無塵潔凈室的氣流速度/換氣次數(shù),一直是潔凈室設(shè)計(jì)中受到關(guān)注的問題,隨著潔凈室污染源的控制效果增加及末級過濾器效率的提高等,對有關(guān)規(guī)范、導(dǎo)則等提出的推薦或參考值是否偏于保守,已有不少討論;FFU在應(yīng)用中人們擔(dān)心的噪音、損壞維修等問題已在實(shí)踐中得到解決,隨著FFU的不斷改進(jìn),對是否采用FFU回風(fēng)系統(tǒng)也是個(gè)熱點(diǎn):懸浮分子污染(AMC)的控制在微電子及IC工業(yè)中已日益提到日程上來,受到關(guān)注。以下對這些問題的情況分別作歸納和分析。
無塵潔凈室內(nèi)一定潔凈度下氣流速度的確定,隨潔凈室用途等具體情況而異,它不僅受室內(nèi)發(fā)塵量及過濾器效率還受其他因素影響,就工業(yè)潔凈室而言,影響潔凈度及選擇氣流速度的因素主要是:
(1)室內(nèi)污染源:建筑物組件、人員數(shù)量及操作活動(dòng)、工藝設(shè)備、工藝材料及工藝加工本身等都是塵粒釋放源,根據(jù)具體情況而異,變化很大;
(2)室內(nèi)氣流流型及分布:單向流要求均勻、平等的流線,但會(huì)受到工藝設(shè)備布置和位置變動(dòng)及人員活動(dòng)情況等的干擾形成局部渦流;而非單向流要求充混合,避免死角及溫度分層;
(3)自凈時(shí)間(恢復(fù)時(shí)間)的控制要求:潔凈室中事故釋放或帶入污染物或空氣氣流的中斷或正常操作時(shí)的間歇性對流氣流或人及設(shè)備的移動(dòng)等都會(huì)造成潔凈度的惡化,恢復(fù)到原來潔凈度的自凈時(shí)間決定于氣流速度;對自凈時(shí)間的控制要求取決于此時(shí)間框架內(nèi)(惡化的潔凈度下),對產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量及成品率影響的承受能力;
(4)末級過濾器的效率:在一定的室內(nèi)發(fā)塵量下,可采用較率的過濾器以降低氣流速度;為節(jié)能應(yīng)考慮采用較率的過濾器,并降低氣流速度,或采用較低效率的過濾器并采用較高的氣流速度,以求流量與阻力的乘積zui小;
(5)經(jīng)濟(jì)性考慮:過大的氣流速度造成投資及運(yùn)行費(fèi)用的增加,合適的氣流速度為以上諸因素合理的綜合,過大往往不必要,亦不一定有效果;
(6)對潔凈度要求低的潔凈室,有時(shí)換氣次數(shù)決定于室內(nèi)排熱的要求。
FFU系統(tǒng)的應(yīng)用
FFU在使用壽命及維護(hù)上已經(jīng)實(shí)踐證明無可擔(dān)心。當(dāng)前其改進(jìn)主要是:
(1)采取均流及減少噪音的措施,噪音可在50db以內(nèi);
(2)電動(dòng)機(jī)采用DC/EC(電子整流電機(jī)),以耗較原交流電機(jī)節(jié)約近50%,因?yàn)樾★L(fēng)機(jī)所用小容量(功率<1/2HP)的交流電機(jī),一般皆為電容分相式或隱極式,其效率僅40%左右,而DC/EC電機(jī)的效率可達(dá)75~80%;在調(diào)速控制上可每臺(tái)單獨(dú)的以過濾器降壓進(jìn)行控制以節(jié)約能耗,但目前投資回收期尚長而未廣泛采用,一般常用分組群控或全部群控。
(3)但FFU出口靜壓不能過大,一般采用出口風(fēng)速成0.38m/s,此時(shí)其靜壓一般在250Pa以內(nèi)。
FFU回風(fēng)系統(tǒng)與其他方式相比的優(yōu)點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
(1)靈活性大,便于改造;
(2)占用建筑物空間較少;
(3)潔凈室內(nèi)空氣壓力大于回風(fēng)靜壓室,排除靜壓室對潔凈室污染的可能性。
缺點(diǎn):
(1)要求回風(fēng)道全部阻力(包括多孔地板、格柵及風(fēng)道)、干表冷器阻力及末級過濾器的阻力(在初阻力時(shí)),總共應(yīng)控制在165Pa左右,以滿足運(yùn)行時(shí)zui大阻力在250Pa以內(nèi)。因此干表冷器的傳熱面積要較大,回風(fēng)道尺寸亦要較大,多孔地板及格柵等的阻力要小,一般作法是:控制干表冷器阻力在50Pa左右,回風(fēng)道阻力在15Pa以內(nèi),否則就需要再增設(shè)加壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng),這就是降低了FFU系統(tǒng)的綜合優(yōu)點(diǎn)。
(2)采用DC/EC電機(jī)后,單位風(fēng)量的能耗可能比當(dāng)前一般大型離心風(fēng)機(jī)的集中系統(tǒng)為低,但已有研究指出,比采用改進(jìn)后的大型軸流風(fēng)機(jī)的回風(fēng)系統(tǒng)的能耗還是要高。因此需要注意大型軸流風(fēng)機(jī)的效率提高及其系統(tǒng)的阻力降低的因素。
(3)一般FFU系統(tǒng)由于單位風(fēng)量的能耗較大,因此潔凈室的冷負(fù)荷亦相應(yīng)增加。
具體情況下的評價(jià)
(1)FFU用于老建筑物改造成潔凈室時(shí),其綜合經(jīng)濟(jì)性一般往往可取。
(2)潔凈度要求嚴(yán)的潔凈室,末級過濾器滿布率100%時(shí),對大的系統(tǒng)采用FFU,當(dāng)前還是不經(jīng)濟(jì)的;對小系統(tǒng)有意義作具體比較。
(3)對潔凈度要求不甚嚴(yán)的潔凈室,末級過濾器滿布率≤40%時(shí)對大系統(tǒng)綜合經(jīng)濟(jì)性往往相差不多,但對IC工廠而言FFU系統(tǒng)的靈活性是重要的,因此當(dāng)前IC工廠對過濾器滿布率≤40%時(shí),采用FFU系統(tǒng)已經(jīng)普遍。
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