某半導(dǎo)體廠房潔凈室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉瀝

摘?要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)、研究以及生產(chǎn)的環(huán)境要求越來(lái)越高，各種不同用途，不同工藝的潔凈廠房在各個(gè)電子工業(yè)園區(qū)中落戶，本文以某半導(dǎo)體電子工業(yè)生產(chǎn)廠房為例，淺談半導(dǎo)體廠房潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：電子廠房;空調(diào);設(shè)計(jì)

1 概述

在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中，空調(diào)是比較常見(jiàn)的設(shè)備，由于現(xiàn)代化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)活動(dòng)等對(duì)空氣的潔凈度有著不同的要求，為了給工藝生產(chǎn)提供穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)環(huán)境，保證所生產(chǎn)工藝產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的可靠性及較高的成品率，必須消除潔凈室內(nèi)外的各種熱濕干擾以及塵埃污染。[1]最常用的方法是向工藝生產(chǎn)各區(qū)域輸入一定量經(jīng)過(guò)處理的空氣，從而將潔凈室內(nèi)的空氣微塵粒子、有害氣體、氣態(tài)污染物等污染物部分或全部排除并將潔凈室內(nèi)溫濕度、潔凈度、氣流分布、氣流速度、室內(nèi)壓力等參數(shù)控制在某一需求范圍內(nèi)。[2]

2 工程概況

本工程主要位于上海浦東新區(qū)某半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園區(qū)，生產(chǎn)廠房總建筑面積37497.91平方米，3層丙類多層廠房，建筑高度18.80米，功能布局為丙類生產(chǎn)車間及生產(chǎn)輔房。

3 潔凈室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程空調(diào)設(shè)計(jì)主要包括區(qū)域一般空調(diào)通風(fēng)、凈化空調(diào)系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、工藝排氣系統(tǒng)等。潔凈室主要位于生產(chǎn)廠房的二層部分區(qū)域及三層實(shí)驗(yàn)室區(qū)域。潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的室外設(shè)計(jì)參數(shù)如下表所示：

本工程潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)形式采用FFU（Fan Filter Unit 風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元）+DCC（Dry Cooling Coil 干冷卻盤管）+MAU（Makeup Air Unit集中新風(fēng)機(jī)組）的系統(tǒng)形式;氣流組織形式為頂送下回，干盤管位于吊頂上方。潔凈空調(diào)原理圖如圖1所示。

MAU機(jī)組設(shè)置在三層空調(diào)機(jī)房。MAU規(guī)格為95000CMH，4臺(tái)（三用一備）。新風(fēng)空調(diào)機(jī)組由進(jìn)風(fēng)段、G4板式初效過(guò)濾段、F8袋式中效過(guò)濾段、預(yù)熱盤管段（38/32℃）、預(yù)冷段（6/13℃）、RO水噴淋水洗加濕段、低溫冷凍水表冷段（6/13℃）、再熱盤管段（38/32℃）、風(fēng)機(jī)段、化學(xué)過(guò)濾器段、化學(xué)過(guò)濾段、F9中效過(guò)濾段、H14高效過(guò)濾段、出風(fēng)段以及相關(guān)的檢修功能段組成?？照{(diào)機(jī)組段位圖如圖1所示：

FFU滿布率：ISO3級(jí)區(qū)域?yàn)?00%;其余區(qū)域根據(jù)凈化級(jí)別為25～75%。潔凈區(qū)所用的新風(fēng)（MAU）系統(tǒng)，通過(guò)初、中效過(guò)濾、冷卻除濕、過(guò)濾或加熱、水洗加濕過(guò)濾以潔凈之新風(fēng)補(bǔ)充潔凈室內(nèi)工藝排風(fēng)和維持正壓為目的，以恒定的溫度和濕度參數(shù)送風(fēng)，從而保證室內(nèi)個(gè)參數(shù)在設(shè)定值。

4 空調(diào)自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的收集與分析上，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以取代大量人力，還可以提供系統(tǒng)偏離設(shè)計(jì)值的早期預(yù)警，并將分析整理過(guò)的信息傳送到工程師與主管作為系統(tǒng)管理的依據(jù)。FFU（Fan Filter Unit 風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元）+DCC（Dry Cooling Coil 干冷卻盤管）+MAU（Makeup Air Unit集中新風(fēng)機(jī)組）空調(diào)組成形式主要通過(guò)MAU（Makeup Air Unit集中新風(fēng)機(jī)組）來(lái)控制潔凈室的濕度，通過(guò)DCC（Dry Cooling Coil 干冷卻盤管）來(lái)控制潔凈室的溫度。P&ID-新風(fēng)機(jī)組控制原理圖如圖2所示，P&ID-潔凈室控制原理圖如圖3所示，潔凈室空調(diào)自動(dòng)控制原理如下：

（1）MAU機(jī)組進(jìn)出口處均安裝電動(dòng)密閉閥，電動(dòng)密閉閥與MAU送風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，開(kāi)啟時(shí)先開(kāi)閥門再開(kāi)風(fēng)機(jī)，關(guān)閉時(shí)順序相反。本項(xiàng)目業(yè)主要求在MAU機(jī)組入口和出口處均安裝電動(dòng)密閉閥，筆者認(rèn)為入口電動(dòng)密閉閥的主要目的是關(guān)機(jī)后防止新風(fēng)侵入損壞冷盤，出口處安裝電動(dòng)密閉閥的主要目的是防止某臺(tái)機(jī)組不運(yùn)行而其他機(jī)組運(yùn)行時(shí)新風(fēng)通過(guò)集管倒灌，故在設(shè)計(jì)中可只在MAU機(jī)組入口處安裝電動(dòng)密閉閥，出口處可用逆止閥取代電動(dòng)密閉閥。

（2）MAU機(jī)組各級(jí)過(guò)濾器設(shè)壓差開(kāi)關(guān)，報(bào)警值初中效：350Pa，中效：250Pa，高效：500Pa，化學(xué)過(guò)濾器段：200Pa，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)報(bào)警，提示清洗或更換。筆者設(shè)計(jì)時(shí)，在MAU風(fēng)機(jī)段也曾設(shè)置壓差開(kāi)關(guān)，主要目的是實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)無(wú)風(fēng)斷電保護(hù)，業(yè)主要求取消該壓差開(kāi)關(guān)，原因是：在工程一期的使用過(guò)程中，類似功能的壓差開(kāi)關(guān)在風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)曾出現(xiàn)過(guò)誤報(bào)警，且誤報(bào)警在不同區(qū)域均有發(fā)生。在常規(guī)的設(shè)計(jì)中，無(wú)風(fēng)斷電保護(hù)均會(huì)配置，且有部分業(yè)主會(huì)指定配置無(wú)風(fēng)斷電保護(hù)，筆者認(rèn)為該工程一期經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)警是因?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)不合理，專業(yè)自控廠家在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，不能孤立的判斷壓差開(kāi)關(guān)的報(bào)警信號(hào)，應(yīng)結(jié)合送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，判定有效報(bào)警信號(hào)，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)時(shí)，報(bào)警視為有效，當(dāng)風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)報(bào)警信號(hào)視為無(wú)效信號(hào)。

（3）溫濕度控制：冬季：根據(jù)預(yù)熱盤管后安裝溫濕度變送器控制預(yù)熱盤管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，保證預(yù)熱后焓值在設(shè)定值;再經(jīng)過(guò)水洗噴淋段（水洗噴淋段自帶控制）進(jìn)行水洗加濕，保證送風(fēng)含濕量在設(shè)定值，再根據(jù)送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)再熱盤管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，保證送風(fēng)溫度在設(shè)定值。夏季：根據(jù)預(yù)冷盤管后安裝溫濕度變送器控制預(yù)冷盤管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，保證預(yù)冷后焓值在設(shè)定值;再經(jīng)過(guò)水洗噴淋段（水洗噴淋段自帶控制）進(jìn)行水洗;據(jù)送風(fēng)濕度控制再冷盤管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，保證送風(fēng)含濕量在設(shè)定值;再根據(jù)送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)再熱盤管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，保證送風(fēng)溫度在設(shè)定值。過(guò)渡季節(jié)：根據(jù)預(yù)冷盤管后安裝溫濕度變送器控制預(yù)冷盤管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，保證預(yù)冷后焓值在設(shè)定值;再經(jīng)過(guò)水洗噴淋段（水洗噴淋段自帶控制）進(jìn)行水洗加濕，保證送風(fēng)含濕量在設(shè)定值;再根據(jù)送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)再熱盤管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，保證送風(fēng)溫度在設(shè)定值。潔凈室設(shè)置溫濕度變送器，監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫濕度，在各個(gè)季節(jié)根據(jù)潔凈室度調(diào)節(jié)DCC盤管閥門開(kāi)度，保證房間溫度在設(shè)定值。

（4）水洗噴淋控制（噴淋室自帶就地控制盤）：噴淋用水箱設(shè)置電導(dǎo)率探頭，當(dāng)電導(dǎo)率超標(biāo)時(shí)，報(bào)警，排水。水箱設(shè)液位報(bào)警，當(dāng)?shù)陀谙孪迺r(shí)，報(bào)警，關(guān)閉排水閥。水箱超低液位聯(lián)鎖關(guān)閉噴淋循環(huán)泵。

（5）送風(fēng)集管設(shè)置壓力傳感器，監(jiān)測(cè)送風(fēng)壓力，根據(jù)送風(fēng)壓力調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行。

（6）潔凈室設(shè)置壓力變送器，至各潔凈區(qū)送風(fēng)支管安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，根據(jù)房間壓力，調(diào)節(jié)各個(gè)送風(fēng)支管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度保證房間壓力在設(shè)定值。

（7）FFU設(shè)置壓差開(kāi)關(guān)設(shè)置壓差開(kāi)關(guān)，壓力高于設(shè)定值報(bào)警。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合某半導(dǎo)體廠房潔凈室空調(diào)設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)的角度扼要介紹了 FFU（Fan Filter Unit 風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元）+DCC（Dry Cooling Coil 干冷卻盤管）+MAU（Makeup Air Unit集中新風(fēng)機(jī)組）的空調(diào)組成形式，闡述了該組成形式的主要控制原理，并分析比較了設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的部分問(wèn)題，具體控制功能的實(shí)現(xiàn)還需通過(guò)專業(yè)的自控廠家深化實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳巍巍，朱瑞琪.西安某高校潔凈實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)[J].發(fā)電與空調(diào)，2004，25（1）：51-53.

[2]郭建軍.潔凈空調(diào)系統(tǒng)概論[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2013（11）：35.