摘 要：隨著我國電子行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多電子制造的廠家普遍采用潔凈廠房的生產(chǎn)和制造，而電子潔凈車間的能耗較大，潔凈室耗能為一般空調(diào)系統(tǒng)的5倍以上。我國既是能源大國又是能源貧國。隨著國民經(jīng)濟的快速增長，我國能源需求增長較快，一些地區(qū)甚至發(fā)生了不同程度的能源緊張局面，同時能源的過度使用又會帶來不同程度的環(huán)境污染。因此節(jié)約能源成為我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。提高潔凈室的節(jié)能技術(shù)水平，是我們需要研究和探討的課題。采用節(jié)能型電子潔凈車間的設計，為社會節(jié)約等多的能源，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下為用戶帶來更大的經(jīng)濟效益，是凈化工程設計、制造及裝配行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，文章作者就在電子二極管過芯片潔凈車間設計過程中采用的節(jié)能設計方法與效果評價做一些探討，為凈化工程行業(yè)的節(jié)能設計提供一些有益的參考，以利于行業(yè)節(jié)能設計技術(shù)的提高和發(fā)展。

關鍵詞：電子潔凈車間；節(jié)能設計；探討與評價

1 概述

在現(xiàn)代整流電子二極管硅芯片生產(chǎn)制造的工廠中，生產(chǎn)線需要一個潔凈的環(huán)境，才能保證硅芯片產(chǎn)品質(zhì)量，這也是整流二極管硅芯片生產(chǎn)制造的最基本的條件之一。在這種環(huán)境下，加工車間內(nèi)的空氣中的一定空間范圍內(nèi)的空氣中的有害空氣、微粒子、細菌等污染物得以凈化排除，同時凈化工程系統(tǒng)將保證潔凈生產(chǎn)線制造車間內(nèi)的潔凈度、溫濕度、壓力、氣流分布與氣流速度噪音、振動及靜電、照明、整潔度、規(guī)范性控制在產(chǎn)品工藝要求的范圍內(nèi)。

文章作者通過參加某個電子二極管硅芯片潔凈車間的設計、安裝與調(diào)試的實例及平時積累的工作經(jīng)驗，并結(jié)合國內(nèi)外同行在在電子二極管硅芯片潔凈車間節(jié)能設計技術(shù)的經(jīng)驗的基礎上，對潔凈室系統(tǒng)的工程的節(jié)能設計、制造及安裝調(diào)試方面進行分析，提供了較為先進的設計方法，做出了較為合理的分析與評價。

電子二極管硅芯片潔凈車間，亦稱為無塵室或潔凈室。它的主要功能就是將電子二極管硅芯片制造環(huán)境空氣中的有害細菌、有害氣體、有害微粒子等的污染物排除，并將制造車間內(nèi)的氣流速度與氣流分布、濕度、溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力、噪音分貝、機械振動及照明、靜電控制在某一需求的范圍內(nèi)，同時潔凈室設計還可以保證生產(chǎn)車間內(nèi)的生產(chǎn)線整齊規(guī)范，有利于產(chǎn)品的現(xiàn)場管理，使電子二極管硅芯片產(chǎn)品能在一個較好的環(huán)境中生產(chǎn)、制造和儲存，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能。

電子潔凈車間所需能量消耗很大，為一般空調(diào)系統(tǒng)的5～10倍。所以電子潔凈車間的節(jié)能設計及采用節(jié)能型新材料、新設備、新技術(shù)、新工藝，為電子芯片制造廠降低能耗，是當前電子潔凈室行業(yè)發(fā)展的方向，也是凈化工程設計先進性重要的衡量指標之一。

2 電子整流二極管硅芯片潔凈車間的節(jié)能設計方法及評價

2.1 采用新型保溫材料

采用EPS隔熱夾芯板。該板是用高強度粘接劑，把內(nèi)外兩層彩色鋼板與自熄型聚苯乙烯泡沫板加壓、加熱復合而成的新型建筑板材。該種新型板材由底材、化學轉(zhuǎn)化層、鋅層、底漆、正面漆、保護膜等結(jié)構(gòu)組成，具有熱傳導慢、保溫效果好等特點，有利于電子潔凈車間的節(jié)能降耗。

2.2 主要用能設備采用新型的節(jié)能設備

一是空氣處理機組的送風機組采用后彎機翼型的風機，保證有足夠高的送回風壓頭。只有在這種大風量，大壓頭的情況下，潔凈車間用的空氣處理機組的漏風率才會越低，才能節(jié)省的能源就越多，運行費用就越低，產(chǎn)品的成本會有所下降，提高電子產(chǎn)品制造商的社會效益和經(jīng)濟效益。

二是電機變頻用在風機上，當環(huán)境需要較小的風量時刻，電機會降低速度，風機的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機的轉(zhuǎn)距會急劇下降，節(jié)能效果明顯，較一般調(diào)速電機提高節(jié)能效率在8%以上。電機變頻用在風機上，當環(huán)境需要較小的風量時刻，電機會降低速度，風機的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機的轉(zhuǎn)距會急劇下降，節(jié)能效果明顯。我們知道，交流電動機調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速是通過改變輸入到交流電機電源的頻率，一般為50赫茲，根據(jù)系統(tǒng)的要求，通過自動控制手段，使輸入頻率控制在20～50赫茲之間，從而達到調(diào)節(jié)交流電動機轉(zhuǎn)速及降低能耗的目的。本凈化工程項目電子整流二極管硅芯片潔凈車間的通風技術(shù)屬于流體輸送，它的介質(zhì)是空氣。根據(jù)流體力學的基本定律可知：風機的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，壓力與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，風機的軸功率與風機轉(zhuǎn)速的立方成正比。當風機轉(zhuǎn)速降低時，風機的軸功率所需的電功率也相應降低。本設計方案就是通過調(diào)速方式改變風機風量，當實際風量下降一半時，即：假如轉(zhuǎn)速N2/N1降低1/2，則功率P2/P1=1/8，由于軸功率（耗電）與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此可節(jié)電8%的效果（在不考慮其它因素的情況下）。凈化工程系統(tǒng)有許多設備在凈化設備運行中有40%的時間都是負荷不滿或運行時有峰谷時間現(xiàn)象存在，在我們設計這套系統(tǒng)時，按照我們以前的慣例，就是采用交流電動機恒速傳動的設計方案運行，靠控制風門的大小來調(diào)節(jié)風機，或者是靠閥門調(diào)節(jié)的泵類設備，這種設計方案實踐證明使用效率較低，消耗大量的能源。因此我們采用了交流電動機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。

三是照明選用節(jié)能效果好的LED燈，LED燈消耗能量較同光效的白熾燈減少80%左右，較一般節(jié)能燈減少40%左右。

2.3 采用新的節(jié)能技術(shù)

一是采用余熱回收利用技術(shù)。電子潔凈車間內(nèi)的溫度，夏季比室外空氣溫度低，冬季比室外空氣溫度高，我們在排氣系統(tǒng)設計時應用了熱管熱交換器，該交換器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點，采用該交換器回收余熱，作為室外的預冷及預熱。此種設計方案在實際應用中，作為電子潔凈車間廢熱回收和工藝過程中熱能利用的節(jié)能設備，取得了顯著的節(jié)能效果。

二是采用高效率的風機過濾機組。簡稱FFU（Fan Filter Unit），該機組過濾后的潔凈空氣在整個出風面以0.45M/S±20%的風速勻速送出，工作效率大于45%以上。用以取代傳統(tǒng)潔凈室風量循環(huán)系統(tǒng)中的大型可變距軸流風機或空調(diào)箱系統(tǒng)。

三是整個凈化工程的電力系統(tǒng)采用高、低壓及負載側(cè)并聯(lián)進相電容器，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，改善電功率，提高有效功率，減少耗能。因為配電容量不足時，電能負載加大，電壓降亦大，形成電壓不足、電能及發(fā)光使用效率降低，造成能源的浪費，這種方案的使用有利于凈化工程系統(tǒng)的節(jié)能。

3 結(jié)束語

潔凈室技術(shù)在我國起步較晚，但發(fā)展十分迅速。應用也十分廣泛，除了文章所說的電子行業(yè)，還有精密機械加工及裝配、汽車及汽車零部件制造、食品加工、航空航天、實驗室、生物制藥、化妝品、印刷包裝、光學光電、文物庫房行業(yè)等等。而對于潔凈室的能耗又是整個不同行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)和制造過程中的主要用能工程，所以做好潔凈車間的節(jié)能設計尤為重要，是衡量一項凈化工程項目先進性的重要指標，也是我國潔凈室設計發(fā)展的方向。

電子潔凈室節(jié)能設計涉及采用的節(jié)能型材料、設備、技術(shù)、工藝等，同時涉及到潔凈室系統(tǒng)的制造加工、安裝調(diào)試，過程控制的好與差都有可能給節(jié)能帶來不同的效果，同時凈化工程項目的實施者還應為客戶做好操作培訓，為用戶提供良好的服務，才能保證整個凈化工程的節(jié)能效果，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

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