1. Anforderungen an die Luftwechselrate für verschiedene Reinheitsklassen
Gemäß der Reinraumnorm ISO 14644-1 gelten für verschiedene Reinheitsklassen folgende Referenzwerte für die minimalen Luftwechselraten (für nicht-unidirektionale Reinräume). Unidirektionale Reinräume werden anstelle der Luftwechselrate über die Windgeschwindigkeit in den einzelnen Abschnitten (0,25–0,5 m/s) gesteuert.
| Reinheitsklasse (ISO 14644-1) | Minimale Luftwechselrate bei nicht-unidirektionaler Strömung (mal/h) | Typische Anwendungsszenarien |
| Klasse 1–5 (Hohe Reinheit) | Auslegung für unidirektionale Strömung (gesteuert durch die abschnittsweise Windgeschwindigkeit) | Halbleiterwafer-Herstellung, Lithographie-Werkstätten |
| Klasse 6 | 50–80 | Präzisionselektronische Bauteile, aseptische pharmazeutische Abfüllung |
| Klasse 7 | 20–40 | Herstellung biopharmazeutischer Formulierungen, Montage von Medizinprodukten |
| Klasse 8 | 10–20 | Lebensmittelverpackungen, Verkapselung elektronischer Bauteile |
2. Schlüsselfaktoren, die die Luftwechselrate beeinflussen
- Reinheitsklasse
Je höher die Reinheitsklasse (je kleiner die Zahl), desto häufiger muss die Luft ausgetauscht werden. - Partikelerzeugungsrate in Innenräumen
Bei Anwendungen mit hoher Partikelerzeugung (z. B. maschinelle Bearbeitung, Pulverhandhabung) ist eine Erhöhung der Luftwechselrate um 10–30 % erforderlich; bei Anwendungen mit geringer Partikelerzeugung (z. B. Labore) kann die Rate entsprechend reduziert werden. - Anforderungen an Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druckdifferenz
Reinräume müssen einen Überdruck (5–10 Pa relativ zu nicht reinen Bereichen) aufrechterhalten. Reicht die Druckdifferenz nicht aus, muss das Zuluftvolumen erhöht werden, wodurch indirekt die Luftwechselrate steigt. - Strukturelle Merkmale modularer Reinräume
Modulare Reinräume weisen eine bessere Luftdichtheit auf als herkömmliche Reinräume in Bauweise. Bei gleicher Reinheitsklasse kann die Luftwechselrate um 5–15 % reduziert werden, wodurch die Anforderungen erfüllt und gleichzeitig Energie gespart wird.
4. Optimierungsstrategien für die Luftwechselrate modularer Reinräume
Zonenplanung Bereiche werden funktionsbasiert nach Reinheitsklassen unterteilt. In Kernproduktionszonen wird eine hohe Luftwechselrate und in Hilfszonen eine niedrige Luftwechselrate angewendet, um den Gesamtenergieverbrauch zu senken.
Variables Frequenzregelungssystem Ausgestattet mit der FFU-Frequenzregelung, reduziert die Drehzahl in produktionsfreien Zeiten und senkt die Luftwechselrate um 30–50 %, was zu einer bemerkenswerten Energieeinsparung führt.
Hocheffiziente Filteranpassung Durch den Einsatz von hocheffizienten Filtern der Klasse H14/U15 in Kombination mit einer Luftverteilung von oben nach unten und einer Luftzufuhr von oben nach unten werden unnötige Luftvolumenverluste reduziert, während gleichzeitig die Reinheitsanforderungen erfüllt werden.