DE3330536C2 - Deckenkonstruktion für Reinräume - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Deckenkonstruktion für Reinräume, mit einer im Abstand unterhalb einer Rohdecke unter Bildung einer Druckkammer angeordneten Zwischendecke, die aus Hochleistungs-Schwebstoffiltern zusammengesetzt ist, einer im Abstand unterhalb der Zwischendecke unter Bildung einer Luftverteilerkammer angeordneten unteren Decke, die aus plattenförmigen Elementen mit vertikalen Durchtrittsöffnungen für eine vertikal nach unten gerichtete Luftströmung zusammengesetzt ist, und Deckenleuchten.

In verschiedenen Industriezweigen, bei denen Fertigungs- und Montagearbeiten unter Einhaltung einer besonders hohen Reinheit durchgeführt werden müssen, hat er. sich als erforderlich erwiesen, Arbeitsräume mit einer geregelten, partikelarmen Luftströmung bereitzustellen, die unter der Benennung »weiße Räume« oder »reine Räume« bekannt sind.

Die Deckenkonstruktion für Reinräume soll in Verbindung mit einem Luftförderapparat eine partikelfreie Luftströmung mit einer über die Deckenfläche gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeit erzeugen. Diese Deckenkonstruktion soll zugleich mehrere Funktionen, und zwar die Luftverteilung, Luftfilterung und Beleuchtung des Raumes erfüllen.

Bei einer bekannten Deckenkonstruktion für Reinräume der genannten Art (DE-OS 20 28 777) sind die plattenförmigen Elemente der unteren Decke durch Lochbleche gebildet und die Deckenleuchten sind unterhalb dieser unteren Decke oder im Bereich derselben angeordnet Dabei bilden die Lochbleche der unteren Decke im wesentlichen einen Berührungsschutz für die Hochleistungs-Schwebstoffilier, deren Filterpapier bekanntlich gegen Berührung sehr empfindlich ist Die kurzen Bohmngen der Lochbleche können keine ausreichend gute laminare Strömung bewirken. Darül sr hinaus führen die unterhalb der unteren Decke oder im Bereich derselben angeordneten Deckenleuchten in Form von Leuchtstoffröhren aufgrund von Konvektion und aufgrund ihrer Anordnung zu Turbulenzen in der Luftströmung, die ebenfalls die Laminarität der Luftsvömung ungünstig beeinflussen. Schließlich liefern die Leuchtstoffröhren kein gleichmäßiges sowie blendfreies Licht. Eine blendfreie Gestaltung der Deckenleuchte würde zu einer Vergrößerung der Lampenkonstruktion als solche führen mit der Felge, daß aufgrund der erläuterten Effekte die Turbulenzeinwirkung auf die Luftströmung noch größer wäre.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Deckenkonstruktion der bezeichneten Art dahingehend weiterzubilden, daß über die gesamte Deckenfläche eine vertikale, turbulenzfreie, & h. laminare. Luftströmung gewährleistet und zugleich eine gleichmäßige sowie blendfreie Beleuchtung des Reinra; ms gesichert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst

Durch die Maßnahme, daß die plattenförmigen Elemente der unteren Decke durch eine sowohl luftdurchlässige als auch lichtdurchlässige Kapillarstruktur gebildet sind, können die Deckenleuchten zwischen den Hochleistungs-Schwebstoffiltern eingebaut werden.

Dadurch liegen die Deckenleuchten nicht mehr in der von der Deckenkonstruktion ausgehenden Luftströmung, so daß die Luft sich in laminarer Strömung durch den Reinraum vertikal nach unten bewegen kann. Durch die Kapillarstruktur der unteren Decke und durch die darüber angeordneten Schwebstoffilter wird eine laminare Strömung über die gesamte Deckenfläche erreicht Aufgrund der Laminarität dieser derart ausgebildeten Verdrängungsströmung über den gesamten horizontalen Querschnitt des Reinraums werden partikelabgebende Körper von der Strömung umschlossen, so daß die Partikel auf dem kürzesten Weg — ohne Querkontamination — nach unten von dem Reinraum abgeführt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Kapillarstruktur aufgrund des Lichtleiteffekts ihrer Röhrchen einen hohen Lichtdurchtnttsfaktor aufweist und deshalb eine gleichmäßige und zugleich blendfreie Ausleuchtung des damit ausgestatteten Reinraums gewährleistet ist. Dies ist eine Folge der hohen Lichttransmission der Kapillarstruktur unter gleichzeitiger Lichtstreuung, die eine diffuse, schlagschattenfreie Ausleuchtung des Raumes sicherstellt

Aus der US-PS 40 60 025 ist eine Deckenkonstruktion für Reinräume bekannt, bei welcher mit Abstand zur Rohdecke eine Unterdecke angeordnet ist die selbst wiederum aus zwei übereinander befindlichen Decken gebildet ist, die jeweils aus einer Vielzahl von Platten zusammengesetzt sind. Die Platten selbst weisen eine Vielzahl von vertikalen Bohrungen als Durchlässe für die Luft auf. Säe sind vorzugsweise aus lichtdurchlässigem Kunststoff geformt, wobei die oberen Platten vorzugsweise aus durchsichtigem Material und die unteren Platten aus durchscheinendem Material bestehen. Die

Leuchten sind an der Hauptdecke befestigt Bei dieser Deckenkonstruktion wird durch einen Lüftungskanal entsprechend aufbereitete und gefilterte Druckluft in den zwischen der Hauptdecke und der ersten Decke der Doppeldecke gebildeten Druckraum eingebracht Von dort tritt die Zuluft durch die vertikalen Durchlässe der Platten der ersten Decke in den Raum zwischen den beiden Decken der Doppeldecke ein und von dort durch die vertikalen Durchlässe der zweiten Decke der Doppeldecke in den Reinraum hinaus. Die Luftströmung selbst kann nicht vollständig turbulenzfrei sein, weil die freie Durchtrittsfläche der wie geschildert aufgebauten Doppeldecke nur einen kleinen Teil der Gesamtfläche der Deckenkonstruktion ausmacht und deshalb aufgrund des großen Abstandes zwischen den vertikalen Durchlässen in den Platten eine reinraumseitige, entsprechende Verwirbelung der in den Reinraum eintretenden Luft stattfindet Ein weiterer Nachteil der aus licht- und luftdurchlässigen Platten zusammengesetzten Doppeldecke dieser Deckenkonstruktion besteht darin, daß die zwei hintereinander angeordneten Plattenkonstruktionen Licht schlucken. Darüber hinaus ist diece Ausleuchtung nicht blendfrei.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist die Kapillarstruktur der plattenförmigen Elemente ca. 1 mm weite und ca. 50 mm lange Kapillarröhrchen bei ca. 85% freier Fläche auf.

Hierdurch wird eine hohe Luftdnrchlässigkeit der erfindungsgemäßen Deckenkonstruktion erreicht

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die plattenförmigen Elemente bzw. deren Röhrchen aus PoIycarbonat gefertigt und zwar gesponnen, wobei die Röhrchen miteinander zu der Kapillarstruktur verschweißt sind. Damit besitzen die plattenförmigen Elemente eine hohe Verwindungssteifigkeit mit der Folge, daß auch bei weitgespannten Decken eine Durchbiegung der Fiatten nicht auftritt

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Teil eines Reinraums mit einer erfindungsgemäßen Deckenkonstruktion und

F i g. 2 eine teilweise Stirnansicht auf ein plattenförmiges Element das bei der Deckenkonstruktion eingesetzt wird.

Der in F i g. 1 dargestellte Reinraum 1 ist in Form eines Raummoduls ausgebildet welches einzeln oder von denen mehrere aneinandergefügt in einer beliebigen Halle oder einem entsprechend großen Raum aufgestellt werden kann bzw. können. Die Deckenkonstruktion kann aber auch unabhängig davon in bereits vorhandene Räume eingebaut werden, insbesondere dann, wenn entsprechende Möglichkeiten zur Anbringung eines Ventilatorteiles gegeben sind.

Dieser Ringraum 1 besitzt einen Boden 2, welcher ein gelochter Doppelboden sein kann. In entsprechendem Abstand über dem Boden 2 ist eine Rohdecke 3 angeordnet, die von einer Stahlkonstruktion 3a getragen ist welche auf vertikalen Stützen 4 ruht Der Reinraum Il ist ferner an seinen vier Seiten von vertikalen Wänden 12 begrenzt welche z. B. eine Dicke von 5 cm aufweisen.

Die Stahlkonstruktion 3a weist einen horizontal ausladenden Träger 5 auf, an welchem ein Ventilatorteil 6 angebracht ist Der Ventüatorteil 6 nimmt u. a. Ventilatoren 7, welche Radial/entilatoren sein; können, Vorfilter 8, Kühler 9, Schalldämpfer 10 und Schaltschrank 11 auf. Hierdurch ist die vom Ventilator 7 in dem Reinraum 1 einzubringende Luft bereits vorgefiltert und gekühlt und auch der Schallpegel des Ventilators ist reduziert

Unter der Rohdecke 3 ist über eine mit der Stahlkonstruktion 3a verbundene Aufhängung 113 eine Zwischendecke 14 in vorbestimmten Abstand angeordnet Sie besteht aus nebeneinander angeordneten, plattenartigen Hochleistungs-Schwebstoffiltern 15, in der Regel Filter mit Abmessungen von 762 χ 762 χ 150 mm. Diese Filter sind in einer an der Aufhängung 13 befestigte Rahmenkonstruktion 16 eingesetzt und darin z. B. mit Spannpratzen aus Edelstahl festgehalten. Zwischen den Hochleistungs-Schwebstoffiltern J5 sind in der Rahmenkonstruktion 16 Deckenleuchten 17 derart angeordnet daß deren Unterseiten bündig mit den Unterseiten der Hochleistungs-Schwebstoffilter 15 abschließen. Hochleistungs-Schwebstoffilter 15, Deckenleuchten 17 und die weiteren üblichen Installationsteile sind in der Rahmenkonstruktion 16 partikeldichi installiert Die Rahmenkonstruktion 16 erlaubt ferner sowohl stirnseitig als auch llngsseitig eine partikeldichte Verbindung anschließender Raummodule.

Zwischen der Rohdecke 3 und der Zwisr hendecke 14 ist eine Druckkammer 20 ausgebildet, in welche die Ausblasöffnung des Ventilators 7 einmündet. Dieser nachgeschaltet sind in der Druckkammer 20 ein Schalldämpfer 21, w !eher ein Diffusor-Schalldämpfer sein kann, sowie ein Prallblech integriert Hierdurch wird ein niedriges Schallniveau erreicht

Unterhalb der Zwischendecke 14 befindet sich schließlich eine untere Decke 18, die zweckmäßig von der Rahmenkonstruktion 16 abgehängt ist Diese untere Decke 18 ist aus plattenförmigen Elementen 19 zusammengesetzt welche eine Kapillarstruktur aufweisen, die in F i g. 2 gezeigt ist Die Kapillarstruktur besteht aus ungefähr 1 mm weiten und C3. 50 mm langen Kapillarröhrchen 19a, welche insgesamt eine freie Fläche von ca. 85% ermöglichen. Die Durchströmung der Kapillare erfolgt bei Reynolds-Zahlen < 50, wodurch eine laminare Strömung gewährleistet ist, die nach Austritt aus den Kapillarröhrchen 19a allenfalls mit geringer Turbulenz aufgrund der geringen Wandstärke bzw. der nicht durchströmten Packungslücken überlagert ist. Die Kapillarstruktur ist außerdem lichtdurchlässig in dem Sinne, daß die Lichtstrahlen der über der Kapillarnruktur angebrachten Deckenleuchten 17 mit nahezu Totalreflexion an den Kapillarröhrchen-Innenwänden eine gleichmäßige, blendfreie Ausleuchtung gewährleistet Die so angeordnete und ausgebildete Kapillarstruktur ergibt einerseits bei nur geringem Druckverlust eine »Vertical-Laminar-FIow«-Strömung und andererseits eine gute, blendfreie Ausleuchtung, die z. B. wichtig für EDV-Arbeitsplätze ist

Die plattenförmigen Elemente 19 können aus hochtrarspa.ii .-tem Polycarbonat gefertigt sein, wobei die Kapillarröhrchen senkrecht zur Plattenebene angeordnet und miteinander verklebt sind. Sie können aber auch aus Glas oder anderen entsprechend transparenten Materialien gefertigt sein. Die plattenförmigen Elemente 19 haben zudem die Eigenschaft, daß sie relativ belastbar sind, so daß sie in relativ großen Abmessungen zum Zusammensetzen der unteren Decke 18 verwendet werden können, ohne daß ein Verwölben 2u befürchten ist

Zwischen der Zwischendecke 14 und der unteren Decke 18 ist eine Luftverteilerkammer 23 ausgebildet, welche die unter Druc':· aus der Druckkammer 20 durch die Hochleistungs-Schwebstoffilter 15 hindurchtretende Zuluft aufnimmt und im wesentlichen gleichmäßig verteilt durch die Kapillaröffnungen der plattenförmigen

Elemente 19 hindurchtreten läßt.

Die Rahmenkonstruktion 16 besteht aus profiliertem, sendzimirverzinktem Stahlblech und ist so gestaltet, daß sie außer der tragenden Funktion auch eine Dichtfunktion übernimmt und zwar hinsichtlich der Aufnahme der Hochleistungs-Schwebstoffilter 15 und der partikeldichten Aufnahme der Deckenleuchten 17 und von Installationsleitungen. In die Rahmenkonstruktion 16 können eine Sprinklerleitung und ein Sprinklerkopf partikeldicht integriert und weitere Installationen wie elektroakustische Anlagen, Ionisationsmelder und dergleichen angeordnet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

40

45

50

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Deckenkonstruktion für Reinräume, mit

— einer im Abstand unterhalb einer Rohdecke (3) unter Bildung einer Druckkammer (20) angeordneten Zwischendecke (14), die aus Hochleistungs-Schwebstoffiltern (15) zusammengesetzt ist,

— einer im Abstand unterhalb der Zwischendecke (14) unter Bildung einer Luftverteilerkammer (23) angeordneten unteren Decke (18), die aus plattenförmigen Elementen (19) mit vertikalen Durchtrittsöffnungen für eine vertikal nach unten gerichtete Luftströmung zusammengesetzt ist, und

— Deckenleuchten,

dadurch^ekennzeichnet, daß

— die plattenförmigen Elemente (19) der unteren Decke (18) durch eine sowohl luftdurchlässige als auch lichtdurchlässige Kapillarstruktur gebildet sind und

— die Deckenleuchten (17) oberhalb der unteren Decke (18) zwischen Gen Hochleistungs-Schwebstoffiltern (15) eingebaut sind.

2. Deckenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die KapilJarstruktur der plattenförmigen Elemente (19) ca. 1 mm weite und ca. 50 mm lange Kapillarruhrchei. bei ca. 85% freier Fläche aufweist

3. Deckenkonstruktion nach A .sprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente (19) aus Polycarbonat gefertigt sind.