Om ervoor te zorgen dat de temperatuur, luchtvochtigheid, luchtsnelheid en reinheid van de binnenlucht voldoen aan zowel de procesvereisten als het comfort van het personeel, moet een rationele luchtstroomorganisatie worden ontworpen, zodat de luchtbeweging in de ruimte voldoet aan de cleanroomspecificaties.
De luchtstroom in een cleanroom verschilt fundamenteel van die in een conventionele airconditioning. De primaire taak van de luchtstroom in een cleanroom is het aanvoeren van voldoende schone lucht om de binnen aanwezige verontreinigingen te verdunnen en te vervangen, zodat de reinheid binnen de toegestane limieten blijft. In tegenstelling hiermee maken algemene airconditioningruimtes doorgaans gebruik van zeer turbulente luchtstromen, met minimale ventilatie om de temperatuur en luchtvochtigheid zo gelijkmatig mogelijk te houden. De aangevoerde lucht mengt zich grondig met de omgevingslucht om uniforme temperatuur- en luchtsnelheidsvelden te creëren. Het ontwerp van de luchtstroom in een cleanroom moet daarom aan de volgende essentiële eisen voldoen.
Essentiële ontwerpelementen voor eenrichtingsluchtstroom
1. Voorkom lekkage van het filter.
Als filters lekken, gaat het belangrijkste voordeel van eenrichtingsluchtstroom verloren. Lekkage moet daarom worden voorkomen.
2. Zorg voor een gelijkmatige toevoer van lucht.
Verhoog de filterdekking om de impact van blinde vlekken in het frame te verminderen.
3. Verbeter de uniformiteit van de toevoerluchtsnelheid
Een ongelijke toevoersnelheid is doorgaans het gevolg van ongelijke druk over filters en verdeelkamers, evenals een te hoge instroomsnelheid in de verdeelkamer. Belangrijke tegenmaatregelen zijn onder andere:
(1) Selecteer filters met een hoog rendement met grote zorgvuldigheid. Breng tijdens de installatie de eenheden in evenwicht op basis van hun individuele weerstand, zodat de afwijking tussen de weerstand van een filter en het groepsgemiddelde minder dan 5% bedraagt.
(2) Breng dempingslagen aan onder de filters – indien nodig zelfs niet-uniforme dempingslagen. Verhoog de hoogte van het plenum, bij voorkeur boven de 800 mm.
(3) Wijziging van gecentraliseerde kanaaltoevoer naar het plenum naar gedistribueerde kanaaltoevoer.
(4) Als de inlaatsnelheid te hoog is of als er slechts eenzijdige inlaat mogelijk is, installeer dan verstelbare schotten op filters nabij de inlaat. Als alternatief kan de interne plenumweerstand worden verhoogd door een geperforeerde plaat nabij de uitlaat te plaatsen.
4. Verbeter de uniformiteit van de retourluchtsnelheid
Dezelfde maatregelen die voor toevoerkanalen worden toegepast, kunnen ook voor retourkanalen worden gebruikt: verdeelde kanaalsystemen, regelkleppen, dempingsdoek bij retourroosters, het verlagen van de luchtsnelheid aan de retourzijde tot onder de 5 m/s en het aanpassen van de openingsverhoudingen in de vloer.
Essentiële ontwerpprincipes voor niet-unidirectionele luchtstroom
1. Zorg voor een positieve druk
(1) Drukregelingsluchtstroom De drukregelingsluchtstroom wordt voornamelijk bepaald door luchtlekkage in de gebouwschil. Uitgedrukt in luchtverversingen per uur (ACH), worden referentiewaarden hieronder weergegeven. Voor ruwe schattingen kunt u 2–3 ACH gebruiken.
| Ruimtedruk (Pa) | Vereiste ACH (dubbele deur) | Vereiste ACH (enkele deur) |
| 9,8 (1,0 mmH₂O) | 4.0 | 2.6 |
| 14,7 (1,5 mmH₂O) | 5.1 | 3.3 |
| 19,6 (2,0 mmH₂O) | 6.0 | 4.0 |
| 29,4 (3,0 mmH₂O) | 7.5 | 4.9 |
| 44,1 (4,5 mmH₂O) | 9.5 | 6.2 |
(2) Drukregeling Houd rekening met de structurele sterkte van de gebouwschil en het gemak waarmee deuren geopend kunnen worden. Houd het drukverschil met aangrenzende ruimten over het algemeen binnen een bereik van 5–20 Pa (0,5–2,0 mmH₂O).
2. Beperk lokale stofvorming
In cleanrooms met niet-unidirectionele luchtstroom zorgt turbulente luchtstroming ervoor dat stof zich overal kan verspreiden. Als lokaal gegenereerd stof de hele ruimte gelijkmatig beïnvloedt, is het resultaat zeer ongewenst; zelfs een grote toename van de luchtverversing leidt slechts tot beperkte verbetering. De beste aanpak is om de lokale luchtstroom direct aan te pakken door lokaal stofproducerende apparatuur af te schermen en lokale afzuiging te realiseren.
3. Selectie van de ventilatordrukkop
De oude praktijk om ventilatordruk met een te grote marge te kiezen is onjuist. Omdat filters in de praktijk onder de nominale luchtstroom werken, leidt het kiezen van een ventilator met een weerstand die tweemaal zo hoog is als de filterweerstand tot een te grote initiële drukmarge, met als gevolg een te hoge luchtstroom en -snelheid. Het te ver openzetten van de kleppen veroorzaakt dan aanzienlijk lawaai. Wanneer de systeemweerstand nauwkeurig kan worden berekend, kan de uiteindelijke weerstand van grove tot hoogrendementsfilters worden beschouwd als de initiële weerstand plus 50-120 Pa. Als de systeemweerstand moeilijk te berekenen is of slechts een ruwe schatting nodig is, kan de conventionele methode van tweemaal de initiële weerstand nog steeds worden gebruikt.
4. Ventilatorselectie
Kies voor zeer efficiënte, geluidsarme ventilatoren. Het is essentieel dat het werkingspunt zich op het steilste gedeelte van de ventilatorprestatiecurve bevindt en dat de curve zelf steil is in plaats van vlak. Dit zorgt ervoor dat grote drukveranderingen minimale variaties in de luchtstroom veroorzaken, waardoor aanzienlijke operationele problemen worden voorkomen.
Samenvatting
Samenvattend is de organisatie van de luchtstroom een cruciaal aspect vancleanroom ontwerpVeel toepassingen vereisen CFD-simulatiesoftware voor luchtstroomanalyse, waarbij visualisatie van de simulatieresultaten wordt gebruikt om het ontwerp te valideren.
Publicatiedatum: 15 mei 2026