潔凈室不同于一般的舒適性空調(diào)房間,室內(nèi)的溫濕度控制要求精度較高。同時(shí)對空氣的潔凈度也有較高要求,使得換氣次數(shù)較多,新風(fēng)量大,甚至有直排系統(tǒng)。
例如,藥廠的生產(chǎn)車間一般要求溫度在22℃±2℃,相對濕度在55%±5%以內(nèi)。
并且外界的溫濕度變化對室內(nèi)溫濕度影響較大,所以需要選擇合理的溫濕度控制方案,才能確保室內(nèi)的溫濕度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
01為何潔凈室需要溫濕度控制進(jìn)行?
潔凈室的溫濕度主要是根據(jù)工藝要求來確定,但在滿足工藝要求的條件下,應(yīng)考慮到人的舒適度感。隨著空氣潔凈度要求的提高,出現(xiàn)了工藝對溫濕度的要求也越來越嚴(yán)的趨勢。
一般來說,由于加工精度越來越精細(xì),所以對溫度波動(dòng)范圍的要求越來越小。
例如,在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的光刻曝光工藝中,作為掩膜板材料的玻璃與硅片的熱膨脹系數(shù)的差要求越來越小。直徑100um的硅片,溫度上升1度,就引起了0.24um線性膨脹,所以必須有±0.1度的恒溫。同時(shí)要求濕度值一般較低,因?yàn)槿顺龊挂院?,對產(chǎn)品將有污染,特別是怕鈉的半導(dǎo)體車間,這種車間不宜超過25度。
濕度過高產(chǎn)生的問題更多。
相對濕度超過55%時(shí),冷卻水管壁上會結(jié)露,如果發(fā)生在精密裝置或電路中,就會引起各種事故。相對濕度在50%時(shí)易生銹。
此外,濕度太高時(shí)將通過空氣中的水分子把硅片表面粘著的灰塵化學(xué)吸附在表面耐難以清除。
相對濕度越高,粘附的難去掉,但當(dāng)相對濕度低于30%時(shí),又由于靜電力的作用使粒子也容易吸附于表面,同時(shí)大量半導(dǎo)體器件容易發(fā)生擊穿。對于硅片生產(chǎn)最佳溫度范圍為35-45%。
02溫濕度控制的特性以及常見問題
溫濕度控制的特性
對濕空氣單純地加熱或制冷過程,是環(huán)境含濕量保持不變的過程,即絕對濕度保持不變的過程。
濕空氣經(jīng)過盤管加熱,溫度升高而相對濕度下降;相反,對冷卻過程,溫度下降而相對濕度相應(yīng)升高。
因此,我們可以得出,溫度和相對濕度是兩個(gè)不同方向的控制量,要使溫濕度同時(shí)向相同的趨勢變化,單純地靠加熱/冷卻過程是不能實(shí)現(xiàn)的。
冷卻去濕過程是濕空氣經(jīng)冷卻達(dá)到飽和后繼續(xù)制冷的過程,濕空氣經(jīng)過冷卻盤管析出水滴,從而降低了絕對濕度,起到降濕的作用。
所以,可以將空氣處理過程分為加熱、加熱加濕、制冷、制冷再熱和制冷加濕等5個(gè)部分。
實(shí)際過程中所采用的方法以及常見問題
(1)冷熱水閥的控制問題
溫度變化的方向與冷/熱水閥的動(dòng)作方向相反,通常是采用冬夏季分開的運(yùn)行模式。這樣的做法在過度季節(jié)會難以判斷和確定運(yùn)行模式,很容易造成室內(nèi)溫濕度的失調(diào)。
(2)常規(guī)的處理方法及問題
為了解決除濕問題,通常采用濕度優(yōu)先的方法,冷水閥主要用來除濕,同時(shí)也造成溫度的下降,然后通過熱水閥的再熱,使溫濕度均能達(dá)到所要求的值。
這樣的做法雖然可以滿足設(shè)計(jì)要求,但在相當(dāng)多的時(shí)候,冷熱水閥使能量相互抵消,造成了能源的浪費(fèi)。
據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個(gè)建筑物能耗的50%~60%。
因此,對空調(diào)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制,選擇合理的控制方法,對建筑節(jié)能具有重要的意義。
單純地采用回風(fēng)溫度閉環(huán)控制冷/熱水閥以控制室內(nèi)溫度的做法,其PID參數(shù)難以整定在合適的范圍內(nèi),很難保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。
如果調(diào)節(jié)動(dòng)作慢,造成提前開機(jī)時(shí)間過長;調(diào)節(jié)動(dòng)作快,則很容易造成系統(tǒng)的超調(diào),甚至產(chǎn)生震蕩現(xiàn)象。
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