一、净化空调系统的设置方式
洁净厂房中的净化空调系统有集中设置方式和分散设置方式。集中设置方式是将空气处理机组(AHU)集中设在空调机房内,在空调机组内集中进行初效、中效或亚高效空气过滤净化和热、湿处理,然后由送风管道输送至洁净室的吊顶上部,经过设在洁净室顶棚上的末端高效空气过滤器或高效过滤器送风口进行终端净化送入洁净室,实现产品生产工艺对洁净度、温度、相对湿度和压力的要求。洁净室回风经回风口、回风管再返回至空调机房的空调机组内与新风混合,重复进行热、湿处理和净化处理。这类集中式系统可有全新风 (直流系统)方式,一次回风方式和一、二次回风方式以及MAU+RAU方式等。
为了节能、消除空气热湿处理过程中的冷热相互抵消,当洁净送风量大于消除热、湿负荷的空调送风量时,最好采用一、二次回风系统,将二次混合点设计在系统送风点上,这是节能、经济的净化空调系统。当多个洁净室的洁净度,温、湿度要求不同,各洁净室内的产热量和产湿量也不尽相近时,为了确保每个洁净室的洁净度,温、湿度及其精度的要求应设置多个循环机组 (RAU);循环机组的送风量是净化送风量,并且在机组内设置必要的热、湿处理设备,用来补充新风机组热、湿处理的不足和保证洁净室温、湿度精度的微调节。由于循环机组设在洁净室的吊顶上面,循环机组的送风余压相对都较小,机组体积和机组噪声、振动也较小,送回风管也比较短小。新风机组 (MAU)设在空调机房内,这些洁净室的新风全部由 MAU 提供热、湿和净化处理,然后输送至各循环机组与回风混合。
二、送风方式 在电子工厂洁净厂房
规模较大的集成电路芯片生产和TFT-LCD生产用洁净厂房其送风方式主要有集中送风、隧道送风和风机过滤器单元送风等类型,各种送风方式各具特点和适用性。
1、集中送风方式 采用数台大型新风机组和净化循环机组集中设置在空调机房内，空调机房可位于洁净室的侧面或顶部。经过温度、湿度处理和过滤后的空气由离心风机或轴流风机加压通过风管送入送风静压箱，再经由高效过滤器或超高效过滤器过滤送入沽净室。回风经格栅地板系统流入回风静压箱，再回到净化空调系统的循环系统，如此反复循环运行。
2、隧道洁净室送风方式 这种送风方式一般把洁净室划分为生产核心区、维护区。生产核心区要求高洁净度等级和严格的温、湿度控制,设在单向流送风区内;维护区要求较低,设置生产辅助设备或无洁净要求的生产设备尾部和配管配线等。生产区为送风区,维护区为回风区,构成空气循环系统。一般隧道式送风由多台循环空气系统组成,所以其中一台循环机组出现故障不会影响其他区域的生产环境洁净度等级,并且各个循环系统可根据产品生产需要进行分区调整控制。
3、风机过滤单元送风方式 这是在洁净室的吊顶上安装多台风机过滤单元机组 (fanfilterunit,FFU),构成净化循环机组,不需要配置净化循环空调机房,送 风 静 压 箱 为 负 压。空 气 由FFU 送到洁净室,从回风静压箱经两侧夹道回至送风静压箱;根据洁净室的温度调节需要,一般在回风夹道设置干式表冷器。新风处理机组可集中设在空调机房内,处理后新风直接送入送风静压箱。因送风静压箱为负压,有利于高效过滤器顶棚的密封,但由于 FFU 机组台数较多,在满布率较高时,一般投资较大,运行费用亦多。有的 FFU 噪声较大,选用时需要注意。
4、模块式风机单元送风方式 它是送风机安装在HEPA或ULPA之上,1台送风机可配数台高效过滤器的空气循环系统。这种模块式风机单(fanmoduleunit,FMU)循环系统是无风管道方式,空气输 送 速 度 较 低,送风和过滤器维修较方便,能 量消耗较少。
5、微环境+开放式洁净室的送风方式 这种方式是为了确保生产环境要求极为严格的半导体芯片生产的关键工序或设备的微环境控制达到高洁净度等级 (如0.05~0.1μm,ISO1级),而其周围的开放式大面积洁净环境仅保持在相对较差的洁净度等级 (如ISO5级或ISO6级),微环境内控制洁净度严格的单向流洁净环境,而开放式洁净室为单向流或混合流洁净室。这种方式的能量消耗较少,工艺布置灵活性好,建设投资和运行费用都可以降低。
三、合理利用回风
洁净厂房净化空调系统设计时,若能在满足工作人员必需的新鲜空气量前提下使洁净室 (区)的回风基本得到合理利用,是最佳的运行方式。这样可以大大降低新风处理所需的加热、冷却用能量和输送用能量,是洁净室设计中最佳的节能措施,所以在洁净室的相关标准规范中均对此作了相应的规定。在国家标准 《电子工业洁净厂房设计规范》(GB50472)中规定:除了在生产过程中向车间内散发的有害物质超过规定时,采用局部处理不能满足卫生要求时,对其他工序有危害或不能避免交叉污染时不得回风外,其余均应进行回风。
在国家标准 《医药工业洁净厂房设计标准》(GB50457)中依据医药工厂产品生产工艺的要求和药品的特性,规定下列情况的净化空调系统的洁净室 (区)空气不得循环使用。
生产过程散发粉尘的洁净室(区),其室内空气如经处理仍不能避免交叉污染时。生产中使用有机溶媒,且因气体积聚可构成爆炸或火灾危险的工序。病原体操作区。放射性药品生产区。生产过程中产生大量有害物质、异味或挥发性气体的生产工序。
在工艺生产过程中不产生有害物时,净化空调系统在保证新鲜空气量和保持洁净室压差的条件下,为了节约能源,应尽量利用回风。而单向流洁净室的换气次数大,当机房距单向流洁净室较远时,可以使一部分空气不回机房而直接循环使用。
当生产工艺过程中产生大量有害物质,局部排风又不能满足卫生要求,并对其他工序有影响时,才能采用直流式净化空调系统。因为当车间内的有害物质不能全部排除时,如再使其循环使用,则会造成车间内的有害物浓度越来越大,对人员健康及生产有影响,故应采用直流式净化空调系统。
净化空调系统应合理利用回风,但在药品生产过程中,如固体物料的粉碎、称量、配料、混合、制粒、压片、包衣、灌装等生产工序或房间,常会散发各种粉尘、有害物质等,为了防止通过空气循环造成药物的交叉污染,送入房间的空气应全部排出。在固体物料的生产中,因大部分生产工序均有粉尘散发,所以净化空调系统需要较大的新风比,甚至高达60%~70%,能耗很大。
若能对空调回风中的粉尘等物质进行充分和有效的处理,使之不再因此而造成交叉污染,利用回风也就成了可能。由于减少了净化空调的新风比,明显降低了运行费,也降低了初步投资费用。由于回风系统增加了中、高效空气过滤器 (亚高效空气过滤器),运行中虽节省了冷、热负荷,但增加了更换过滤器的费用,也增加了系统的阻力,所以是否经济合理应做技术经济比较而定。
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