Geräuschdämpfung des elektronischen Reinraum-Klimaanlagensystems

Die rasante Entwicklung der Elektronikindustrie stellt hohe Anforderungen an die Produktionsumgebung. Produktionsprozesse in der Präzisionselektronik, der Chipherstellung und der Biopharmazie unterliegen strengen Beschränkungen hinsichtlich Hintergrundgeräuschen und Vibrationen. In den Produktionsbereichen von Elektronikfabriken darf der Hintergrundgeräuschpegel typischerweise 60–65 dB(A) nicht überschreiten. Verwaltungsbüros und Forschungs- und Entwicklungslabore benötigen in der Regel noch niedrigere Werte, üblicherweise zwischen 40 und 55 dB(A). In kritischen Prozessbereichen wie der Fotolithografie, Elektronenmikroskopie und Waferinspektion können selbst geringste Vibrationen und niederfrequentes Rauschen zu Bildunschärfen und Ausrichtungsfehlern führen. Hier sind häufig Geräuschpegel unter 55 dB(A) erforderlich.

Die Geräusche der Klimaanlagen in Elektronikfabriken stammen hauptsächlich von den Zu- und Abluftventilatoren, den Filteranlagen und den Abluftventilatoren innerhalb der Klimaanlagen. Sie entstehen durch Reibung, Wirbel und Stöße, wenn die mit hoher Geschwindigkeit strömende Luft durch Kanalwände, Ventile, Lüftungsöffnungen und Druckkammern strömt. Die Kompressoren, Ventilatoren und Pumpen von Kältemaschinen und Kühltürmen sind starke Quellen von Geräuschen und Vibrationen im mittleren bis niedrigen Frequenzbereich. Kaltwasserpumpen und Kühlwasserpumpen erzeugen im Betrieb Geräusche und Vibrationen im mittleren Frequenzbereich. Hinzu kommen Pulsationen und Vibrationen durch die Strömung in den Rohrleitungen sowie der Wasserschlag durch das plötzliche Öffnen und Schließen von Ventilen.

Lärmschutzmaßnahmen für Klimaanlagen lassen sich in drei Kategorien einteilen: Kontrolle der Quellstärke, Isolation des Ausbreitungsweges und Kontrolle des Konstruktionsschemas.

1. Quellenkontrolle (Grundlegendste und effektivste Maßnahme). Wählen Sie geräuscharme Ventilatoren, Kompressoren und Pumpen, deren Nennbetriebspunkte nahe am maximalen Wirkungsgrad liegen. Bei Ventilatoren sollten rückwärtslaufende Radialventilatoren bevorzugt und deren Drehzahl entsprechend reduziert sowie der Laufraddurchmesser erhöht werden. Verringern Sie den Widerstand der Luft- und Wassersysteme, um den Betrieb von Ventilatoren und Pumpen unter hohem Druck zu vermeiden. Kontrollieren Sie die Luftgeschwindigkeit in den Kanälen streng. Platzieren Sie Kühltürme in ausreichendem Abstand zum Fabrikgebäude oder verwenden Sie geräuscharme, besonders leise Modelle.

2. Schallausbreitungskontrolle. Verwenden Sie schalldichte Gehäuse und Räume für geräuschintensive Geräte. Dämmen Sie die Wände und Böden des Maschinenraums und verwenden Sie schalldichte Türen und Fenster. Kanaldurchführungen durch Wände müssen mit elastischen Materialien abgedichtet werden, um Schallbrücken zu vermeiden. Installieren Sie Schalldämpfer an den Ein- und Auslässen von Ventilatoren, Hauptkanälen und Abzweigungen. Je nach spektralen Eigenschaften können resistive, reaktive oder impedanzreaktive Verbundschalldämpfer ausgewählt werden. Achten Sie auf den Druckverlust und die strömungsbedingten Geräusche der Schalldämpfer. Verlegen Sie schallabsorbierende Materialien im Klimaraum, an den Innenwänden der Kanäle und im oberen Deckenbereich des Reinraums, um Nachhallgeräusche zu reduzieren. Installieren Sie flexible Fundamente und elastische Schwingungsdämpfer für alle rotierenden Geräte. Verwenden Sie flexible Gelenke für die Verbindungen zwischen Geräten und Rohrleitungen. Verwenden Sie elastische Aufhängungen oder Halterungen für die Luftkanalbefestigungen der HLK-Anlage und installieren Sie elastische Hülsen an Stellen, an denen Rohre durch Bauteile führen.

3. Zusammenarbeit im Bereich Architekturplanung. Optimieren Sie Form und Lage der Zu- und Abluftöffnungen und wählen Sie solche mit guter Luftverteilung und geringem Luftströmungsgeräusch. Platzieren Sie im Gesamtgebäudeplan geräuschintensive Kälteanlagen und Kühltürme auf der von den Präzisionswerkstätten abgewandten Seite und nutzen Sie Nebengebäude als Schallschutz.