半導體潔凈室凈化工程之設(shè)計方案節(jié)能方案

   潔凈室在設(shè)計方案和修建之初非常大水平上是由于在設(shè)計方案和修建加工廠時投機取巧，盡量地縮小早期資金投入，而不管不顧中后期運作花費。效率高的設(shè)計方案和效率高機器設(shè)備必須非常大的早期資金投入。那類“小處節(jié)省大處消耗”的說白了近道和減少成本費，會導致加工廠的運作特性減少和耗能提升。

   對已完工加工廠的改造一般會深陷到毫無價值的經(jīng)濟發(fā)展渦旋之中。升級的項目投資取回率一般比立即選購新機器設(shè)備要高許多 。絕大多數(shù)加工廠機器設(shè)備翻修的內(nèi)部收益率不超過2年。換句話說，一般項目投資取回率最少是50%，對比項目投資新的固資，則僅有10%到15%（即內(nèi)部收益率必須七年時間）。這種狀況減少了公司的競爭能力和項目投資公司股東的興趣愛好。在今天迅猛發(fā)展的工業(yè)生產(chǎn)中，凈化車間運作和設(shè)計產(chǎn)品一樣必須改革創(chuàng)新。

   效率高地運用電力能源的事例許多 。發(fā)掘消耗的電力能源比賣產(chǎn)品更能提高效益，由于節(jié)省出來的錢在最后經(jīng)濟效益中立刻就能反映出去。盡管電力能源的成本費占芯片生產(chǎn)成本占不上百分之二，可是電磁能則是芯片生產(chǎn)商在運作中的支出則是較大 的，每座加工廠每一年一共要耗費上萬美元的電磁能。在中建八局南方地區(qū)新創(chuàng)建加工廠時，節(jié)能對策能夠節(jié)省資產(chǎn)和修建時間。盡管前期設(shè)計價格價格昂貴，可是經(jīng)濟發(fā)展翻修的概率依然存有。機器設(shè)備翻修的內(nèi)部收益率不超過2年，總而言之，在某種意義上項目投資取回率是較高的。

   下邊是新創(chuàng)建和目前加工廠給予處理能耗等級的十個方法，不僅給予了靠譜的技術(shù)性，風險性也最少、并且花費低或是不用掏錢，而內(nèi)部收益率非常吸引人。

   一、 低橫斷面風力設(shè)計方案橫斷面風力便是氣體處理部件中氣體歷經(jīng)過濾裝置或是加溫/制冷風機盤管的速率低橫斷面風力（LFV）設(shè)計方案應(yīng)用更高的氣體CPU和較小的離心風機，進而減少氣體的水流量，減少耗能和機器設(shè)備使用壽命成本費。

   絕大多數(shù)技術(shù)工程師依據(jù)“工作經(jīng)驗”把氣體CPU設(shè)計方案成500英尺/分鐘。那樣的設(shè)計方案盡管省時省力，可是卻提升了運行花費。在低橫斷面風力（LFV）設(shè)計方案中，應(yīng)用更高的氣體CPU和更小的離心風機，進而減少氣體的水流量，減少耗能和設(shè)使用壽命成本費。

   損耗決策了離心風機的動能耗損。由“平方米定則”得知損耗與速率降低的平方米正相關(guān)。假如橫斷面風力減少20%，那麼損耗將降低36%；假如橫斷面風力減少50%，損耗將降低四分之三。依據(jù)“立方米定則”，離心風機耗能的轉(zhuǎn)變與總流量轉(zhuǎn)變的立方米正相關(guān)。假如氣體總流量減少50%，離心風機耗能將降低88%。

   因而，很大規(guī)格的氣體CPU、很大的過濾裝置和風機盤管總面積耗費較少的離心風機動能，能夠應(yīng)用較為小的離心風機和電機。小風機給氣體加上的發(fā)熱量較為少，減少了制冷的難度系數(shù)。薄厚小的風機盤管更非常容易清理、工作效能高些，因此冷藏水的溫度能夠高些。過濾裝置在低橫斷面風力狀況下，工作中實際效果更強、使用壽命更長。

   LFV設(shè)計方案降低了氣體和水的損耗，減少了制冷風機盤管的帶水流量。流線形設(shè)計方案，基本上沒有斜角，進而使損耗降低10%到15%。LFV設(shè)計方案還可以把損耗減少四分之一?？傮w目標是使動能耗損減少最少25%，減少調(diào)速離心風機的尺寸。最佳的橫斷面風力范疇是250-450英寸/分鐘，實際在于應(yīng)用狀況和卡路里消耗。

   二、換風潔凈室保持一定的氣體總流量來維持潔凈度和顆粒物數(shù)。

   總流量依據(jù)每鐘頭的換風來明確，另外這也決策了離心風機規(guī)格、工程建筑構(gòu)形和卡路里消耗。在維持潔凈度等級的必要條件下，氣體壓力的減少能夠減少修建及耗能成本費。換風減少20%就可以使離心風機的規(guī)格減少50%。氣體潔凈度等級比節(jié)省耗能更關(guān)鍵，可是全新的科研成果早已有減少無塵成本費的記述了。有關(guān)最好換風都還沒達成一致。很多標準早已落伍，是創(chuàng)建在老意識上，選用低效能的空氣過濾網(wǎng)。數(shù)據(jù)調(diào)查報告，ISO第5級規(guī)范的潔凈室強烈推薦的換風轉(zhuǎn)變范疇是以250到700之上。

   英國的一所國家級實驗室已經(jīng)明確ISO第5級潔凈室的規(guī)范?？茖W研究表明，具體換風范疇是90到250――比安全操作規(guī)程規(guī)范低許多 ，并且不容易危害生產(chǎn)制造和潔凈度等級。因而提議ISO第5級潔凈室的換風大概是200，傳統(tǒng)的限制是300。

   三、電機高效率電機耗費了潔凈室的絕大多數(shù)電磁能。

   持續(xù)運行的電機每月耗費很多的電力工程。適度地提高工作效率、適度地調(diào)整規(guī)格，在翻修后，經(jīng)濟發(fā)展實際效果大多數(shù)是非常好的。高效率提升好多個點，盈利就可提升。應(yīng)用高品質(zhì)高效率的電機，不一定會耗費過多。效率高代表著最少，在更改電機的規(guī)格以前先盡可能減少負載。在輸出量轉(zhuǎn)變時，運用調(diào)速驅(qū)動器（VSD）能夠提升實際操作高效率。

   四、調(diào)速驅(qū)動器的制冷機組調(diào)速驅(qū)動器制冷機組能節(jié)約很多的動能和錢財。

   很多潔凈室的設(shè)計方案工作人員和實際操作工作人員覺得，沒有必需應(yīng)用調(diào)速驅(qū)動器制冷機組，由于負載一般是穩(wěn)定的，多級別制冷機組發(fā)電機組一般操縱為長時間負荷運行?？墒秦撦d穩(wěn)定的制冷機組一般工作中在超負荷下列。調(diào)速驅(qū)動器制冷機組一般工作中在全負載的90%-95%以節(jié)約動能。一臺1000噸的制冷機組穩(wěn)定工作在超負荷的70%，假如應(yīng)用了調(diào)速驅(qū)動器，每一年就可節(jié)約2萬到三萬美元。依據(jù)制造商的數(shù)據(jù)信息，電磁能的價錢是0.05美金/千瓦時，那樣大概一年就可以收購 成本費。

   多級別制冷機組涼水式發(fā)電機組非常少長時間負荷運行。一般狀況下，當場負載一般并不是恰好配對發(fā)電機組的電子能級轉(zhuǎn)變。很多實際操作工作人員運作附加的制冷機組而求靠譜，一旦某一制冷機組產(chǎn)生常見故障，其他的制冷機組能夠馬上填補，接任其所有負載，因而涼水式發(fā)電機組常常是讓制冷機組在致冷工作能力的60%到80%運行。

   在選購新制冷機組的情況下，特定選購調(diào)速驅(qū)動器制冷機組是劃得來的。用調(diào)速驅(qū)動器制冷機組可減少耗能，另外讓別的制冷機組穩(wěn)定性運作。有很多的科學研究和試驗證實，調(diào)速驅(qū)動器制冷機組的實際效果是非常好的。二十多年來，調(diào)速驅(qū)動器制冷機組生產(chǎn)商生產(chǎn)制造出更穩(wěn)定性的商品，用在新創(chuàng)建的和升級的無塵加工廠里邊。

   五、雙溫度冷藏循環(huán)系統(tǒng)冷藏系統(tǒng)軟件一般設(shè)計方案成能夠承擔較大 負載，無論較大 負載產(chǎn)生得是不是經(jīng)常。

   步驟中處在冷藏循環(huán)系統(tǒng)的冷藏水溫度，是由全部負載中只占一小部分的極端化耗熱量來明確，這僅僅很多狀況中的一二種。這會導致冷藏工作能力產(chǎn)能過剩，在負載不夠的狀況下高效率不高。當提供的冷藏水的溫度較低時，制冷機組的工作效能也會很低。均值而言，冷藏水的提供溫度每提升一華氏度，冷藏器高效率就提升一個點之上。假如區(qū)劃負載，給予2個不一樣溫度的冷藏水，那麼工作效能可能高些。

   設(shè)計師能夠應(yīng)用串聯(lián)循環(huán)系統(tǒng)管道，將她們分為2個分系統(tǒng)，那樣能夠在必須較大 制冷量的情況下，制冷機組能夠工作中在相對性不很嚴苛的標準下。設(shè)計方案工作人員能夠應(yīng)用串聯(lián)循環(huán)系統(tǒng)管道，將她們成2個分系統(tǒng)，那樣能夠在必須較大 制冷量的情況下，制冷機組能夠工作中在相對性不很嚴苛的標準下。用專用型制冷機組開展中等水平溫度的循環(huán)系統(tǒng)（比如55oF到65oF），它的運行是對于冷藏水的溫度開展提升的，能夠達到加工廠的絕大多數(shù)必須。另一個較小的高效率制冷機組給予溫度較低的循環(huán)系統(tǒng)（比如：39oF到43oF），能夠達到負載中規(guī)定嚴苛的一部分。

   這一方案能夠快速提升全部制冷機組發(fā)電機組的高效率提升百分之二十五或大量。針對同樣容積的制冷機組，高溫工作要比超低溫工作中耗費小得多。

   六、玻璃鋼冷卻塔的提升高效率玻璃鋼冷卻塔根據(jù)減少凝結(jié)水的提供溫度來提升制冷機組高效率。

   全部的玻璃鋼冷卻塔都應(yīng)當串聯(lián)工作中，在面積提升的狀況下蒸發(fā)冷，實際效果卻達到最佳。從制冷機組中每輸出一噸冷藏水，一般的玻璃鋼冷卻塔必須100瓦的動能。高效率提升可達到十倍，比如選用更加貼近通道、出入口溫度差、更合理的氣旋設(shè)計方案、高品質(zhì)高效率的裝有調(diào)速驅(qū)動器電機的離心風機、降低高寬比以限定泵的水泵揚程及其提升添充總面積（挑選大容量的塔）等。不一樣的外部氣體的濕溫度和冷卻循環(huán)水的提供溫度，這一溫度差各有不同，應(yīng)當操縱在3oF到5oF中間。全部的玻璃鋼冷卻塔都應(yīng)當串聯(lián)工作中，在面積提升的狀況下空氣冷卻達到最佳。

   很多每日任務(wù)廠應(yīng)用多級別塔，他們應(yīng)用單速或單速的離心風機，而且把塔分為不一樣的環(huán)節(jié)。一個塔飛速運行直至負載超出它的承受力，隨后另一個塔打開，它工作中在較低或較高的輸出功率情況。這一計劃方案能夠造成玻璃鋼冷卻塔負載發(fā)生很大的、持續(xù)增長的轉(zhuǎn)變，經(jīng)常地小于或是超出規(guī)定的額定電流，進而發(fā)生鋸齒形的耗能情況，減少制冷機組的高效率。

   因此全部的玻璃鋼冷卻塔都應(yīng)當并行處理工作中，在面積提升的狀況下空氣冷卻達到最佳。假如大量的塔在低速檔情況下工作中，應(yīng)用調(diào)速驅(qū)動器調(diào)整離心風機的速率，隨負荷轉(zhuǎn)變而調(diào)節(jié)，依據(jù)“立方米基本定律”，在較低的速率下離心風機能夠節(jié)約動能。加工廠一般選用專業(yè)一個玻璃鋼冷卻塔為每一個制冷機組供貨凝結(jié)水。這類設(shè)想不允許制冷機組運用玻璃鋼冷卻塔并行處理運行。僅有為凝結(jié)水系統(tǒng)軟件再加上一般的集管才容許玻璃鋼冷卻塔并行處理運作，不考慮到制冷規(guī)定。

   七、隨意制冷應(yīng)用外邊的氣體開展制冷是經(jīng)濟發(fā)展的，在商業(yè)服務(wù)大廈獲得普遍選用。

   此外一種 “隨意制冷”計劃方案適用必須穩(wěn)定的冷藏水及其盤管風機的系統(tǒng)軟件，例如凈化室。隨意制冷技術(shù)性立即運用處于超低溫或低環(huán)境濕度自然環(huán)境中的玻璃鋼冷卻塔生產(chǎn)制造冷藏水，降低或替代制冷機組的應(yīng)用。依據(jù)氣溫的轉(zhuǎn)變，應(yīng)用隨意制冷系統(tǒng)能夠把制冷系統(tǒng)的能耗降低到十分之一（從0.5千瓦/冷噸降低到0.05KW/冷噸）。

   立即與加工工藝負載開展熱交換器，能夠使隨意制冷技術(shù)性運用（潔凈工程）外邊溫度較高的空氣，要比用在二級或是三級熱交換器系統(tǒng)軟件開展熱交換器的時間長出數(shù)個鐘頭。由平板式換熱器隔開起來的冷卻循環(huán)水和凝結(jié)水中間的溫度差很貼近（例如僅有2oF）。當溫度和環(huán)境濕度非常低時，玻璃鋼冷卻塔能夠單獨運作，不用離心風機。依據(jù)溫濕度圖，許多 地區(qū)每一年有很多的時間都能夠開展隨意制冷。

   八、發(fā)熱量收購 很多每日任務(wù)廠都需要耗費很多的動能來制暖，另外又耗費大量的動能從加工工藝全過程中清除“廢”熱，卻沒有把這兩個全過程融合起來。收購 的發(fā)熱量能夠用于加熱新風系統(tǒng)，排風再熱，及其其他主要用途。AHU加熱風機盤管可以用污水加熱外界的氣體（在酷熱的氣溫下也可急冷）。

   再熱風機盤管能夠從空壓機或是制冷機組的冷卻器回水里收購 設(shè)備溫度，另外節(jié)約了制冷機組動能和加熱爐然料。換熱器能夠使不可以混合或是直接接觸的不一樣物質(zhì)開展發(fā)熱量互換。

   九、變頻泵以往配置變頻式驅(qū)動器的機器設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)常見故障，并且操縱繁雜，因此許多 技術(shù)工程師和管理者不愿意應(yīng)用變頻式驅(qū)動器。

   穩(wěn)定性比環(huán)保節(jié)能更關(guān)鍵，而老的變頻式驅(qū)動器穩(wěn)定性差。近期十年中，變頻式驅(qū)動器穩(wěn)定性提升了，價錢減少了。很多重要系統(tǒng)軟件如今都是在應(yīng)用變頻式驅(qū)動器。

   大家覺得在凈化室中的很多系統(tǒng)軟件和各種的泵上應(yīng)用變頻式驅(qū)動器是安全性（潔凈工程）和劃得來的。事實上，能夠證實考慮到項目投資利用率卻不應(yīng)用變頻式驅(qū)動器是逃避責任的，由于其內(nèi)部收益率不滿意一年。冷藏水和凝結(jié)水的泵系統(tǒng)軟件總流量轉(zhuǎn)變很大，冷藏水和凝結(jié)水系統(tǒng)軟件有最少總流量規(guī)定，大部分在50%到75%中間。依據(jù)“立方米定則”，總流量降低不大，便會造成豐厚的動能節(jié)省?？偭髁拷档?0%，便會造成基本上50%的泵輸出功率降低。

   大部分已經(jīng)知道的冷藏水系統(tǒng)軟件應(yīng)用一級泵定總流量/二級泵變總流量設(shè)計方案，二級泵選用變頻式驅(qū)動器。應(yīng)用變頻式驅(qū)動器時，全部冷藏水需應(yīng)用雙跑通閥，不然就喪失應(yīng)用變頻泵的實際意義了。新創(chuàng)建加工廠時，應(yīng)用變總流量一級泵系統(tǒng)軟件，不會再必須二級泵，節(jié)約了工程費用。運作適度，這套簡易靠譜的系統(tǒng)軟件能夠根據(jù)制冷機組中的冷藏出水量轉(zhuǎn)變而節(jié)省很多電力能源。此項技術(shù)性被制冷機組經(jīng)銷商和各種各樣技術(shù)專業(yè)研究會所普遍傳揚。

   十、離心式風機制冷壓縮機空壓機的改善節(jié)省了很多電力能源。

   離心式風機制冷壓縮機是隔膜真空泵的，比螺桿式壓縮機制冷壓縮機的高效率許多 。可是離心式風機制冷壓縮機不可以高轉(zhuǎn)速，這促使她們在負荷低的狀況下高效率很低。最有效和經(jīng)濟發(fā)展的方法是離心式風機和螺桿式壓縮機制冷壓縮機二者融合應(yīng)用。采用離心脫水機組達到基本上負載，再用小一些的螺桿式壓縮機發(fā)電機組達到最高值負載。制冷壓縮機組應(yīng)當裝有直膨式系統(tǒng)軟件。

   另一種計劃方案是全部當場用高效率的離心式風機制冷壓縮機做為一個大的空氣壓縮設(shè)備，外增加的空壓機儲氣罐和聯(lián)接管路做為油壓緩沖器。那樣能夠確保全部凈化處理加工廠保持一個穩(wěn)定荷載，緩解載入與卸載掉對機器設(shè)備的耗損，而且減少動能消耗。