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                    如何对洁净室进行温度控制?

                    时间:2020-04-30

                    洁净室不同于一般的舒适性空调房间,室内的温湿度控制要求精度较高。同时对空气的洁净度也有较高要求,使得换气次数较多,新风量大,甚至有直排系统。


                    例如,药厂的生产车间一般要求温度在22℃±2℃,相对湿度在55%±5%以内。


                    并且外界的温湿度变化对室内温湿度影响较大,所以需要选择合理的温湿度控制方案,才能确保室内的温湿度达到设计要求。


                    01

                    为何洁净室需要温湿度控制进行?


                    洁净室的温湿度主要是根据工艺要求来确定,但在满足工艺要求的条件下,应考虑到人的舒适度感。随着空气洁净度要求的提高,出现了工艺对温湿度的要求也越来越严的趋势。


                    一般来说,由于加工精度越来越精细,所以对温度波动范围的要求越来越小。


                    例如,在大规模集成电路生产的光刻曝光工艺中,作为掩膜板材料的玻璃与硅片的热膨胀系数的差要求越来越小。直径100um的硅片,温度上升1度,就引起了0.24um线性膨胀,所以必须有±0.1度的恒温。同时要求湿度值一般较低,因为人出汗以后,对产品将有污染,特别是怕钠的半导体车间,这种车间不宜超过25度。


                    湿度过高产生的问题更多。


                    相对湿度超过55%时,冷却水管壁上会结露,如果发生在精密装置或电路中,就会引起各种事故。相对湿度在50%时易生锈。


                    此外,湿度太高时将通过空气中的水分子把硅片表面粘着的灰尘化学吸附在表面耐难以清除。


                    相对湿度越高,粘附的难去掉,但当相对湿度低于30%时,又由于静电力的作用使粒子也容易吸附于表面,同时大量半导体器件容易发生击穿。对于硅片生产最佳温度范围为35-45%。


                    02

                    温湿度控制的特性以及常见问题


                    a.温湿度控制的特性


                    对湿空气单纯地加热或制冷过程,是环境含湿量保持不变的过程,即绝对湿度保持不变的过程。


                    湿空气经过盘管加热,温度升高而相对湿度下降;相反,对冷却过程,温度下降而相对湿度相应升高。


                    因此,我们可以得出,温度和相对湿度是两个不同方向的控制量,要使温湿度同时向相同的趋势变化,单纯地靠加热/冷却过程是不能实现的。


                    冷却去湿过程是湿空气经冷却达到饱和后继续制冷的过程,湿空气经过冷却盘管析出水滴,从而降低了绝对湿度,起到降湿的作用。


                    所以,可以将空气处理过程分为加热、加热加湿、制冷、制冷再热和制冷加湿等5个部分。


                    序号

                    控制状态

                    控制方式

                    1

                    湿度过警戒湿度

                    加热

                    2

                    温度低、湿度低

                    加热加湿

                    3

                    温度高、湿度低但绝对湿度高

                    制冷

                    4

                    温度低、湿度高

                    制冷加热

                    5

                    温度低、湿度低但绝对湿度低

                    制冷加湿


                    b.实际过程中所采用的方法以及常见问题


                    (1)冷热水阀的控制问题


                    温度变化的方向与冷/热水阀的动作方向相反,通常是采用冬夏季分开的运行模式。这样的做法在过度季节会难以判断和确定运行模式,很容易造成室内温湿度的失调。


                    (2)常规的处理方法及问题


                    了解决除湿问题,通常采用湿度优先的方法,冷水阀主要用来除湿,同时也造成温度的下降,然后通过热水阀的再热,使温湿度均能达到所要求的值。


                    这样的做法虽然可以满足设计要求,但在相当多的时候,冷热水阀使能量相互抵消,造成了能源的浪费。


                    据统计,目前我国空调系统的能耗占整个建筑物能耗的50%~60%。


                    因此,对空调设备进行优化控制,选择合理的控制方法,对建筑节能具有重要的意义。


                    单纯地采用回风温度闭环控制冷/热水阀以控制室内温度的做法,其PID参数难以整定在合适的范围内,很难保证系统的稳定性和精度。


                    如果调节动作慢,造成提前开机时间过长;调节动作快,则很容易造成系统的超调,甚至产生震荡现象。


                    以上内容来源于网络,版权归原作者所有





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