精密空調(diào)濕度大 半導(dǎo)體車間溫濕度控制精度高的潔凈空調(diào)

近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體、顯示面板等微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)室溫、濕度和潔凈度的要求也逐漸提高。在一些半導(dǎo)體生產(chǎn)廠和實(shí)驗(yàn)室中，有溫度精度要求為±0.1℃，濕度精度要求為±3%，潔凈度等級(jí)為5級(jí)的潔凈室。對(duì)于這些房間的空調(diào)處理方案，我們采用MAU+FFU+DCC（兩級(jí)）空調(diào)系統(tǒng)。二次DCC冷凍水供水溫度與室溫相差不大，供回水溫差小，滿足潔凈室的需要。高精度溫濕度控制要求，

1 空調(diào)解決方案簡(jiǎn)介

北京某微電子實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目恒溫恒濕潔凈室，面積30m2，天花板下凈高要求3.5m。潔凈恒溫恒濕室內(nèi)放置兩套電子束光刻工藝設(shè)備，每套發(fā)熱量800W，工藝排風(fēng)量300m3/h。工藝設(shè)備輔助設(shè)備置于下夾層，總發(fā)熱量7489.5W。潔凈恒溫恒濕室環(huán)境溫度23℃±1℃，濕度43%±5%，潔凈度5級(jí)，控制粒徑0.1μm；要求內(nèi)部溫度23℃±0.1℃，濕度43%±3%，潔凈度5級(jí)，控制粒徑0.1μm，保證房間相對(duì)于周圍潔凈室處于≥5Pa的正壓。為保證潔凈恒溫恒濕室的溫度、濕度和潔凈度要求，采用MAU+FFU+DCC（兩級(jí)）空調(diào)系統(tǒng)。潔凈恒溫恒濕室空調(diào)示意圖如圖1所示。

MAU系統(tǒng)送風(fēng)溫濕度點(diǎn)與室內(nèi)房間相同。通過(guò)改變送風(fēng)的露點(diǎn)溫度來(lái)控制室內(nèi)濕度。同時(shí)，為保證室內(nèi)濕度控制要求，MAU風(fēng)量取換氣次數(shù)12次/h，最大排風(fēng)量+正壓風(fēng)量。MAU系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)新風(fēng)管和回風(fēng)管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥保證室內(nèi)正壓；風(fēng)機(jī)變頻由MAU單元末端的高效壓差控制，保證送入房間的風(fēng)量恒定。MAU單元段配備初中和高級(jí)過(guò)濾段，熱水（45℃~35℃）加熱段，一級(jí)表冷段（12℃~19），二級(jí)表冷段（5℃~12℃）℃）工業(yè)抽濕機(jī)，電加熱加濕段，風(fēng)機(jī)段，均流段，電加熱再熱剖面圖，如圖2所示。FFU系統(tǒng)控制室內(nèi)潔凈度精密空調(diào)濕度大，過(guò)濾效率MPPS效率≥99.9995%@0.12μm，采用PTFE濾料降低FFU的運(yùn)行阻力。為保證室內(nèi)溫度精度和潔凈度的控制，F(xiàn)FU設(shè)計(jì)段風(fēng)速0.40m/s，布置率100%。FFU系統(tǒng)風(fēng)量大于房間風(fēng)量12次/h，送風(fēng)溫差小于1℃，

一級(jí)DCC位于下夾層，用于消除下夾層較大加熱設(shè)備的熱量。使用12℃～19℃的中溫水，用一級(jí)DCC后面的溫度傳感器控制一級(jí)DCC空調(diào)水管的電動(dòng)二通調(diào)節(jié)閥。使二次DCC前的溫度趨于穩(wěn)定，為滿足室內(nèi)溫度的高精度控制提供了前提。

二級(jí) DCC 位于上部靜壓室中，并按區(qū)域布置。根據(jù)各區(qū)域的室內(nèi)溫度傳感器，控制對(duì)應(yīng)的二次DCC空調(diào)水管的電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥獲得不同的送風(fēng)溫度，用于消除室內(nèi)不同區(qū)域產(chǎn)生的熱量，滿足室內(nèi)高精度溫度控制的要求。二級(jí)DCC采用12℃中溫供水和22℃恒溫恒濕回水混合，混合后供水溫度為20℃。中溫水回水管上設(shè)置電動(dòng)二通調(diào)節(jié)閥，一用一備，供回水管之間設(shè)置單向閥。開(kāi)度，攪拌泵設(shè)置為一用一待，保證攪拌水溫度和供水溫度恒定。即采用二次DCC冷凍水供水溫度與室溫相差不大、供回水溫差小的微調(diào)方式來(lái)滿足室內(nèi)溫度控制要求。二次 DCC 混頻系統(tǒng)示意圖如圖 3 所示。采用二次DCC冷凍水供水溫度與室溫相差不大，供回水溫差小的微調(diào)方式，滿足室內(nèi)溫度控制要求。二次 DCC 混頻系統(tǒng)示意圖如圖 3 所示。采用二次DCC冷凍水供水溫度與室溫相差不大，供回水溫差小的微調(diào)方式，滿足室內(nèi)溫度控制要求。二次 DCC 混頻系統(tǒng)示意圖如圖 3 所示。

2 與傳統(tǒng)精密空調(diào)的比較

過(guò)去，傳統(tǒng)的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)采用新風(fēng)和回風(fēng)先混合，再經(jīng)過(guò)降溫除濕處理，實(shí)施露點(diǎn)溫度控制和再熱控制。這種空調(diào)方式抵消了大量的冷熱，造成能源的浪費(fèi)。MAU+FFU+DCC空調(diào)模式下，MAU系統(tǒng)分別處理新風(fēng)，MAU風(fēng)量控制室內(nèi)正壓，MAU送風(fēng)參數(shù)控制濕度，DCC控制室內(nèi)溫度。簡(jiǎn)單的解耦方式，實(shí)現(xiàn)溫濕度獨(dú)立控制。終端DCC采用精調(diào)方式，冷凍水供水溫度與室溫相差不大，供回水溫差小。除了MAU新風(fēng)再熱不可避免外，回風(fēng)系統(tǒng)不使用再熱，避免了傳統(tǒng)恒溫恒濕型空調(diào)冷熱抵消的現(xiàn)象，達(dá)到了良好的節(jié)能效果。同時(shí)，電動(dòng)水閥的控制精度高于電加熱再加熱，更好地滿足室內(nèi)溫濕度控制精度。避免了傳統(tǒng)恒溫恒濕式空調(diào)冷熱偏移的現(xiàn)象，達(dá)到了良好的節(jié)能效果。同時(shí)，電動(dòng)水閥的控制精度高于電加熱再加熱，更好地滿足室內(nèi)溫濕度控制精度。避免了傳統(tǒng)恒溫恒濕式空調(diào)冷熱偏移的現(xiàn)象，達(dá)到了良好的節(jié)能效果。同時(shí)，電動(dòng)水閥的控制精度高于電加熱再加熱，更好地滿足室內(nèi)溫濕度控制精度。

3 DCC干式表冷器校核計(jì)算

根據(jù)房間負(fù)荷劃分潔凈恒溫恒濕室，在6個(gè)分區(qū)的恒溫恒濕室上部靜壓箱和下部夾層中布置DCC干式表冷器。通過(guò)將DCC干式表冷器的標(biāo)定參數(shù)與要求的性能參數(shù)進(jìn)行比較，某廠家的DCC干表冷器的標(biāo)定參數(shù)可以大大滿足要求的性能參數(shù)，即設(shè)計(jì)的DCC干表冷器的性能參數(shù)可以滿足生產(chǎn)需要。

4 氣流模擬

在恒溫恒濕的潔凈室中進(jìn)行氣流模擬。室內(nèi)1 m高度處溫度分布如圖4所示，氣流分布如圖5所示，正壓分布如圖6所示。通過(guò)分析潔凈室內(nèi)氣流的模擬結(jié)果恒溫恒濕室，可以看出：（1）沒(méi)有設(shè)備加熱的區(qū)域精密空調(diào)濕度大，整個(gè)場(chǎng)內(nèi)溫度分布均勻，幾乎沒(méi)有溫度梯度；（2）有一個(gè)區(qū)域與設(shè)備加熱的溫度梯度可以滿足工藝對(duì)溫度梯度的要求，工藝對(duì)溫濕度的波動(dòng)范圍應(yīng)控制在精度要求的范圍內(nèi)；（< @3）在設(shè)備氣流擾動(dòng)的情況下，工藝室整體氣流為垂直流動(dòng)，無(wú)嚴(yán)重飄流現(xiàn)象，可滿足機(jī)房潔凈度要求；（4）工藝室和下夾層的正壓相對(duì)外圍潔凈室大于5Pa，可以滿足房間的正壓要求。

5 結(jié)論

(1）對(duì)于高精度溫濕度控制的潔凈空調(diào)的設(shè)計(jì)，需要了解潔凈恒溫恒濕室控制的具體工藝要求；減少內(nèi)部和濕度的影響。室溫和濕度、潔凈度和正壓的外部負(fù)荷；潔凈度恒溫恒濕室不能設(shè)置外部防護(hù)結(jié)構(gòu)，周圍環(huán)境的溫度和濕度應(yīng)盡可能穩(wěn)定；應(yīng)盡量減少潔凈恒溫恒濕室內(nèi)的設(shè)備，將發(fā)熱量大、控制精度低的設(shè)備移出潔凈恒溫恒濕室內(nèi)；同時(shí)減少了設(shè)備加熱的波動(dòng)，使?jié)崈艉銣睾銤袷以诜€(wěn)定狀態(tài)下平穩(wěn)運(yùn)行。

(2）MAU+FFU+DCC空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用于潔凈空調(diào)，高精度控制溫濕度，獨(dú)立控制溫濕度潔凈度，電動(dòng)水閥微調(diào)。末端代替末端風(fēng)道電加熱，最大限度減少冷熱偏移現(xiàn)象，控制精度高于末端風(fēng)道電加熱微調(diào)方式。

(3)從DCC選型和氣流模擬結(jié)果可以看出，DCC設(shè)備選型能夠滿足生產(chǎn)生產(chǎn)需要。MAU+FFU+DCC空調(diào)系統(tǒng)，作為一種清潔空調(diào)方式用于高精度溫濕度控制，能滿足生產(chǎn)生產(chǎn)需要，工藝要求潔凈恒溫恒濕室各項(xiàng)指標(biāo)。

（4）溫度精度要求±0.1℃，濕度精度要求±3%，潔凈室恒溫恒濕5級(jí)，MAU+FFU+DCC（二級(jí)）空調(diào)系統(tǒng)可使用，采用二級(jí)DCC冷凍水供水溫度與室溫相差不大及供回水溫差的微調(diào)方式，滿足潔凈室溫濕度高精度控制要求，節(jié)能、控制精度高。

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