某電子廠房超凈車間空調(diào)設(shè)計曹學(xué)明;魏亞志;丁路【摘要】以云南省騰沖某工業(yè)園區(qū)電子廠房超凈車間改造工程為例，介紹了該潔凈廠房空調(diào)冷熱源方案選擇、空調(diào)系統(tǒng)方案選擇及設(shè)計，針對該廠房土建現(xiàn)狀，提出了冷熱源采用一體化雙冷高效冷水（熱泵）和MAU+DCC+FFU空氣處理方案，該方案具有高效節(jié)能,管理維護簡單、方便等特點，可為類似改造工程設(shè)計提供參考.【期刊名稱】《制冷與空調(diào)（四川）》【年（卷），期】2018（032）006【總頁數(shù)】4頁（P599-602）【關(guān)鍵詞】潔凈空調(diào);MAU+DCC+FFU;雙冷高效;超凈車間;節(jié)能【作者】曹學(xué)明;魏亞志;丁路【作者單位】湖北省城建設(shè)計院股份有限公司武漢430051;湖北省城建設(shè)計院股份有限公司武漢430051;湖北省城建設(shè)計院股份有限公司武漢430051【正文語種】中文【中圖分類】TU834該工程位于云南省保山市騰沖邊境經(jīng)濟合作區(qū)，為某工業(yè)園區(qū)某棟廠房改造項目，該廠房總建筑面積為14755m2，主體為四層鋼結(jié)構(gòu)，每層層高6.0m，建筑總高度為23.8m，該廠房已按照普通標(biāo)準(zhǔn)廠房設(shè)計建造竣工。根據(jù)園區(qū)招商引資引入騰沖某半導(dǎo)體有限公司入駐，作為LED電子生產(chǎn)工藝用房，需在現(xiàn)有廠房土建基礎(chǔ)上改造為超凈車間，以滿足半導(dǎo)體電子公司生產(chǎn)車間無塵環(huán)境的需要。根據(jù)半導(dǎo)體有限公司的要求，該廠房二層、三層改造為電子潔凈廠房，具體功能分為外延車間、黃光車間、封裝車間、質(zhì)檢及測試車間、清洗、研磨車間、成品庫、來料室、更衣室等八部分，每層改造面積為2539m2。該潔凈車間擬采用恒溫恒濕的生產(chǎn)環(huán)境，按照生產(chǎn)工藝不同分為靜態(tài)十萬級、靜態(tài)萬級、靜態(tài)千級、靜態(tài)百級凈化等四個等級。廠房屋面層設(shè)計有15m3太陽能儲水箱，后因業(yè)主方原因，水箱未能布置實施，此區(qū)域結(jié)構(gòu)滿足水箱荷載要求，后期可作為空調(diào)冷熱源設(shè)備布置區(qū)域。該廠房每層建筑兩側(cè)設(shè)置有上下兩層辦公用房，房間層高3.0m，部分房間擬改造為空調(diào)機房以及其他設(shè)備房間，以滿足潔凈車間功能要求。根據(jù)工藝生產(chǎn)及半導(dǎo)體有限公司提供的設(shè)計條件，并根據(jù)《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》GB50073—2013、《電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》GB50472—2008的要求，超凈車間室內(nèi)設(shè)計參數(shù)如表1所示。該廠房土建設(shè)計未考慮電子廠房使用功能，均按普通廠房設(shè)計，沒有預(yù)留空調(diào)機房及動力站，因此在冷熱源選擇需重點考慮場地現(xiàn)狀及現(xiàn)有土建情況。在冷熱源選擇方案上綜合考慮了以下四種方案：方案一：冷水機組+鍋爐；方案二：風(fēng)冷熱泵模塊機組；方案三：一體式雙冷高效冷水（熱泵）機組；方案四：直膨式熱泵組合空調(diào)機組。方案一需獨立設(shè)置冷熱源機房，因本工程規(guī)模不大，設(shè)置獨立的冷熱源機房使其建筑投資增加，同時獨立的冷熱源機房需占用園區(qū)地塊較大面積，且園區(qū)內(nèi)地塊建筑及道路均已形成，布置冷熱源機房較為困難，此方案業(yè)主難以接受。方案二不需要設(shè)置獨立的冷熱源機房，風(fēng)冷熱泵模塊機組可直接布置在廠房屋頂，不占用地塊面積，不增加土建投資，風(fēng)冷熱泵模塊機組的缺點是COP比冷水機組低，機組能耗高、運行不節(jié)能，冬季存在除霜的風(fēng)險，由于該方案制冷的同時不能制熱，制熱的同時不能制冷，難以滿足電子廠房對潔凈空調(diào)系統(tǒng)溫濕度的嚴格要求，且風(fēng)冷模塊機組對工程建設(shè)地點上有一定的限制。方案三采用一體式高效雙冷冷凝器，集制冷/制熱循環(huán)、冷/熱水輸配及水處理系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)于一體，無需機房、冷卻塔，具有高度集成、高效節(jié)能、安全可靠、高度智能等顯著優(yōu)點。方案三結(jié)合了方案一和方案二的優(yōu)點，無需獨立機房，不占用建筑面積，機組可直接布置在廠房屋面層，機組COP性能高，能耗低、運行節(jié)能。該方案缺點是設(shè)備機組為新產(chǎn)品，未大面積推廣應(yīng)用，生廠廠家較少，設(shè)備初投資較大。方案四為直膨式恒溫恒濕空調(diào)機組，機組置于廠房屋頂，無需機房，節(jié)省有效空間，機組無需水泵、冷卻塔等設(shè)施，節(jié)省初投資，系統(tǒng)設(shè)計、安裝簡單、靈活、運行高效。但該方案為全空氣系統(tǒng)，需占用較大空調(diào)機房，受廠房面積、層高以及結(jié)構(gòu)荷載等限制，土建條件難以滿足系統(tǒng)布置要求。因此本工程冷熱源最終選定采用方案三，經(jīng)計算本工程空調(diào)總冷量約為2300kW，選用2臺一體式雙冷高效冷水（熱泵）機組，其中1臺選用熱泵型（制冷量：952kW，制熱量：711.8kW），1臺選用單冷型（1155.3kW），提供冷源為7/121冷凍水，熱源為45/401熱水，機組一體式高效自帶水泵、定壓、補水、壓差旁通、水處理等功能，機組布置在廠房屋面層。電子潔凈廠房空氣處理一般有兩種常規(guī)方案，一為全空氣系統(tǒng)，即為空氣處理機組（AHU）+高效過濾風(fēng)口（HEPA）。該半導(dǎo)體電子超凈車間工藝設(shè)備發(fā)熱量大，造成空調(diào)冷負荷大，按照設(shè)計規(guī)范要求，潔凈等級較高的區(qū)域換氣次數(shù)高達50~60次巾。為滿足負荷和換氣次數(shù)的要求，必須保證足夠的送風(fēng)量，而送風(fēng)量的加大又使凈化空調(diào)機組、風(fēng)機及風(fēng)管的尺寸偏大，機組能耗高，加上機房面積、層高限制，給設(shè)計、施工、運營帶來較大困難。另一種方案為空-氣水系統(tǒng)，即采用新風(fēng)機組（MAU）+干盤管（DCC）+風(fēng)機過濾單元（FFU）系統(tǒng)。該系統(tǒng)是電子凈化廠房空調(diào)設(shè)計中經(jīng)常采用的一種系統(tǒng)，由MAU處理室外新風(fēng)，承擔(dān)室內(nèi)濕負荷，夏季冷卻新風(fēng)并除濕，冬季加熱新風(fēng)并加濕，處理后的新風(fēng)直接送入到潔凈室上夾層，與室內(nèi)回風(fēng)混合，由FFU過濾單元送入室內(nèi)工作區(qū)，回風(fēng)通過夾層風(fēng)道，經(jīng)夾層風(fēng)道上方的干盤管冷卻回到上夾層。室內(nèi)顯熱負荷由DCC承擔(dān)，一般為全年供冷，F(xiàn)FU用來循環(huán)空氣從而達到潔凈度要求的換氣量。該方案由MAU控制室內(nèi)濕度，DCC控制室內(nèi)溫度，實現(xiàn)室內(nèi)溫、濕度獨立控制，能夠精確控制室內(nèi)溫、濕度。在該系統(tǒng)中，室內(nèi)冷負荷由干盤管處理，從而大大減小了空調(diào)機組的處理風(fēng)量，不僅減少了風(fēng)系統(tǒng)運行能耗，也大大減少了空調(diào)機房面積、送回風(fēng)管的尺寸及建筑空間，同時可根據(jù)室內(nèi)區(qū)域不同的潔凈度靈活布置FFU，后期運營費用少，但是初投資較高。因工程受土建條件限制，從運行費用及土建成本上綜合考慮，空氣處理采用MAU+DCC+FFU系統(tǒng)方案。本工程擬在空調(diào)機房每層布置2臺MAU新風(fēng)機組（風(fēng)量25000m3/h），新風(fēng)夏季采用冷凍水降溫除濕，冬季采用熱水加熱+濕膜加濕+電極加濕，氣流組織為上送側(cè)下回?？照{(diào)水系統(tǒng)采用四管制，以滿足當(dāng)供冷、供熱的不同步時各區(qū)域的供冷供熱需求，滿足室內(nèi)溫、濕度要求。干盤管中采用的中溫水14/19°C由位于屋面的一體式雙冷高效冷水機組提供的冷凍水經(jīng)設(shè)置于空調(diào)機房的板式換熱器制得，相對應(yīng)設(shè)置2臺立式水泵、屋面設(shè)置膨脹水箱。從理論上來講，干盤管是干工況運行的，是不會產(chǎn)生冷凝水的，但是為防止凈化車間在初始投入使用的時候，干盤管進入正常干工況之前的這段時間內(nèi)，干盤管處于濕工況運行，雖然此時冷凝水量較少，但是未避免凈化區(qū)域滴水、漏水，本工程考慮設(shè)置了干盤管凝結(jié)水盤及排水系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時可作為干盤管排空或清洗時排水使用.溫、濕度控制：夏季工況：根據(jù)送風(fēng)管上溫度傳感器信號控制表冷器電動三通閥的開度，將其出風(fēng)溫度控制在14~16°C，根據(jù)房間內(nèi)濕度傳感器，控制表冷器電動三通閥的開度，控制相對濕度在設(shè)計值。當(dāng)濕度和溫度控制發(fā)生矛盾時，以控制濕度優(yōu)先，如果因為控制濕度而使出風(fēng)溫度過低時，調(diào)節(jié)電加熱量以控制出風(fēng)溫度在設(shè)計值。冬季工況：根據(jù)加熱盤管后的溫度傳感器，控制加熱盤管電動三通閥的開度，將其出風(fēng)溫度控制在26~30C。電動三通閥的開度開到最大，溫度仍達不到設(shè)計值，開啟電加熱，使溫度達到設(shè)計值。根據(jù)房間內(nèi)濕度傳感器，控制濕膜加濕器加濕量，將其控制在設(shè)計濕度。當(dāng)濕膜加濕器的加濕量最大時，房間濕度仍達不到設(shè)計值，控制電極加濕量，將濕度控制在設(shè)計值。過渡季工況：根據(jù)送風(fēng)管上溫度信號控制表冷器電動三通閥的開度，將其控制在14~16C。根據(jù)房間內(nèi)溫度傳感器，控制各房間內(nèi)干盤管的管道上的電動三通閥的開度，控制溫度在設(shè)計值。正壓控制：根據(jù)室內(nèi)壓差傳感器控制新風(fēng)支管電動風(fēng)閥開度，調(diào)節(jié)新風(fēng)風(fēng)量，以滿足室內(nèi)壓力要求。風(fēng)量控制：變頻風(fēng)機根據(jù)風(fēng)管內(nèi)動壓信號變頻運行，保證送風(fēng)量恒定。隨著互聯(lián)網(wǎng)科技及電子行業(yè)的飛速發(fā)展，無塵潔凈車間的使用將會越來越廣泛，而凈化空調(diào)系統(tǒng)方案的選擇則顯得尤為重要。本工程凈化區(qū)域車間冷熱源采用一體式雙冷高效冷水(熱泵機組)，空調(diào)末端采用MAU+DCC+FFU的空調(diào)系統(tǒng)形式，冷熱源設(shè)備安裝、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)施工較為簡單，但增加干盤管及中溫水系統(tǒng)，干盤管位于凈化區(qū)域上夾層內(nèi)，數(shù)量多，造成凈化區(qū)域上方夾層內(nèi)管線復(fù)雜，且中溫冷凍水系統(tǒng)對施工、運行及管理提出了更高的要求。由于電子潔凈廠房有著投資高、運行費用大的特點，在滿足工藝要求的情況下，考慮投資、降低運行費用成了設(shè)計者為用戶考慮的重要因素之一。常規(guī)系統(tǒng)(AHU+HEPA)存在著運行能耗高建筑空間要求大、管線交叉多等缺點，新型一體化高效雙冷冷水(熱泵)機組+凈化空調(diào)系統(tǒng)(AHU+DCC+FFU)，具有高效節(jié)能，建筑空間要求小，管線少，便于維護管理等優(yōu)點，尤其適用于改造工程在將來綜合造價和成本與常規(guī)系統(tǒng)相差不大的情況下，值得推廣應(yīng)用?！鞠嚓P(guān)文獻】秦玉強.某電子潔凈廠房凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計[J].建筑節(jié)能,2014,42(7):35-39.段灼偉.某中小型電子潔凈車間凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計案例簡述叮制冷與空調(diào),2011,25(增刊):34-38.秦卓歡.某微電子廠房潔凈室暖通空調(diào)設(shè)計原理及方法探討