潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)特點

   潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)與一般民用建筑的空調(diào)系統(tǒng)的不同，它首先對控制區(qū)的潔凈度有很高要求。導體器件廠房內(nèi)，在硅襯底上只要落有電路線寬1/10～1/3大小的塵埃，就可能導致芯片電路短路。潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)除對潔凈度要求較高外，還對溫度、濕度、震驚、噪音等都有不同程度要求。

   同時，因為半導體器件出產(chǎn)工藝的特點，要求潔凈廠房內(nèi)全天（24h)保持相應的潔凈度，目此，潔凈空調(diào)系統(tǒng)(包括排風系統(tǒng))、為其配套的冷、熱源及相應的輸送系統(tǒng)需天天24h運行，這也與其他空調(diào)系統(tǒng)極其不同。運行時間的增長也使其空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能更具有潛力和意義。

  為了減小潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的耗能，首先有必要對其耗能的特點進行分析。

  1）送風量大

   潔凈度的進步和維持是半導體器件廠房空調(diào)系統(tǒng)設計和運行的重要任務，這一任務的完成要依靠很高的送風量，是以高能耗為代價的。就送風量而言，一般辦公大樓換氣次數(shù)為10h-1左右，而大規(guī)模半導件器件廠房內(nèi)，為了知足相應的潔凈度要求，需要保證很高的換氣次數(shù)，致使輪回風量非常大。100級潔凈室的換氣次數(shù)可選到400h-1，10000級潔凈室的換氣次數(shù)日選到40 h-1，100000級潔凈室的換氣次數(shù)也要30 h-1。

  2）新風負荷大

   在電子廠房中，某些車間披發(fā)出有害氣體，需要通過排風加以消除，這就加大了系統(tǒng)的新風量。潔凈室的各類制冷負荷中，最重要的有新風、風機溫升和設備散熱3項，而尤以新風最大。根占有關(guān)部分統(tǒng)計，新風負荷可以從20％～70％，風機溫升從8％～20％多，工藝設備可以從16%～50％。潔凈室內(nèi)均勻所需新風量在45～60m3/（m.m2），新風冷負荷比室內(nèi)顯熱冷負荷還要大約近1倍。

  3）風機全壓高

   工藝設備的發(fā)燒情況隨不同的出產(chǎn)工藝不同而不同，有些工藝設備是高發(fā)燒設備，就需要較多冷負荷來抵消?？傊?，潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)具有排風量大、送風量大、工藝設備發(fā)燒量大、阻力大和風機靜壓高的特點，這些共同造就了潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的高耗能。

   天然潔凈室和單純空調(diào)房間比擬，單位面積建設用度和能耗要大得多。但潔凈凈化空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能題目，在海內(nèi)尚未引起足夠的正視。但跟著信息工業(yè)向我國的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移，潔凈廠房的高耗能、節(jié)能題目也成為能源緊缺的我國一個不可回避的題目。目此，潔凈室與清潔廠房的空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能就有著積極的意義。

  3系統(tǒng)節(jié)能方案

   潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)首先是一空調(diào)系統(tǒng)，因此，一般空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施，如圍護結(jié)構(gòu)保溫、系統(tǒng)變流量、排風熱回收、選用高教制冷機、水泵風機設備等，都可以合用于潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設計和改造。同時，潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)有自己的特點，也就有自己的系統(tǒng)節(jié)能特點和方式。

  1）潔凈風量與空調(diào)風量分開

   潔凈室進風的功能，一是空調(diào)(空氣進行溫、濕處理，知足潔凈室的溫、濕度要求)；二是凈化（空氣過濾知足潔凈室的潔凈度要求)。一般情況下凈化風量大大超過空調(diào)風量。假如讓空調(diào)進風同時起到空調(diào)和凈化的作用，即空調(diào)風量和凈化風量不分開，所有的回風都要經(jīng)由空調(diào)箱集中處理。此非常大風量經(jīng)由空氣處理設備時，阻力會很大，風機耗能急劇增大。冷熱抵消，造成不必要的鋪張。而假如把空調(diào)和凈化兩部門風量分開處理，凈化風量就可進行過濾處理，可大大縮短凈化風量輸送管道長度；而對于空調(diào)風量，自于風量變小，可以節(jié)省空氣冷熱處理，并且同時可以減小輸送斷面和輸送耗能。

  2）減少空調(diào)系統(tǒng)風量

   潔凈廠房對潔凈度的高要求，造就了其空調(diào)系統(tǒng)的大風量。由空氣動力學的知識可知，動力設備如風機的耗能與其風量的3次方成正比，目此，減少系統(tǒng)風量，對于潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能有著重要的意義。

   凈化空調(diào)系統(tǒng)的送風量取決于換氣次數(shù)和房間體積。目此，減少系統(tǒng)的送風量可從減少換氣次數(shù)和減小潔凈空間兩方面入手。換氣次數(shù)的多少取決于潔凈級別和氣流組織。

  （1）氣流組織

   對潔凈室內(nèi)空氣活動形態(tài)和分布進行公道的設計，稱作氣流流型。潔凈室的氣流流型主要分為三類：非單向流、單向流、混合流。單向流潔凈室的氣流是從室內(nèi)的送風一側(cè)平穩(wěn)地流向其相對應的回風一側(cè)。目此，能選到較高的潔凈度。但其要求的風量大，能耗也大。非單向流的氣流速度、方向在潔凈室內(nèi)不同地方不同，用經(jīng)由高效過濾器處理的潔凈空氣將污染物沖淡稀釋，從而保持室內(nèi)所需的空氣潔凈度等級?；旌狭鳚崈袅渴菍⒎菃蜗蛄餍秃蛦蜗蛄餍驮诮y(tǒng)一潔凈室內(nèi)組合使用，其特點是：在需要空氣潔凈度嚴格的部位采用單向流流型，其他則為非單向流流型，為此既知足了使用要求，也節(jié)省了設備投資和運行用度。

   為了實現(xiàn)潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，應根據(jù)廠房內(nèi)不同地方對潔凈度的不同要求，采用相應的氣流組織方式?？赏ㄟ^CFD模擬等手段，進行科學的氣流組織，可以公道地降低潔凈室均勻氣流速度，換氣次數(shù)，降低送風量，從而降低系統(tǒng)能耗。

  （2）減小潔凈面積

   縮小潔凈面積：一方面減少了凈化系統(tǒng)的送風量；另一方面還可以減小和控制職員對潔凈區(qū)域的影響。把樞紐要求高的潔凈區(qū)與附近要求不嚴的潔凈環(huán)境加以物理分割，即所謂對樞紐潔凈區(qū)采用“點”或“線”的保護而不采用“面”的保護，可減少單向流的潔凈面積。如在安全實驗室、制藥廠及很小規(guī)模的出產(chǎn)用戶，常采用非單向流潔凈室內(nèi)設潔凈工作臺，潔凈量作堋或?qū)恿髡值染植繂蜗蛄鳚崈魠^(qū)；而在IC廠，潔凈控制面積一般都比較大，可以把工藝設備的核心加工區(qū)與維護服務及維修區(qū)加以物理分割，把樞紐加工區(qū)置于層流罩下，由單向流維持和控制很高的潔凈度；而其他區(qū)域所要求的潔凈度得以降低。因為核心區(qū)的面積相對仍是較小，采用這樣的方式可顯著降低系統(tǒng)的總運行用度。

  3）減少新風量

   因為在潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)中，新風負荷占較大比重，目此，減少新風量，對降低潔凈空調(diào)系統(tǒng)能耗有著重要意衛(wèi)。

   要減少系統(tǒng)的新風量，首先要減少系統(tǒng)的排風量。在IC工廠中，因為半導體出產(chǎn)中大量使用酸、堿及有機溶劑，會產(chǎn)生各種有毒有害氣體。對此，應盡量采用局部排風，用起碼的風量，控制有害氣體的擴散，并將其排至室外。根占有害氣體披發(fā)的場所結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在不妨礙工藝操縱的情況下，可加設各種相應的排氣罩。同時為減少有害氣體在的擴散，排風口應盡量靠近有害氣體披起源。

   維持正壓風量與潔凈室的控制壓差和潔凈室的密封性有關(guān)。壓差主要由潔凈室的性質(zhì)和規(guī)范決定，因此，要減少維持正壓風量，主要應增加系統(tǒng)的密封性。因為潔凈系統(tǒng)比一般空調(diào)系統(tǒng)維持的正壓要高，因而，對系統(tǒng)的嚴密性有更高要求。

  4）系統(tǒng)風量控制

   從節(jié)能的角度分析，潔凈室的送風量應該是保持潔凈室的溫度、濕度和潔凈度的最小送風量。而因為多種原因，系統(tǒng)中的風量常是變化的。這就要求有相應的控制系統(tǒng)，即使跟蹤過濾器阻力的變化，并可根據(jù)出產(chǎn)情況，調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量可在系統(tǒng)排風管、送風管處設風量傳感變送器，并與監(jiān)測正壓的微壓差變送器相配合，將檢測信號送量系統(tǒng)的PLC等控制器，后利用已趨于成熟的變頻技術(shù)，調(diào)節(jié)風機等設備的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)系統(tǒng)風量的最優(yōu)化運行。同時可利用可編程控制器設定時間，實現(xiàn)延時、自動切換等量況。

   當然，正如前面所說的，潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能還包括良多其他方面。本文這里只是根據(jù)潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的特殊性，討論其相應的節(jié)能措施。其他與一般空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能相同的方面，相關(guān)文章已經(jīng)有較多的探討，本文就不再贅述。