潔凈空調系統(tǒng)的特點和節(jié)能

潔凈空調系統(tǒng)的特點和節(jié)能學院：土木建筑學院姓名：竹世忠班級：建環(huán)0802學號：200848440201摘要：隨著科技進步和技術的提升，各企業(yè)的成品率都大幅度提高，產(chǎn)品的品質在很大程度上得到了保證。但隨著產(chǎn)品集成度和生產(chǎn)環(huán)境潔凈度要求的提高，電子廠房的耗能卻在急劇的增大，成為典型耗能大戶。進入新世紀，能源問題已成為制約我國持續(xù)快速發(fā)展的瓶頸問題。能源的短缺，又致使能源價格不斷攀升，這些都使得電子廠房的節(jié)能問題成為相關企業(yè)關注的焦點。企業(yè)要迎面競爭，想在激烈的市場競爭中不被淘汰，就必須面對潔凈廠房空調系統(tǒng)的節(jié)能問題。關鍵詞：潔凈廠房、空調系統(tǒng)、節(jié)能1潔凈廠房在我國的快速發(fā)展經(jīng)過多年的發(fā)展，我國集成電路產(chǎn)業(yè)設計、生產(chǎn)及銷售等各環(huán)節(jié)，都取得了長足的進步和發(fā)展。我國集成電路制造業(yè)的技術工藝已進入國際主流領域，設計和封裝技術接近國際水平，晶片制造工藝技術從0.35pm到0.18pm乃至0.13pm，同時開發(fā)出一批擁有自主知識產(chǎn)權的“中國芯”，譬如方舟、龍芯、愛國者、星光、網(wǎng)芯、展訊等。目前我國已建成代表國際領先技術水平的12英寸集成電路生產(chǎn)線，而這些不斷出現(xiàn)的生產(chǎn)線，隨著其技術水平的提升，對生產(chǎn)環(huán)境潔凈度的要求也越來越高，而極高的潔凈度主要靠潔凈廠房和其潔凈空調系統(tǒng)來實現(xiàn)。2潔凈廠房空調系統(tǒng)特點潔凈廠房空調系統(tǒng)與一般民用建筑的空調系統(tǒng)的不同，它首先對控制區(qū)的潔凈度有很高要求。導體器件廠房內，在硅襯底上只要落有電路線寬1/10?1/3大小的塵埃，就可能導致芯片電路短路。如今，半導體集成電路的發(fā)展突飛猛進，最近英特爾公司更是推出了采用32nm線寬的高端處理器芯片，把生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度控制推向了極致。另外，潔凈廠房空調系統(tǒng)除對潔凈度要求較高外，還對溫度、濕度、震動、噪音等都有不同程度要求。同時，由于半導體器件生產(chǎn)工藝的特點，要求潔凈廠房內全天（24h）保持相應的潔凈度，目此，潔凈空調系統(tǒng)（包括排風系統(tǒng)）、為其配套的冷、熱源及相應的輸送系統(tǒng)需每天24h運行，這也與其他空調系統(tǒng)極其不同。運行時間的增長也使其空調系統(tǒng)的節(jié)能更具有潛力和意義。為了減小潔凈廠房空調系統(tǒng)的耗能，首先有必要對其耗能的特點進行分析。1）送風量大潔凈度的提高和維持是半導體器件廠房空調系統(tǒng)設計和運行的重要任務，這一任務的完成要依賴很高的送風量，是以高能耗為代價的。就送風量而言，一般辦公大樓換氣次數(shù)為10h-1左右，而大規(guī)模半導件器件廠房內，為了滿足相應的潔凈度要求，需要保證很高的換氣次數(shù)，致使循環(huán)風量非常大。100級潔凈室的換氣次數(shù)可選到400h-1,10000級潔凈室的換氣次數(shù)日選到40h-1,100000級潔凈室的換氣次數(shù)也要30h-1。2） 新風負荷大在電子廠房中，某些車間散發(fā)出有害氣體，需要通過排風加以消除，這就加大了系統(tǒng)的新風量。潔凈室的各類制冷負荷中，最重要的有新風、風機溫升和設備散熱3項，而尤以新風最大。根據(jù)有關部門統(tǒng)計，新風負荷可以從20%?70%，風機溫升從8%?20%多，工藝設備可以從16%?50%。潔凈室內平均所需新風量在45?60m3/（m.m2），新風冷負荷比室內顯熱冷負荷還要大約近1倍。3） 風機全壓高工藝設備的發(fā)熱情況隨不同的生產(chǎn)工藝不同而不同，有些工藝設備是高發(fā)熱設備，就需要較多冷負荷來抵消?？傊?，潔凈廠房空調系統(tǒng)具有排風量大、送風量大、工藝設備發(fā)熱量大、阻力大和風機靜壓高的特點，這些共同造就了潔凈廠房空調系統(tǒng)的高耗能。自然潔凈室和單純空調房間相比，單位面積建設費用和能耗要大得多。但潔凈凈化空調系統(tǒng)的節(jié)能問題，在國內尚未引起足夠的重視。但隨著信息產(chǎn)業(yè)向我國的戰(zhàn)略性轉移，潔凈廠房的高耗能、節(jié)能問題也成為能源緊缺的我國一個不可回避的問題。目此，潔凈室與清潔廠房的空調系統(tǒng)的節(jié)能就有著積極的意義。3系統(tǒng)節(jié)能方案潔凈廠房空調系統(tǒng)首先是一空調系統(tǒng)，因此，一般空調系統(tǒng)的節(jié)能措施，如圍護結構保溫、系統(tǒng)變流量、排風熱回收、選用高教制冷機、水泵風機設備等，都可以適用于潔凈廠房空調系統(tǒng)的節(jié)能設計和改造。同時，潔凈廠房空調系統(tǒng)有自己的特點，也就有自己的系統(tǒng)節(jié)能特點和方式。1）潔凈風量與空調風量分開潔凈室進風的功能，一是空調（空氣進行溫、濕處理，滿足潔凈室的溫、濕度要求）；二是凈化（空氣過濾滿足潔凈室的潔凈度要求）。一般情況下凈化風量大大超過空調風量。如果讓空調進風同時起到空調和凈化的作用，即空調風量和凈化風量不分開，所有的回風都要經(jīng)過空調箱集中處理。此非常大風量經(jīng)過空氣處理設備時，阻力會很大，風機耗能急劇增大。冷熱抵消，造成不必要的浪費。而如果把空調和凈化兩部分風量分開處理，凈化風量就可進行過濾處理，可大大縮短凈化風量輸送管道長度；而對于空調風量，自于風量變小，可以節(jié)省空氣冷熱處理，并且同時可以減小輸送斷面和輸送耗能。2）減少空調系統(tǒng)風量潔凈廠房對潔凈度的高要求，造就了其空調系統(tǒng)的大風量。由空氣動力學的知識可知，動力設備如風機的耗能與其風量的3次方成正比，目此，減少系統(tǒng)風量，對于潔凈廠房空調系統(tǒng)的節(jié)能有著重要的意義。凈化空調系統(tǒng)的送風量取決于換氣次數(shù)和房間體積。目此，減少系統(tǒng)的送風量可從減少換氣次數(shù)和減小潔凈空間兩方面入手。換氣次數(shù)的多少取決于潔凈級別和氣流組織。（1） 氣流組織對潔凈室內空氣流動形態(tài)和分布進行合理的設計，稱作氣流流型。潔凈室的氣流流型主要分為三類：非單向流、單向流、混合流。單向流潔凈室的氣流是從室內的送風一側平穩(wěn)地流向其相對應的回風一側。目此，能選到較高的潔凈度。但其要求的風量大，能耗也大。非單向流的氣流速度、方向在潔凈室內不同地方不同，用經(jīng)過高效過濾器處理的潔凈空氣將污染物沖淡稀釋，從而保持室內所需的空氣潔凈度等級?；旌狭鳚崈袅渴菍⒎菃蜗蛄餍秃蛦蜗蛄餍驮谕粷崈羰覂冉M合使用，其特點是：在需要空氣潔凈度嚴格的部位采用單向流流型，其他則為非單向流流型，為此既滿足了使用要求，也節(jié)省了設備投資和運行費用。為了實現(xiàn)潔凈廠房空調系統(tǒng)的節(jié)能，應根據(jù)廠房內不同地方對潔凈度的不同要求，采用相應的氣流組織方式。可通過CFD模擬等手段，進行科學的氣流組織，可以合理地降低潔凈室平均氣流速度，換氣次數(shù)，降低送風量，從而降低系統(tǒng)能耗。（2） 減小潔凈面積縮小潔凈面積：一方面減少了凈化系統(tǒng)的送風量；另一方面還可以減小和控制人員對潔凈區(qū)域的影響。把關鍵要求高的潔凈區(qū)與周圍要求不嚴的潔凈環(huán)境加以物理分割，即所謂對關鍵潔凈區(qū)采用“點”或“線”的保護而不采用“面”的保護，可減少單向流的潔凈面積。如在安全實驗室、制藥廠及很小規(guī)模的生產(chǎn)用戶，常采用非單向流潔凈室內設潔凈工作臺，潔凈量作堋或層流罩等局部單向流潔凈區(qū)；而在IC廠，潔凈控制面積一般都比較大，可以把工藝設備的核心加工區(qū)與維護服務及維修區(qū)加以物理分割，把關鍵加工區(qū)置于層流罩下，由單向流維持和控制很高的潔凈度；而其他區(qū)域所要求的潔凈度得以降低。由于核心區(qū)的面積相對還是較小，采用這樣的方式可明顯降低系統(tǒng)的總運行費用。3） 減少新風量由于在潔凈廠房空調系統(tǒng)中，新風負荷占較大比重，目此，減少新風量，對降低潔凈空調系統(tǒng)能耗有著重要意衛(wèi)。要減少系統(tǒng)的新風量，首先要減少系統(tǒng)的排風量。在IC工廠中，由于半導體生產(chǎn)中大量使用酸、堿及有機溶劑，會產(chǎn)生各種有毒有害氣體。對此，應盡量采用局部排風，用最少的風量，控制有害氣體的擴散，并將其排至室外。根據(jù)有害氣體散發(fā)的場所結構和性質，在不妨礙工藝操作的情況下，可加設各種相應的排氣罩。同時為減少有害氣體在的擴散，排風口應盡量靠近有害氣體散發(fā)源。維持正壓風量與潔凈室的控制壓差和潔凈室的密封性有關。壓差主要由潔凈室的性質和規(guī)范決定，因此，要減少維持正壓風量，主要應增加系統(tǒng)的密封性。由于潔凈系統(tǒng)比一般空調系統(tǒng)維持的正壓要高，因而，對系統(tǒng)的嚴密性有更高要求。4） 系統(tǒng)風量控制從節(jié)能的角度分析，潔凈室的送風量應該是保持潔凈室的溫度、濕度和潔凈度的最小送風量。而由于多種原因，系統(tǒng)中的風量常是變化的。這就要求有相應的控制系統(tǒng)，即使跟蹤過濾器阻力的變化，并可根據(jù)生產(chǎn)情況，調節(jié)系統(tǒng)送風量可在系統(tǒng)排風管、送風管處設風量傳感變送器，并與監(jiān)測正壓的微壓差變送器相配合，將檢測信號送量系統(tǒng)的PLC等控制器，后利用已趨于成熟的變頻技術，調節(jié)風機等設備的轉速，實現(xiàn)系統(tǒng)風量的最優(yōu)化運行。同時可利用可編程控制器設定時間，實現(xiàn)延時、自動切換等量況。當然，正如前面所說的，潔凈廠房空調系統(tǒng)的節(jié)能還包括很多其他方面。本文這里只是根據(jù)潔凈廠房空調系統(tǒng)的特殊性，討論其相應的節(jié)能措施。其他與一般空調系統(tǒng)節(jié)能相同的方面，相關文章已經(jīng)有較多的探討，本文就不再贅述。4結論1） 隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多潔凈廠房?，F(xiàn)階段，潔凈廠房空調系統(tǒng)的節(jié)能已經(jīng)成為各生產(chǎn)商降低生產(chǎn)成本，增大競爭優(yōu)勢，擊敗對手的重要手段。目此，其空調系統(tǒng)的節(jié)能也成為研究的熱點和生產(chǎn)商關注的焦點問題