电子工业洁净厂房净化空调系统设计

王丽歆

信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司天津分公司 天津 300061

摘要：近年来，国内大力支持和发展半导体技术，而半导体产品生产所需要的洁净厂房在国内同步地得到发展，洁净厂房兴建的规模和室内的洁净等级越来越高，而一些生产制造设备在工艺制程中，不可避免地产生污浊的空气或者废气的排放，在排放废气的同时，为了维持洁净厂房的正压环境，则需要向厂房内不断输送新鲜的室外空气，用以弥补因废气排放导致的洁净厂房正压失衡。
关键词：电子工业；洁净厂房；净化空调；系统设计

1溶液空调系统与传统空调的对比

溶液空调与水冷式、风冷式传统空调相比，其优点尤为明显。从系统构成来看，传统空调需要设置的设备较为复杂，如水冷式空调包括冷水机组、冷却水系统、冷冻水系统、蒸汽锅炉净化空调箱等；风冷式空调系统由风冷热泵、冷冻水系统、净化空调箱和排风机组成，这两种传统空调在运行管理中不够灵活，对分区控制的实现十分不利。溶液空调机组自带热泵系统，在独立运行中可以实现冷却、除湿、加热、加湿等功能，对分区控制、独立启停等运行管理十分有利，并能达到很好的节能效果。同时，传统空调除湿效果不佳，其原理主要为冷凝除湿，除湿后相对湿度达90%～95%，不能满足实验动物环境对空调系统所需送风相对湿度的要求，需要电或蒸汽加热对冷凝除湿，再热则会因冷热抵消使空调能耗加大。溶液空调则是利用溶液特性，通过调节溶液浓度来控制相对湿度，符合实验动物环境要求，并能避免系统过度冷却后再热的能源消耗。此外，传统空调系统如用在实验动物室采用全新风系统会增加交叉污染的风险，通常不设置全热回收装置，因此会产生巨大的新风能耗；溶液空调系统新风和排风不是直接接触，溶液具有杀菌功能，可设置全热回收能量，避免交叉污染，使新风处理能耗大大降低。在最初投资和运行成本上，传统空调投资成本较低，运行成本较高；溶液空调在最初投资上会有较高成本，但由于其运行成本低，一般可在三年后收回成本。

2洁净厂房正压控制

在厂房内，洁净环境与非洁净环境之间必须维持一定的正压值，相邻的不同级别的洁净厂房之间也需要维持一定的正压梯度，设计规范中明确规定，相邻的洁净区与非洁净区，以及级别不同的洁净厂房压差数值不小于5Pa，同样洁净区与室外环境的压差数值也不应小于10Pa。显然，洁净环境的正压值应控制在合理的设计范围内，如果正压过大，新风系统需要提供的新风量就会配置过大，导致新风负荷增大，产生能源的浪费，并且在新风机组长期的运行中，空气过滤器会加剧寿命缩短周期；相反地，如果正压值设计过小，洁净厂房的正压环境很容易被破坏，室内的洁净等级容易受到影响。引入的新风量较大时，可采用泄压阀根据设置的正压数值进行自动泄压，也可以根据工艺生产的需要进行新风机转速的调节控制或者设置备用值班机组。

3概况

位于某市的某Ｇ４．５代ＡＭＯＬＥＤ电子洁净厂房，主要建筑物包括主厂房、动力站、特气站、废水站、化学品库、办公楼、门卫房等。其中，主厂房内根据工艺布局，分为阵列、蒸镀、模组及ＭＡＳＫ清洗等生产工艺所在的核心区以及南、北侧辅房所在的支持区，总占地面积约３０２５１．２ｍ^２，建筑面积约７６５０３．２ｍ^２。核心区分为下夹层、生产工艺层、上静压箱层共计３层，下夹层层高６．３５ｍ，生产工艺层高度６．０ｍ，上静压箱层高度４．５ｍ，生产工艺层总面积约２２５００ｍ^２。支持区分为２层，一层层高６．３５ｍ，二层层高１０．５ｍ。暖通专业设计范围主要包括：主厂房核心区的净化空调系统及工艺废气处理系统，主厂房核心区、支持区、办公楼的防／排烟系统，支持区、办公楼空调／通风系统，特气站、化学品库的事故通风系统等。

4净化空调系统控制

4.1洁净区（除ＭＡＳＫ清洗区）空调系统控制

采集新风出风管内露点温度信号控制新风机组回水管上的电动两通阀，同时采集室内湿度信号整定露点温度的设定值，用以控制房间湿度。新风机组温、湿度控制主要包括以下４点：

１）当室外新风露点温度ｔ_ｄｐ≥１３．５℃（可调）时，关闭一级加热段的电动调节阀，开启并调节一级、二级表冷段的电动调节阀，使一级表冷段出风干球温度ｔ_ｄｂ＝２０．０℃，使二级表冷段出风露点温度ｔ_ｄｐ＝１３．５℃（可根据运行情况，重新设定）。

２）当室外湿球温度ｔ_ｗｂ＜１３．５℃，露点温ｔ_ｄｐ＜１３．５℃时（可调），关闭一级表冷段、二级表冷段电动调节阀，打开一级加热段、淋水室温水加湿板换电动调节阀，首先调节一级加热段电动调节阀，当开度达到９０％，相对湿度仍偏低时，再开启淋水室温水加湿板换热水管道上的电动调节阀。当室内相对湿度大于需求时，先减小淋水室温水加湿板换热水管道上电动阀的开度，直到其全部关闭，相对湿度仍然偏高时，再调小一级加热段电动调节阀的开度，使加湿后的出风露点温度ｔ

_ｄｐ＝１３．５℃（可根据运行情况，重新设定））。

３）当室外湿球温度ｔ_ｗｂ≥１３．５℃（可调），露点温度ｔ_ｄｐ＜１３．５℃时（可调），关闭一级加热段的电动调节阀，打开淋水泵及一级、二级表冷电动调节阀。先调节一级表冷电动调节阀，当全开仍然不能达到要求时，调节二级表冷电动调节阀，使二级表冷出风露点温度ｔｄｐ＝１３．５℃（可根据运行情况，重新设定）。

４）以出风口的干球温度（ｔ＝１８．０℃）控制二级加热段的电动调节阀，使送风温度ｔ＝１８．０℃（可根据运行情况，重新设定），避免结露。此功能为预留，运行时根据运行情况确定是否联动。洁净室内温度控制：以室内某一区域温度信号控制相应区域干式冷却盘管中温水管上的电动两通阀，以满足房间所需温度要求。洁净室内压力控制：以某一区域内压力信号控制相应新风支管上的电动调节阀，以新风总管的压力信号控制新风机组变频运行，以满足室内正压需求。

4.2ＭＡＳＫ清洗区净化空调系统控制

１）新风机组为定频运行；２）室内设置相对湿度探测，以室内相对湿度信号连续设定新风机组出口的露点温度。３）以室内温度信号调节新风机组二次加热段的电动两通阀开度；４）净化空调为直流式全新风系统，设置３台排风机，２用１备，其中１台排风机兼作事故排风，排风机以室内正压平均值自动调节排风机的转速，确保室内正压需求。

结语

通过对洁净厂房新风量的计算确定方式分析，结合实际工作中厂房的典型新风机组对新风的处理过程，系统性的总结了典型电子产品工厂对于新风系统的设计及新风处理运作模式，对此类洁净厂房的新风设计计算和新风机组的功能段匹配和选型具有一定的借鉴意义。

参考文献

［1］罗丽萍.微电子厂房暖通空调设计方案对比探讨［J］.江西建材，2017（13）：31-34.

［2］马海龙.某芯片生产厂房净化空调设计［J］.暖通空调，2018，48（8）：86-89.

［3］沈继.洁净室MAU外气空调箱控制系统的设计与应用［J］.洁净与空调技术，2010，3（1）：84-87.