半導(dǎo)體廠節(jié)能專題

1、半導(dǎo)體廠節(jié)能專題半導(dǎo)體廠耗能指標(biāo)之建立D;PXsv 0R 9os,a壹、        前 言0g9 _x*Dx 貳、        理論及實(shí)測(cè)說(shuō)明%I&9Yr(?9enpj0S,| 參、        結(jié)果與討論9dK*AK Wvpy&s 肆、        制程冷卻水的節(jié)能(實(shí)例說(shuō)明)$ u&qs&v4Svn 伍、        結(jié) 論!NU;J'we2

2、nr陸、        參考文獻(xiàn) Z&apK.:*MT:K6I2eb 臺(tái)北科技大學(xué)冷凍空調(diào)研究所林洋閔、胡石政 &!r;Yke.e 臺(tái)北科技大學(xué)機(jī)電整合研究所吳振旭 uG;g3D &i%8W)h;cH0S 就半導(dǎo)體廠而言，了解耗能指標(biāo)對(duì)于節(jié)約能源的執(zhí)行是非常重要的，因此本文特別針對(duì)半導(dǎo)體廠建立一個(gè)能源分析的模型，將此模型應(yīng)用于一個(gè)每年投片量約為420,000片的標(biāo)準(zhǔn)8吋DRAM廠，介紹其廠務(wù)系統(tǒng)的耗能指針研究，包括冰水系統(tǒng)、外氣系統(tǒng)、循環(huán)空氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、制程冷卻水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)及超純水系統(tǒng)，并以實(shí)際的節(jié)能改善例子

3、說(shuō)明能源指針的功用和節(jié)能的效益。 8x!Dq5zV$ 1h IO0C?nfEA&i,U高科技產(chǎn)業(yè)是目前臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)之主要?jiǎng)恿?，其中尤以半?dǎo)體晶圓制造及光電工業(yè)為主軸，并帶動(dòng)封裝測(cè)試及光電周邊產(chǎn)品制造等產(chǎn)業(yè)，最近更延伸至生物科技產(chǎn)業(yè)。一般人常誤以為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)既然是高科技產(chǎn)業(yè)，一定是省能工業(yè)，事實(shí)上，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)耗能相當(dāng)龐大，一般而言冷凍容量達(dá)10,000RT之商用空調(diào)標(biāo)的物相當(dāng)少，但一座八吋晶圓廠之冷凍容量往往就已接近10,000 RT。而且由于晶圓制造與光電工業(yè)之附加價(jià)值高，能源費(fèi)用占整體生產(chǎn)成本之比例低，導(dǎo)致廠務(wù)普遍養(yǎng)成產(chǎn)能至上、工程進(jìn)度為重之認(rèn)知，在高可靠度之電能供應(yīng)下便鮮少注意到節(jié)約能

4、源。Q%Hm-Ds-y!F 高科技產(chǎn)業(yè)之耗電量驚人，并且為了因應(yīng)制程和產(chǎn)品的良率，電力質(zhì)量要求甚高，因此形成科學(xué)園區(qū)與一般工業(yè)區(qū)截然不同之用電特性，即高用電成長(zhǎng)、高供電質(zhì)量、高用電負(fù)載密度及高產(chǎn)值的特質(zhì)。臺(tái)灣得以享用數(shù)十年之廉價(jià)電力，未來(lái)將因世界性二氧化碳排放量之管制而成為歷史，各高科技產(chǎn)業(yè)如不力行節(jié)能減廢，除必須負(fù)擔(dān)高額電費(fèi)外，甚至?xí)媾R貿(mào)易制裁的問(wèn)題。1 a9Y o+w"W9%Y_   以某半導(dǎo)體工廠為標(biāo)的，其無(wú)塵室(clean room)面積為11,182m2 (生產(chǎn)區(qū)Fab為8,717m2)，晶圓(wafer)尺寸為200mm，滿載月產(chǎn)256M DRAM3

5、5,000片。此規(guī)模的半導(dǎo)體工廠單位耗能量是以廠務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)(Facility Monitoring System；FMS)的信息為基礎(chǔ)，搭配現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際量測(cè)平均值，以計(jì)算出換算系數(shù)。至于制程區(qū)(process area)與設(shè)備保養(yǎng)區(qū)(machine maintain area)方面，雖然生產(chǎn)裝置的負(fù)荷各有差異，但是均可由單位耗能的方式進(jìn)行計(jì)算。 q"O.ZL1m 另外，溫度的量測(cè)方法是取溫濕度計(jì)不同之10個(gè)時(shí)間點(diǎn)量測(cè)A、B、C、D、E等狀態(tài)點(diǎn)(參閱圖1)及排氣溫度，并取其平均溫度。而風(fēng)速的量測(cè)則是以風(fēng)速計(jì)量測(cè)濾網(wǎng)風(fēng)機(jī)模塊(Fan Filter Unit，F(xiàn)FU)下方之風(fēng)速，以計(jì)算每個(gè)FF

6、U實(shí)際出風(fēng)速度，進(jìn)而推算出整廠的循環(huán)風(fēng)量和換氣次數(shù)。 id i8me6J!D0x1D mA Z*A w"Tp!r0T圖1. 無(wú)塵室各種熱負(fù)荷模型 W!A#u#iK Sw:tP r#Oa&e一、Fab內(nèi)部負(fù)荷計(jì)算模式&K,MJRYrA iUequpO3C該半導(dǎo)體廠系統(tǒng)架構(gòu)由13部滿載為78,000 CMH 之外氣空調(diào)箱(MAU)供應(yīng)，內(nèi)部循環(huán)則為FFU系統(tǒng)。無(wú)塵室送風(fēng)溫度為22±2，相對(duì)濕度約等于43±5 %，吸收Fab 和機(jī)臺(tái)發(fā)熱以及無(wú)塵室制程設(shè)備(Facility)發(fā)熱后，與外氣風(fēng)管送入之低溫新鮮外氣混合，再經(jīng)過(guò)干盤(pán)管(Dry Coil)冷卻后至

7、無(wú)塵室FFU上方(TRUSS)，再藉由FFU系統(tǒng)送入無(wú)塵室內(nèi)。Dry Coil主要功能為調(diào)整控制無(wú)塵室溫度，如圖1所示，由無(wú)塵室內(nèi)各狀態(tài)點(diǎn)及風(fēng)量來(lái)計(jì)算無(wú)塵室內(nèi)部的負(fù)荷；圖2則為排氣負(fù)荷風(fēng)車耗電分布圖。 p7S:fZ8W&_/t,4fL)UN-i e 圖2. 排氣負(fù)荷風(fēng)車耗電分布圖6 _P$V2V H&r二、設(shè)備發(fā)熱的空調(diào)耗能$mA7C_;j:scgQD_j5U:0i5N 設(shè)備發(fā)熱的空調(diào)耗能包括：1.裝置發(fā)熱的室內(nèi)負(fù)荷所消耗的空調(diào)能源； 2.無(wú)塵室內(nèi)維持清凈度所需之除塵系統(tǒng)空調(diào)能源。除此之外，空調(diào)除塵方式以FFU方式計(jì)算每個(gè)空調(diào)耗能，最后再計(jì)算含除塵機(jī)器的設(shè)備發(fā)熱空調(diào)耗能。生產(chǎn)機(jī)

8、臺(tái)包括蝕刻(Etching)、薄膜(Film)、黃光(Photo)、擴(kuò)散(Diffusion)及其它等，一天輸入電力總共為176,808kWh，裝置總發(fā)熱量為7,367kW。于裝置負(fù)荷中，室內(nèi)負(fù)荷占36.6%(2,697.6kW)、冷卻水負(fù)荷占56.6%(4173.8kW)、排氣負(fù)荷占6.7%(495kW)，以此換算裝置的發(fā)熱密度是309.4 W/m2(室內(nèi)負(fù)荷：2,697.6 kW / 生產(chǎn)區(qū)Fab的面積：8,717 m2)，圖3為設(shè)備熱負(fù)荷比例示意圖。tu'-_W,zr;H"Qb3T*?M;K n!i圖3. 設(shè)備熱負(fù)荷比例示意圖2t D0B2|? U-j(Y F-E L8

9、ss,y 若以冷卻塔、冷卻水幫浦及冰水機(jī)的耗電量除以冰水機(jī)的負(fù)荷(RT)，經(jīng)單位換算后得到夏季和冬季的每單位冷卻負(fù)荷的耗能數(shù)據(jù)，如表1。ATW V4i/?!NJw!uG-WS)ey(i 表1. 夏季和冬季每單位冷卻負(fù)荷之耗能數(shù)據(jù)%i Z QnUz+AC2z4sQ 三、裝置發(fā)熱負(fù)荷的詳細(xì)項(xiàng)目wfH0JR)N!E4K,: CBr5XW         1.冷卻能源                   'o)z7c3_Wg9"

10、;t                  如前面所述，裝置的室內(nèi)發(fā)熱負(fù)荷為2,697kW，其是以顯熱處理專用的干盤(pán)管，如表1所示，夏季時(shí)每kW冷卻負(fù)荷所需要之電力能源是0.257kW，因此除去裝置發(fā)熱(室內(nèi)發(fā)熱)之動(dòng)力則為：2,697kW × 0.257kW693.1kW。                  Z"E ku(q J%e    

11、     2.清凈度別之空調(diào)能源                   s!q F D8k P                 FFU相關(guān)耗能及狀態(tài)如表2所示。 1Um#$yF bhsj 表2. 干盤(pán)管/ 濾網(wǎng)風(fēng)機(jī)模塊狀態(tài)表(d8flv._         FFU方式的清凈度別空調(diào)能源有必要考慮到以下兩點(diǎn)：A.運(yùn)送清凈空

12、氣的運(yùn)送動(dòng)力(kW)；B.須冷卻FFU本身發(fā)熱部分的能源。清凈度別之空調(diào)能源經(jīng)過(guò)整理后其結(jié)果如表3所示。7cFdi8?!q P_g HJ,trV)a表3. 濾網(wǎng)風(fēng)機(jī)模塊能源使用表FY/ G2T8H*QA Mk7r-GE4h        清凈度分為Class 1、Class 1000等二種場(chǎng)合，由FFU的臺(tái)數(shù)與無(wú)塵室的樓地板面積試算FFU方式的空調(diào)能源使用狀況。Class 1區(qū)域：總樓地板面積為2,341m2，F(xiàn)FU安裝臺(tái)數(shù)為3,117臺(tái)；Class 1000區(qū)域：總樓地板面積為8,841m2，F(xiàn)FU安裝臺(tái)數(shù)為4,153臺(tái)，結(jié)果如表4所示。b3|'

13、;y+L +AFqj8Jw9VP0c)v+F 表4. 等級(jí)1與等級(jí)1000之濾網(wǎng)風(fēng)機(jī)模塊能源比較表kY8P*_KX? "Xd07OnW四、外氣處理能源 O5M*Tt Q? r.為對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體制造裝置的排氣，有必要將外氣進(jìn)行處理后引入無(wú)塵室。這一項(xiàng)是將外氣溫濕度條件調(diào)整所需的冷卻負(fù)荷與引入無(wú)塵室所需的運(yùn)送能源分開(kāi)計(jì)算。外氣處理方面，于夏季冷卻除濕至室內(nèi)露點(diǎn)溫度，冬季則于加熱后進(jìn)行水霧加濕，其夏季、冬季最大(冷卻除濕、加熱、加濕)負(fù)荷如圖4、5所示。5pO3Xw'm dq&r%z 上述是夏、冬兩季的最大負(fù)荷，MAU負(fù)荷以90年1月91年2月外氣最高與最低數(shù)據(jù)計(jì)算(MAU入口

14、外氣數(shù)據(jù))，作為每單位外氣量的能源換算系數(shù)，結(jié)果如表5所示。圖4、5為MAU在夏季及冬季冷卻除濕與加濕的空氣線圖(O為外氣狀態(tài)、A為外氣空調(diào)箱出風(fēng)口的狀態(tài)、S為外氣與空調(diào)箱之混合點(diǎn))。 a'.x.GjAX5L4vWd1lyx3PZ&N 圖4. 夏季冷卻除濕空氣線圖(t7t,?o9a.y4C+KoTHDJB3N'w 圖5. 冬季加熱加濕空氣線圖*K7j YM j   j9n C$u fmV 表5. 每單位外氣量的能源系數(shù)0lR)W9s0bC&j,O 五、運(yùn)送能源 k-7inEN%k#n w5x MAU的靜壓為1,234Pa，風(fēng)扇效率為0.6，以

15、動(dòng)力計(jì)算的式子算出：5e muu9QX (1,234 Pa × 1 m3/s) / (1,000 × 3,600 × 0.6)0.00057kW/m3 0_ OV'V/Z 六、排氣處理的運(yùn)送能源/C#o p j,以Acid、General、Alkaline及Solvent四種排氣來(lái)計(jì)算，結(jié)果如表6所示。:mK.y$H a m9rtxb WRWQz*yGn 表6. 排氣耗能表*TH8u*nBV(UWy七、壓縮空氣供給能源 w wu G7E 以水冷oil-free centrifuge型壓縮機(jī)進(jìn)行每容量所需能源的計(jì)算，其結(jié)果如表7所示。 Z2&x)E

16、i GMi;n$vN G -t!qJ表7. 壓縮空氣耗能表/u h9i3W3Vn 八、制程冷卻水的制造及運(yùn)送能源;Zd'h4K,U5e7v_ 冷卻水的制造、運(yùn)送能源計(jì)算方式及整理結(jié)果如表8所述。 #Z8t0I#rr (f*K9g2Wy 表8. 制程冷卻水耗能表6o4zx$iE7(Wn 九、無(wú)塵室平均單位耗能#Lx.sfg-6W7R 無(wú)塵室平均單位耗能的整理結(jié)果如表9，其數(shù)據(jù)(1.35 kW/m2)和胡【參考文獻(xiàn)1】所調(diào)查之結(jié)果相近，和日本之調(diào)查資料(1.21.5 kW/m2)有些許差異【參考文獻(xiàn)2】。 A-j&M&b/p&q8QgtCe*M R% iF4d)iN

17、0?表9. 本半導(dǎo)體廠平均耗電量e4LJ q;R 以上之能源換算系數(shù)經(jīng)過(guò)整理后如表10所示。由各系數(shù)與工廠的各項(xiàng)目規(guī)格可概算出工廠的能源消費(fèi)，提供作為半導(dǎo)體廠能源消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)(Bench Mark)的數(shù)據(jù)。6tTv e AA Em*_I)wxc;hz表10. 半導(dǎo)體廠耗能指標(biāo)  _Bv4Y9H"z+SEu*X #T)TO#F,RH7N Q(一、原先系統(tǒng)概況3m8E/evjW&K此制程冷卻水為開(kāi)放系統(tǒng)，如圖6所示，冷卻水供給溫度為17.8，回水溫度21，溫度差為3.2，揚(yáng)程為56m，使用點(diǎn)要求壓力大于4.1kg/cm2 ，冷卻水量則為1,121.9m3/hr(1

18、8,700LPM)；冷卻容量為18,700×3.2×603,590,400kcal/hr1,187.3RT。&rw)kpF 9L1Q0W7Ak r2i圖6. (開(kāi)回路系統(tǒng))制程冷卻水架構(gòu)V!I"mrk(P9e5Ap3c 冷卻水幫浦額定電壓3相480V，額定電流為106安培，全部八臺(tái)幫浦運(yùn)轉(zhuǎn)受變頻器控制，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為51.4Hz，每日總耗電量為10,733kWh。由于熱交換器的溫度差T只有3.2，遠(yuǎn)小于原設(shè)計(jì)值溫度差的5(IN：18、OUT：23)，由此可知冰水的水量過(guò)大；而且?guī)推謸P(yáng)程為54m(見(jiàn)圖7)，如能將開(kāi)放系統(tǒng)改成密閉系統(tǒng)，如圖8所示，則可以充份利用密

19、閉系統(tǒng)的回水壓力減低幫浦的揚(yáng)程，如此可降低冷卻水的流量，減少管路損失，加大冷卻水的溫度差，進(jìn)而節(jié)省電費(fèi)。9Aj"O2oy*w$G$a)S! 圖7. 開(kāi)回路系統(tǒng)提升揚(yáng)程Md3gf6cpr1OAA$VX I!2S&圖8. (閉回路系統(tǒng))制程冷卻水架構(gòu)FS v6x/CY't u*Wk:i_D i 二、改善后狀況.hHP(zJD +E3Y#n4k4Bc$wj將原先水槽移至Fab棟頂樓做制程冷卻水(PCW)系統(tǒng)補(bǔ)水用，并請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備人員配合，逐步調(diào)整系統(tǒng)壓力，幫浦提升的揚(yáng)程由原來(lái)的54m降至34m，如圖9所示。幫浦由原先的八臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)減為六臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為48.8Hz，每日總耗電量

20、為6,816kWh，平均流量為878.4m3/hr(14,640 LPM)，冷卻水供給溫度為18，回水溫度22，溫度差T為4.0，冷卻容量為14,640LPM×4.0×603,601,440kcal/hr1,161.9 RT，與原先的1,187.3RT相差了25.3RT。假設(shè)設(shè)備所需的冷卻容量不變，則這25.3RT的冷卻容量就平白消耗在管路的磨擦損失、幫浦的發(fā)熱及在Fab內(nèi)輸送時(shí)所吸收的熱量等地方。Cv%h#wnJ;m2m.y,ssNY j!#|X0z?-g h圖9. 閉回路系統(tǒng)提升揚(yáng)程$W/b:Ts3k.Bn'wMFO9WE6W Q-MP6S 三、冷卻水節(jié)能改善后

21、節(jié)省電費(fèi) o%UR"Lv"p&SW冷卻水于實(shí)施節(jié)能改善后，每年可節(jié)省的電費(fèi)為：(10,7336,816)×365×1.7NTD/kWh(2002年平均購(gòu)電成本)2,430,498元。若節(jié)約電力折算成二氧化碳量，以1999年我國(guó)二氧化碳排放總量為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)【參考文獻(xiàn)3】，能源部分(火力發(fā)電)總排放量為106,583.67千公噸，臺(tái)灣電力公司1999年總發(fā)電量為1,565億度【參考文獻(xiàn)4】，其中火力發(fā)電占55.3%，等于865.445億度；          9rlAp;h   &#

22、160;     以此換算每一kW二氧化碳產(chǎn)生量：          Yk:K4X3D_Mh8I         106,583.67千公噸/865.445億度0.123kg/kW。          N)yx*Z2o%*|W,jK         節(jié)約電力折算成二氧化碳減少量：          W Ae$Fn%M&

23、#160;       (10,7336,816)×365×0.123/1,000175.8噸/年。VJ X7i#Ird qY 1g7jH:J+p I5K四、制程冷卻水的制造及運(yùn)送能源(重新計(jì)算)+n"S/ii-f(p(S UX冷卻水負(fù)荷是4,174.8kW，冷卻水供給溫度為18，溫度差T為4.0時(shí)，冷卻水量則為938.4m3/hr(15,640LPM)，每日總耗電量為6,816kWh。冷卻動(dòng)力是以每冷卻負(fù)荷(kW)所需之電力能源0.257計(jì)算，故制造水所需的能源成為4,174.8kW×0.2571,072.7kW；另外，運(yùn)

24、送水幫浦的動(dòng)力是6,816/24284kW，故總動(dòng)力是1,356.7kW，因此冷卻水的制造、運(yùn)送能源為：/l: R8$t O!e!z 1.單位流量的動(dòng)力：1,356.7kW/938.4m3/hr1.44(kWh/m3)。rIzl"cHV)A&T 2.單位熱量的動(dòng)力：1,356.7kW/4,174.8kW0.34。7yi1*F1熱量的動(dòng)力總動(dòng)力÷冷卻水負(fù)荷，整理結(jié)果如表11所示。注意改善后的單位流量動(dòng)力1.44(kWh/m3)較改善前的1.35(kWh/m3)大（見(jiàn)表10），此乃因改善后系統(tǒng)總流量變?。ㄓ?,121m3/h降為878.4m3/h）之故。'kZD

25、FPvj0dv4I4Z7T 表10. 半導(dǎo)體廠耗能指標(biāo)a9mN3(M*O K#X-_I(_ 表11. 制程冷卻水耗能表(改善后)cJ'P O/l.a 9dF%nnK1c;X-N本研究成功地發(fā)展一套半導(dǎo)體廠的耗能分析模式，并確認(rèn)一典型8吋DRAM廠的各項(xiàng)能源消耗基準(zhǔn)值(如表10所示)，此成果可作為各種節(jié)能措施成效的基準(zhǔn)值，另外具有實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)成效的節(jié)能措施亦詳細(xì)說(shuō)明其節(jié)能成效，并予以量化，此部分可作為爾后各廠節(jié)能措施之參考。 .M R,Fgm 1.        S.C. Hu and Y.k. Chuah, “Power consumption of

26、 semiconductor fabs in Taiwan energy ”, 2003.pp.895-907。K "P)VxqL3hJ 2.        Japan Mechanical Assocairion, Energy consumption survey report, 1991。:/y.#c4kt 3.        url(/url氣候變化綱要公約網(wǎng)站4.        url(/url臺(tái)灣電力公司)。p#Ze1R5.    &

27、#160;   M. C. Williamson Energy efficiency in semiconductor manufacturing: a tool for cost savings and pollution prevention, Semiconductor Fabtech - 8th edition 1999。(y/MY|*qh!s.G 6.        Pei Phyllis, 1997 International energy project status, Presentation to SIA EHS Summit

28、, Milan Italy, June 23-25, 1997。6Z5D,T#bQ9M4|PUko 7.        Semiconductor Industry Association, Roadmap for the semiconductor manufacturing industry, 1997, p155。(O8GHfJ)naN8.        蔡尤溪、王文博、胡石政與柯明村，臺(tái)南科學(xué)工業(yè)園區(qū)節(jié)約能源之評(píng)估，國(guó)科會(huì)88年度委托研究計(jì)劃，88年6月。r4Is#?MI 9.    &

29、#160;   胡石政，高科技產(chǎn)業(yè)耗能耗電研究，國(guó)科會(huì)89年委托計(jì)劃，JULY 2000。!a Kr(V7tX10.        蔡俊宏，潔凈室的發(fā)展趨勢(shì)與微環(huán)境系統(tǒng)之應(yīng)用，中國(guó)冷凍空調(diào)雜志，第46期11.        臺(tái)灣電力公司電價(jià)表，OCT 2002版url(/url中國(guó)石油液化石油氣事業(yè)部)。qQC?6s;W,cL:H :EM.v? EQMST)8S.i 本帖最后由 hhnec 于 2007-3-31 15:07 編輯 /i hhnec 發(fā)表于 2007-3-31 12:31高科技廠房排氣系統(tǒng)

30、節(jié)能壹、        前 言tcn ND h'rt 貳、        排氣系統(tǒng)節(jié)能原理X_ |R5t/C)*c#K參、        排氣設(shè)計(jì)與監(jiān)控整合系統(tǒng) u&iI:z wSB/Kw肆、        結(jié) 論/FA k"?/w,T0v5x0伍、        參考文獻(xiàn)o(t/G,f:I'q 工業(yè)技術(shù)研究院環(huán)境與安全衛(wèi)生技術(shù)發(fā)展中心 / 黃建平 *dE$y a

31、3Y7A/o-Rg1rZ"bN5S5s 在現(xiàn)有的半導(dǎo)體與光電等產(chǎn)業(yè)之高科技廠房中，其廠務(wù)系統(tǒng)內(nèi)之制程排氣系統(tǒng)通常具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性與極大的變動(dòng)性，往往建廠時(shí)期的初始設(shè)計(jì)值或是某個(gè)時(shí)間內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)值常常無(wú)法代表現(xiàn)有排氣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的特性，因此，造成排氣系統(tǒng)的不良運(yùn)轉(zhuǎn)與能源浪費(fèi)。本文將描述如何有效利用制程排氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝，以掌握整體運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)況，進(jìn)而采用正確的控制模式與適當(dāng)?shù)恼{(diào)整方式來(lái)修正系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，最后達(dá)到有效節(jié)省能源的目的。 半導(dǎo)體與光電廠的制程具有階段性擴(kuò)充產(chǎn)能、隨訂單變化制程、連續(xù)生產(chǎn)及高度控制制程環(huán)境的特性，從開(kāi)始量產(chǎn)到產(chǎn)能滿載的排氣需求變化很大，排氣系統(tǒng)的性能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有相當(dāng)程度

32、的影響。目前在科學(xué)園區(qū)內(nèi)，幾乎各廠都是以產(chǎn)能達(dá)到滿載時(shí)的排氣需求來(lái)設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)，產(chǎn)能未達(dá)滿載時(shí)就藉由變頻器改變馬達(dá)電源的頻率，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速至滿足生產(chǎn)所需排氣量，同時(shí)盡量節(jié)省能源。s8w$D"Z,Z 然而許多案例顯示，排氣系統(tǒng)的性能與安全問(wèn)題一直困擾著廠方，不論是無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)量，或是因?yàn)橹瞥绦枨蟛煌艢夥植疾焕硐朐斐膳艢饬窟^(guò)大與不足，亦或是付出龐大的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)成本等問(wèn)題。另外，在建廠二至三年之后，因管路及設(shè)備的老化、長(zhǎng)時(shí)期的腐蝕與粉塵累積阻塞，以及產(chǎn)能擴(kuò)充機(jī)臺(tái)增加的情形下，常發(fā)生機(jī)臺(tái)或處理設(shè)備的風(fēng)量或靜壓不足，引起機(jī)臺(tái)或設(shè)備當(dāng)機(jī)，產(chǎn)生安全衛(wèi)生或是產(chǎn)品良率的問(wèn)題，嚴(yán)重的則會(huì)在管內(nèi)

33、或Local Scrubber內(nèi)起火引起火災(zāi)爆炸危害，使得風(fēng)險(xiǎn)性相對(duì)提高。9e:X3z0g-W 故整體來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體與光電廠的排氣系統(tǒng)最關(guān)心的就是安全與效率的問(wèn)題，如何讓排氣系統(tǒng)能在安全狀態(tài)下高效率運(yùn)作是每個(gè)半導(dǎo)體廠殷切盼望的。基于以上的種種問(wèn)題，解決之道除了利用量測(cè)的方法來(lái)加以分析調(diào)整外，最有效的方法仍是利用排氣監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，畢竟藉由量測(cè)的方法來(lái)判定排氣系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)只是一時(shí)之間的情形，而且量測(cè)的工作不僅費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，高處的量測(cè)作業(yè)更具有危險(xiǎn)性，因此對(duì)于變幻莫測(cè)的半導(dǎo)體與光電廠之制程排氣系統(tǒng)，利用可隨時(shí)掌握狀況的監(jiān)控系統(tǒng)才是所有問(wèn)題的解決之道。e:f#f4M  

34、W7V u tH;要達(dá)到排氣系統(tǒng)節(jié)能可以從降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力、降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量及提高風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率三個(gè)方面著手。在排氣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，其電能的消耗若排除處理設(shè)備的耗能外，真正會(huì)導(dǎo)致能源消耗的地方也只有排氣系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)本身，所以若要達(dá)到節(jié)能的目的就必須了解風(fēng)機(jī)耗能的原理。通常風(fēng)機(jī)的效率可以由下列的經(jīng)驗(yàn)公式一窺端倪：0x8dK3'q2   (_.a,S% P從以上的說(shuō)明可知，若要降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的消耗電量，則必須有效降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)馬力數(shù)，而降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)馬力數(shù)則有以下三個(gè)方法：8JYe m ejG%_9X Q/_"q0F4v 一、降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力+TJ NBa+Yd6XR

35、IS+| 風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的除了要提供一定的風(fēng)量外，最重要的就是要克服排氣系統(tǒng)中所有組件的壓損，包含機(jī)臺(tái)的入口損失、輸送管路的摩擦損失、處理設(shè)備的壓損、風(fēng)機(jī)本身的系統(tǒng)效應(yīng)以及廢氣排放煙囪的摩擦與出口損失等。而要降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的壓力時(shí)，就必須藉由正確且精細(xì)的設(shè)計(jì)以及優(yōu)良的施工質(zhì)量，才可有效達(dá)到低壓損的運(yùn)轉(zhuǎn)目標(biāo)。但是該部份的方法應(yīng)在建廠初始設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到，若是到了實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)階段才考慮到要降低運(yùn)轉(zhuǎn)的壓損時(shí)，則所花費(fèi)的修改成本通常極為龐大，除非在已影響到制程或安全等情況下且別無(wú)他法時(shí)，才可采用此法，而且應(yīng)在修改前作詳細(xì)的量測(cè)、評(píng)估與設(shè)計(jì)，以免花了錢(qián)亦得不到預(yù)期或明顯的效果。由于此方法屬于建廠時(shí)的設(shè)計(jì)或修改管路

36、時(shí)的考慮，因此本文中不再多作介紹。o!GNR)Ji &fZa#ftU1n;_二、降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量"J,FG!N p?,g;g Vu&z 排氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量規(guī)格通常在建廠初期即根據(jù)機(jī)臺(tái)的需求風(fēng)量加總后決定，為了確保實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)后不會(huì)有風(fēng)量不足的問(wèn)題，所以必定會(huì)取相當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，例如1.10、1.15、1.20或更高，然而這也導(dǎo)致廠務(wù)人員在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)后采用極為保守的控制方式。但排氣風(fēng)量過(guò)高造成的能源浪費(fèi)不只是排氣風(fēng)機(jī)本身的電能消耗過(guò)多而已，因?yàn)榕艢獾娘L(fēng)量過(guò)多時(shí)，相對(duì)地空調(diào)側(cè)所需的補(bǔ)充外氣亦需大量的加入，以維持無(wú)塵室內(nèi)的正壓要求，但因?yàn)闊o(wú)塵室溫濕度的嚴(yán)格要求，補(bǔ)充外氣便需經(jīng)過(guò)相當(dāng)耗能

37、的處理后才可送至無(wú)塵室中，而這些處理、輸送等設(shè)備所須消耗的能源保守估計(jì)約為單純排氣風(fēng)機(jī)耗能的二十倍左右。因此，如何降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量將是排氣節(jié)能最重要的方法，而其詳細(xì)的運(yùn)作模式將在后續(xù)的內(nèi)容中加以敘述。Z Cjld,R 三、提高風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率a*cWOp n+v'i*?,pEW雖然風(fēng)機(jī)的選用在建廠初期的設(shè)計(jì)階段即會(huì)經(jīng)過(guò)一定的程序來(lái)決定，包括風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力與設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量，然而設(shè)計(jì)的優(yōu)劣、制程的變動(dòng)、產(chǎn)量的擴(kuò)充等因素都會(huì)直接或間接影響到風(fēng)機(jī)實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)，即使在變頻器的控制下，其與原始的設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)或系統(tǒng)特性曲線都可能有大幅度的偏移。尤其當(dāng)多臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)時(shí)，因?yàn)轱L(fēng)箱(Header)前后之排氣管路

38、與風(fēng)機(jī)配置情形的差異，導(dǎo)致每臺(tái)風(fēng)機(jī)的抽氣量與運(yùn)轉(zhuǎn)壓力都不相同，此時(shí)若利用相同的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，則各臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率必定會(huì)有相當(dāng)?shù)牟町愋?，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致部分的風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率偏低，造成能源的浪費(fèi)。因此，若要避免此種現(xiàn)象產(chǎn)生，則有效的風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)與適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)控制模式便成為最重要的議題，相關(guān)的理論與詳細(xì)的實(shí)施方法將于后續(xù)內(nèi)容中敘述。$p F(S+wHrO%n'K(R#B U!E T 制程排氣整合系統(tǒng)的主要目的在使廠內(nèi)排氣系統(tǒng)達(dá)到安全、效能提升與擴(kuò)充容易的目的，進(jìn)而促使制程良率提高與整體運(yùn)轉(zhuǎn)成本下降。工研院現(xiàn)有發(fā)展中的制程排氣設(shè)計(jì)與監(jiān)控整合系統(tǒng)整體架構(gòu)大致可分為管路監(jiān)控、風(fēng)機(jī)監(jiān)控、管路設(shè)計(jì)及裝機(jī)查核四個(gè)部

39、分，其程序整體架構(gòu)可參考圖1所示，而硬件的架構(gòu)則可參考圖2所示，相關(guān)說(shuō)明如下。GJ+N,T"q L$F_   (.O(Tj&PB|圖1. 排氣設(shè)計(jì)與監(jiān)控整合系統(tǒng)架構(gòu)fLa.X Vm3hJRg'c8/CCR 圖2.排氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件架構(gòu)g?,dow!h:LzOK8s?IU 一、管路監(jiān)控系統(tǒng)6IW5R*;m.Y #D6Yd3sMky7DS 含一次配與二次配之管路流量(動(dòng)壓)、靜壓、溫度及濃度等之監(jiān)測(cè)，可有效判斷機(jī)臺(tái)或管路異常狀況以及提供排氣系統(tǒng)分析的重要數(shù)據(jù)。另外，針對(duì)重要的機(jī)臺(tái)或所有的管路系統(tǒng)，皆可以藉由風(fēng)門(mén)角度的控制來(lái)達(dá)到流量的調(diào)整與能源的節(jié)省。因此

40、，藉由管路監(jiān)控系統(tǒng)的有效運(yùn)作將可達(dá)到風(fēng)量降低的目的。8/z,B(x3o管路監(jiān)控系統(tǒng)主要包含了機(jī)臺(tái)側(cè)二次配管靜壓與溫度監(jiān)測(cè)、次主管尾端靜壓監(jiān)測(cè)或上游端靜壓與流量監(jiān)測(cè)以及主管靜壓監(jiān)測(cè)等。在次主管的靜壓與流量監(jiān)測(cè)主要目的有二：一為有效獲知該次主管之粉塵堵塞情形，另一為建立管路靜壓背景值以作為日后機(jī)臺(tái)擴(kuò)充之參考與風(fēng)門(mén)調(diào)整之依據(jù)；而主管路的靜壓監(jiān)測(cè)布點(diǎn)則有助于整體系統(tǒng)的情勢(shì)分析，能更精確的獲得系統(tǒng)阻塞位置。本監(jiān)控系統(tǒng)的主要畫(huà)面可參考圖3所示。.f+y1jJaf8J   o9zZ,B"D,k*9 圖3.管路監(jiān)控系統(tǒng)示意圖jz'!W rW!F m+U3Ic7ix3Va

41、排氣系統(tǒng)的定期量測(cè)與檢驗(yàn)有其必要性，尤其是產(chǎn)能與需求風(fēng)量的關(guān)系唯有仰賴定期的量測(cè)才有評(píng)估的依據(jù)，因此如果可以直接利用適當(dāng)?shù)能浻布嘟Y(jié)合之監(jiān)測(cè)設(shè)施，不僅可以省卻工程師定期量測(cè)的工作，亦可以有效的隨時(shí)紀(jì)錄管路變化情形，并更加精確的估算出產(chǎn)能與排氣量的關(guān)系，進(jìn)一步確保系統(tǒng)備用量能可以滿足未來(lái)產(chǎn)能擴(kuò)大時(shí)之需要。5tK G!.i H/H 由于排氣系統(tǒng)的變化性極大，故常需要藉由管路的流量與靜壓量測(cè)來(lái)分析系統(tǒng)特性，但是因?yàn)樗枨蟮牧繙y(cè)數(shù)據(jù)繁復(fù)，若是采用人工的量測(cè)方式往往需要消耗相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，而所量測(cè)的數(shù)據(jù)誤差亦隨著時(shí)間的變化而加大，因此采用適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)設(shè)備即可有效的以低成本、高價(jià)值的方式獲取所需的信息。d3t?

42、y,E,J7U_針對(duì)次主管的流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可將各管路的配置機(jī)臺(tái)需求流量鍵入事先建立的管路流量需求數(shù)據(jù)庫(kù)中，并藉由實(shí)際的流量監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)值交叉比對(duì)，進(jìn)而調(diào)整管路風(fēng)門(mén)開(kāi)度以達(dá)到節(jié)能的目的，其管路調(diào)整的方式與流程可參考圖4，至于實(shí)際的調(diào)整控制范圍之百分比可依各廠的特性加以修改，最重要的在于數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與調(diào)整流程的確立。)cY M%wts)iWVSX   X:kn5m4_P 圖4.管路調(diào)整流程 p"#CH8(P6Pnaa*B bE根據(jù)調(diào)查，平均每個(gè)八吋晶圓廠的排氣系統(tǒng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)總風(fēng)量約為10,000CMM，若采用國(guó)內(nèi)的工業(yè)用電收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算(約1.84元/度)，則平均每一個(gè)

43、CMM的排氣風(fēng)量一年的電費(fèi)約需1,000元(需要處理設(shè)備過(guò)濾的排氣分類如毒酸管、堿管及有機(jī)管較高，一般的排氣則較低)。而在半導(dǎo)體與光電廠的良率需求下，通常排氣風(fēng)量的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)值與機(jī)臺(tái)最小需求值相差極大，根據(jù)實(shí)際測(cè)量經(jīng)驗(yàn)差異值約在30%以上，部分更高達(dá)50%以上，因此如果能夠有效降低運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量達(dá)10%，則每年的電費(fèi)將可節(jié)省1,000,000元以上，這還不包括排氣處理設(shè)備、相關(guān)空調(diào)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)成本及因?yàn)榕艢饬繙p少后可降低的補(bǔ)充外氣，預(yù)估至少是單純排氣風(fēng)機(jī)節(jié)能的20倍左右，亦即藉由管路監(jiān)控系統(tǒng)將排氣風(fēng)量有效控制后，每年每個(gè)廠的電費(fèi)可節(jié)省高達(dá)兩仟萬(wàn)元以上。6MdI!g,zE(v(N 8iZ)g!Q $t 二

44、、風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)D0XT+kjp Y8M XH%R Q*+b包含風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)測(cè)與控制、煙囪流量的監(jiān)測(cè)以及處理設(shè)備的壓損監(jiān)測(cè)等，藉5O xy$ls7?7 由風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)可得知風(fēng)機(jī)的效率高低與系統(tǒng)的曲線偏移，并利用頻率修正的控制方式來(lái)達(dá)到效率提升與節(jié)能的目標(biāo)。其中煙囪的流量監(jiān)測(cè)不僅有環(huán)保法規(guī)的要求，利用監(jiān)測(cè)的數(shù)值亦可納入風(fēng)機(jī)分析的輸入?yún)?shù)，以降低其它參數(shù)擷取的需求。另外，有關(guān)處理設(shè)備Central Scrubber等的壓損監(jiān)測(cè)則可判斷該設(shè)備的狀態(tài)，提供異常時(shí)的警報(bào)功能，因此藉由本系統(tǒng)的有效運(yùn)作即可達(dá)成提高風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的目的。:TP"_KT 半導(dǎo)體與光電等高科技廠之制程排氣系統(tǒng)會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)能與

45、制程的變動(dòng)而產(chǎn)生較大的變化，因此提供排氣系統(tǒng)動(dòng)力的后端風(fēng)機(jī)皆會(huì)以一對(duì)一的方式來(lái)搭配變頻器，進(jìn)而控制運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，以改變風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的風(fēng)量與靜壓。至于變頻器的控制模式不外乎利用管路內(nèi)某一點(diǎn)或少數(shù)幾點(diǎn)的靜壓設(shè)定值來(lái)連動(dòng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，會(huì)有不同的地方最多僅止于靜壓設(shè)定點(diǎn)的位置。靜壓設(shè)定點(diǎn)主要有兩種位置：一為接近風(fēng)機(jī)側(cè)的Header或Main Duct，另一為接近機(jī)臺(tái)側(cè)的Sub-main Duct或其End-Cap。茲就其優(yōu)、缺點(diǎn)與適用情形分析如表1。 %Ds|RF5O6dm_表1.風(fēng)機(jī)控制方式比較表 h$+i7b;gw+7LFhko'K X&? j T&6W_ 根據(jù)表1的分析結(jié)果可

46、知，在半導(dǎo)體與光電等廠房之排氣系統(tǒng)大多屬于復(fù)雜性較高的多主管型式，因此其靜壓設(shè)定點(diǎn)的位置應(yīng)以風(fēng)機(jī)側(cè)的Header或Main Duct為佳，這也是大多數(shù)廠選擇此種模式的原因。但是無(wú)論設(shè)定的位置為何，現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)監(jiān)控方式都會(huì)遇到下列的問(wèn)題：?Ae8FXBD9h+h 8NpGH h4*X 1.        當(dāng)產(chǎn)能或制程改變而導(dǎo)致排氣需求量降低或增加時(shí)，無(wú)法有效藉由風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制模式來(lái)調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)頻率以達(dá)到或接近實(shí)際的需求值，也因此常常造成設(shè)備負(fù)責(zé)人員與廠務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)人員間的爭(zhēng)執(zhí)與摩擦。0#p%#fA.f        

47、; l 2.        不同種類的排氣系統(tǒng)需求風(fēng)量皆不相同，通常以一般排氣系統(tǒng)及毒酸排氣系統(tǒng)的用量最大，其次為有機(jī)排氣系統(tǒng)，而堿排氣系統(tǒng)的用量最小，所以各系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)置數(shù)目可從一、兩臺(tái)并聯(lián)到五、六臺(tái)并聯(lián)，甚至有的廠區(qū)單一種類的排氣系統(tǒng)可高達(dá)十臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)的情形，在這種并聯(lián)的方式下，主管與風(fēng)機(jī)匯入口的分布無(wú)法完全平均，因此若將風(fēng)機(jī)的頻率都調(diào)整在相同的數(shù)值時(shí)，各風(fēng)機(jī)的抽氣量會(huì)相當(dāng)?shù)牟黄骄湫实牟顒e亦相當(dāng)大，浪費(fèi)的能源亦極高。8A)XHy DfRA         B2FW1w$d8m

48、E. 3.        無(wú)論采用的靜壓設(shè)定點(diǎn)有幾個(gè)，因?yàn)榘雽?dǎo)體與光電廠所使用的機(jī)臺(tái)數(shù)量與排氣管路相當(dāng)多，所以無(wú)法兼顧到每個(gè)機(jī)臺(tái)的排氣需求，但是當(dāng)排氣無(wú)法達(dá)到基本需求時(shí)，必定會(huì)造成制程的影響，所以備的管理者必定會(huì)將排氣的使用量盡可能提高，亦即廠內(nèi)的排氣總量一定比實(shí)際的最低需求量大很多，造成能源的浪費(fèi)。!ee#L?!u d/? D A,T/L+e-#cI)q5C2j#E:c+e$cF 針對(duì)現(xiàn)有排氣風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式不足之處，工研院環(huán)安中心研發(fā)出一套利用風(fēng)機(jī)性能曲線搭配運(yùn)轉(zhuǎn)中排氣系統(tǒng)特性曲線的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可有效監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)操作點(diǎn)與實(shí)際效率值，藉由并聯(lián)風(fēng)機(jī)間的效

49、率差異性來(lái)調(diào)整個(gè)別風(fēng)機(jī)之運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，進(jìn)而提高平均效率值，以節(jié)省運(yùn)轉(zhuǎn)的能源及增進(jìn)排氣系統(tǒng)的穩(wěn)定度。另外，若能利用平均動(dòng)壓量測(cè)管來(lái)監(jiān)測(cè)各個(gè)次主管甚至二次配的管路流量，并建立機(jī)臺(tái)流量需求數(shù)據(jù)庫(kù)，如此一來(lái)可藉由兩者之間的比對(duì)調(diào)整風(fēng)門(mén)角度，達(dá)到降低排氣量以節(jié)省運(yùn)轉(zhuǎn)能源的目的。m:MDm 一般而言，現(xiàn)有的半導(dǎo)體與光電等高科技廠房之廠務(wù)制程排氣系統(tǒng)風(fēng)機(jī)皆采用變頻器加以控制，另外亦會(huì)針對(duì)風(fēng)機(jī)的功率與軸承溫度加以監(jiān)測(cè)，排放的煙囪也因?yàn)榄h(huán)保法規(guī)的要求而設(shè)置了流量的監(jiān)控系統(tǒng)，因此，只要將現(xiàn)有的煙囪流量、風(fēng)機(jī)頻率、風(fēng)機(jī)功率(或電流，因電壓為固定值)等監(jiān)測(cè)數(shù)值搭配風(fēng)機(jī)出廠的測(cè)試風(fēng)機(jī)曲線數(shù)據(jù)，則可繪制排氣系統(tǒng)的特性曲線以及

50、計(jì)算出風(fēng)機(jī)的實(shí)際效率值，監(jiān)測(cè)的畫(huà)面如圖5所示。此外，利用風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)曲線與系統(tǒng)的特性曲線則可進(jìn)一步分析排氣系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情形，并藉以分析系統(tǒng)的備用量及風(fēng)機(jī)增設(shè)的需求性等。 qy52W u圖5.風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)q(MGG*teE 9N$L'Hv 所謂的風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)分析法亦即利用現(xiàn)有風(fēng)機(jī)性能曲線與系統(tǒng)特性曲線來(lái)預(yù)估風(fēng)機(jī)滿載時(shí)的最大風(fēng)量Qmax，又因?yàn)轱L(fēng)機(jī)現(xiàn)有的運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)量Qoperate已知，即可獲得該風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的剩余可供風(fēng)量Qback (Qback Qmax Qoperate)。其分析法的詳細(xì)步驟如下：OS/ sJN B-zBmP?|$Z0o 1.        利用監(jiān)

51、測(cè)系統(tǒng)讀取需求數(shù)據(jù)，包含風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、風(fēng)機(jī)功率以及煙囪流量Qoperate。-x g(Mv yKx          ZAe6Fogay 2.        繪制風(fēng)機(jī)性能曲線與系統(tǒng)特性曲線，其中風(fēng)機(jī)性能曲線需包含滿載時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)曲線(50Hz或60Hz，一般國(guó)內(nèi)為60Hz)。9GbN6j#n0         E p(AJj6q.I+E3.        由系統(tǒng)特性曲線與風(fēng)機(jī)滿載時(shí)之運(yùn)轉(zhuǎn)曲線交會(huì)點(diǎn)訂出

52、滿載時(shí)可提供的風(fēng)量值Qmax。F;r'l1y.wf y9q          ? *m D7F9Kk?4.        將滿載風(fēng)量值減去現(xiàn)有風(fēng)量值即為風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的剩余可供風(fēng)量值Qback。實(shí)際的分析范例可參考圖6，根據(jù)此種分析法即可獲得各個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)剩余風(fēng)量值。 a"5Q"lF O8O圖6.風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)與備用量評(píng)估分析'_!EKwFA#iA(r C-H#FATzC!y4a0eJ綜合上述，利用風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有以下的優(yōu)點(diǎn)： a%Oh+tXM09x!rwv(hW1.

53、0;       了解風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)與排氣系統(tǒng)的特性曲線，藉以比對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)況是否落在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)與高效率的區(qū)域，若否，則可提供其如何調(diào)離不穩(wěn)定與低效率運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)的參考。U'D&b TFH         /1ap:Z9vA2.        利用風(fēng)機(jī)性能曲線與系統(tǒng)特性曲線的關(guān)系可有效預(yù)估各風(fēng)機(jī)的備用風(fēng)量值，并藉以判斷是否有增設(shè)風(fēng)機(jī)的需求，避免不必要的風(fēng)機(jī)增設(shè)浪費(fèi)亦或風(fēng)機(jī)增設(shè)不及而影響制程擴(kuò)充。:a6O$_;BB6yb7RY*F:J 2e/Bf(|!o/

54、nZ9z/rKQs+d若能有效搭配機(jī)臺(tái)端的次主管或二次配管的流量監(jiān)測(cè)，則將可大量降低運(yùn)轉(zhuǎn)所需電源，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的最大目標(biāo)。H,GKQSJ1w X *u|c U xwR*三、管路設(shè)計(jì)系統(tǒng)F6w6N)Bkk 0w"rQs4j x2與排氣管路設(shè)計(jì)相關(guān)的應(yīng)用軟件極多，但截至目前為止，依舊尚未發(fā)展出一套可以結(jié)合建廠設(shè)計(jì)階段使用之設(shè)計(jì)程序以及生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)階段使用之監(jiān)控程序，因此，為了排氣監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的完整性，工研院亦針對(duì)現(xiàn)有軟件的缺點(diǎn)將其改進(jìn)后再納入整體的程序系統(tǒng)中，而該部分的主要功能與其它的設(shè)計(jì)程序大致相同，其功用則與本文所探討的主題關(guān)聯(lián)不大，因此本文中不再詳加描述。但是如能透過(guò)節(jié)能方法，藉由良好

55、的應(yīng)用程序來(lái)協(xié)助排氣系統(tǒng)的初始設(shè)計(jì)，即可有效降低排氣系統(tǒng)的主管壓損，降低生產(chǎn)時(shí)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力，達(dá)到排氣節(jié)能的最終目的。1g,Og4ULx&a2Z*P#J(H&U'_8M.e%E 四、裝機(jī)查核系統(tǒng)kk$X tM 2q*t:Q#rO2F+px本系統(tǒng)的主要目的在協(xié)助機(jī)臺(tái)裝設(shè)時(shí)的安全查核與排氣功能查核，藉由內(nèi)建的安全數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)協(xié)助相關(guān)工程人員判別排氣的分類、管材的選用、管路的設(shè)計(jì)，并可藉由管路的監(jiān)測(cè)數(shù)值與管段壓損計(jì)算的結(jié)果，以查核機(jī)臺(tái)安裝后的靜壓與流量是否正確。本系統(tǒng)的有效運(yùn)作將可降低危害發(fā)生的機(jī)率，并避免管路配置后無(wú)法達(dá)到機(jī)臺(tái)設(shè)備需求的現(xiàn)象發(fā)生，同樣地，藉由二次配管的有效設(shè)計(jì)亦

56、可降低二次配管的壓損并達(dá)到節(jié)能的目的。 j%F7S4fT 為實(shí)現(xiàn)二十一世紀(jì)產(chǎn)業(yè)永續(xù)發(fā)展的前景，實(shí)施節(jié)約能源與環(huán)境保護(hù)等重要議題已是眾所皆知的事情。然而如何有效的做到排氣系統(tǒng)的節(jié)能工作仍舊有很大的發(fā)展空間，因此藉由充足且正確的硬件設(shè)施安置后，再搭配適當(dāng)?shù)膽?yīng)用程序與合宜的控制手段，針對(duì)排氣系統(tǒng)管路的流量監(jiān)測(cè)及排氣風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)曲線與效率監(jiān)測(cè)等，即可達(dá)成真正有效的排氣系統(tǒng)節(jié)能，并創(chuàng)造企業(yè)永續(xù)發(fā)展與國(guó)家環(huán)保要求的雙贏局面。 Lp 1.        ACGIH, “Industrial Ventilation - A Manual of Recommended Pr

57、actice”,American Conference of Governmental Industrial Hygienists, 22nd Edition, 1995。%u:h0 DLymg3z8g 2.        AMCA Publication 201-90, “Fans and Systems”, Air Movement and Control Association, Inc., 1990。Wqf7u eAN3.        ANSI/AMCA Standard 210-85, “Laborat

58、ory Methods of Testing Fans for Rating”, Air Movement and Control Association, Inc., 1986。(|V#P$0A4.        黃建平，排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析技術(shù)手冊(cè)，工研院環(huán)安中心，2003。 hhnec 發(fā)表于 2007-3-31 12:40友達(dá)光電L3B廠節(jié)能壹、公司簡(jiǎn)介 D;tqMrn貳、節(jié)能成效1Vod:N4bwO k0Eh*V0W友達(dá)光電是臺(tái)灣第一大、世界前三大之TFT-LCD設(shè)計(jì)、研發(fā)及制造公司，產(chǎn)品涵蓋了1.5至46吋的TFT-LCD面板，是全球少數(shù)供應(yīng)大

59、、中、小完整尺寸產(chǎn)品線之廠商。2003年友達(dá)光電創(chuàng)造了新臺(tái)幣1,048億的營(yíng)業(yè)額，全球員工人數(shù)超過(guò)一萬(wàn)五千人，分布于臺(tái)灣、美國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)及中國(guó)等世界營(yíng)運(yùn)據(jù)點(diǎn)。         WU"l(T1c .!Bq/?5c 友達(dá)光電大尺寸之TFT-LCD面板出貨量居全球第三名、國(guó)際市場(chǎng)占有率超過(guò)12%，亦是全球第一家于紐約證交所(NYSE)股票公開(kāi)上市之TFT-LCD制造公司。該公司多年來(lái)致力于節(jié)約能源工作，其執(zhí)行之相關(guān)措施如下：7A!?(c(zRAs ri j$T?wX0f6QZ2 一、     

60、   制程節(jié)能，抑抵二氧化碳排放*fKjs Sa        1.         無(wú)塵室運(yùn)轉(zhuǎn)最佳化調(diào)整x&l(#xrY Y        2.         節(jié)省制程中剝離液、顯影液使用量Bw#A+V,Qy         3.         廠區(qū)各系統(tǒng)主要電動(dòng)機(jī)變頻器設(shè)計(jì)t'b;g i L2bf q   

61、0;     4.         電力功率因素改善調(diào)整節(jié)能L$,i,f?Zx         5.         節(jié)能倡導(dǎo)活動(dòng)推廣)Y0|         6.         冰水主機(jī)熱回收及最佳化節(jié)能1?HHYR b7w        7.         冷卻水降溫節(jié)能 H-xb/yp&#

62、160;       8.         定水量葉輪修改節(jié)能$P3f4oh,mr         9.         Gas cooler廢液回收再利用#O8h7O-I42k        10.        電梯系統(tǒng)節(jié)能管制GbI b4D/d;v,|6R a        11.     

63、  切換電梯系統(tǒng)變壓器#O6_z D%l$U:Z         12.        照明系統(tǒng)節(jié)能控制"jH KW0bH        13.        二次變頻泵節(jié)能4T8DZ8Y)pWR        14.        空壓機(jī)熱氣排放，降低周界溫度F3g9ZZ:ez)z7n:k2 J9z 二、    &#

64、160;   改善內(nèi)容s-_VG$S8JfLd         1.        無(wú)塵室最佳節(jié)能調(diào)整方案：(Nc CW0W n Yl 階段性調(diào)整無(wú)塵室對(duì)外正壓，搭配無(wú)塵室泄漏之檢查，以降低泄漏量，減少能源之耗損；MAU出風(fēng)溫度降低，以減低冰水機(jī)之負(fù)荷。i8yiv1C3ue                   W%b+waf|         2.

65、        建廠變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：Dq8?8fg X8C建廠規(guī)劃時(shí)，設(shè)計(jì)加裝變頻器來(lái)控制輸出功率，依照負(fù)載端之需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)需求風(fēng)量或水量，以節(jié)省能源消耗量。I4ABJs2s.Jo L D:R                  6j+|x1M)I&v        3.        冰機(jī)熱回收節(jié)能：A%Cf75P0q 無(wú)塵室專用MAU恒溫控制37用水，由熱回收冰水機(jī)回收再利用，并挑選高效率節(jié)能機(jī)組以減少能源耗損；利用不同季節(jié)所需求之37用水用量，靈活控制熱回收之制造，有效運(yùn)用資源分