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精密儀器系統潔凈工程解決方案

一、工程概況

广东好彩1历史开奖结果 www.aegxfq.com.cn 該微電子工廠主要從事芯片的設計、開發、制造、銷售和技術服務。新主廠房建成投產后,集成電路生產技術水平從現在的1.2微米提升到0.8微米。廠區包括主廠房、化學品庫、動力廠房、行政辦公樓等。主廠房為三層建筑,從下至上依次為動力下技術夾層、潔凈下技術夾層、潔凈室,其中潔凈室面積約為5000m ,潔凈等級分為ISO 6級(1000級)和ISO 7級(10000級)。

二、空調系統設計

2.1 空調負荷

實際設計中潔凈室內冷負荷的計算一般采用估算的方法,根據其生產工藝情況、圍護結構、操作人員數量等確定估算指標。該潔凈室的主生產區冷負荷估算指標為450W/m ,光刻區為400W/m ,其它區域根據功能為250W/m 一350W/m 。設計總冷負荷(包含新風冷負荷)為13400kW,單位冷負荷指標為2500W/m ,遠遠大于一般建筑的冷負荷指標。這是由于:

1.微電子工業潔凈室的生產設備發熱量大,消耗冷量大;

2.為補充大量工藝排風(排除酸性、堿性、有機溶劑等氣體),及為維持潔凈室正壓而造成新風量大,處理新風所需冷量大。以上兩項負荷之和一般占到總冷負荷的80% 以上。

由于潔凈室處于內區,圍護結構的冷熱負荷影響可以忽略不計。設計發熱量大,冬季仍為制冷工況,其室內冷負荷與夏季基本相同。潔凈室內散濕量較少,故潔凈室室內負荷以顯熱負荷(設備負荷、照明負荷)為主。

2.2 氣流組織方式

潔凈室內的氣流流型為垂直單向流,即空氣由吊頂上的風機過濾單元機組(FFU)所帶的高效過濾器進行過濾處理達到潔凈要求后送入室內,再經過地面帶孔高架地板和華夫樓板,通過兩側回風豎井與新風機組處理過的新風混合后,經安裝在豎井與吊頂靜壓箱之間的干式冷盤管冷卻回到吊頂靜壓箱,雖然風機過濾單元機組(FFU)的送風模式未必對每個潔凈廠房和生產工藝都最為適合,但近年來它以其本身的優越特性正被越來越多的廣泛采用。

首先,潔凈室內壓力高于靜壓箱內的壓力,不存在塵粒由靜壓箱滲透到室內的可能性,即所謂“負壓密封”,而其它送風模式例如分散式循環風機封等較為復雜的方法來保證潔凈室頂棚的密封性;

其次,由于微電子工業潔凈室工藝的頻繁更新和調整,可以通過增減局部區域的風機過濾單元機組(FFU)的數量來改變潔凈度以適應生產工藝流程的需要。如今生產線上大量采用微環境裝置,高效過濾器滿布率降低到30% 以下,風機過濾單元機組(FFU)因其布置的靈活性具有更強的競爭力。

另外,由于對層高和空間需求較少,降低了建筑成本和施工周期,也很適合用于改建項目。但大量風機過濾單元機組安裝在吊頂上所帶來的缺點也是顯而易見的,噪聲和振動對潔凈室的影響不容忽視,設備和自控成本的增加也必須要考慮。

2.3 空氣處理

潔凈室新風系統共配有四臺新風機組,三用一備,每臺新風處理機組新風量為130,0001"1"1 /h。新風全部在屋面上的新風小屋采集,接入新風機組處理后,再通過風管直接送到潔凈室吊頂上的靜壓箱與潔凈室回風混合后再送入室內。

新風量確定主要依據以下幾個因素:

1)補充工藝過程上所需的排風量,包括一般排風、酸性排風、堿性排風、有機溶劑排風、特種氣體排風等;

2)保證潔凈室內相對于外界為正壓,以確保室外空氣不會滲入污染潔凈室;

3)滿足室內人員衛生要求所需的新風量,人均新風量不小于40m /h。

設計新風量取補充室內排風及保持室內正壓所需新風量之和與人員新風量兩項中的最大值。新風機組包含的組段有初效過濾段、中效過濾段、預熱段、預冷段、加濕段、再冷段、再熱段、風機段、預留段、高效過濾段和送風段等(見圖3)。其中預冷盤管的供回水溫度為l3 oC/19oC,再冷和盤管的供回水溫度為5℃/10.6~C,預熱盤管的供回水溫度90~C/6ocC,再熱盤管的供回水溫度為9OoC/70oC。潔凈室新風系統承擔所有的室內濕負荷 而室內濕熱負荷則由于式冷盤管承擔。室外新風須處理到機器露點后送入回風夾道與回風混合。

在夏季高溫高濕的地區,由于室外焓值較大,新風機組需進行大焓差處理。如只設一級冷盤管,那大量的冷量都將被冷凝水帶走。故為了充分利用冷水能量,新風機組設置兩級冷盤管。在夏季,室外空氣被供l3℃ 中溫水的第一級預冷盤管處理到接近飽和狀態點A,再由供5~C低溫冷水的第二級冷盤管處理到露點B,最后通過再熱盤管將其加熱到送風狀態點c。而在冬季,室外空氣先通過預熱盤管加熱到D點后,再由水噴淋加濕到露點B后加熱到送風狀態點C。

水噴淋加濕段位于兩級冷盤管之間,除了加濕外還可起到清潔空氣的作用。在夏季工況下空氣經過一級冷盤管處理到A點后已達飽和狀態,很難再被加濕,故水噴淋對夏季新風處理不會產生影響。

安裝在回風夾道和吊頂靜壓箱之間的干式冷盤管的作用是去除室內顯熱負荷,供回水溫度為13~C和19℃。千式冷盤管包括鋼制槽形鍍鋅框架、銅質管道及帶傳熱涂層的鋁質散熱片。每個尺寸為2400mnl×2165mm,處理風量約為33000m /h,面風速控制在2m/s以下,冷量約為22.2kW。干式冷盤管前設撓性軟管及球閥與供回水管道連接。采用干式冷盤管的優點在于系統運行在干工況條件下,杜絕了水患。

2.4 自動控制

2.4.1 壓差控制

潔凈室與周圍的空間必須維持一定的靜壓差,其目的是為了保證潔凈室在正常工作或空氣平衡暫時受到破壞時,潔凈室的潔凈度免受鄰室污染或污染鄰室。壓差風量的確定一般采用房問換氣次數估算,并與潔凈室圍護結構的氣密性及維持的壓差值有關。

本工程潔凈室的維持正壓的換氣次數取1.5h~。在潔凈室裝有壓差傳感器,潔凈室的壓力根據壓差傳感器的數值來控制,它將測量潔凈室和外界大氣的壓差。PLC使用壓差傳感器的值作為PID的過程值,它的輸出將控制新風管道上的變風量控制(VAVBox)開度(見圖5)。PLC同時計算在主新風管道上的壓差傳感器平均值,并用平均值作為PID的過程值,它的輸出將控制新風機組的風機速度,以達到潔凈室內的正壓要求。

2.4.2 溫濕度控制

潔凈室里的溫度是由吊頂上的干冷盤管進行調節控制的,吊頂內共分為10個溫度控制區域,每個溫度控制區域都設有一個溫度傳感器,該區域的干冷盤管回水主管上裝有一組電動調節閥,通過溫度傳感器所測的溫度與直接數字溫控器的設定值比較,用比例積分微分控制器輸出電信號,控制回水管上電動調節閥的開度。改變水流量,使潔凈室的溫度保持在所需的范圍。

潔凈室內安裝有溫濕度傳感器,從潔凈室溫濕度傳感器傳來的溫度信號將被PLC用來監視和報警。新風機組送風溫度信號作為溫度PID控制的過程值(PV),PID輸出將用來控制再熱閥,維持新風機組恒定的出風溫度。新風機組的加濕噴淋段水泵都有一液位開關,當低液位報警時,PLC將停止相關的泵。

三、排風系統

微電子潔凈室中常常在產品生產過程中使用或產生各種酸性和堿性物質、有機溶劑和一般氣體、特種氣體。且根據GB50073—2001《潔凈廠房設計規范》中的規定,排風系統應單獨設置。故潔凈室的工藝排風分別設有酸性排風系統、堿性排風系統和溶劑排風系統, 酸堿排風氣體必須分別經過玻璃鋼淋洗塔處理后才能排至室外。淋洗塔以化學吸收為工作原理,其中有填料增加其有效吸收面積。淋洗液由噴嘴自上而下噴灑,并可循環使用。

潔凈室內酸堿排風的風管材料為不銹鋼,內涂特氟隆,以達到防腐蝕的目的。風機采用玻璃鋼離心變頻風機。潔凈室為無外窗的房間,房間密閉性較好,故設置機械排煙系統是保證人員安全疏散的必要方法。GB50073—2001(潔凈廠房設計規范》規定:潔凈廠房疏散走廊,應設置機械防排煙設施。而國家現行防火規范中對工業廠房的排煙設置未作出明文規定,故參考民用建筑的防排煙規范在潔凈室內設置機械排煙系統。因主生產區面積達3000m ,故用擋煙垂壁(吊頂以下500ram高)將主生產區分隔為數個防煙分區,每個防煙分區最大面積不大于500m 。防煙分區的排煙量設計值以每個分區60m /h?m 計算。排煙風機可同時負擔兩個防煙分區,風量選型按最大防煙分區面積每平方米120m。/h計算。防煙分區的排煙由支管上的280℃排煙閥控制。

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