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        電子潔凈廠房中暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)

        2018-05-10 07:37:18
        福建建筑 2018年4期
        關(guān)鍵詞:平面布置盤管新風(fēng)

        林 群

        (福建省機(jī)電建筑設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350011)

        0 引言

        近年來電子工業(yè)的飛速發(fā)展,對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求越來越嚴(yán)格,推動(dòng)了潔凈室設(shè)計(jì)技術(shù)的快速發(fā)展,也對(duì)潔凈室的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。暖通設(shè)計(jì)在電子潔凈廠房設(shè)計(jì)中起主導(dǎo)作用,其潔凈度、溫度、濕度等參數(shù)的設(shè)定好壞直接影響著產(chǎn)品的成品率。基此,潔凈廠房總體設(shè)計(jì)之前首先要了解所設(shè)計(jì)的潔凈室的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)、工藝流程,了解潔凈廠房各功能區(qū)的劃分,確定各個(gè)工序(房間)的潔凈度等級(jí)、溫度范圍、濕度范圍、壓差范圍等。進(jìn)行潔凈廠房的平面布置、空間布置,安排好生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、動(dòng)力設(shè)施區(qū)的合理布置,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮人流、物流的合理布置,同時(shí)必須符合現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范中有關(guān)安全、消防、環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生等各方面的要求[1]。

        1 潔凈廠房對(duì)選址及平面布置要求

        1.1 潔凈廠房選址

        潔凈廠房與其他工業(yè)廠房的區(qū)別是生產(chǎn)環(huán)境要有一定的潔凈等級(jí)。因此,為了有效控制潔凈廠房?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)的含塵量,對(duì)設(shè)有潔凈廠房的廠址應(yīng)選址在大氣含塵 濃度、有害物質(zhì)較少,周圍無嚴(yán)重污染源的區(qū)域,如郊區(qū)等[2]。

        1.2 總平面布置

        廠址確定后,要合理布置總平面,妥善安排生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)的位置,潔凈與非潔凈廠房的位置。潔凈廠房應(yīng)布置在廠區(qū)內(nèi)環(huán)境清潔、人流、物流不穿越或少穿越的區(qū)域;合理、妥善安排各種可能的污染源位置;輔助廠房(動(dòng)力站房)的位置,應(yīng)盡量靠近主廠房,這樣能減少管路和能源的損耗。

        1.3 平面布置

        潔凈廠房平面布置要求:①滿足生產(chǎn)工藝要求,順應(yīng)生產(chǎn)工藝流程;②人流、物流短捷、通暢;③主要工序和輔助工序的安排,要求嚴(yán)者上風(fēng)側(cè)[3]。

        2 潔凈廠房中暖通專業(yè)設(shè)計(jì)

        電子潔凈廠房的暖通設(shè)計(jì)需要與其他專業(yè)相互配合,相互協(xié)調(diào)。

        (1)工藝專業(yè):提供工藝平面圖、需要潔凈的區(qū)域、潔凈等級(jí)、溫度、濕度、單班人數(shù)、工藝設(shè)備容量、工藝?yán)鋮s水用量、工藝排風(fēng)量、排風(fēng)量的性質(zhì)(如:酸、堿、有機(jī)、有毒等)。

        (2)建筑專業(yè):提供建筑平面圖,上下技術(shù)夾層的高度需由工藝專業(yè)匯同暖通專業(yè)共同確定。

        (3)結(jié)構(gòu)專業(yè):暖通專業(yè)設(shè)備(如:空調(diào)主機(jī)、組合式空調(diào)機(jī)組、屋面工藝排風(fēng)機(jī)、洗滌塔)荷載處理。

        (4)電照專業(yè):提供凈化空調(diào)系統(tǒng),通風(fēng)排氣系統(tǒng),消防系統(tǒng)的電源。

        (5)弱電專業(yè):空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制、事故排風(fēng)系統(tǒng)連鎖、消防排煙系統(tǒng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)連鎖等控制。

        (6)給排水專業(yè):提供RO水,給MAU加濕提供水源。

        潔凈廠房中暖通設(shè)計(jì)通常包括以下系統(tǒng):凈化空調(diào)系統(tǒng)(通常為FFU+干盤管+MAU新風(fēng)處理機(jī)組);工藝廢氣系統(tǒng)(酸、堿、有機(jī)、有毒等);消防排煙系統(tǒng);事故通風(fēng)系統(tǒng);真空清掃系統(tǒng)。

        3 結(jié)合實(shí)例闡述凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        3.1 工程概況

        某公司集成電路芯片車間,位于福州,車間凈化面積約4000m2,潔凈等級(jí)為百級(jí);溫度:23±1℃;相對(duì)濕度:50±5%。最大單班人數(shù)200人。工藝設(shè)備總用電量1407kW(均為電動(dòng)設(shè)備,沒有電熱設(shè)備)。工藝?yán)鋮s水用量875m3/h,進(jìn)/出水溫20/25℃。工藝排風(fēng)量:酸性氣體105 700m3/h;堿性氣體12 660m3/h;有機(jī)氣體16 000m3/h;一般熱氣67 700m3/h,不同性質(zhì)的廢氣處理措施不一樣。

        3.2 凈化空調(diào)系統(tǒng)選擇

        經(jīng)過綜合比較采用FFU+干盤管+新風(fēng)機(jī)組MAU的形式。此系統(tǒng)為溫濕度獨(dú)立控制,干盤管控制室內(nèi)的溫度,新風(fēng)機(jī)組控制室內(nèi)的濕度。氣流形式:新風(fēng)→初中效過濾器→表冷→加熱→加濕→吊頂靜壓箱→與回風(fēng)混合→FFU→送入室內(nèi),如圖1所示。

        圖1 凈化空調(diào)系統(tǒng)流程圖

        3.3 冷源計(jì)算

        包含以下7部分:①人員負(fù)荷;②圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷;③照明負(fù)荷;④工藝設(shè)備發(fā)熱量負(fù)荷;⑤工藝?yán)鋮s水負(fù)荷;⑥FFU發(fā)熱量負(fù)荷;⑦新風(fēng)負(fù)荷。

        3.4 新風(fēng)量的計(jì)算

        取下列兩項(xiàng)中的大值:

        (1)補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)量和保持室內(nèi)正壓值所需新風(fēng)量之和;

        (2)保證供給潔凈室內(nèi)每人每小時(shí)的新風(fēng)量不小于40m3。

        3.5 新風(fēng)負(fù)荷計(jì)算

        選取福州極端氣候?yàn)樵O(shè)計(jì)依據(jù),保證極端氣候時(shí)不影響室內(nèi)環(huán)境。

        MAU新風(fēng)機(jī)組應(yīng)有初、中、高效過濾段、一次加熱段、加濕段、表冷段、二次加熱段,滿足全年全天候新風(fēng)機(jī)組的出口溫度滿足設(shè)計(jì)要求,如圖2所示。

        夏季:室外溫度經(jīng)過表冷器處理到干球溫度/濕球溫度=12.8℃/12.4℃,后經(jīng)過二次加熱段等含濕量加熱到室內(nèi)干球溫度。然后再送入室內(nèi)上夾層吊頂內(nèi),如圖3所示。

        圖2 MAU組合式空調(diào)新風(fēng)機(jī)組大樣圖

        圖3 夏季工況新風(fēng)處理焓濕圖

        冬季:室外溫度經(jīng)過一次加熱段等含濕量加熱到31℃(此溫度是經(jīng)過計(jì)算出來的),后經(jīng)高壓微霧加濕等焓加濕至12.8℃,后經(jīng)過二次加熱段等含濕量加熱到室內(nèi)干球溫度。然后再送入室內(nèi)上夾層吊頂內(nèi),如圖4所示。

        圖4 冬季工況新風(fēng)處理焓濕圖

        4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        4.1 FFU(風(fēng)機(jī)過濾單元)的布置

        本次潔凈車間的潔凈等級(jí)為百級(jí),F(xiàn)FU的布置率不應(yīng)低于50%,回風(fēng)墻的風(fēng)速控制在4m/s以內(nèi),高架地板與回風(fēng)墻之間的風(fēng)速控制在2m/s左右,從而可以計(jì)算出高架地板的高度[4]。FFU布置在上技術(shù)夾層吊頂上,沒布FFU處采用盲板封堵。FFU的面風(fēng)速應(yīng)控制在0.45m/s以內(nèi),過濾器材質(zhì)為PTFE,電機(jī)為直流電機(jī),過濾等級(jí)U15效率99.9995%@0.12um,機(jī)外靜壓100pa,初阻力小于65pa,規(guī)格:1175mm×1175mm×350mm和1175mm×575mm×350mm[5],如圖5所示。

        圖5 FFU平面布置圖

        4.2 干盤管的布置

        干盤管布置在回風(fēng)道與上夾層吊頂之間的墻上,干盤管面風(fēng)速應(yīng)控制在2m/s以內(nèi),風(fēng)阻力應(yīng)控制在40pa以內(nèi),因?yàn)镕FU的靜壓有限。干盤管尺寸風(fēng)量和現(xiàn)場(chǎng)情況綜合考慮選擇。干盤管的進(jìn)出水溫采用14/19℃,干盤管的進(jìn)水溫度必須低于房間露點(diǎn)溫度,保證干盤管不結(jié)露。干盤管可根據(jù)控制精度的要求,2組或多組干盤管設(shè)一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,每個(gè)閥組在室內(nèi)相應(yīng)位置設(shè)1個(gè)溫度傳感器,如圖6所示。

        圖6 干盤管接管平面圖

        4.3 消防防排煙系統(tǒng)

        根據(jù)建筑防火規(guī)范要求設(shè)置防排煙措施,潔凈區(qū)內(nèi)的排煙口應(yīng)采用板式排煙口,避免風(fēng)口積塵。屋面排煙風(fēng)機(jī)需設(shè)旁通,平時(shí)點(diǎn)檢時(shí)不會(huì)影響到潔凈區(qū)的正常使用,如圖7所示。

        圖7 屋面排煙風(fēng)機(jī)布置圖

        圖8 酸性氣體設(shè)備布置圖

        4.4 工藝排氣

        根據(jù)工藝提供的資料,按氣體性質(zhì)分類,氣體分為酸性氣體、堿性氣體、有機(jī)氣體。酸性氣體采用酸性氣體吸收洗滌塔。堿性氣體采用堿性氣體吸收洗滌塔;有機(jī)氣體采用活性炭吸附凈化設(shè)備。各種氣體均要滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)后才能高空排放。風(fēng)機(jī)采用一用一備形式,設(shè)在排風(fēng)主管上的壓力傳感器來控制風(fēng)機(jī)的變頻,當(dāng)其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)故障時(shí),另一臺(tái)備機(jī)能立即啟動(dòng)運(yùn)行,如圖8所示。

        4.5 真空清掃系統(tǒng)

        此系統(tǒng)目的是為了平時(shí)清理上夾層和下夾層的灰塵。每間隔一段距離預(yù)留一個(gè)快速接頭,清掃時(shí)只要與快速接頭接上就可以輕松清除附近區(qū)域的灰塵。真空吸塵系統(tǒng)允許5個(gè)點(diǎn)同時(shí)使用。系統(tǒng)由清掃真空泵、除塵器、垃圾箱、消聲器和管道系統(tǒng)組成,如圖9所示。

        圖10 事故通風(fēng)剖面圖

        圖9 真空吸塵平面布置圖

        4.6 事故通風(fēng)系統(tǒng)

        因工藝設(shè)備生產(chǎn)過程中可能會(huì)有少量的氫氣產(chǎn)生,因此在車間的吊頂下及上夾層的頂板下均應(yīng)設(shè)置事故排風(fēng)口。排風(fēng)量不低于12次/h換氣次數(shù),如圖10所示。

        5 運(yùn)行狀況

        通過近一年的運(yùn)行,潔凈度、溫濕度均能很好地滿足要求,產(chǎn)能增加減少時(shí),F(xiàn)FU、干盤管、MAU機(jī)組均能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)加減載,業(yè)主非常滿意。

        6 結(jié)語

        暖通專業(yè)在整個(gè)潔凈廠房中占據(jù)主導(dǎo)作用,暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性直接影響整個(gè)潔凈廠房使用的方便性與可靠性。要設(shè)計(jì)好潔凈廠房,前期必須花費(fèi)大量時(shí)間了解整個(gè)生產(chǎn)的工藝流程,合理規(guī)劃人流、物流,這樣才能做到不遺漏、不出錯(cuò)、心中有把握。

        電子潔凈廠房日新月異,更新飛速,新的工藝要求有新的凈化系統(tǒng)與之匹配,對(duì)暖通專業(yè)提出了更高的要求,只有不斷學(xué)習(xí)新知識(shí),才能跟上時(shí)代的步伐。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 范存養(yǎng),徐文華,林忠平.微電子工業(yè)空氣潔凈技術(shù)廠的若干進(jìn)展[J].暖通空調(diào),2001,31(5):20-38.

        [2] 張潔光.凈化空調(diào)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2003.

        [3] 陳霖新.潔凈廠房的設(shè)計(jì)與施工[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

        [4] 許鐘麟.空氣潔凈技術(shù)原理(第三版)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

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