第２０卷第１１期２０２０年１１月
R E F R I G E R A T I O N A N D A I R ＧC O N D I T I O N I N G ５９Ｇ６３
收稿日期:２０２０Ｇ０５Ｇ２８，修回日期:２０２０Ｇ０７Ｇ０９
作者简介：谭月普，硕士，主要从事电子工业洁净厂房设计. 谭月普
(世源科技工程有限公司上海分公司)
摘㊀要㊀以某电子工业洁净厂房为例，介绍其净化空调系统设计参数㊁空调冷热源和加湿水源的选择，重点阐述净化空调系统形式㊁洁净循环风量取值及高效过滤单元㊁回风夹道㊁风机盘管机组㊁独立回风设计原则, 叙述新风机组主要功能段㊁新风处理过程及净化空调系统控制等，指出同类厂房净化空调系统设计中应该注意的问题.
关键词㊀电子工业洁净厂房；净化空调系统；过滤单元；空气处理过程
D e s i g no f c l e a na i r Ｇc o n d i t i o n i n g s y s t e mf o r e l e c t r o n i c i n d u s t r y c
l e a n r o o m T a nY u e p
u (S h a n g h a i B r a n c ho f S ．Y．T e c h n o l o g y ,E n g i n e e r i n g &C
o n s t r u c t i o nC o ．,L t d ．)A B S T R A C T ㊀T a k i n g o n e e l e c t r o n i c i n d u s t r y c l e a n r o o ma s e x a m p l e ,t h ed e s i g n p a r a m e t e r s o f t h e c l e a na i r Ｇc o n d i t i o n i n g s y s t e m ,a sw e l l a s t h e c o o l i n g s o u r c e&h e a t i n g s o u r c e a n dh u Ｇm i d i f i c a t i o nw a t e rs o u r c ea r e i n t r o d u c e d ．I t m a i n l y e l a b o r a t e st h ec l e a na i r Ｇc o n d i t i o n i n g s y s t e mf o r m ,t h e c l e a nc i r c u l a t i n g a i rv o l u m e ,a n d t h ed e s i g n p r i n c i p l e so fh i g
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e n d e n t r e t u r na i r ．T h e c o m p o s i t i o no
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g s y t e m a r ed e s c r i b e d ．F i n a l l y ,i ts u mm a r i z e ss o m e p r o b l e m st
h a t s h o u l db e p a
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s t e m ;f a nf i l t e r u n i t ;a i r h a n d l i n gp
r o c e s s ㊀㊀位于陕西省西安市的某G ４．５代AMO L E D 电
子洁净厂房，主要建筑物包括主厂房㊁动力站㊁特气站㊁废水站㊁化学品库㊁办公楼㊁门卫房等.其中，主厂房内根据工艺布局，分为阵列㊁蒸镀㊁模组及MA S K 清洗等生产工艺所在的核心区以及南㊁北侧辅房所在的支持区，总占地面积约
３０２５１．２m ２，建筑面积约７６５０３．２m ２.核心区分
为下夹层㊁生产工艺层㊁上静压箱层共计３层，下夹
层层高６．３５m ，生产工艺层高度６．０m ,
上静压箱层高度４．５m ，生产工艺层总面积约２２５００m ２.
支持区分为２层，一层层高６．３５m ,
二层层高１０．５m .暖通专业设计范围主要包括:
主厂房核心区的净化空调系统及工艺废气处理系统，主厂房核心区㊁支持区㊁办公楼的防/排烟系统，支持
区㊁办公楼空调/通风系统，特气站㊁化学品库的事故通风系统等.笔者仅就该工程的净化空调系统设计进行介绍和分析.
１㊀设计参数真空集热管
室外设计参数根据G B ５００１９ ２０１５«
工业建筑供暖通风与空气调节设计规范»[１
]中陕西省西安
市气象参数选取.另外，由于生产工艺对净化空调系统可靠性要求较高，冬㊁夏季干球温度取极端值作为设计条件.
根据工艺条件及G B ５０４７２ ２００８«
电子工业洁净厂房设计规范»[２
]和G B ５００７３ ２０１３«洁净厂房设计规范»[３
]，洁净车间室内设计干球温度为
２３ħʃ２ħ，相对湿度为５５％ʃ５％，洁净等级及控制粒径如表１所示.
㊀ ６０㊀
第２０卷㊀表１㊀洁净车间室内设计参数
车间名称洁净等级及控制粒径
O H S&S T O C K E R等自动化输送区２．５(１０个/英尺３,＠０．１μm)黄光区㊁E L A区４．５(１００个/英尺３,＠０．３μm)蚀刻㊁彩膜区５．５(１０００个/英尺３,＠０．３μm)模组区６．５(１００００个/英尺３,＠０．３μm) MA S K清洗区５．５(１０００个/英尺３,＠０．３μm)其余部分洁净区５．５(１０００个/英尺３,＠０．３μm)注:O H S：空中走行式穿梭车;S T O C K E R：卡匣储存搬送;E L A
区：准分子激光退火区;MA S K：掩膜版.
２㊀冷㊁热源配置及加湿水源
冷源采用低温冷冻水和中温冷冻水[４]：低温冷冻水供/回水温度为７ħ/１４ħ，由动力站冷冻机房内的低温冷水机组供应，主要用于洁净新风机组的二级表冷；中温冷冻水供/回水温度为１４ħ/２１ħ，由动力站冷冻机房内的中温冷水机组供应，主要用于洁净新风机组的一级表冷以及洁净厂房内干式冷却盘管.
热源采用低温热水，供/回水温度为４０ħ/３２ħ，由动力站冷冻机房内的中温热回收冷水机组供应，主要用于洁净新风机组的一级加热㊁二级加热及淋水室温水加湿板换加热.滤波插座
洁净新风机组采用淋水室温水加湿[５]，加湿水源为R O软水.净化空调系统冷㊁热量及加湿软水需求见表２.
表２㊀冷㊁热量及软水用量
参数用量
中温冷冻水新风机组/k W３６３２风机盘管机组/k W５０７２
低温冷冻水/k W１９６８
低温热水/k W５５９６
软水/(k g/h)３５７５低温冷冻水系统配置２台低温冷水机组(容量为６００冷吨/台)；中温冷冻水系统配置１台中温冷水机组和３台中温热回收机组(容量为６００冷吨/台).中㊁低温冷冻水系统共用１台低温冷水机组(配置板式换热器)为备用.热水系统使用３台中温热回收机组的热回收水，再配置１台１５００k W 的热水锅炉作为热回收不足时的补充.
３㊀净化空调系统设计
３ １㊀净化空调系统形式
除M A S K清洗区之外的洁净区，均选用新风机组＋过滤单元＋风机盘管机组空调形式.其中：新风机组处理室外新风，夏季进行冷却除湿，冬季进行加热加湿，补充工艺各类排气及正压渗透所需要的新风，并满足生产区人员对新风的需求，维持洁净室内正压及湿度，承担新风全部热㊁湿负荷和室内湿负荷；过滤单元用于对洁净等级所需的循环风进行高效过滤并提供循环动力；风机盘管机组负责处理室内显热负荷，控制室内温度.新风机组设置在主厂房南侧支持区二层新风空调机房内，新风管送至核心区上方静压箱，过滤单元布置在吊顶上，下夹层设置风机盘管机组，工艺层与下夹层之间为华夫板/筒和开孔地板.室内气流经华夫筒到下夹层，然后由风机盘管机组降温处理后，经过回风夹道回到上静压箱层，与新风机组处理后的新风混合，再由过滤单元送至吊顶下方的洁净区.
M A S K清洗区工艺生产所用化学品原料主要有异丙醇㊁丙酮㊁乙醇等，房间定性为甲类，面积约２２０m２，吊顶高度６m，房间体积为１３２０m３.室内空气不允许循环使用，采用直流式全新风空调系统，即新风机组＋高效过滤单元＋排风机.由于排风气流含有易燃易爆成分，转轮式和板式热回收机组均不适用，溶液循环式热回收机组实际效果也不理想，故参照同类电子工业厂房项目经验，均不对具有易燃易爆危险的M A S K清洁区排风进行热回收.新风机组处理室外新风，夏季进行冷却除湿，冬季进行加热加湿，补充工艺各类排气及正压渗透所需要的新风，并满足生产区人员对新风的需求，新风量取值不小于洁净等级对应的换气次数风量.新风机组设置在主厂房南侧支持区二层新风空调机房内，排风机设置在南侧支持区屋面.新风机组处理后的新风经高效过滤单元后送至吊顶下方的洁净区，排风机通过与下夹层相连的回风夹道排风.
３ ２㊀洁净循环风量及过滤单元选型
取洁净车间的洁净等级对应风量和消除室内余热所需风量两者之间的大者，作为洁净循环风量的设计值.洁净工艺区设计㊁计算选型后的过滤单元(规格１．２０mˑ１．２０m)总台数约４８５０台，各洁净分区过滤单元布置率及面风速见表３.２．５级洁净区过滤器选取欧标U１６(M P P Sȡ９９．９９９９５％),４．５级和５．５级洁净区过滤器选取欧标U１５(M P P Sȡ９９．９９９５％),６．５级洁净区过滤器选取欧标H１４(M P P Sȡ９９．９９５％)，机外静压需求约１５０P a.
表３㊀洁净室过滤单元布置率及面风速
房间名称布置率/％面风速/(m/s) O H S&S T O C K E R等自动化输送区１０００．４５
黄光区㊁E L A区５００．４０
蚀刻㊁彩膜区２００．４０
模组区１５０．３５
除MA S K清洗区以外洁净区２００．４０
㊀第１１期
谭月普：电子工业洁净厂房净化空调系统设计
６１㊀ ㊀
㊀㊀MA S K 清洗区空调系统为直流式全新风空调系统，高效过滤器选用欧标U １５(MP P S ȡ
９９．９９９５％).取工艺排风＋正压渗透所需新风量㊁生产区内人员所需新风量㊁洁净等级需求对应风量㊁消除室内余热所需风量(风量计算时，送风温度须高于洁净室内对应露点温度(１３．５ħ)，该项目MA S K 清洗区取１５ħ送风)四者中的大者作为新风机组的设计风量.经计算比较,MA S K 清洗区的新风机组设计风量为７２６００m ３/h ，设计房间换气次数约５５次/时.
３ ３㊀回风夹道㊁
风机盘管机组㊁独立回风等设计回风夹道面积根据洁净循环风量计算，应尽量均匀布置.回风夹道风速过大会导致空气循环阻力增大㊁过滤单元功耗增加，回风夹道风速过小则回风夹道占用洁净工艺区面积越大，故回风夹道截面风速一般控制在２~４m /s
.风机盘管机组承担了洁净区内显热负荷，需
考虑回风夹道长度㊁进出风温差㊁进出风压降㊁空间高度㊁设备造价等因素.设计进出风温差一般ɤ３ħ，盘管截面风速控制在２~３m /s 内,
本项目中风机盘管机组盘管总截面面积约１４００m ２.
根据工艺资料，自动化输送区㊁黄光㊁蚀刻㊁离子注入㊁
清洗等车间存在交叉污染风险.
应将此类洁净区下夹层㊁工艺生产层㊁上静压箱层均与其他洁净区隔断，同时相应配置独立的回风夹道，以避免或减轻交叉污染.
３ ４㊀新风机组主要功能段及其处理过程
本项目配置７台新风机组，单台新风机组风量８００００m ３/h ，其中MA S K 清洗区新风机组为１用１备,
其他洁净区新风机组为４用１备.新风机组功能段由进风段㊁板式初效过滤段㊁中效过滤段㊁一级加热段㊁一级表冷段㊁淋水加湿段㊁二级表冷段㊁二级加热段㊁送风机段㊁均流段㊁化学过滤段
(预留)㊁中效过滤段㊁高效过滤段㊁出风段及中间段组成，如图１所示.
空气处理焓Ｇ湿图见图２，其中,W 为室外状态点,D 为新风送风状态点,N 为室内状态点.夏季和冬季新风机组处理状态点及处理过程分别见表４和表５.
表４和表５中风机温升按式(１)计算:Δt ＝０．０００８ˑH
η１η
２(１
)式中:H 为风机的全压(P a );η１为风机的全压效率;η２为电机效率.计算得到该项目所用新风机组风机温升约
２．５ħ
图１㊀新风机组功能段示意图
㊀ ６２㊀
第２０卷㊀
表４㊀夏季新风机组处理状态点及处理过程
状态点
干球温度/ħ
相对湿度/％
过程描述功能段冷热源或加湿水源W 室外空气状态点４１．８３４A 一级表冷处理点２０．０９５WңA 降温㊁除湿一级表冷段１４ħ/２１ħ低温水
B 二级表冷处理点１４．３９５AңB
降温㊁除湿二级表冷段
７ħ/１４ħ低温水C 风机出风状态点１６．８８１B ңC 等焓温升
D 送风状态点１８．０７５C ңD 等含湿量加热
二级加热段
４０ħ/３２ħ热水
N
室内状态点
净化水机２３．０
５５
表５㊀冬季新风机组处理空气状态点及处理过程
状态点
干球温度/ħ含湿量/(g /k g 干空气)过程描述功能段冷热源或加湿水源W 室外空气状态点－１２．８０．８２４A 一级加热处理点３０．００．８２４WңA 等含湿量加热一级加热段４０ħ/３２ħ热水
B 淋水加湿处理点１４．３９．７５０AңB
增焓加湿温水加湿段
R O 水C 风机后出风状态点
１６．８９．７５０B ңC 等焓温升
D 送风状态点１８．０９．７５０C ңD 等含湿量加热
二级加热段
４０ħ/３２ħ热水
N
室内状态点
２３．０
９．７５
０
图３㊀洁净区净化空调系统图
３ ５㊀净化空调系统控制
３ ５ １㊀洁净区(除M A S K 清洗区)
空调系统控制采集新风出风管内露点温度信号控制新风机
组回水管上的电动两通阀，同时采集室内湿度信号整定露点温度的设定值，用以控制房间湿度[
６
].新风机组温㊁湿度控制主要包括以下４点:
１)当室外新风露点温度t d p ȡ
１３．５ħ(可调)时，关闭一级加热段的电动调节阀，开启并调节一级㊁二级表冷段的电动调节阀，使一级表冷段出风干球温度t d b ＝
２０．０ħ，使二级表冷段出风露点温度t d p ＝
１３．５ħ(可根据运行情况，重新设定).２)当室外湿球温度t w b ＜１３．５ħ，露点温t d p
＜１３．５ħ时(
折叠式笔记本电脑可调)，关闭一级表冷段㊁二级表冷段电动调节阀，打开一级加热段㊁淋水室温水加湿板换电动调节阀，首先调节一级加热段电动调节阀,
当开度达到９０％，相对湿度仍偏低时，再开启淋水室温水加湿板换热水管道上的电动调节阀.当室内相对湿度大于需求时，先减小淋水室温水加湿板换热水管道上电动阀的开度，直到其全部关闭，相对湿度仍然偏高时，再调小一级加热段电动调节阀的开度，使加湿后的出风露点温度t d p ＝１３．５ħ(
可根据运行情况，重新设定)).３)当室外湿球温度t w b ȡ１３．５ħ(可调)，露点温度t d p ＜１３．５ħ时(可调)，关闭一级加热段的电动调节阀，打开淋水泵及一级㊁二级表冷电动调节阀.先调节一级表冷电动调节阀，当全开仍然不能达到要求时，调节二级表冷电动调节阀，使二级表冷出风露点温度t d p ＝
１３．５ħ(可根据运行情况，重新设定)
.４t ＝１８．０ħ牙刷加工
㊀第１１期谭月普：电子工业洁净厂房净化空调系统设计 ６３㊀ ㊀
级加热段的电动调节阀，使送风温度t＝１８．０ħ(可根据运行情况，重新设定)，避免结露.此功能为预留，运行时根据运行情况确定是否联动.
洁净室内温度控制：以室内某一区域温度信号控制相应区域干式冷却盘管中温水管上的电动两通阀，以满足房间所需温度要求.
洁净室内压力控制：以某一区域内压力信号控制相应新风支管上的电动调节阀，以新风总管的压力信号控制新风机组变频运行，以满足室内正压需求.
３ ５ ２㊀MA S K清洗区净化空调系统控制
MA S K清洗区净化空调系统控制与３．５．１节所述类似，但存在不同之处:
１)新风机组为定频运行;
２)室内设置相对湿度探测，以室内相对湿度信号连续设定新风机组出口的露点温度.３)以室内温度信号调节新风机组二次加热段的电动两通阀开度;
４)净化空调为直流式全新风系统，设置３台排风机,２用１备，其中１台排风机兼作事故排风，排风机以室内正压平均值自动调节排风机的转速，确保室内正压需求.
４㊀结束语
电子工业洁净厂房因工艺复杂㊁厂房空间大㊁环境要求严格，其空调㊁通风系统设计较为复杂，在进行此类厂房的净化空调设计时，须关注以下４个方面:
１)合理规划空调机房㊁废气处理设备布置，新风引入口应尽量远离废气排放区域，且位于厂区室外主导风向的上风向，避免废气排放与新风导入产生短路.
热熔胶网膜
２)与工艺密切配合，选择合理的净化空调方案㊁气流组织形式，满足生产工艺对室内温度㊁湿度㊁洁净度的需求.
３)一次冷却盘管与二次冷却盘管承担的冷负荷比例，应综合考虑盘管的风阻㊁水阻及中低温冷水机组配比等因素.
４)AMO L E D厂房工艺及各专业配套系统复杂，在管线平面㊁管井位置㊁侧墙开洞㊁外墙百叶㊁空间利用等方面，设计过程中各专业应及时沟通协调.
参考文献
[１]㊀工业建筑供暖通风与空气调节设计规范:G B５００１９ ２０１５[S]．
[２]㊀电子工业洁净厂房设计规范:G B５０４７２ ２００８[S]．[３]㊀洁净厂房设计规范:G B５００７３ ２０１３[S]．[４]㊀焦俊明，龙孝东．中温水在净化空调系统中的应用及产生方法[J]．制冷与空调,２０１０,１０(２):９８Ｇ１０１．[５]㊀郑文亨，黄翔．喷水室净化处理空调新风[J]．制冷与空调,２００４,４(１):３３Ｇ３６．
[６]㊀翟传明，章忠飞，王娟娟，等．电子工业洁净厂房洁净区试运行阶段检测要点分析与探讨[J]．制冷与空调,２０２０,２０(１):１７Ｇ２１．
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