近年來(lái)，境外微電子工業(yè)大規(guī)模地向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，我國(guó)電子工業(yè)發(fā)展迅速， 2010 年實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入6. 3 萬(wàn)億元，工業(yè)增加值 1. 5 萬(wàn)億元，占 GDP 比重的5%，我國(guó)已成為全球最大的電子信息產(chǎn)品制造基地［2］。微電子工業(yè)的重要特點(diǎn)之一就是生產(chǎn)車(chē)間對(duì)溫度、濕度、潔凈度要求高，特別是芯片、超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)車(chē)間更是如此。巨大的需求空間，使得對(duì)電子潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行深入研究顯得尤為重要。

1 電子潔凈廠房空調(diào)的特點(diǎn)

( 1) 控制參數(shù)多且控制精度高相對(duì)于一般空調(diào)系統(tǒng)，電子潔凈廠房空調(diào)不僅對(duì)溫度、濕度有要求，還對(duì)潔凈度和壓力有相應(yīng)要求，并且控制精度高［3］，相應(yīng)地對(duì)自控系統(tǒng)的要求也較高。表1 中的數(shù)據(jù)可以說(shuō)明這一點(diǎn)( 同一工藝在不同的生產(chǎn)間或廠房數(shù)據(jù)有一定差別) 。

( 2) 新風(fēng)量大電子潔凈廠房的新風(fēng)量通常按后面兩項(xiàng)的最大值來(lái)確定:( 1) 滿(mǎn)足人的衛(wèi)生要求40m3 /h; ( 2) 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。電子潔凈廠房絕大多數(shù)( 如 SMT、 PTH、印刷車(chē)間等) 都有廢氣或污染、熱空氣排出，排風(fēng)量大，同時(shí)《電子工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)潔凈室的正壓作了明確要求，為了滿(mǎn)足規(guī)范要求，需要的新風(fēng)量較大。實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)表明: 第二項(xiàng)所需新風(fēng)量通常大于第一項(xiàng)。

( 3) 空調(diào)負(fù)荷大電子潔凈廠房空調(diào)負(fù)荷包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷、人體負(fù)荷、照明負(fù)荷、設(shè)備負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷。電子潔凈廠車(chē)間面積大、層高高、工藝設(shè)備發(fā)熱量大，新風(fēng)量大，而且室內(nèi)溫度夏季較低，這些最終使得總負(fù)荷大。實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)表明: 電子潔凈廠房夏季負(fù)荷指標(biāo)都在300W/m 以上，有的甚至達(dá)到800W/m。

( 4)空調(diào)機(jī)房占地面積大、數(shù)量多電子潔凈廠房的負(fù)荷大、風(fēng)量大、空氣處理過(guò)程復(fù)雜( 熱濕處理、過(guò)濾處理等) 、空調(diào)組段多、空調(diào)設(shè)備尺寸大，這些最終使得空調(diào)機(jī)房占地面積大，而且空調(diào)機(jī)房管路復(fù)雜布置不易。

2 雙冷源溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的提出及其優(yōu)勢(shì)

2. 1雙冷源溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的提出基于對(duì)常規(guī)溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的分析總結(jié)，本文以既保證電子潔凈廠房的空氣控制要求又能高效節(jié)能為出發(fā)點(diǎn)，提出了雙冷源溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的基本思路是利用高溫冷凍水( 12、 13℃) 分別對(duì)回風(fēng)進(jìn)行處理和對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理，新風(fēng)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后再用直膨蒸發(fā)盤(pán)管進(jìn)行深度除濕處理，回風(fēng)處理控制溫度，新風(fēng)處理控制濕度。雙冷源溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)與第2 大部分所討論的雙溫冷源冷凍除濕 降溫系統(tǒng)是不同的，主要區(qū)別之一就是前者使用高溫冷凍水 直膨蒸發(fā)冷卻而后者使用的高溫冷凍水  低溫冷凍水。為了節(jié)省空間、便于上自控系統(tǒng)、便于管理，本文將雙冷源溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)與組合式空調(diào)機(jī)組進(jìn)行了有機(jī)組合，其詳細(xì)構(gòu)造如圖1。由圖1 可以看出該空調(diào)機(jī)組與常規(guī)組合式空調(diào)機(jī)組有很大的區(qū)別: 常規(guī)組合式空調(diào)機(jī)組各組段水平地排列，新回風(fēng)不易實(shí)現(xiàn)分別處理后再行混合，而該空調(diào)機(jī)組的前段在豎向分為上下兩部分，上部分處理回風(fēng)，下部分處理新風(fēng)，在組段 7 進(jìn)行混合。上、下部的尺寸比例可根據(jù)新風(fēng)比進(jìn)行調(diào)整。

2. 2 雙冷源溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)相對(duì)于第2 大部分所討論的單溫冷源冷凍除濕降溫( 在電子潔凈廠房應(yīng)用較多) ，雙冷源溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì): ( 1) 用高溫冷凍水對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理，從數(shù)量上盡可能地減少低溫冷源的依賴(lài)，提高整個(gè)系統(tǒng)的能效。 ( 2) 水冷冷水機(jī)組蒸發(fā)溫度提高1℃，機(jī)組 COP 約提高3%［9］?；仫L(fēng)處理和新風(fēng)預(yù)處理均使用高溫冷凍水( 12、 13℃) ，相對(duì)于 7℃冷凍水，水冷冷水機(jī)組的 COP 可提高15% ～18%。 ( 3) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，室外機(jī)布置靈活，管路布置容易，占用室內(nèi)空間小，易于與組合式空調(diào)器配套使用，方便上自動(dòng)控制系統(tǒng)，方便管理。 ( 4) 對(duì)大新風(fēng)量的系統(tǒng)有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

3 潔凈室設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

3. 1工程簡(jiǎn)介該工程為重慶某一電子廠房，共3 層，各層建筑面積均為9897m2，一層層高為 6. 7m，二層、三層層高均為5. 5m。各層主要車(chē)間均為SMT、 PTH 生產(chǎn)車(chē)間。

3. 2 室內(nèi)外計(jì)算參數(shù) ( 1) 室外計(jì)算參數(shù)

( 2)室內(nèi)計(jì)算參數(shù) SMT 及 PTH 生產(chǎn)車(chē)間的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù) ta = 23 ±2℃; 濕度:40% ～60%;潔凈度: ISO9 級(jí)。

3. 3空氣處理過(guò)程空氣處理流程如圖 2 所示。下面將以第二層SMT 車(chē)間為例，說(shuō)明雙冷源溫濕度的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，該車(chē)間面積為 7903m2，新風(fēng)量為 120000m3 /h ( 補(bǔ)充排風(fēng)維持正壓) ，采用鴻業(yè)負(fù)荷計(jì)算軟件6. 0 計(jì)算出總冷負(fù)荷為 2908. 33kW，總濕負(fù)荷為 505g/ s;室內(nèi)總冷負(fù)荷為 1172. 4kW( 不含新風(fēng)負(fù)荷) ，室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷為 1012kW( 不含新風(fēng)負(fù)荷) ，室內(nèi)濕負(fù)荷為 49. 05g/s( 不含新風(fēng)濕負(fù)荷，員工未帶口罩) 。該車(chē)間的空氣處理過(guò)程在焓濕圖上的表示如圖3 所示。

( 1)送回風(fēng)量房間狀態(tài)點(diǎn) N ( 23℃， 50%) 的露點(diǎn)溫度為 12℃，為了使送風(fēng)量盡可能地小同時(shí)保證送風(fēng)口不結(jié)露，確定送風(fēng)溫度為14. 5℃，送風(fēng)溫差為 8. 5℃。由室內(nèi)冷負(fù)荷和濕冷負(fù)荷計(jì)算出熱濕比ε為 20632;根據(jù)室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)、熱濕比、送風(fēng)溫差在焓濕圖上可確定出送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O 的狀態(tài)參數(shù): tW =14. 5℃，φW =81. 36%， iw =36. 90kJ/kg。

將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得該過(guò)程所需制冷量: Q =40 ×( 89. 91 －58. 46) =1258kW

二級(jí)表冷: L1 ? L2

L2 的狀態(tài)為: tL2 =17℃，φL2 = 89. 78%， iL2 = 46.17kJ/kg

將數(shù)據(jù)代入公式( 2) 計(jì)算得該過(guò)程所需制冷量 Q =40 ×( 58. 46 －46. 17) =491. 6kW

直膨蒸發(fā)盤(pán)管深冷除濕: L2 ? L3

L3 的狀態(tài)為: tL3 = 10℃，φL3 = 95. 35%， iL3 = 29.39kJ/kg

將數(shù)據(jù)代入公式( 2) 計(jì)算得該過(guò)程所需制冷量: Q =40 ×( 46. 17 －29. 39) =671. 2kW

新風(fēng)處理所需總制冷量: 1258 491. 6 671. 2 =2420. 8kW

直膨蒸發(fā)盤(pán)管制冷量百分比: 671. 2/2420. 8 = 27. 72%

由上面的計(jì)算數(shù)據(jù)可知，使用低品位冷源( 高溫冷凍水) 對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷處理，可以極大地減少對(duì)高品位冷源的依賴(lài)，從而提高系統(tǒng)整體能效。

( 3) 回風(fēng)處理表冷處理: N ? M 根據(jù)狀態(tài)點(diǎn) L1 和新風(fēng)比在焓濕圖上可以確定出 M 點(diǎn)的參數(shù): tM = 17℃，φM = 72.20%， iM = 40. 41kJ/kg

將 N 點(diǎn)的焓值、 M 點(diǎn)的焓值、回風(fēng)量代入公式 ( 2) 計(jì)算得該過(guò)程所需總制冷量為:

Q =77. 88 ×( 46. 67 －40. 41)=487. 53kW

( 4) 低品位冷源百分率新回風(fēng)處理所需總制冷量 : 1258 491. 6 671. 2 487. 53 =2908. 33 kW

低品位冷源所需提供的總制冷量:1258 491. 6 487. 53 =2237. 13 kW

低品位冷源百分率: 2237. 13/2908. 33= 76. 92%。