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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Belüften eines
Raumes mit einer Decke und Wänden,
wobei saubere Luft zumindest einem Teil des Raumes von der Decke über einen ersten
Luftstrom zugeführt
wird.
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Räume dieser
Art, für
die die Erfindung insbesondere geeignet ist, treten vorwiegend im
Bereich der Gesundheitspflege und ebenso in gewissen Industriezweigen
in Form sogenannter Reinräume
auf. Reinräume
werden u. a. für
die Herstellung integrierter Schaltungen verwendet, wobei das Vermeiden des
Auftretens von Staubpartikeln in der Nähe gewisser Materialoberflächen äußerst wichtig
sein kann. Im Bereich des Gesundheitswesens sind im Wesentlichen
Operationsräume
und dergleichen betroffen, in denen die Anzahl der in der Luft schwebenden
Teilchenkontaminationsstoffe, die Bakterien aufweisen können, gering
gehalten werden muss.
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STAND DER
TECHNIK
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Es
wurden Verfahren entwickelt, in denen Luft zu kleineren Bereichen
des Raumes über
gelenkte Luftströme
zugeführt
wird. Dies beherbergt jedoch das Risiko, dass zusätzlich nicht
ausreichend gereinigte Luft eingeführt wird.
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Ein
System, das zu einem gewissen Maße die Probleme des zusätzlichen
Einführens
von Luft vermeidet, ist in dem System aus der WO 86/06460 gezeigt
und beschrieben. Das System umfasst eine horizontale Deckeneinheit,
aus der saubere Luft zu einem Raumbereich geführt wird, und umfasst eine vertikale
Wandeinheit, von der aus Luft im Wesentlichen horizontal geführt wird.
Zwischen der Deckeneinheit und der Wandeinheit sind zusätzliche
Luftauslasseinrichtungen angeordnet, um eine diagonal gerichtete
Luftzufuhr nach unten in Form eines Luftvorhangs hervorzurufen.
Der Luftvorhang verringert das Risiko, dass Luft mit ungewünschten
Partikeln zusammen mit dem Strom aus reiner Luft transportiert wird.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß der WO 86/06460
können
Turbulenzen an den Verbindungsstellen zwischen den Raumwänden und
der Decke auftreten. Es verbleibt somit ein gewisses Risiko, dass über den
Boden des Raumes gleitende Luft Teilchen aufnimmt, die zusammen
mit der sauberen Luft in dem Luftstrom mitgeführt werden. Turbulenzen können beispielsweise
zu einem Kontakt des Luftstroms mit dem Boden und anderen verunreinigten Oberflächen führen und
dann zu einer Mischung mit einem Luftstrom mit sauberer Luft führen.
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Ein
weiteres bekanntes Dokument ist US-A-4-693 175, das ein Reinraumsystem
mit Lüfterfiltereinheiten
offenbart. Eine Hauptluftzufuhrleitung ist mit jeder Lüfterfiltereinheit über eine
Zufuhrverteilerleitung verbunden, die mit einer Verteilerrückleitung
verbunden ist, um einen Teil der Rückluft von dem Raum in die
Hauptrückführleitung
einzuführen. Somit
wird in jede Lüfterfiltereinheit
von einem Luftaufbereiter aufbereitete Luft und ein Teil der Rückluft aus
dem Reinraum eingeführt.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für eine Zirkulation
in einem Raum bereitzustellen, wobei die Gefahr des Mischens kontaminierter
Luft mit sauberer Luft weitergehender verringert ist. Eine weitere
Aufgabe ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, die für eine Belüftung eines
Raumes vorgesehen und so ausgestaltet ist, dass die Gefahr weiter
verringert wird, dass kontaminierte Luft mit sauberer Luft gemischt
wird.
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Die
Aufgaben werden gelöst,
indem die Erfindung die in den unabhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale
aufweist.
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Erfindungsgemäß wird ein
Bereich eines Raumes mit Luft von oben beaufschlagt, vorzugsweise
von der Unterseite der Decke. Aus dem Raum austretende Luft wird
zu einem großen
Teil durch Auslassöffnungen
auf Bodenhöhe
abgeführt,
wobei jedoch ein Teil der Luft entlang mindestens einer der Wände des
Raumes abgeführt
wird. Der Teil der Luft, der nicht direkt über die Bodenöffnungen
abgeführt wird,
entweicht aus dem Raum über
eine Auslassöffnung
entlang der Wand des Raumes.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist eine Luftabgabevorrichtung an der Decke des Raumes
angeordnet. Die Luftabgabevorrichtung ist so gestaltet, dass sie
eine im Wesentliche glatte Unterseite und diagonale Seitenflächen, die
auf die Wände gerichtet
sind, aufweist. Die Unterseite und die Seitenflächen weisen perforierte Bereiche
auf, durch die saubere Luft in den Raum geführt wird.
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Zwischen
der Luftabgabevorrichtung und den Seitenwänden des Raumes sind Auslassöffnungen
auf Deckenhöhe
angeordnet, durch die aus dem Raum entweichende Luft abgeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Auslassöffnungen
entlang aller Seitenwände
des Raumes angeordnet.
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Zwischen
der Luftabgabevorrichtung und den Auslassöffnungen sind diagonal angeordnete und
gekrümmte
Strömungsleiteinrichtungen
angeordnet, die saubere Luft, die aus der Luftabgabevorrichtung
herausströmt,
nach unten lenken. Die Strömungsleiteinrichtung
verhindert zu einem großen Maße auch,
dass die herausströmende
Luft direkt durch die Auslassöffnungen
abgeführt
wird.
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Der
Begriff „saubere
Luft" wird hierin
als Luft verstanden, die von Partikeln gereinigt ist sowie sterilisierte,
desinfizierte Luft.
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Weitere
Vorteile und besondere Merkmale der Erfindung können der folgenden Beschreibung, den
abhängigen
Patentansprüchen
und den begleitenden Zeichnungen entnommen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nunmehr detaillierter unter Zuhilfenahme von Beispielen
der Ausführungsformen
und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Dabei
zeigen:
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1 schematisch eine perspektivische
Ansicht einer konventionellen bekannten Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Belüftung
eines Raumes,
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2 schematisch eine perspektivische
Ansicht einer Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Belüften
eines Raumes gemäß der Erfindung,
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3 schematisch eine perspektivische
Ansicht eines Teils der Vorrichtung aus 2, und
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4 schematisch eine perspektivische
Ansicht von unten der Ausführungsform
aus 2.
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BESCHREIBUNG
DES BEKANNTEN STANDS DER TECHNIK
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Ein
gegenwärtig
bekanntes System zur Raumbelüftung
in einem Operationsraum ist in 1 gezeigt.
In dem Operationsraum ist eine Luftzufuhrvorrichtung 30 zentral
in der Decke angeordnet. Die Luftzufuhrvorrichtung besitzt eine
vertikale Ausdehnung bis in den Raum hinein, um damit die Luftzufuhr in
Richtung des zentralen Bereichs des Raumes zu steuern, indem ein
Operationstisch 31 angeordnet ist. Die Luftabfuhrvorrichtung
ist bei Auslassöffnungen 15 an
zwei gegenüberliegenden
Wänden
auf Bodenhöhe
angeordnet. Es wird saubere Luft dem Raum über die Luftzufuhrvorrichtung 30 mit
einer relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit
zugeführt. Systeme
dieses bekannten Typs beruhen auf einem sehr hohen Luftaustausch.
Es gibt Systeme, die 400 mal einen Luftaustausch pro Stunde ermöglichen und
damit eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit erfordern.
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Die
Luft besitzt auch ein relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit, wenn
sie sich dem Boden des Raumes nähert
und es können
leicht Turbulenzen auftreten. Ein großer Teil der zugeführten Luft entweicht
aus dem Raum in der gewünschten
Weise durch die Auslassvorrichtung 15. Die abgeführte Luft erzeugt
einen Unterdruck an der Luftzufuhrvorrichtung 30. Der Unterdruck
stellt sicher, dass Luft, die entlang dem Boden strömt und dabei
Teilchen mit Bakterien aufgenommen hat, entlang den Seitenwänden des
Raumes abgeführt
wird. Diese Luft kann kontaminiert sein und es besteht die Gefahr,
dass diese Luft zusammen mit den nach unten gerichteten Luftstrom
mitgeführt
und damit zur Kontamination beiträgt.
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Als
Folge der hohen Luftstromgeschwindigkeit können größere Turbulenzen am Boden des Raumes
in der Nähe
der Seitenwände 33 auftreten. Diese
Turbulenzen bewirken, dass Teilchen und Kontaminierungsstoffe von
dem Boden des Raumes mit dem Luftstrom mitgeführt werden. Die kontaminierte Luft
kann in den direkt von der Luftzufuhrvorrichtung 30 herkommenden
Luftstrom eintreten und damit ungewünschte Bereiche des Raumes,
beispielsweise die mit den Kreisen 34 markierten Flächen, erreichen.
Zunächst
können
Raumbereiche mit einem gewissen Abstand vom Operationstisch 31 erreicht
werden, beispielsweise ein Raumbereich, in welchem ein Seitentisch
oder Instrumententisch 35 steht. Sterile Instrumente und ähnliches
können
an dem Instrumententisch angeordnet sein und diese könnten sehr leicht
durch die zirkulierende Luft kontaminiert werden.
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Die
hohe Luftstromgeschwindigkeit führt
ferner zu Turbulenzen im Bereich von Objekten und Personen in dem
Raum. Operationsleuchten 36 und ähnliches, die in der Decke
angeordnet sind, können starke
Turbulenzen hervorrufen, die noch mehr das Risiko unerwünschter
Verwirbelungen erhöhen.
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DIE ERFINDUNG
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Der
in 2 schematisch gezeigte
Raum weist eine Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
für die
Raumbelüftung
auf und ist ein Operationssaal, wobei dieser jedoch auch ein Reinraum
in einem industriellen Umfeld sein könnte. Der Raum ist mit einer
Decke 10 ausgestattet, die zumindest teilweise aus einer
Vorrichtung aufgebaut ist oder diese enthält, um Luft zuzuführen, wobei
die Vorrichtung in Form einer Luftabgabevorrichtung 14 vorliegt,
die sich von der Decke nach unten erstreckt; ferner weist der Raum
Wände 11 auf.
Saubere Luft wird von der Luftabgabevorrichtung in einem ersten Luftstrom 12 zu
ausgewählten
Bereichen des Raumes geführt.
Der Luftstrom wird so geführt,
dass er sich mit einer relativ geringen Strömungsgeschwindigkeit ausbreitet.
Die Strömungsgeschwindigkeit
ist vorzugsweise kleiner als 1 m/s und vorteilhafterweise kleiner
als 0.2 m/s. Die erfindungsgemäße Raumbelüftung liefert
ungefähr
einen zwanzigmaligen Luftaustausch pro Stunde. Höhere oder geringere Werte des
Luftaustausches können
ebenso verwirklicht werden. Die geringe Strömungsgeschwindigkeit bedeutet,
dass das Risiko von Turbulenzen und Verwirbelungen sehr gering ist.
Luft wird von dem Raum über
einen zweiten Luftstrom 13 über erste Auslassöffnungen 15 in
den Wänden 11 des
Raumes oder in der Nähe
des Bodens abgeführt.
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Die
saubere Eintrittsluft wird der Luftabgabevorrichtung 14 mit Überdruck
zugeführt,
der von mindestens einer Druckpumpenvorrichtung 16 bereitgestellt
wird. Das Abführen
der entweichenden Luft wird mittels mindestens einer zweiten Unterdruckpumpenvorrichtung 17 bewerkstelligt.
Zwei Belüftungsgebläse oder
Pumpenvorrichtungen 17 sind vorzugsweise zueinander diagonal
an zwei gegenüberliegenden
Wänden
angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Belüftungsgebläse oder
Pumpenvorrichtungen 17' für das Erzeugen
eines Unterdrucks mit behälterförmigen Kanalsystemen 18,
die an den Wänden 11 ent lang
verlaufen, verbunden. Die Kanalsysteme 18 sind mit Schlitzen
oder Öffnungen an
der Unterseite versehen, durch die Luft von dem Raum abgeführt werden
(siehe auch 3 und 4). Ungefähr 80 bis
85% der Luft wird vorzugsweise über
die ersten Auslassöffnungen 15,
die an dem Boden angeordnet sind, abgeführt.
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Zufuhrluft
wird in den Raum über Öffnungen der
Luftabgabevorrichtung 14 abgegeben. Die Luftabgabevorrichtung 14 ist
vorzugsweise mit perforierten Bereichen versehen, die über den
Flächen
in dem Raum angeordnet sind, die mit sauberer Luft zu versorgen
sind. Die Luft, die von diesen perforierten Bereichen zugeführt wird,
erhält
in einem Luftstrom 12 eine im Wesentlichen vertikale Richtung
nach unten. Die Luftabgabevorrichtung ist mit Seitenoberflächen 19 versehen,
die diagonal in Richtung zu der benachbarten Wand orientiert sind,
durch die die Luftzufuhr diagonal nach unten in den Raum gelenkt wird.
Um diese Luftzufuhr weiter zu steuern und zu lenken sind Strömungsleiteinrichtungen 20 zwischen der
Wand 11 und der Seitenoberfläche 19 vorgesehen.
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3 zeit deutlicher, wie die
Luftströmung an
der Wand 11 sich als Folge des gesteuerten Zuführens und
Absaugens von Luft entwickelt. Der erste Luftstrom 12 verteilt
sich im Wesentlichen vertikal nach unten von einem ersten perforierten
Paneel 21 in der Luftabgabevorrichtung 14. Ein
Teil 12' des
ersten Luftstromes 12 verteilt sich ferner ausgehend von einem
zweiten perforierten Paneel 22 in der Seitenoberfläche der
Luftabgabevorrichtung 19. Dieser Teil 12' des ersten
Luftstroms wird in Richtung der Wand 11 diagonal nach unten
mittels der Strömungsleiteinrichtung 20 gelenkt.
In der dargestellten Ausführungsform
ist die Strömungsleiteinrichtung 20 als eine
gekrümmte
Platte ausgeführt,
die sich über
die Länge
des gesamten Raumes erstreckt. Entsprechende Platten sind vorzugsweise
an allen Wänden 11 im
Raum angeordnet.
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Die
saubere Luft wird von der Überdruckpumpenvorrichtung 16 zu
den perforierten Paneelen 21 und 22 über eine
erste Leitung 24 geführt.
Die erste Leitung 24 erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform
durch eine Decken- und/oder Bodenstruktur 25. Das Zuführen der
sauberen Luft zu den perforierten Paneelen 21 und 22 kann
mittels der Luftabgabevorrichtung 14 oder über eine
spezielle Leitung, beispielsweise in der Weise, wie dies in 3 gezeigt ist, stattfinden.
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Das
behälterförmige Kanalsystem 18 erstreckt
sich geeigneter Weise über
die gesamte Länge
aller Wände.
Es kann gewisse Umstände
geben, um die Abmessungen des Kanalsystems 18 über gewissen
Bereiche zu begrenzen. Das Kanalsystem 18 ist an dem in
Richtung des Raumes gekrümmten Ende
mit mindestens einem dritten perforierten Paneel 23 versehen,
durch das Luft aus dem Raum abgeführt wird. Die perforierten
Bereiche bilden die zweiten Auslassöffnungen 32. Abhängig von
der Form des Raumes, der Ausstattung und den Anfordernissen für die Reinheit
können
die Größe und die Anzahl
der perforierten Paneele 23 variieren.
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Eine
zweite Leitung 26 erstreckt sich von dem Kanalsystem 18, über die
Auslassluft mittels der zweiten Pumpenvorrichtung 17 (siehe 2) abgeführt wird. Die zweite Leitung 26 erstreckt
sich durch eine Außenwand
oder tragende Wand 27 zum äußeren oder zu einem weiteren
Raumbereich. Die zweite Pumpenvorrichtung 17 ist vorzugsweise
außerhalb der
Außenwand 27 angeordnet.
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Die
Strömungsleiteinrichtung 20 besitzt
eine Ausdehnung, derart, dass Luft des ersten Luftstroms 12, 12' parallel aber
entgegengesetzt orientiert zur Strömungsrichtung des zweiten Luftstroms 13 geführt wird.
Durch Steuern der Luftströme
wird das Risiko für
das Hervorbringen von Turbulenzen und Verwirbelungen reduziert.
Stattdessen wird die kontaminierte Luft in Richtung der Wände des
Raumes und hoch entlang den Wänden
in Richtung der zweiten Auslassöffnungen 32 getrieben.
Die Strömungsleiteinrichtung 20 erstreckt
sich vertikal unter die zweiten Auslassöffnungen 32, so dass
ungewünschte
Turbulenzen an den Auslassöffnungen 32 vermieden
werden. Durch die trennende Wirkung der Strömungsleiteinrichtung 20 kann
ein Einführen
von Bakterien enthaltenden Teilchen und anderen Teilchen in den ersten
Luftstrom 12 vermieden werden.
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4 zeigt ein Beispiel wie
ein erster Luftstrom 12 sich von einer Anzahl erster perforierter
Paneele 21 ausbreitet. Die Anzahl der Paneele 21 und deren
Anordnung kann in Abhängigkeit
von der momentanen Anwendung und der Gestaltung des Raumes variieren.
Eine Luftabgabevorrichtung 14, die an der Decke angeordnet
ist, kann wie in der gezeigten Ausführungsform die gesamte Decke
des Raumes bedecken. Auf diese Weise kann im Prinzip der gesamte
Raum mit reiner Luft versorgt werden. Lediglich die Fläche, die
den Wänden
des Raumes am nächsten
liegt, weist keine Zufuhr für
saubere Luft auf. In anderen Ausführungsformen bedeckt die Luftabgabevorrichtung
lediglich einen Teil der Decke. Es ist auch möglich, die gesamte Decke oder
einen gewissen Teil davon mit mehreren koordinierten Luftabgabevorrichtungen
zu versehen.
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Ein
Operationstisch 28, der in dem mittleren Bereich des Raumes
angeordnet ist, und ein Instrumententisch 29 oder ähnliches,
der mit einem gewissen Abstand zu der Seitenwand des Raumes angeordnet
ist, werden mit sauberer Luft über
die erfindungsgemäße Vorrichtung
versorgt. Das Risiko, dass kontaminierte Luft in den Luftstrom mit
reiner Luft eintritt, bleibt sehr klein. Der Instrumententisch 29 oder ähnliche
Raumeinrichtungen können
vielmehr beliebig im Raum verteilt werden, wobei nur ein geringes
Risiko für
eine Kontamination mit verschmutzter Luft besteht.
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Eine
deckenmontierte Ausstattung für
die Benutzung im Raum kann in der Luftabgabevorrichtung 14 angebracht
werden, oder wenn dies geeignet ist, in der Deckenstruktur 25.
Operationsutensilien oder andere empfindliche Ausstattungsgegenstände sollten
mit einem gewissen Abstand von den Wänden des Raumes angeordnet
werden.
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Die
Belüftung
des Raumes wird vollständig durch
eine Zufuhr sauberer Luft mit Überdruck
und durch die Abgabe verbrauchter Luft gesteuert. Durch das Einstellen
der Oberfläche,
durch die saubere Luft den Raum zugeführt wird, kann eine beliebige
Fläche oder
ein Bereich in dem Raum ein gewünschtes
Maß an
Reinheit erreichen.