某电子厂房净化空调系统论述

    空气调节是一种使房间或封闭空间的温度、相对湿度、洁净度和气流速度等参数均达到给定要求的技术。也就是说，在人们的生活、工作以及生产和科研的某一个特定空间内，其环境空气的温度、湿度、洁净度和气流速度等构成了该空间的空气环境。采取必要的技术手段来创造和保持该空间内要求的空气环境就是空气调节的任务。

洁净空调是空调工程中的一种，它不仅对室内空气的温度、湿度和风速有一定的要求，还对空气中的含尘粒数、细菌浓度等也都有较高的要求，为此，相应的技术称为“空气洁净技术”。根据需要对空气温度、湿度、洁净度、压力、噪声等参数都进行控制的密闭性较好的空间称为“洁净室”。

为了使洁净室内保持所需要的温度、湿度、风速、压力和洁净度等参数，最常用的方法是向室内不断送入一定量经过处理的空气，以消除洁净室内各种热湿干扰及尘埃污染。为了给洁净室送入一定状态的空气，就需要一整套设备对空气进行处理，并不断送入室内，又不断从室内排出一部分来，这一整套设备就构成了洁净空调系统。

1  电子厂房洁净室的特点

电子行业洁净室空调除了具有较高的净化空气的能力外，还具有以下几点与舒适性空调明显不同的地方。

1.1  气流分布需要很均匀

为维持洁净室室内的高洁净度，必须带走室内所产生的微尘粒子，因此对气流组织有严格的要求。对于l～1 000级的洁净室，目前采用上顶棚送风、下地板回风的垂直单向流气流组织形式；对于10 000～100 000级的洁净室，常采用上顶棚送风、下侧回风口回风的非单向流形式。

1.2  恒温恒湿控制精度高

由于电子产品的制造工艺对温湿度变化极为敏感，所以必须将洁净室里的空气参数严格控制在要求的范围内。目前，洁净空调系统普遍采用控制灵活、性能可靠的DDC自控系统，当室内空气参数达不到设计要求时，可通过DDC控制系统来自动调节各个阀门开大或关小，这样就不至于使房间内温湿度波动太大，影响产品质量和成品率。

1.3  新风量大，换气次数高

在电子产品制造过程中需使用有毒的化学品，将产生有毒的废气，必须排出室外。为保持洁净室内正压和满足卫生条件，必须补充大量新风。为了保持高洁净度，洁净室应有较高的换气次数，同时室内的空气流速也不能太大，一般在0.4 m/s以下。

1.4  冷负荷大且湿负荷小，热湿比值接近＋∞

电子行业的洁净室一般都置于建筑物的中部，虽然通过围护结构的热量较少，但洁净室内工艺设备的发热量相当大，即全年需要排出室内余热量。

2  工程概述

本工程位于安徽蚌埠黄山大道北侧，厂房为单层钢结构，总建筑面积约14 500 m²。净化空调面积6 880 m²（不含参观走廊及辅助区）。根据工艺要求，洁净区洁净度分别为万级、千级、百级，百级面积270 m²，千级面积5 960 m²，万级面积650 m²。温湿度要求为22 ℃±2 ℃和55%±5%，百级按照面风速0.25 m/s计算风量，千级和万级的换气次数则为80次/h和35次/h。

3  净化空调系统形式

3.1  空调形式选择

整个厂房分为3种净化级别，分别为万级、千级、百级，万级区主要为镀膜机室，千级区有丝印车间、模组/贴膜车间、千级高架区、千级未高架区，百级有镀膜车间、丝网制作房。其中，千级高架区、百级高架区、千级未高架区、百级未高架区均采用MAU＋FFU＋DC的空调形式，而丝印、模组、贴膜车间等千级区和镀膜机室等万级区则采用AHU＋FFU的空调形式。

MAU为新风机组，对新风实施了初效、中效、亚高效过滤，其功能段为新风、回风混合段→G4初效段→F8中效段→冷水盘管段→热水盘管段→电极加湿段→风机段→均流段→H10亚高效段→送风段。

DC为干表冷盘管，在洁净室的回风夹墙中设置干冷盘管，对洁净室进行等湿降温，所以通过干盘管的冷冻水温度稍低于洁净室的露点温度，保证洁净室空气通过干盘管时不结露。

FFU为风机过滤器机组，在洁净室的技术夹层布置FFU，将送进来的空气通过FFU中的高效过滤器送到洁净室内。

AHU为净化空调机组，全部的净化空调送风均在净化空调机组内进行净化和热、湿处理，然后送至洁净室，洁净室的回风经回风口、回风管再接回到空调机房的净化空调机组，与新风混合后重复进行净化和热、湿处理。

3.2  两种空调形式的空气处理过程

3.2.1  MAU＋FFU＋DC的净化空调送风方案

新风机组MAU将新风处理到洁净室热湿比线与相对湿度95%线的交点以下，不仅将本身的湿负荷去掉，还负担洁净室内产生的湿负荷。而MAU热处理不足部分的干冷负荷将由设在洁净室下夹层或吊顶上的干盘管来补充。由于干盘管设在FFU循环空气通过的吊顶上或夹道内，因此，干盘管所弥补的干冷负荷被循环空气带到洁净室内。此方案中，洁净室的相对湿度由MAU来保证，洁净室的温度由DC来保证，洁净室的洁净度由FFU来保证。

3.2.2  AHU＋FFU的净化空调送风方案

此方案中，净化空调系统的热、湿负荷（洁净室内产生的热、湿负荷及新风的热、湿负荷）全部由设在空调机房内的空调机组AHU来负担。AHU的送风量是消除本系统余热、余湿的空调送风量（其中包括全部新风和部分回风，但远远小于保证洁净室洁净度等级的净化送风量），它应能确保洁净室内的温度和相对湿度恒定。而该洁净室的洁净度由设在洁净室吊顶上的FFU来保证。此方案中应该注意的是，FFU运行过程中所产生的热量也应由AHU来承担。

4  空调冷热源

此次工程为一期工程，根据负荷计算及二期预留，冷源主机采用3台制冷量为1 800 kW、供回水温度为7/12 ℃的水冷螺杆式冷水机组，用于空调机组的夏季制冷及作为干盘管供回水系统中板式换热器的冷源换热端。热源主机为一台制热量为2 400 kW的空气源热泵机组，为空调机组夏季再热和冬季加热所用。要求进入干盘管冷水的进水温度高于洁净室露点温度1～2 ℃，确保其供回水温度为14/19 ℃，因此需要采用水-水板式换热器设计干盘管供回水系统。在热交换器冷源端的冷冻水供回水管道上安装电动二通阀，通过DDC的控制，保证干盘管的供回水温度恒定在设计的范围内。干盘管的冷供水系统采用异程式的方式，洁净室内回风墙中布置有111台干盘管，共分为15组，每一组设置一个电动比例积分阀，根据所对应的范围反馈的洁净室温度来调整比例积分阀的开启度，从而使温度控制满足设计要求。

5  自动控制系统

本期工程采用DDC控制系统，并且与机房总站连接，可以实现局部调控和机房总站对运行状态的控制和观测。

洁净室中的干冷盘管共分为15组，每一组采用一个比例积分阀控制，每组所对应的区域温度采用多点检测，采集多点的温度，取平均PID值控制比例积分的开启度，调节室内温度。

湿度也采用多点检测控制，采集多点的湿度，取平均的PID值来控制新风机组或空调机组冷冻水电动比例积分阀的开启度，或者控制电极加湿阀门的开启度，从而将洁净室的湿度控制在设计范围内。

新风机组和空调机组采用变频控制，根据洁净室实际使用情况，通过电动风阀的开与关，检测风管内的压力参数，控制风机转速，调整新风量，达到节约能源的目的。

6  总结

随着洁净技术和洁净设备的不断发展与进步，FFU风机的效率不断提高，耗电量不断降低，整体价格不断下降，其初投资也与其他类型的送风方案基本持平，但运行费却大大节省。大面积高净化级别的洁净室宜采用FFU＋DC＋MAU的空调形式，可以节省空调机房面积，系统控制灵活。末端为FFU的空调系统中新风机组或空调机组的空气过滤宜采用三级过滤，分为初效、中效、亚高效过滤，以延长FFU中高效过滤器的使用寿命。尽量采用将新风处理到室内露点温度的空气处理方式，减少因对室内进行温度补偿而造成的能源浪费。

参考文献：

［1］许钟麟.空气洁净技术原理［M］.上海：同济大学出版社，1998.

［2］陈霖新.洁净厂房的设计与施工［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［3］赵荣义.简明空调设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1998.

［4］中国电子工程设计院，信息产业电子第十一设计研究院有限公司，上海电子工程设计研究院有限公司，等.GB 50472—2008 电子工业洁净厂房设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2008.

 

〔编辑：刘晓芳〕