise
bekannt, die außerhalb des Umluftdeckengehäuses angeordnete Umluftmodule,
welche mit Ventilatoren sowie Schalldämpfern ausgerüstet sind, zur Umluftförde
rung und ein im Deckeninneren liegendes Mischsystem für die gleichmäßige Mi
schung der Um- und Außenluft aufweist.
Da es häufig vorkommt, daß der minimale Außenluftanteil nicht für die notwendige
Abfuhr der Raumkühllasten ausreicht, wird das Deckensystem zusätzlich mit ei
nem Kühler ausgestattet. Hierzu sind Lamellenrohr-Wärmeaustauscher gebräuch
lich, die bei den bekannten Luftkühlungseinrichtungen außerhalb des Deckenfel
des bzw. -gehäuses auf der Saugseite der Umluftventilatoren angeordnet werden.
Eine solche Ausführung bringt neben Platzproblemen oftmals den Nachteil er
höhter Strömungswiderstände mit sich, wodurch sich ein höherer Energiever
brauch und eine größere Beeinträchtigung durch Geräusche einstellen. Dies um
so mehr, je größer der durch Laminar-Flow einzukapselnde Bereich ist, wie in
Operationsräumen, in denen auch die Umgebung des OP-Tisches reingehalten
werden muß, um nicht nur die Instrumentierung sondern auch das gesamte Ope
rationsteam zu schützen. Die einzukapselnde Fläche kann dabei bis 10 m2 mit ei
nem entsprechend großen Luftbedarf betragen, was großbauende Zentralgeräte
und Leitungen erfordert. Dies bringt vor allem beim Umbau häufig große Platzpro
bleme mit sich, die die ohnehin notwendige umfassende Planung und sachge
rechte Ausführung zusätzlich erschweren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftkühlungseinrichtung der
eingangs genannten Art ohne die beschriebenen Nachteile zu schaffen, die auch
bei durch Zuströmung über das Deckengehäuse zu schützenden großen Berei
chen eine kleine Bauweise ermöglicht und dazu beiträgt, bei einem Umbau Platz
probleme zu verringern.
Diese Aufgabe wird in verblüffender Weise dadurch gelöst, daß die Luftkühler im
Inneren des Deckengehäuses auf der Druckseite der Umluftventilatoren angeord
net sind. Die von der bisher ausschließlich üblichen Anordnung der Kühler,
vorzugsweise ausgeführt als Lamellenrohr-Wärmetauscher, außerhalb des Zu-
bzw. Umluftdeckengehäuses nunmehr erfindungsgemäß völlig abweichende Un
terbringung der Luftkühler im Inneren des Deckengehäuses bringt mehrere Vor
teile mit sich. Durch die Ausnutzung des im Deckengehäuse ohnehin vorhandenen
Raums für die Anordnung der Luftkühler wird eine kompakte, keinen zusätzlichen
Raumbedarf erfordernde Bauweise erreicht. Gleichzeitig ist eine großzügigere Di
mensionierung der Luftkühler und damit eine Absenkung des Druckverlustes mög
lich. Schließlich wird die Betriebsweise aufgrund der Abfuhr der Ventilator-
Verlustwärme auf der Druckseite des Umluftventilators wirtschaftlicher.
Die Bauweise der Luftkühlungseinrichtung mit im Deckengehäuse angeordneten
Kühlern läßt sich nach Vorschlägen der Erfindung in der Weise realisieren, daß
die Luftkühler zwischen den Umluftventilatoren und den sich in Strömungsrichtung
anschließenden Schalldämpfern, alternativ in Strömungsrichtung hinter den
Schalldämpfern angeordnet sind.
Eine andere Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Luftkühler als ein inte
grierter Bestandteil der Schalldämpfer ausgebildet sind. In diesem Fall wird nicht
einmal zusätzlicher Platz im Deckengehäuse beansprucht, sondern der in den
Schalldämpfern in den luftführenden Kanälen vorhandene freie Raum zur Unter
bringung der Kühler genutzt, ohne daß hierdurch die Wirkung des Schalldämpfers
herabgesetzt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführung bei im Inneren des Schalldämpfers integrier
ten Luftkühlern sind in den luftführenden Kanälen der Schalldämpfer Kapillarrohr-
Kühlmatten angeordnet. Diese in der Klimatechnik an sich bekannten, vorzugs
weise aus Polypropylen bestehenden Kapillarrohr-Kühlmatten sind im Gegensatz
zu Lamellenrohr-Wärmetauschern sehr viel einfacher zu reinigen und unterstützen
somit die hohen Reinheitsansprüche.
Es wird vorgeschlagen, daß die Kapillarrohr-Kühlmatten als mehrfach gewundene
Einsätze mit außerhalb der Schalldämpfer liegendem Ein- und Auslaß ausgebildet
sind. Hierdurch ist einerseits ein einfacheres Verlegen möglich, weil die Kühlmat
ten als Paket vorliegen, andererseits läßt sich der gesamte freie Schalldämpfer-
Querschnitt mit den Kühlmatten ausfüllen.
Weitere Vorschläge der Erfindung sehen vor, daß als Kapillarrohr-Kühlmatten
ausgebildete Luftkühler zumindest einlagig entlang der oberen Deckengehäuse
fläche verlegt sind, alternativ oder ergänzend einem an der Luftaustrittsseite des
Deckengehäuses angeordneten Schwebstoffilter in Strömungsrichtung vorge
schaltet sind. Während bei der Auskleidung der Innenfläche des Deckengehäuses
zur Kühlung ein großer Strahlungsanteil wirksam werden muß, ist bei der alterna
tiven Ausführung der Konvektionsanteil höher, weil bei der Anordnung vor dem
Schwebstoffilter der Kühler in der Luftströmung selbst angeordnet ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Aus
führungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung am Beispiel eines OP-Raumes einen
Reinraum mit einem darin angeordneten Zu- bzw. Umluftdecken-
Gehäuse;
Fig. 2 als Einzelheit des Raumes nach Fig. 1 eine Teilansicht des Dec
kengehäuses mit einem darin hinter dem Schalldämpfer angeordne
ten Luftkühler;
Fig. 3 eine der Darstellung nach Fig. 2 entsprechende Ansicht mit dem
gegenüber zwischen einem Umluftventilator und dem Schalldämpfer
angeordneten Luftkühler;
Fig. 4 eine der Darstellung nach Fig. 2 entsprechende Ansicht mit dem
gegenüber im Inneren des Schalldämpfers angeordnetem Luftkühler;
Fig. 5 eine Darstellung wie in Fig. 4 mit demgegenüber anderer Ausfüh
rung des im Schalldämpfer angeordneten Luftkühlers;
Fig. 6 eine der Darstellung nach Fig. 2 entsprechende Ansicht mit dem
gegenüber anders ausgebildetem und angeordnetem Luftkühler; und
Fig. 7 eine Darstellung wie Fig. 6 mit demgegenüber in Luftrichtung vor
und parallel zur Ebene eines Schwebstoffilters angeordnetem Luft
kühler.
Ein im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Reinraum dargestellter OP-Raum 1
besitzt einen durch eine Laminar-Flow-Decke 2 unter Einschluß seiner näheren
Umgebung durch einen Luftvorhang eingeschotteten OP-Tisch 3 mit darüber im
Abstand aufgehängten Leuchten 4. Die Laminar-Flow-Decke 2 ist oberhalb des
OP-Tisches 3 mit einem Zu- bzw. Umluftdeckengehäuse 5 ausgebildet, das seit
lich durch nach unten hin verlaufende, gleichzeitig den durch Pfeile 6 verdeutlich
ten Laminarstrom leitende Medienbrücken 7 begrenzt ist. Darin sind die Versor
gungsleitungen wie für Strom, Gaszu- und abfuhr etc. untergebracht. Außerhalb
des Deckengehäuses 5 sind mehrere (in der Regel vier) im Raum 1 verteilt ange
ordnete und an der Laminar-Flow-Decke 2 außerhalb des Deckengehäuses 2 be
festigte Umluftmodule 8 der Luftkühlungseinrichtung vorgesehen; sie besitzen als
Vorfilter einen Feinstaubfilter 9, eine saugseitige Schalldämpfung 10 und einen
Umluftventilator 11. Dieser fördert die angesaugte Umluft in einen im Inneren des
Deckengehäuses 5, d. h. druckseitigen Schalldämpfer 12, dem sich in Strömungs
richtung (Pfeil 13) ein als Lamellenrohr-Wärmetauscher, vorzugsweise in der
Ausführung Kupfer-Aluminium, ausgeführter Luftkühler 14 anschließt. Zwischen
den beiden Luftkühlern 14 mündet im Deckengehäuse 5 eine von außen gekühlte
Frischluft zuführende Luftleitung 15, wobei das Mündungsende als Mischkanal 16
ausgebildet ist. Bevor die über das Deckengehäuse 5 zugeführte Luft dem OP-
Tisch 3 zuströmt, passiert sie einen Nach- bzw. Schwebstoffilter 17, der am luft
austrittsseitigen Ende des Deckengehäuses 5 angeordnet ist.
Die im Innenraum des Deckengehäuses 5 auf der Druckseite des Umluftventila
tors 11 vor dem Schalldämpfer 12 angeordneten Luftkühler 14 zeigt in verein
fachter Darstellung die Fig. 2. Eine davon abweichende Variante ist in Fig. 3
dargestellt, und zwar ist hier der Luftkühler 14 im Inneren des Deckengehäuses 5
dem Schalldämpfer 12 vorgeschaltet, d. h. er ist zwischen diesem und dem Um
luftventilator 11 angeordnet.
Bei ansonsten unveränderter Bauweise der Luftkühlungseinrichtung des Reinrau
mes 1, d. h. mit im Inneren des Deckengehäuses 5 vorgesehenen Luftkühlern, sind
in den Fig. 3 bis 6 verschiedene Ausführungsvarianten dargestellt. So ist nach
Fig. 4 ein Luftkühler in Form einer Kapillarrohr-Kühlmatte 114 unmittelbar in dem
luftführenden Kanal 18 des Schalldämpfers 12 verlegt. Das gleiche gilt für die
Ausführung nach Fig. 5, mit dort allerdings in mehrlagiger Paketform ausgeführ
ter Bauweise der Kapillarrohr-Kühlmatten 114a. Abweichend von der Fig. 4 en
den hier allerdings die mehrlagigen Kapillarrohr-Kühlmatten-Einsätze 114a mit
ihrem Ein- bzw. Auslaß 19 bzw. 20 in Strömungsrichtung vor dem Schalldämper
12 und liegen somit außerhalb des luftführenden Kanals 18.
Eine andere Art der Verlegung von Kapillarrohr-Kühlmatten 214 im Inneren des
Deckengehäuses 5 zeigen die Fig. 6 und 7. Nach Fig. 6 ist eine Kapillarröhr-
Kühlmatte 214 einlagig an der oberen Innenfläche des Deckengehäuses 5 verlegt.
Bei der Variante nach Fig. 7 ist eine einlagige Kapillarrohr-Kühlmatte 214 unmit
telbar in der Luftströmung oberhalb des Schwebstoffilters 17 und in einer dazu
parallelen Ebene verlegt.
Allen Varianten ist gemeinsam, und zwar unabhängig von der jeweiligen Gestal
tung des Luftkühlers 14, 114, 114a bzw. 214, daß zu ihrer Unterbringung der Platz
im Inneren des Deckengehäuses 5 ausgenutzt wird, so daß sich für die Luftküh
lungseinrichtung des Reinraumes 1 eine äußerst kompakte Bauweise ergibt, die
insbesondere die Nachrüstung vorhandener Reinräume ermöglicht, weil kein zu
sätzlicher Platz erforderlich ist. Die Luftkühler lassen sich dabei unter Ausschöp
fung des im Inneren des Deckengehäuses 5 zur Verfügung stehenden Raumes
großzügig dimensionieren, wodurch der Druckverlust entscheidend verringert wird.
Claims (8)
1. Luftkühlungseinrichtung von mit einem Zu- bzw. Umluftdeckengehäuse
ausgebildeten Reinräumen, insbesondere Operationsräumen, umfassend
Ventilatoren, Schalldämpfer und Filter sowie als Luftkühler eingesetzte
Wärmetauscher und ein im Deckeninneren angeordnetes Mischsystem für
die gleichmäßige Vermischung von Um- und Außenluft,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftkühler (14, 114, 214) im Inneren des Deckengehäuses (5) auf
der Druckseite der Umluftventilatoren (11) angeordnet sind.
2. Luftkühlungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftkühler (14) zwischen den Umluftventilatoren (11) und den sich
in Strömungsrichtung (13) anschließenden Schalldämpfern (12) angeordnet
sind.
3. Luftkühlungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftkühler (14) in Strömungsrichtung (13) hinter den Schalldämp
fern (12) angeordnet sind.
4. Luftkühlungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftkühler (114) als ein integrierter Bestandteil der Schalldämpfer
(12) ausgebildet sind.
5. Luftkühlungseinrichtung nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
in den luftführenden Kanälen (18) der Schalldämper (12) angeordnete Ka
pillarrohr-Kühlmatten (114) als Luftkühler.
6. Luftkühlungseinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kapillarrohr-Kühlmatten als mehrfach gewundene Einsätze (114a)
mit außerhalb der Schalldämpfer (12) liegendem Ein- und Auslaß (19, 20)
ausgebildet sind.
7. Luftkühlungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Kapillarrohr-Kühlmatten (214) ausgebildete Luftkühler zumindest
einlagig entlang der oberen Deckengehäusefläche verlegt sind.
8. Luftkühlungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Kapillarrohr-Kühlmatten (214) ausgebildete Luftkühler zumindest
einlagig einem an der Luftaustrittsseite des Deckengehäuses (5) angeord
neten Schwebstoffilter (17) in Strömungsrichtung vorgeschaltet sind.
Priority Applications (1)
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DE10030399A DE10030399A1 (de) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | Luftkühlungseinrichtung von Reinräumen, insbesondere Operationsräumen |
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Publications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |