潔淨(jìng)室空調(diào)系統(tǒng)教育訓(xùn)練

何謂空氣線圖空氣線圖(Psychrometricchart)是用來了解各種狀況下的空氣性質(zhì)，它是由許多相關(guān)之線條所構(gòu)成，只要知道空氣之任兩種特性，則可在空氣線圖上求出一狀況點(diǎn)，而該狀況空氣之其他特性，可不經(jīng)計(jì)算而直接在圖上找出；故利用空氣線圖，可了解空調(diào)系統(tǒng)中空氣被調(diào)節(jié)的過程?？諝饩€圖名詞解釋乾球溫度(drybulbtemperature)用普通溫度計(jì)所測得之空氣溫度濕球溫度(wetbbulbtemperature)以濕布、濕棉砂等包著溫度計(jì)之感溫球，而使之暴露於流動(dòng)的空氣中，所測得的空氣溫度。露點(diǎn)溫度(dewpointtemperature)當(dāng)空氣被冷卻，空氣中的水份開始凝結(jié)成水低時(shí)之溫度?？諝饩€圖名詞解釋相對濕度(relativehumidity)同一溫度條件下，實(shí)際空氣水蒸氣壓力與飽和空氣水蒸氣壓力之比值，稱為相對濕度?；蛲粶囟葧r(shí)單位容積之濕空氣所含有水蒸氣之重量(g/m3)與同一溫度時(shí)單位容積之飽合濕空氣所含有水蒸氣之重量(g/m3)之比值稱為相對濕度?？諝饩€圖名詞解釋絕對濕度(absolutehumidity)在任一狀況下每單位重量乾空氣中，實(shí)際含有水蒸氣之重量。焓(enthalpy)以某一溫度為基準(zhǔn)，作為熱能計(jì)算之絕對零值，而表示在某溫度時(shí)該物質(zhì)所含有之總熱能謂之焓；水及水蒸氣則以0℃定為零值空氣線圖名詞解釋比容積(V)含有單位重量乾空氣之濕空氣所佔(zhàn)有的體積，單位為M3/kg。飽合空氣在一定的溫度下，空氣中可含有最大蒸氣量的空氣，亦即相對濕度為100%時(shí)的空氣狀態(tài)?？諝饩€圖名詞解釋裝置露點(diǎn)溫度空調(diào)箱內(nèi)與空氣接觸之盤管表面溫度並不相同，在理論上可假定有一均勻的表面溫度，當(dāng)空氣通過此均勻表面溫度的盤管時(shí)，空氣與盤管作熱交換，熱交換量必定相同，即空氣排出減少之熱量必定是盤管所吸收之熱量，此有效表面溫度又稱為裝置露點(diǎn)溫度?？諝饩€圖名詞解釋顯熱比SHF(sensibleheatfactor)為顯熱負(fù)荷與總熱負(fù)荷之比值。旁路系數(shù)BF(by-passfactor)當(dāng)混合氣體通過冷卻盤管，因其熱交換效率必小於1，因此有部份空氣不與盤管表面接觸，而旁路直接進(jìn)入室內(nèi)。BF=Ts-Tadpt/Tm-Tadpt。接觸系數(shù)CF(contactfactor)CF=1-BF=Tm-Ts/Tm-Tadpt裝置露點(diǎn)溫度及出風(fēng)溫度求法在冷卻除濕過程，裝置露點(diǎn)溫度(apparatusdewpointtempetature)即是顯熱比線SHF與飽合線之交點(diǎn)。若已知SHF值，則先劃一條通過基點(diǎn)之SHF參考線，再畫一條通過混合氣體狀態(tài)點(diǎn)與SHF參考線相平行的線與飽合線之交點(diǎn)即可求得ADPT。利用BF求空調(diào)箱出風(fēng)溫度?？諝饩€圖之八種基本變化情形A：冷卻除濕G：化學(xué)純濕B：顯熱冷卻H：純除濕C：蒸發(fā)冷卻D：純加濕E：加熱加濕F：純加熱冷卻除濕(一般空調(diào)箱)當(dāng)P點(diǎn)之空氣通過某一表面溫度低於P點(diǎn)狀態(tài)空氣之露點(diǎn)溫度之管排時(shí)，P點(diǎn)之空氣不僅被冷卻而且被除濕；P點(diǎn)空氣被冷卻除濕後在空氣線圖上是向著左下方的方向進(jìn)行；斜度的多寡是依減濕量及減熱量的多寡而定。顯熱冷卻(C/R乾盤管)當(dāng)P點(diǎn)之空氣通過某一表面溫度(高於P點(diǎn)空氣之露點(diǎn)溫度但低於其乾球溫度)之冷卻管排時(shí)，P點(diǎn)之空氣被冷卻，但不被除濕(沒有凝結(jié)水產(chǎn)生)；故在空氣線圖上是延水平方向向左方進(jìn)行。蒸發(fā)冷卻(等焓加濕)當(dāng)P點(diǎn)之空氣通過某一水噴濕區(qū)域(水溫等於P點(diǎn)空氣之濕球溫度）時(shí)，由於空氣顯熱的減少，使乾球溫度降低，但是水之蒸發(fā)潛熱加於空氣中(顯熱的損失等於增加之潛熱，所以焓值（全熱量）不變）故P點(diǎn)經(jīng)蒸發(fā)冷卻後是沿著等焓線(亦即等濕球溫度線）向左上方進(jìn)行。純加濕當(dāng)以蒸發(fā)盤加濕器對P點(diǎn)之空氣加濕時(shí)，P點(diǎn)之空氣只有增加水氣含量(亦即增加潛熱），即絕對濕度增加，但乾球溫度不變，故P點(diǎn)是沿著乾球溫度線垂直向上方進(jìn)行?；瘜W(xué)除濕利用化學(xué)乾燥劑除濕時(shí)，雖然空氣中的水氣被乾燥劑所吸收，但水氣將釋放蒸發(fā)（凝結(jié)）潛熱給空氣，使得氣得熱而上升乾球溫度，故P點(diǎn)是沿著濕球溫度線向右下方進(jìn)行。純除濕維持不變的乾球溫度而由P點(diǎn)空氣中移出水份時(shí)，P點(diǎn)是沿著垂直線向下移動(dòng)。乾球溫度濕球溫度露點(diǎn)溫度相對濕度絕對濕度比體績焓A：冷卻除濕↓

↓↓不一定↓↓↓B：顯熱冷卻↓↓O↑

O↓↓C：蒸發(fā)冷卻↓O↑

↑

↑

↓OD：純加濕O↑

↑

↑

↑

↑

↑

E：加熱且加濕↑

↑

↑

不一定↑

↑

↑

F：純加熱↑

↑

O↓O↑

↑

G：化學(xué)除濕↑

O↓↓↓↑

OH：純除濕O↓↓↓↓↓↓無塵室的定義F無塵室最主要的目的在於控制產(chǎn)品所接觸之大氣的潔淨(jìng)度及溫濕度，使產(chǎn)品能在一個(gè)可控制而良好環(huán)境空間中生產(chǎn)製造，此空間稱之為無塵室．F換言之，無塵室之定義可將一定空間範(fàn)圍內(nèi)空氣中之微塵粒子﹑有害空氣﹑細(xì)菌等污染物排出，並將室內(nèi)之溫濕度﹑潔淨(jìng)度﹑室內(nèi)壓力﹑氣流速度與氣流分佈﹑噪音振動(dòng)及照明﹑靜電控制到在某一範(fàn)圍內(nèi)，而所給特別設(shè)計(jì)之房間，不論外在之空氣條件如何變化．F從另一角度看，無塵室之定義，亦可以無塵室等級之不同而定義：潔淨(jìng)度一級（CLASS1）意表每立方英呎內(nèi)之空氣所含有大於或等於0.5UM灰塵粒子不超過１顆．潔淨(jìng)度十級（CLASS10）則表示不超過１０顆，潔淨(jìng)度一百級﹑一千級．．．依此類推．我們可以以一簡式表示之，即CLASS1：≦1pcs/ft3(@≧0.5um)CLASS10：≦10pcs/ft3(@≧0.5um)無塵室需俱備以下各項(xiàng)因素F能除去空氣中飄游之微塵粒子及有害氣體．F能防止微塵粒子之產(chǎn)生．F溫度和濕度之控制．F室內(nèi)壓力之調(diào)節(jié)，防止室外飄游之微塵粒子進(jìn)入．F結(jié)構(gòu)物與隔間之氣密度．F靜電之防制．F電磁干擾之預(yù)防．F安全因素之考量．F節(jié)能之考量．無塵室的規(guī)範(fàn)F無塵室歷史演進(jìn)EF二次大戰(zhàn)時(shí)美國空軍發(fā)現(xiàn)大部份飛機(jī)零件故障之原因乃因粉塵之污染所引起，因此開始將這些零件置於游浮灰塵較少之處加工組合，而使故障率減少．F1958年美國開始太空研究，開始做無塵室研究，1961年完成有關(guān)美國空軍之無塵室規(guī)格．F1963年12月起由美國原子能協(xié)會太空總署及公眾衛(wèi)生局等合作完成美聯(lián)邦無塵室之規(guī)格FedesalstandardNO.209．F隨著科技進(jìn)步，尤其半導(dǎo)體工業(yè)從1980年代64KDRAM-19871M迄今64M，256M及1G時(shí)代做不斷修正，F(xiàn)S209亦不斷修正內(nèi)容．FFS209D內(nèi)容及修正變化無塵室標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格F目前世界各國雖有自訂規(guī)格，但普遍採用美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209為多，表中為美國FS209內(nèi)容修正變化無塵室規(guī)格．F世界各國潔淨(jìng)度等級規(guī)格表潔淨(jìng)室之分類依氣流分類垂直層流式水平層流式亂流式依空調(diào)系統(tǒng)施作方式循環(huán)空調(diào)箱(AHU)系統(tǒng)外氣空調(diào)箱(MAU)+FFU+DryCoil系統(tǒng)外氣空調(diào)箱(MAU)+Fan-tower+DryCoil系統(tǒng)

※無塵室分類(依氣流)無塵室依等級的不同而在氣流設(shè)計(jì)上會有所區(qū)別，一般可分為垂直層流方式(Class1~100)、水平層流方式(Class1~1,000)、亂流方式(Class1,000~100,000)，其詳細(xì)區(qū)分如下表：

併裝局部潔淨(jìng)室潔淨(jìng)隧道式一循環(huán)空調(diào)箱(AHU)系統(tǒng)

特點(diǎn)：1以風(fēng)管輸送清靜空氣

2適用CLASS100K~1K

3無塵室升級困難

4建造成本低、運(yùn)轉(zhuǎn)成本高

5運(yùn)轉(zhuǎn)噪音易隔離

6AHU故障嚴(yán)重影響無塵室運(yùn)轉(zhuǎn)三外氣空調(diào)箱(MAU)+Fan-tower+DryCoil系統(tǒng)

特點(diǎn)：1雙層天板內(nèi)空間為正壓chamber

2適用CLASS1K~1

3無塵室升級容易

4建造成本較高、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低

5運(yùn)轉(zhuǎn)噪音稍高(55db以下)

6單一Fan故障，影響無塵室運(yùn)轉(zhuǎn)較小二外氣空調(diào)箱(MAU)+FFU+DryCoil系統(tǒng)

特點(diǎn)：1雙層天板內(nèi)空間為微負(fù)壓chamber

2適用CLASS1K~1

3無塵室升級容易

4建造成本較高、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低

5運(yùn)轉(zhuǎn)噪音稍高(55db以下)

6單一或少量FFU故障，不影響無塵室運(yùn)轉(zhuǎn)無塵室的空調(diào)設(shè)計(jì)F潔淨(jìng)室空調(diào)特性：潔淨(jìng)室的空調(diào)除了必須滿足產(chǎn)品需求的溫濕度條件外，對工作者的舒適度和空氣潔淨(jìng)度等度均必須顧慮到，其他如能源消耗、防震及噪音控制也是考慮因素。潔淨(jìng)室的潔淨(jìng)度的能否維持在要求之規(guī)範(fàn)內(nèi)，空調(diào)系統(tǒng)扮演了主要的角色，因而潔淨(jìng)室的空調(diào)系統(tǒng)有著與一般空調(diào)系統(tǒng)的不同特徵，分述如下：1.溫濕度要求比一般空調(diào)低：一般空調(diào)系統(tǒng)溫度要求在25°~27℃間，相對濕度則在

55~77%；而潔淨(jìng)室空調(diào)分別為22~23℃及40~45%，50~60%。2.對空氣品質(zhì)要求較嚴(yán)格：一般空調(diào)除了溫濕度要求是比潔淨(jìng)室空調(diào)較彈性外，在微塵粒子之過濾和Na離子之處理，潔淨(jìng)室空調(diào)均必須加以考慮要求。3.恆溫恆濕控制：由於製程產(chǎn)品製程對溫，濕度變化的大小極為敏感，故在潔淨(jìng)室空

調(diào)中部份區(qū)域須控制在±0.1℃和1~2%RH的範(fàn)圍內(nèi)。4.全外氣量與換氣次數(shù)大：在半導(dǎo)體工廠中，製程系統(tǒng)須使用大量的化學(xué)品和毒氣，而這些化學(xué)品與氣體所產(chǎn)生的些揮發(fā)氣和廢氣必須予全數(shù)排除，故其排氣量相當(dāng)大，尤其是在化學(xué)工作站更甚，加上為維持空氣之品質(zhì)和安全，故半導(dǎo)體潔淨(jìng)室空調(diào)系統(tǒng)一般均不回風(fēng)，而全以外界新鮮空氣補(bǔ)R入系統(tǒng)中，故換氣次數(shù)相對增加，方能符合溫，濕度及潔淨(jìng)度等級的需求。5.空調(diào)系統(tǒng)24小時(shí)全天候運(yùn)轉(zhuǎn)：半導(dǎo)體工廠，部份製程設(shè)備其對溫，濕度的要求相當(dāng)敏感如步進(jìn)曝光機(jī)等光學(xué)儀器，些微的溫，濕度變化均會造成設(shè)備的精準(zhǔn)度偏差，另外晶片等產(chǎn)品也必須置放在定溫定濕的環(huán)境下，加上工廠均是24小時(shí)輪班作業(yè)，故空調(diào)系統(tǒng)也必須24小時(shí)甚至可說是全年無休(除了電力工司停電外)運(yùn)轉(zhuǎn)，而一般空調(diào)則可視工作人員的上班狀況機(jī)動(dòng)調(diào)整，因此半導(dǎo)體空調(diào)負(fù)荷為一般空調(diào)的4~5倍。無塵室的空調(diào)設(shè)計(jì)F潔淨(jìng)室空調(diào)特性：6.氣流分怖需均勻：潔淨(jìng)室空調(diào)為帶走潔淨(jìng)室內(nèi)所產(chǎn)生的微塵粒子，以維持潔淨(jìng)度，故除了氣流速度須達(dá)一定之要求標(biāo)準(zhǔn)外，氣流的形狀也必須依不同的潔淨(jìng)室等級而加以適當(dāng)?shù)目刂啤?.運(yùn)轉(zhuǎn)成本相當(dāng)高：由於潔淨(jìng)室熱負(fù)荷相當(dāng)大，又是全外氣供氣，循環(huán)風(fēng)量亦甚可觀，故總加成之後的空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也水漲船高。不只是初期設(shè)備的投資成本高，日後的運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)費(fèi)用也相當(dāng)高，依據(jù)資料顯示，半導(dǎo)體廠，單位面積的耗電量為6”晶圓廠：約1.35Kw/m2，而8”廠則高達(dá)約1.9Kw/m2

。除了以上的特性外，潔淨(jìng)室的空調(diào)須與鄰室維持適當(dāng)?shù)膲翰睿核惋L(fēng)溫度與室內(nèi)溫度差距小等亦均為其特性。8.外氣需要量計(jì)算：潔淨(jìng)室空調(diào)前已提及是以全外氣供應(yīng)，而外氣需要量的多寡將受如下的因素所影響：(1)製程排氣量；(2)間隙外洩量；(3)開門外洩量；(4)健康要求量。即外氣需要量(Q1)≧製程設(shè)備排氣量(q1)+間隙外洩量(q2)+開門外洩量(q3)

外氣需要量=排氣量+10%排氣量(洩漏量)+0.5%循環(huán)空氣量≒8~10%循環(huán)空氣量9.空調(diào)箱(AirHandlingUnit)之選擇：設(shè)計(jì)及選擇適當(dāng)?shù)目照{(diào)箱及組合，將可收系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的良好效果。圖為超潔淨(jìng)用空調(diào)箱系統(tǒng)圖。圖4-3圖4-3﹑圖4-4為二種潔淨(jìng)室新鮮空氣空調(diào)箱與循環(huán)風(fēng)扇的組合方式；圖4-3表潔淨(jìng)室等級10000的空調(diào)風(fēng)管分佈，圖4-4-1與4-4-2為送風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖4-4-1圖4-4-210.潔淨(jìng)度的計(jì)算：在設(shè)潔淨(jìng)室空調(diào)系統(tǒng)之前，應(yīng)事先計(jì)算出室內(nèi)空氣污染物質(zhì)的濃度，亦即室內(nèi)的含塵量，因其濃度受空氣污染物質(zhì)發(fā)生量，取入之外氣量、排氣量以及人員數(shù)目之多寡和空氣潔淨(jìng)裝置之淨(jìng)化效率所影響。若將這些影響視為定常狀態(tài)，以考慮空氣污染物質(zhì)之收支平衡，由此就可求出室內(nèi)污染物質(zhì)濃度，而選擇適當(dāng)?shù)目諝鉂崪Q(jìng)裝置，提高效率，降低成本。11.冷凍主機(jī)分離設(shè)備：冷凍主機(jī)於空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮備用機(jī)臺外，對於一般空調(diào)和潔淨(jìng)室空調(diào)應(yīng)考慮給于分離設(shè)置，以利系統(tǒng)的控制運(yùn)轉(zhuǎn)，並符合控制空調(diào)箱所需求的冰水溫度標(biāo)準(zhǔn)。12.VWV(VariableWaterVolume)泵浦採用：空調(diào)熱負(fù)荷並非永遠(yuǎn)固定不變其是隨著氣候及季節(jié)和現(xiàn)場製程運(yùn)作生產(chǎn)之狀況而隨時(shí)在變化，因此設(shè)計(jì)採用可調(diào)變量的VWV泵浦是可以之道及原則。潔淨(jìng)室的空調(diào)設(shè)計(jì)重點(diǎn)除了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、能源因素、安全和滿足生產(chǎn)線上的需求外，對於相關(guān)工程之配合，如消防、水電、建築、照明和噪音震動(dòng)等均是在設(shè)計(jì)時(shí)必須納入的考慮因素。潔淨(jìng)室空調(diào)計(jì)算步驟外氣風(fēng)量計(jì)算統(tǒng)計(jì)C/R內(nèi)設(shè)備總排氣量(熱排+voc排)計(jì)算潔淨(jìng)室面積及體積計(jì)算潔淨(jìng)室洩漏(約為2次/hr×潔淨(jìng)室體積)外氣量(CMM)=設(shè)備總排氣量+潔淨(jìng)室洩漏+10%設(shè)備總排氣量潔淨(jìng)室空調(diào)計(jì)算步驟室內(nèi)空調(diào)負(fù)載計(jì)算計(jì)算C/R之隔間熱傳(可省略)計(jì)算設(shè)備發(fā)熱量(KW×860kal×0.4)計(jì)算照明發(fā)熱量(KW×860kal×1.25)計(jì)算人員發(fā)熱量(設(shè)備發(fā)熱量較多時(shí)可省略)潔淨(jìng)室空調(diào)計(jì)算步驟外氣空調(diào)負(fù)載計(jì)算外氣之除濕及除熱量(顯熱+潛熱)冰水盤管外氣之加濕及加熱量(顯熱+潛熱)熱水盤管&加濕器潔淨(jìng)室空調(diào)計(jì)算步驟計(jì)算C/R內(nèi)之乾盤管、回風(fēng)百葉及FF