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轉輪除濕機在半導體行業潔淨室中的應用

發(fa)表時間(jian):2018-09-29

轉(zhuan)輪(lun)除(chu)濕(shi)機在半(ban)導(dao)體(ti)行(xing)業(ye)潔淨室中的(de)應用(yong)

 

1.引(yin)言

 

    隨著(zhu)科技的進步(bu)和產(chan)品(pin)技術的不斷提升以(yi)及(ji)中(zhong)國對(dui)外(wai)開(kai)放(fang)的深(shen)入(ru),大批的外資企業在(zai)中國設立(li)其(qi)製(zhi)造基(ji)地(di),特別是近年(nian)來(lai)半導體行業的大(da)舉(ju)進入,其全新(xin)的生產工(gong)藝(yi)及生(sheng)產過程(cheng)中對環境溫(wen)、濕度、潔淨度的較(jiao)高(gao)要(yao)求,需(xu)要香蕉久久茄子app下载提(ti)供(gong)一(yi)個比較有(you)效且比(bi)較低能耗的空調係統,特(te)別需要有低濕度的空調(diao)環(huan)境保證。

 

 

    目前,空(kong)氣除濕主(zhu)要有四種方式,通風除濕、冷卻除濕、液體吸濕劑(ji)除濕和(he)固體吸(xi)附(fu)劑除濕。在空調除濕係(xi)統中,冷(leng)卻除濕和固體吸附劑除濕是主要手(shou)段(duan)。冷卻除濕在環境對濕度要求(qiu)不是很(hen)高(RH≯60~65%)的條件下,效果(guo)還是比較好,性(xing)能穩(wen)定且(qie)能耗也(ye)比較低,目前(qian)應(ying)用比較廣泛。但在生產環境對濕度(du)要求較高(RH=45±5%)的地方,采用冷卻(que)除濕就明顯是不經濟的。采(cai)用轉輪除濕機,將不受空氣(qi)露點影(ying)響(xiang),且除濕量(liang)大,特別(bie)適(shi)用於(yu)低濕條(tiao)件下,但(dan)如(ru)果全部除濕僅采用固(gu)態吸附原(yuan)理的轉輪除濕機(ji)進行,由(you)於其再生耗能(neng)量也比較大,此種(zhong)方案(an)也不(bu)是最(zui)經(jing)濟的。由於轉輪除濕和冷卻除濕各有所(suo)長,將其優化(hua)組(zu)合,各(ge)取所長,互(hu)補所短,會(hui)更(geng)好的發揮(hui)其效(xiao)能。

 

    2.濕度在半導體行業中的要求

 

    半導體的生產工廠要在全(quan)年四(si)季(ji)的氣候(hou)條件下,生產車(che)間內部要求維持穩定的環境(jing),特別是(shi)對於生產環境的溫度、濕度、空氣潔淨(jing)度、氣流(liu)組織(zhi),壓(ya)力平衡(heng)等(deng)多個空調參(can)數(shu)都提出(chu)了(le)嚴格的要求。有別於其他(ta)的恒溫恒濕環境係統的要求,由於電(dian)子產品對靜電的敏感(gan)性和高濕度環境對其品質(zhi)的影響,其對濕度的精(jing)度提出了嚴格(ge)要求,對於空調係統(tong)的配置(zhi),則要求係統同時具備夏季除濕的功(gong)能和冬季加濕的功能。

 

    一般的,半導體生產行業的溫濕度條件為:T=22±2°C,RH=45±5%;而對於這(zhe)個溫濕度要求,傳統上(shang)經常采用冷凍(dong)除濕+後加熱(再(zai)熱(re))方式(shi)進行處理,並取得了一定成果。但這種方(fang)式卻存在著一個致(zhi)命(ming)問題(ti),冷熱的抵消和能耗的巨(ju)大浪費(fei),特別是由於半導體行業的大新風(feng),大排風係統、生產環境為(wei)大空間潔淨環境以及目前許多廠主要集(ji)中分(fen)布(bu)在華南和華(hua)東地區的特殊(shu)情(qing)況,使(shi)得(de)這個問題十分突(tu)出。 

 

    因(yin)此(ci),在最新的許(xu)多(duo)半導體廠(chang)房(fang)的空調係統開始使用新風通過(guo)新風機組(冷卻除濕)和轉輪除濕機聯合(he)處理濕度、溫度而後通過後空調機組處理(li)的組合方式,達到(dao)室內(nei)送(song)風溫、濕度要求,並取得了顯(xian)著收益。

 

    3.工程實(shi)例

 

    一、設計條件及要求:

 

    a、室(shi)內要求:T=22±2℃;RH=50±5%;TL=11.5℃;d=8g/kg;

 

    b、潔淨級(ji)別:10K(10000級);

 

    c、體積:S=2000m2;H=2.8m;

 

    d、工作(zuo)人員:30名,車間無(wu)工藝濕負荷(he);

 

    e、新風量:9500m3/h;

 

    f、送風量:120000m3/h,正壓5~10PA;

 

    g、室外環境條件:T=35℃;RH=70%;d=25g/kg;

 

二、空調係統設計(ji)方案及優缺點:

 

    a、方案A:新風機組(MAHU)+組合式空氣處理機組(AHU),其空氣處理過程如下:

 

    新風過濾經表冷處理後(hou)與(yu)房間回(hui)風混(hun)合,再經表(biao)冷器(qi)處理到機器露(lu)點(dian)(TL=12℃)後再加(jia)熱至(zhi)送風溫度(T=18.5℃)後,統一送風到車間。

 

    分析(xi)如下:由於車間內部的露點溫度為11.5℃,並(bing)且設計條件中車間內無其他工藝濕負荷。根據這種條件,香蕉久久茄子app下载假(jia)定車間內部沒(mei)有任何產濕量,則需要送風露點和車間相(xiang)同(tong)為11.5℃,這時(shi)對於新風和回風達到11.5℃露點所需要的冷量為:

 

    新風冷負荷:9500*1.2*(101.2-32.2)/3600=162Kw;(新風預冷至18℃,95%)

 

    回風冷負荷:120000*1.2*(44-33)/3600=440Kw

 

    總計:162+440=602Kw;

 

    而在處理空氣露點溫度達到車間露點溫度後,需要進行加熱補償,以保(bao)證(zheng)送風溫度的要求,這時所需要的再熱量為:

 

    再熱負荷:120000*1.2*(39.8-33)/3600=272Kw

 

    總能耗為:冷:602Kw.

 

    熱:272Kw.

 

    從上述分析和計算可得出,能耗(hao)抵消為:272Kw

 

    但實際上,車間內部由於人(ren)員的工作,維護結(jie)構(gou)的內外的水(shui)蒸汽分壓力(li)差以及車間門的開啟等因素(su),車間內不可(ke)避(bi)免的存在濕負(fu)荷,這就要求送風露點溫度應略低於車間內部(bu)露點溫度,這會導致更大的冷熱能耗抵(di)消(xiao)。

 

    一般(ban)的,由於新風的焓值(zhi)非(fei)常(chang)高,無法通過新風表冷器直(zhi)接將(jiang)新風冷卻到11℃露點溫度。所以經常采用新風和回風混合後,再表冷器處(chu)理的方法(fa)進(jin)行操(cao)作。

 

    同時,這種空調係統不僅要求在夏季可以同時滿足(zu)製冷(控(kong)溫和除濕)和供熱(滿(man)足濕度要求)功能;並要求在某些過渡季節(jie)甚至冬(dong)季同樣需要開啟(qi)製冷機組,目(mu)的僅(jin)僅是除濕(對新風進行降(jiang)溫除濕)。而後再通過後加熱補償的方式,重(zhong)新控製室內的溫度要求,浪(lang)費了大量的能源(yuan)

 

更為嚴重的是,在某些情況(kuang)下,後加熱的配置量往往偏(pian)低,特別是後加熱器采用電加熱時,這種情況更為常見。這時的空氣因無法得到足夠高的送風溫度而(er)導致車間內部的相對濕度偏高,這種情況下,要求製冷機組需要將送風露點(溫度)進一步降低,而在送風露點下降時,溫度隨之下降從(cong)而導致車間內部的濕度無法得到嚴格保證。

 

    對於製冷機組,需要將空氣處理到11℃露點溫度,因此要求冷水溫度一般為5~10℃。但在這種工況下,製冷機組的效率也往往(wang)會有所衰(shuai)減,從而需要配置較大容量的製冷設(she)備,引起初(chu)投資的增(zeng)加。

 

    b.方案B:新風機組(MAHU)+轉輪除濕機組(Dehumidifier)+組合式空氣處理機組(AHU),其空氣處理過程如下:

 

    新風過濾(lv),經過新風表冷器,一般處理到18℃露點,之(zhi)後經過轉輪除濕機進行等焓(han)除濕(空氣露點為4℃,d=5.2g/kg,T=42℃);除濕後的幹熱空氣再和回風混合後(T=23.5℃,d=7.9g/kg),通(tong)過後表冷器進行幹工況降溫處理到送風溫度(18.5℃),送風到車間。能耗為:

 

    新風表冷冷負荷:9500*1.2*(101.2-50)/3600=162Kw

 

    除濕機能耗:125Kw

 

    後空調冷負荷:120000*1.2*1.005*(23.5-18.5)/3600=201Kw

 

    總(zong)能耗為:冷:363Kw.

 

    熱:125Kw.

 

    c.方案比較:

 

    傳(chuan)統冷凍除濕+後加熱係統轉輪除濕機係統

 

    新風表冷能耗162Kw162Kw

 

    後表冷器能耗440Kw201Kw

 

    電加熱能耗272Kw125Kw

 

    總能耗(折(zhe)算為電能):383.8Kw193Kw

 

    由上述(shu)分析和計算可得出,使用轉輪除濕機係統和傳統的冷凍除濕機+後加熱器方式,能耗節約(yue)為45%左(zuo)右。同時,由於轉輪除濕機可以將新風進一步除濕幹(gan)燥(zao),以抵消車間的其他室內濕負荷,尤(you)其是在係統初期調試及房間發熱量不足(即(ji)生產開工不足)期(qi)間,這種係統運行更加可靠(kao),安全性更好(hao),完(wan)全可以滿足半導體潔(jie)淨車間全天候的生產要求。

 

    4.結論

 

    在低(di)濕環境條件下,采用轉輪與冷卻聯合式除濕空調係統具有僅冷卻除濕機不可比擬(ni)的優(you)越性。



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