電子行業(yè)潔凈廠房?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳 龍，程小亮，馮振鵬，王 勇

（中冶南方城市建設(shè)工程技術(shù)有限公司，湖北武漢 430061）

1 凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵指標(biāo)

1.1 環(huán)境潔凈度等級(jí)

潔凈度是電子潔凈廠房空氣好壞的重要指標(biāo)，不同生產(chǎn)工藝對(duì)潔凈度要求不同，其標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品成品率有著極大影響，同時(shí)空氣潔凈度也是凈化空調(diào)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)指標(biāo)。GB 50073—2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》將潔凈室內(nèi)空氣中懸浮粒子空氣潔凈度等級(jí)分為9個(gè)等級(jí)，具體見表1。

表1 潔凈室及潔凈區(qū)潔凈度等級(jí)

1.2 氣流流型及風(fēng)量

潔凈室的氣流流型分為3類，即單向流、非單向流、混合流。單向流潔凈室分為水平流和垂直流，氣流沿單一方向呈平行流線從室內(nèi)的一側(cè)平穩(wěn)地流向其相對(duì)應(yīng)的回風(fēng)一側(cè)，與氣流方向垂直的斷面上風(fēng)速均勻，能達(dá)到較高的潔凈度；非單向流與單向流不同，其氣流的速度和方向在潔凈室內(nèi)不同位置均不相同；混合流是在同一潔凈室內(nèi)既存在非單向流型又存在單向流型。對(duì)于電子行業(yè)潔凈廠房，空氣潔凈度等級(jí)為1～5時(shí)，大多采用單向流和混合流；空氣潔凈度等級(jí)為6～9時(shí)，大多采用非單項(xiàng)流。近年的潔凈技術(shù)工程實(shí)踐表明，混合流流型可應(yīng)用于各種空氣潔凈度等級(jí)的潔凈室。

潔凈室的送風(fēng)量是確保室內(nèi)空氣潔凈度等級(jí)的主要條件，對(duì)于潔凈廠房的送風(fēng)量一般采用換氣次數(shù)計(jì)算，具體見表2。

表2 不同潔凈度下氣流組織和送風(fēng)量

1.3 靜壓差控制

靜壓差是潔凈廠房與其周圍其他空間間須維持的壓力差值，作用是保證潔凈廠房?jī)?nèi)的潔凈度免受外部空間的影響。國(guó)標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50073—2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》中要求潔凈室與周圍的空間必須維持一定的壓差，并按生產(chǎn)工藝要求決定維持正壓差還是負(fù)壓差。不同等級(jí)的潔凈室間壓差應(yīng)不小于5 Pa，潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)間的壓差應(yīng)不小于10 Pa。為維持靜壓差，國(guó)內(nèi)外通常采用空間換氣次數(shù)進(jìn)行估算，當(dāng)潔凈廠房的靜壓差為5 Pa 時(shí)，為維持靜壓差，對(duì)應(yīng)的換氣次數(shù)為1～2次，當(dāng)靜壓差值為10 Pa 時(shí)，為維持靜壓差，對(duì)應(yīng)的換氣次數(shù)為2～4次[9]。

2 凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

根據(jù)凈化空調(diào)系統(tǒng)凈化送風(fēng)和空調(diào)送風(fēng)承擔(dān)主體的不同，可將潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)分為兩類，即空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)、空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng)。此兩種系統(tǒng)涵蓋了潔凈廠房?jī)艋照{(diào)所有的設(shè)計(jì)方案，文章重點(diǎn)分析不同系統(tǒng)形式的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用場(chǎng)景。

2.1 空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)

空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)是將凈化空調(diào)機(jī)組（AHU）承擔(dān)全部空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)的處理，機(jī)組設(shè)置在專用的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，然后通過(guò)風(fēng)管輸送至潔凈區(qū)域，從而滿足潔凈區(qū)內(nèi)溫度、濕度、潔凈度和房間壓差的要求。此系統(tǒng)是當(dāng)前潔凈室特別是潔凈度要求低的非單向流潔凈室應(yīng)用最廣泛的方案，具有系統(tǒng)劃分明確，溫度和濕度控制調(diào)節(jié)較簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于潔凈廠房潔凈度要求較高的場(chǎng)所，存在著送風(fēng)量較大，設(shè)備機(jī)房占地面積大，送風(fēng)和回風(fēng)管道截面大、管道長(zhǎng)，機(jī)組風(fēng)機(jī)需要提高較高的風(fēng)壓，系統(tǒng)噪音較大，能耗高等缺點(diǎn)。

空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)聯(lián)合系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)方式不同可分為全新風(fēng)凈化空調(diào)方案、一次回風(fēng)凈化空調(diào)方案、二次回風(fēng)凈化空調(diào)方案和MAU（新風(fēng)機(jī)組）+RAU（空調(diào)處理機(jī)組）凈化空調(diào)方案。

（1）全新風(fēng)凈化空調(diào)方案。適用于特殊且不允許回風(fēng)的潔凈室潔凈空調(diào)系統(tǒng)，如甲類和乙類火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)高的廠房，以及在工藝生產(chǎn)過(guò)程會(huì)排放有毒有害物回風(fēng)不允許循環(huán)利用的廠房。

（2）一次回風(fēng)凈化空調(diào)系統(tǒng)方案。此方案適用于潔凈廠房?jī)?nèi)的設(shè)備熱負(fù)荷或濕負(fù)荷較大，消除室內(nèi)熱負(fù)荷或濕負(fù)荷的送風(fēng)量大于或等于凈化送風(fēng)量的非單向流潔凈室中。

（3）二次回風(fēng)凈化空調(diào)系統(tǒng)方案。此方案適用潔凈廠房為維持潔凈度的凈化風(fēng)量大于消除室內(nèi)熱負(fù)荷或濕負(fù)荷的送風(fēng)量時(shí)，為節(jié)約再（預(yù)）熱空氣的能量可采用二次回風(fēng)抵消熱濕處理過(guò)程中冷或熱。該方案是最節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的送風(fēng)方案，但其對(duì)室內(nèi)溫度控制精度較低。

（4）MAU（新風(fēng)機(jī)組）+RAU（空調(diào)處理機(jī)組）凈化空調(diào)方案。該方案適用于潔凈廠房?jī)?nèi)存在多個(gè)潔凈室，且每個(gè)潔凈室的潔凈度和溫濕度要求不同，潔凈室內(nèi)的熱負(fù)荷和濕負(fù)荷也不相近的情況，為達(dá)到每個(gè)潔凈室的潔凈度和溫濕度及其精度的要求，可采取新風(fēng)機(jī)組加多個(gè)循環(huán)機(jī)組。其中新風(fēng)機(jī)組負(fù)責(zé)新風(fēng)的凈化和熱濕處理，循環(huán)機(jī)組負(fù)責(zé)潔凈室凈化送風(fēng)量和熱濕處理。

2.2 空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng)

空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng)中空調(diào)送風(fēng)解決室內(nèi)的溫濕度，凈化送風(fēng)保證室內(nèi)的潔凈度，系統(tǒng)的熱負(fù)荷、濕負(fù)荷和新風(fēng)的凈化由空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)的新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行凈化和熱濕處理，而潔凈廠房的潔凈度由設(shè)置潔凈廠房技術(shù)夾層內(nèi)的高效循環(huán)機(jī)組進(jìn)行凈化及部分熱濕處理。此系統(tǒng)的凈化送風(fēng)與熱濕負(fù)荷空調(diào)送風(fēng)相分離，可節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行的能耗，減少了空調(diào)機(jī)房的占地面積以及巨大的送風(fēng)和回風(fēng)管道，從而可降低潔凈廠房的層高，節(jié)省土建投資。但此系統(tǒng)設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。

空調(diào)送風(fēng)與凈化送風(fēng)分離系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)方式不同可分為AHU（空調(diào)機(jī)組）+FFU（風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組）方案、MAU（新風(fēng)機(jī)組）+RAU（循環(huán)機(jī)組）+FFU（風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組）方案、MAU（新風(fēng)機(jī)組）+FFU（風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組）+DCC（干盤管）方案。

（1）AHU（空調(diào)機(jī)組）+FFU（風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組）方案?？照{(diào)機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)機(jī)組送風(fēng)量是消除潔凈廠房熱負(fù)荷和濕負(fù)荷的空調(diào)送風(fēng)量（包括全部新風(fēng)和部分回風(fēng)，此風(fēng)量遠(yuǎn)小于潔凈廠房的凈化送風(fēng)量），此空調(diào)機(jī)組主要用于維持潔凈廠房?jī)?nèi)的溫濕度的恒定；而潔凈廠房?jī)?nèi)環(huán)境的潔凈度由設(shè)置在技術(shù)夾層中的風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)單元（FFU）將廠房?jī)?nèi)的空氣進(jìn)行就地循環(huán)過(guò)濾來(lái)保證。該方案適用于大部分非單向流和混合流潔凈室。

（2）MAU（新風(fēng)機(jī)組）+RAU（循環(huán)機(jī)組）+FFU（風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組）方案。此方案適用于潔凈廠房?jī)?nèi)存在多個(gè)環(huán)境要求的潔凈室，其潔凈度、溫度、濕度要求均不同，室內(nèi)的熱負(fù)荷和濕負(fù)荷也不相近，為達(dá)到不同潔凈室在潔凈度、溫度、濕度及其精度上的差異化要求，系統(tǒng)在不同的潔凈區(qū)域設(shè)置多個(gè)循環(huán)機(jī)組，循環(huán)機(jī)組的風(fēng)量與該區(qū)域的凈化送風(fēng)量匹配；循環(huán)機(jī)組同時(shí)補(bǔ)充新風(fēng)機(jī)組熱、濕處理的不足，以此來(lái)保證潔凈室內(nèi)的潔凈度和溫濕度。因氣流輸送距離短，機(jī)組的風(fēng)機(jī)壓力相對(duì)較小，機(jī)組自身體積、噪聲、振動(dòng)都較小，較為靈活，循環(huán)機(jī)組一般設(shè)置在潔凈室的技術(shù)夾層內(nèi)。新風(fēng)機(jī)組（MAU）設(shè)置在專用的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，潔凈廠房所需的新風(fēng)和保證其正壓的風(fēng)量全部由新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行凈化和熱濕集中處理。

（3）MAU（新風(fēng)機(jī)組）+FFU（風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組）+DCC（干盤管）方案。此方案新風(fēng)機(jī)組會(huì)將新風(fēng)處理到潔凈室熱濕比線與相對(duì)濕度90%線交點(diǎn)以下，新風(fēng)機(jī)組在承擔(dān)新風(fēng)熱負(fù)荷的同時(shí)承擔(dān)了廠房?jī)?nèi)部全部的濕負(fù)荷，潔凈廠房自身的熱負(fù)荷由設(shè)置在技術(shù)夾層內(nèi)的干盤管承擔(dān)。而潔凈廠房的潔凈度則由布置在技術(shù)夾層內(nèi)的風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組（FFU）通過(guò)循環(huán)過(guò)濾室內(nèi)空氣進(jìn)行保證。該方案調(diào)節(jié)方便、節(jié)能顯著。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章根據(jù)電子行業(yè)潔凈廠房特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)分析了保持電子行業(yè)潔凈廠房潔凈度等級(jí)要求的4個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。同時(shí)從空調(diào)送風(fēng)和凈化送風(fēng)兩個(gè)方面給出了適合于不同潔凈度要求和不同工藝需要的凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，對(duì)相關(guān)專業(yè)人員具有參考意義。