电子厂房洁净空调加湿方式的不同选择方法

现代化的工业生产对空气湿度的重视程度日益提高，要求也越来越高，对于电子芯片厂房，如果湿度不能满足要求，将会静电增高，使产品的成品率下降、芯片受损，严重影响企业生产。本文章的前提是以集成电路产品的生产项目为案例，假如洁净区平面为岛型布置，操作区洁净度为4，5级， 由于生产工艺的要求，对温、湿度的要求很高：温度21℃ ±0．5℃ ，相对湿度40％ ± 3％ ；设备区洁净度为5．5级，无特定温、湿度要求。净化空调系统采用风机过滤单元(FFU)+干表冷器+新风处理机组的型式。操作区为送风区，设备区为回风区。冷源分为两种：低温冷冻水(0℃～5 oC)， 中温冷冻水(12℃～16℃)；热源为38℃～32℃ 的热水， 由热水锅炉和带热回收的冷冻机组提供。洁净区的温度由干表冷器控制，相对湿度由新风处理机组控制。由于热源使用热水，没有蒸汽系统， 出于减少系统种类的考虑，首先选择非蒸气的加湿方式。淋水室加湿为等焓加湿，在加湿过程中不仅可以清洁新风，部分去除新风中的灰尘；还可以使新风中的一部分化学物质溶解于水， 降低新风中的化学物质的含量。淋水室全年运行，冬季用于加湿、清洁新风，夏季则起到清洁新风的作用。淋水室的缺点是占用空间大，在新风处理机组中最小长度为1.9m；与空气直接接触，易受污染变脏，需要定期排污。新风处理机组由初效过滤器、中效过滤器、一级加热盘管、一级冷却盘管(使用12℃～16℃ 中温冷冻水)、淋水室、二级冷却盘管(使用0℃～5℃低温温冷冻水)、送风机、二级加热盘管、高效过滤器组成。新风处理机组的组段方式见图1。淋水室加湿方式，根据工程经验准确控制的精度为±5％，所以对于本工程加湿不能单一由淋水室控制房间相对湿度，还需要通过表冷器对湿度进行精确控制，在冬季会产生加湿一再除湿的情况出现， 即新风的加湿量要先超过计算值一部分，再通过冷却盘管进行除湿，以达到房间相对湿度±3％的要求。房间状态点N， 可露点温度L， 室外新风点w ；新风量为144 000m3／h，设计3台新风处理机组，单台机组加湿量为240 kg／h。新风加湿过程：新风先由一级加热器从点w加热至点S’，再通过淋水室进行等焓加湿至点L’，然后由二级冷却盘管进行除湿，由点L’处理至房间露点温度点L。处理过程见图2。低温冷冻水的最大负荷出现在夏季，二级冷却盘管夏季用于除湿的冷量为1200kW；而冬季除湿的冷量仅为60kW，占总能量的5％。根据冷冻机的启动要求，启动负荷必须要超过总制冷量的10％左右，所以在这种冷量负荷条件下，低温冷冻机无法正常启动。若要使低温冷冻机在冬季正常启动，需要冬季低温冷冻水最小负荷≥120kW，这就需要提高新风的加湿温度，增大加湿量，然后通过冷却盘管进行除湿。由于该方案冷、热能量抵消比较多，不利于节能，所以淋水室的加湿方式不适合本项目。第二种加湿方案采用高压喷雾加湿器+电热加湿器的方式。高压喷雾加湿器用于粗调节；电热加湿器用于精调节，选择适当的控制仪表，其精度调节能够满足相对湿度± 3％ 的要求。高压喷雾加湿是利用压缩空气与水混合喷雾将水破碎成微小水滴，对空间进行直接加湿。优点：微雾效果，加湿量大，安装简单方便，免清洗，使用寿命长，设备价格低；缺点：需配压缩空气源，加湿精度低。电热加湿是用发热体将水加热至沸点，产生水蒸汽并释放到空气中进行加湿。优点：加湿均匀、稳定、不带水滴、不带细菌，加湿精度高；缺点：易结垢，耗电量大，运行费用高。新风和醋栗机组由初效过滤器、中效过滤器、一级加热盘管、一级冷却盘管、高压喷雾加湿器、电热加湿器、二级冷却盘管、送风机、二级加热盘管、高效过滤器组成、新风处理机组的阻段方式见图3。冬季加湿过程：新风先由一级加热器从点W加热至点S，再通过高压喷雾加湿器焓加湿至点P，然后由电热式加湿器加湿至点Q。点P设定干球温度Tdb=15度，是因为对于蒸汽加湿，能够正常加湿的最低温度为Tdb=14度左右。处理过程见图4。对于高压喷雾加湿器存在一个问题，该加湿器由几个水泵组成，通过启停水泵的数量来调节加湿量，所以加湿量会呈现脉动波动。设置电热式加湿器进行精调节，无法在短时间内弥补该加湿量的波动对房间相对湿度的影响。例如本项目单台新风机组的加湿量为240 kg／h，高压喷雾加湿器的加湿量为180 kg／h，电热式加湿器的加湿量为60kg／h。如果高压喷雾加湿器设置5个水泵，单台水泵的流量为36kg／h， 电热式加湿器是无法瞬间调节36kg／h加湿量的变化，这样房间的相对湿度就会在一段时间内发生波动。同时电热加湿器需要耗费大量的电能，运行费用高。所以该方案也不能满足本项目的要求。高压微雾加湿器可采用可控硅控制，实现比例调节，与电热式加湿器组合满足本项目的要求，但由于高压微雾加湿器的价格较高，所以也没有采用该方案。以上均出于无蒸汽的条件下所设计的方案，通过以上两个加湿方案的分析，从技术成熟、运行经济性、可靠性角度考虑，最终确定采用饱和干蒸气的加湿方式，增设一台蒸汽锅炉提供饱和干蒸汽。饱和干蒸汽加湿为等温加湿，直接将空气加入到空气中，加湿迅速、均匀、稳定、不带水滴、不带细菌、设备简单、安装灵便、运行费用低，选择适当的控制仪表，能够满足工艺对室内相对湿度波动范围小于±3％ 的要求。新风处理机组由初效过滤器、中效过滤器、一级加热盘管、一级冷却盘管、蒸汽加湿器、二级冷却盘管、送风机、二级加热盘管、高效过滤器组成。新风处理机组的组段方式见图5。饱和干蒸汽加湿是等温加湿：新风先由一级加热器从点w加热至点S，再通过干蒸汽加湿器等温加湿至点Q。选择精度高的控制阀门，其调节精度能满足相对湿度±3％ 的要求。处理过程见图6。加湿方式有多种多样，但是不可能每一种加湿形式都能满足所有的加湿需求，所以要根据实际工程的具体要求合理选择适合的加湿器!合理选择加湿器要从加湿效果、设备成本、运行费用、维护费用、安全性、控制精度、动力条件(冷源、热源、水源、汽源等)等几方面综合考虑， 这样既能满足加湿需求又不至于造成浪费，符合现代生产的基本理念。