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一,電子行業潔淨(jìng)室的(dí)特(tè)點
電子行業(yè)潔淨室除了要具有高效的淨化(huà)空氣特(tè)點和功(gōng)能外,還需(xū)考慮以下幾點(diǎn):
1,氣(qì)流分布(bù)要求很(hěn)均匀(yún)
潔淨(jìng)空調室為維持(chí)室內高(gāo)潔(jié)淨(jìng)度,必須(xū)去(qù)除(chú)室(shì)內所(suǒ)產(chǎn)生的微塵粒(lì)子,因此對氣流組(zǔ)織有嚴格(gé)的(dí)要(yào)求(qiú)。對(duì)於ISO3~ISO6級(jí)(1~1000級(jí))的(dí)潔淨室(shì)目(mù)前(qián)采用(yòng)上(shàng)頂(dǐng)棚送(sòng)風,下(xià)地(dì)板回(huí)風的垂(chuí)直單(dān)向流(liú)氣流組織(zhī)。對(duì)於ISO7~ISO8級(jí)(10000~100000級(jí))的(dí)潔淨室(shì)常采(cǎi)用(yòng)上頂棚(péng)送風(fēng),下側回(huí)風口的(dí)非單(dān)向流氣(qì)流組織。
2,恒溫(wēn)恒(héng)濕(shī)控製(zhì)精度高(gāo)
由於(yú)電(diàn)子產(chǎn)品的(dí)製(zhì)造工(gōng)藝(yì)對(duì)溫,濕度變(biàn)化極(jí)為敏(mǐn)感,所以(yǐ)在(zài)潔(jié)淨室(shì)工藝區(qū)域的空(kōng)氣參數(shù)須(xū)嚴格控(kòng)製在極(jí)小的範(fàn)圍(wéi)內。潔淨空調(tiáo)係(xì)統目前普遍(biàn)采用了(liǎo)控(kòng)製靈活,性能可(kě)靠(kào)的直(zhí)接(jiē)數(shù)字(zì)控(kòng)製係統,當(dāng)室內空氣(qì)參(cān)數達不(bù)到(dào)設計要(yào)求時(shí),可通(tōng)過DDC控(kòng)製係統來(lái)自(zì)動(dòng)調節(jié)各閥門(mén)開大或關小(xiǎo)。這樣就(jiù)不至(zhì)於使房間(jiān)溫(wēn),濕(shī)度(dù)波動太大,影(yǐng)響(xiǎng)產品質(zhì)量和成品率(shuài)。
3,新(xīn)風量(liáng)大(dà),換(huàn)氣(qì)次數高
在(zài)電(diàn)子(zǐ)產品製造(zào)過程中需使用有(yǒu)毒的(dí)化學品,會產生有(yǒu)毒的廢氣(qì),必須(xū)排出(chū)室外。為(wéi)保持潔淨室(shì)內(nèi)正(zhèng)壓(yā)和滿(mǎn)足衛生(shēng)條(tiáo)件,必須(xū)補(bǔ)充大量新風(fēng)。為(wéi)了(liǎo)保(bǎo)持高潔(jié)淨(jìng)度,潔淨室(shì)應(yīng)有較高的換(huàn)氣次(cì)數(shù),同(tóng)時(shí)室(shì)內(nèi)的(dí)空(kōng)氣(qì)流速不能太(tài)大,一(yī)般(bān)在0.4m/s以(yǐ)下(xià)。
4,潔淨室空調冷(lěng)負(fù)荷(hé)大但(dàn)濕負荷很小(xiǎo),熱濕比(bǐ)值接近無限大
電子(zǐ)行業的潔(jié)淨室一(yī)般(bān)都(dū)置於建(jiàn)築物的(dí)中(zhōng)部,雖然(rán)通過圍(wéi)護結構的(dí)得(dé)熱量較(jiào)小(xiǎo),但潔(jié)淨室(shì)內工藝(yì)設(shè)備(bèi)的發(fā)熱(rè)量相當大(dà),即全年需要(yào)排除室內餘熱(rè)量。潔(jié)淨室內一般無散濕(shī)源(yuán),工作人(rén)員也(yě)是(shì)密(mì)封在(zài)防(fáng)塵(chén)服中。為了減(jiǎn)少靜電(diàn)現象(xiàng),空(kōng)氣(qì)不(bù)能太幹燥,這(zhè)就要(yào)求(qiú)空(kōng)調係統處(chǔ)理(lǐ)室內回風(fēng)時(shí)不能(néng)是減(jiǎn)濕過程。
二,FFU潔淨(jìng)空調(tiáo)係統
上(shàng)圖所(suǒ)示(shì)是電子行(háng)業潔(jié)淨(jìng)室目前較常(cháng)用(yòng)的FFU潔淨空調(tiáo)係統示意(yì)圖(tú)。大(dà)循環(huán)量的回風的(dí)冷卻(què)由排數少(shǎo),迎(yíng)麵風(fēng)速低(dī),水溫為12~17℃的(dí)換(huàn)熱盤管(guǎn)承(chéng)擔,回(huí)風從(cóng)回風道到(dào)頂(dǐng)棚時經換(huàn)熱盤(pán)管除去(qù)濕熱。由於(yú)該(gāi)換熱器的盤管溫(wēn)度高於回(huí)風的露(lòu)點溫(wēn)度,換(huàn)熱器的表麵沒(méi)有液(yè)體水(shuǐ)析出,故稱其為幹盤管(guǎn)。室外新(xīn)風經(jīng)新風機組(zǔ),粗(cū)中(zhōng)效過(guò)濾,預(yù)熱,降(jiàng)焓(hán),減濕(shī),再熱(rè),高效過濾(lǜ)後送入頂棚(péng)。模塊(kuài)化(huà)小(xiǎo)型(xíng)FFU安裝在頂(dǐng)棚框(kuàng)架上,空(kōng)氣(qì)由FFU的風機加壓後經過HEPA或ULPA過濾(lǜ)送入(rù)室內(nèi)。
FFU係(xì)統與其它方(fāng)式(shì)相比有以下優點:
1,靈活性大(dà),滿布率(shuài)高
對IC工(gōng)廠而(ér)言潔(jié)淨空(kōng)調係(xì)統的靈(líng)活性是很重要的(dí)。如果車(chē)間(jiān)內潔(jié)淨度(dù)隨(suí)工(gōng)藝(yì)變化而需(xū)作區域性調整時(shí),可(kě)通過改變FFU風量或(huò)置(zhì)換盲板來(lái)改(gǎi)變(biàn)局部(bù)地區的潔淨度。當密(mì)集(jí)布滿時,滿布(bù)率(shuài)可達85.5%。
2,FFU上(shàng)部頂棚(péng)為負(fù)壓(yā),可起負(fù)壓密(mì)封(fēng)作用
頂(dǐng)棚內呈負壓,潔(jié)淨室(shì)內空(kōng)氣壓(yā)力(lì)大於頂棚內空間(jiān)的壓(yā)力。如(rú)果FFU與(yǔ)支(zhī)架(jià)密封(fēng)處有(yǒu)縫隙,負(fù)壓(yā)使(shǐ)得未經(jīng)高(gāo)效過(guò)濾(lǜ)的(dí)空(kōng)氣不(bù)能進(jìn)入(rù)室內(nèi),對保證(zhèng)潔(jié)淨室的潔(jié)淨(jìng)度有利(lì)。
3,風係統(tǒng)阻力(lì)小(xiǎo),出風口(kǒu)風速(sù)低(dī)
FFU的迎(yíng)風(fēng)麵積較(jiào)大,空(kōng)氣(qì)流(liú)動阻力(lì)在(zài)50Pa左右(yòu);回風(fēng)道截麵(miàn)積(jī)大,回(huí)風道阻力小於15Pa;多孔地板及隔柵(zhà)等(děng)的(dí)阻力較(jiào)小。回風全部阻(zǔ)力(lì)(包括(kuò)多(duō)孔地板,隔柵風(fēng)道),FFU阻力及末(mò)級過(guò)濾(lǜ)器的(dí)阻(zǔ)力(lì),總和小於(yú)250Pa。FFU出口(kǒu)風速一般(bān)為0.38~0.45m/s。
4,單位風量(liáng)能耗低
采(cǎi)用(yòng)FFU後(hòu)不(bù)需要增設加壓(yā)風(fēng)機,不需專設(shè)機房,同時避免了(liǎo)送(sòng)風(fēng)管(guǎn)路的阻(zǔ)力(lì)。當FFU采(cǎi)用DC/EC(電子整(zhěng)流(liú))電(diàn)動(dòng)機時,電動(dòng)機(jī)的效(xiào)率(shuài)可達75%~80%,每台(tái)可根據過(guò)濾器壓(yā)降進(jìn)行調(tiáo)速控(kòng)製以節約能耗(hào)。所(suǒ)以(yǐ)單位(wèi)風量的能耗一般(bān)比大型(xíng)離心(xīn)風機的(dí)集中(zhōng)係(xì)統低。
FFU潔淨空(kōng)調係(xì)統(tǒng)的空氣處理(lǐ)過程如上圖所示(shì)。室(shì)外新風W經新風機(jī)組(zǔ)淨化,降溫,減(jiǎn)濕(shī),再熱處(chǔ)理後(hòu)送入(rù)頂棚。為(wéi)使(shǐ)潔(jié)淨(jìng)室的溫(wēn)濕(shī)度控(kòng)製(zhì)得更(gēng)平穩(wěn),通常將處(chǔ)理(lǐ)後(hòu)的新(xīn)風調(tiáo)整(zhěng)到潔(jié)淨(jìng)室的要求(qiú)狀態(tài)N,由(yóu)DDC實現(xiàn)淨化(huà)新(xīn)風的(dí)準確(què)控(kòng)製。由於新風(fēng)機組采用了(liǎo)噴淋(lín)潔(jié)淨水的(dí)噴淋段(duàn)和再熱段,所以(yǐ)L點應(yīng)是新風機器(qì)露點,位於N點(diǎn)的垂直下(xià)方。經(jīng)過安(ān)裝(zhuāng)在回風道(dào)上(shàng)的(dí)FFU處(chǔ)理後的H狀態回風(fēng)在頂棚內與經(jīng)過新風機(jī)組(zǔ)處理(lǐ)的(dí)新(xīn)風(fēng)混合,形成(chéng)0狀(zhuàng)態(tài)的(dí)送風,再由(yóu)FFU加壓過濾(lǜ)送入潔淨室(shì)內。送入室(shì)內的潔淨空氣吸(xī)收顯熱後(hòu)變為(wéi)室(shì)內(nèi)狀(zhuàng)態N,一部分由(yóu)工藝(yì)設(shè)備(bèi)的排(pái)風裝置排到室(shì)外(wài),另(lìng)一部分再(zài)經(jīng)FFU處理後回用。整個空氣處理過程如(rú)下(xià)圖(tú)所示。
三,FFU潔淨空調係統(tǒng)設(shè)計(jì)
FFU潔淨空調(tiáo)係(xì)統設(shè)計的核心是(shì)確定(dìng)換(huàn)氣次數。由(yóu)於按(àn)室(shì)內(nèi)空調(tiáo)冷負荷計(jì)算(suàn)得出(chū)的風(fēng)量一般與(yǔ)按室(shì)內允許含(hán)塵(chén)濃度(dù)計(jì)算得出的(dí)總(zǒng)風(fēng)量不(bù)同,所以對應於換(huàn)氣(qì)次數(shù)也就有(yǒu)兩個不(bù)同的值(zhí)。在設(shè)計FFU潔(jié)淨(jìng)空(kōng)調(tiáo)係(xì)統時(shí),應分別計(jì)算出(chū)這(zhè)兩個換氣次數,然後(hòu)取較大值。如(rú)果(guǒ)確(què)定的換氣(qì)次數對於空調冷負荷來說有較多(duō)的(dí)富餘量,則(zé)可(kě)由(yóu)DDC調(tiáo)整(zhěng)FFU的(dí)進水溫度和(hé)出風參數(shù)來實現室內(nèi)溫(wēn),濕度參數(shù)的確(què)定。
1,確定空(kōng)氣處理(lǐ)過(guò)程中的各(gè)狀態(tài)點
W點為室外(wài)空氣狀態點,取決於(yú)工(gōng)程(chéng)所在地的氣象條(tiáo)件。工(gōng)程(chéng)設計時(shí)Δt0可根據具(jù)體(tǐ)情況試(shì)算(suàn),一般情況下可(kě)在(zài)6~8℃範圍(wéi)內確定一(yī)個Δt0初(chū)算(suàn)值。根據Δt0就可以確(què)定(dìng)送風狀(zhuàng)態O點(diǎn)。L點(diǎn)為新(xīn)風機組的機(jī)器零(líng)點。
2,根(gēn)據潔淨室空(kōng)調冷負(fù)荷計算(suàn)總風(fēng)量和(hé)換氣次(cì)數
由空調(tiáo)冷(lěng)負荷要求(qiú)的總風量(liáng)為:
式中(zhōng),L1為空(kōng)調(tiáo)冷(lěng)負荷要求的(dí)總風(fēng)量(m3/h);
Q為潔淨室(shì)空調冷負荷(hé)(kW);
hN為(wéi)室(shì)內(nèi)空(kōng)氣焓(hán)值(zhí)(kJ/kg);
ho為送風(fēng)焓(hán)值(kJ/kg)。
選(xuǎn)用(yòng)的(dí)FFU台數為(wéi):
式(shì)中,AFFU為(wéi)FFU台數(台(tái));
lFFU為單台(tái)FFU的(dí)風量(m3/min)。
由於(yú)FFU電動(dòng)機的發熱(rè)量(liáng)較(jiào)大,相(xiāng)當(dāng)於(yú)增(zēng)加了室內(nèi)空(kōng)調(tiáo)冷負荷(hé),所以(yǐ)必須增(zēng)加(jiā)一部(bù)分風量用於(yú)排(pái)除(chú)FFU產生(shēng)的熱(rè)量(liáng)。因此,在(zài)初步(bù)計(jì)算出通(tōng)風(fēng)量(liáng)和FFU台(tái)數後,還要根據(jù)FFU產生的熱量用上式修(xiū)正確(què)定(dìng)總風(fēng)量(liáng)和FFU台數。選(xuǎn)定FFU的過濾(lǜ)器型號(hào)後(hòu),就可(kě)以(yǐ)從(cóng)產品性能(néng)表(biǎo)中查到(dào)FFU對粒(lì)徑≥0.5um塵(chén)粒的(dí)計(jì)數總效率。
空(kōng)調冷(lěng)負(fù)荷要求的(dí)換氣次數為:
式中,n1為空調冷負(fù)荷要(yào)求的換(huàn)氣次(cì)數(次(cì)/h);
V為潔淨(jìng)室體(tǐ)積(m3)。
3,根(gēn)據新(xīn)風(fēng)量(liáng)選(xuǎn)擇(zé)新風機組(zǔ)
對於電子(zǐ)行(háng)業潔淨室(shì)來說,室內(nèi)日工(gōng)作(zuò)人(rén)員較(jiào)少,一(yī)般可(kě)以根(gēn)據正壓和補(bǔ)充(chōng)排風(fēng)的要(yào)求確(què)定新風量(liáng),即(jí):
式中(zhōng),Lx為新風(fēng)量(m3/h);
LP為工(gōng)藝設(shè)備(bèi)的(dí)排風量(liáng)(m3/h)。
新(xīn)風(fēng)機組的製冷量為(wéi):
式(shì)中,QX為新風機組的製(zhì)冷(lěng)量(kW);
hW為(wéi)室外空(kōng)氣(qì)焓值(zhí)(kJ/kg);
hL為(wéi)新風機組(zǔ)的機(jī)器(qì)露(lòu)點焓值(zhí)(kJ/kg)。
根據(jù)計算(suàn)得(dé)出的新(xīn)風量和(hé)負荷選(xuǎn)擇新風機(jī)組(zǔ),並確(què)定(dìng)新(xīn)風機組的(dí)初效,中(zhōng)效,高效濾網(wǎng)的過濾效率(shuài)。
4,根據(jù)回風(fēng)風(fēng)量計算FFU的負荷
送風量減去新(xīn)風量(liáng)即是回風量(liáng),由此得到回(huí)風的(dí)比(bǐ)例(lì),然(rán)後(hòu)確定回風經過FFU的狀態點H,回風比與(yǔ)其它狀態點(diǎn)參數(shù)的關係式(shì)為(wéi):
式中,S為循環風(回(huí)風(fēng))的(dí)比例(lì);
hH為經(jīng)過FFU處(chǔ)理(lǐ)後(hòu)的(dí)空氣(qì)焓值(kJ/kg)。
FFU的負荷為Qg=Lh(hN-hH)*1.2/3600
式中,Qg為(wéi)FFU的負荷(kW);
Lh為(wéi)潔(jié)淨(jìng)室(shì)的(dí)回風量(liáng)(m3 /h)。
根(gēn)據(jù)FFU的(dí)負荷和潔(jié)淨室的回風量(liáng)選擇FFU的型(xíng)號,台數,並(bìng)進一(yī)步(bù)算出FFU的風(fēng)壓(yā)損(sǔn)失(shī),水(shuǐ)量(liáng),冷量,回水(shuǐ)溫度。FFU的(dí)進(jìn)水(shuǐ)溫度一(yī)般高於(yú)室(shì)內空氣狀(zhuàng)態點(diǎn)N的(dí)露點溫度。
5,室(shì)內(nèi)人員(yuán)發塵量(liáng)計算(suàn)
室內(nèi)發塵(chén)源主要(yào)包(bāo)括(kuò)人(rén)和(hé)建(jiàn)築表麵,設(shè)備(bèi)表(biǎo)麵以及(jí)工(gōng)藝過(guò)程。潔淨室內的灰塵主要(yào)來自(zì)於(yú)人,一般占總量的80%~90%,室內(nèi)人(rén)員(yuán)的發(fā)塵量可用下(xià)式(shì)計算(suàn):
式(shì)中,G為室內(nèi)人員的發(fā)塵量(liáng)[pc/(m3.min)];
q為(wéi)室(shì)內人(rén)員密度(人(rén)/m3);
β為勞動強(qiáng)度(dù)係(xì)數(shù),一般為5,強度高為(wéi)7,強度(dù)低(dī)為3。
6,FFU的送風(fēng)含塵濃度(dù)
確定了FFU的過濾效(xiào)率(shuài)和新(xīn)風(fēng)機組的過濾效(xiào)率後(hòu),可(kě)由(yóu)下(xià)式(shì)計(jì)算FFU的(dí)送風含塵濃(nóng)度。
式中(zhōng),Ns為FFU的(dí)送風(fēng)含塵(chén)濃度(dù)(pc/L);
S為循環(huán)風(fēng)(回(huí)風)的(dí)比例(lì);
αFFU 為(wéi)FFU對(duì)粒徑≥0.5um塵粒的計(jì)數(shù)總效率;
αc為新(xīn)風機組粗效空氣過濾(lǜ)器對(duì)粒(lì)徑≥0.5um塵粒(lì)的(dí)計(jì)數總效(xiào)率;
αz為新風機組(zǔ)中效(xiào)空氣(qì)過(guò)濾(lǜ)器(qì)對粒(lì)徑≥0.5um塵(chén)粒的(dí)計(jì)數總效(xiào)率;
αm為新(xīn)風機組末(mò)級空氣過濾器(qì)對粒徑(jìng)≥0.5um塵粒(lì)的計(jì)數總效率(shuài);
Nr為回風濃度(pc/L),工(gōng)程(chéng)設計(jì)計算時可(kě)采用(yòng)室內平(píng)均(jūn)含(hán)塵濃度(dù)N;
M為(wéi)大氣塵濃(nóng)度(pc/L)。
7,根據潔淨室(shì)含(hán)塵濃度計(jì)算(suàn)換氣(qì)次數
潔(jié)淨室(shì)的(dí)換(huàn)氣次數可根(gēn)據(jù)其(qí)含(hán)塵(chén)濃度采(cǎi)用下式計(jì)算(suàn):
式中,nc為潔(jié)淨室(shì)含(hán)塵濃(nóng)度(dù)計算(suàn)的(dí)換氣(qì)次數(次/h);
N為(wéi)潔(jié)淨(jìng)室要(yào)求達(dá)到的含塵濃(nóng)度(pc/L);
Ψ為潔淨室(shì)不(bù)*分布(bù)係(xì)數。
比(bǐ)較(jiào)nc和(hé)n1,取其(qí)中大值作為(wéi)確(què)定的(dí)換氣次數(shù)。如(rú)果選(xuǎn)用了nc,還(huán)要(yào)重新確定(dìng)FFU的台數。
潔淨室(shì)不(bù)*分(fēn)布係(xì)數(shù)(頂送風口) 