Schéma sekundárního zpětného vzduchu pro klimatizační systém

V mikroelektronické dílně s relativně malou plochou čistých prostor a omezeným poloměrem potrubí pro odvod vzduchu se používá schéma sekundárního odvodu vzduchu pro klimatizační systém. Toto schéma se běžně používá i v...čisté pokojev jiných odvětvích, jako je farmaceutický průmysl a lékařská péče. Protože objem větrání potřebný k dosažení požadavků na teplotu a vlhkost v čistých prostorách je obecně mnohem menší než objem větrání potřebný k dosažení úrovně čistoty, je teplotní rozdíl mezi přiváděným a odváděným vzduchem malý. Pokud se použije primární schéma s odváděným vzduchem, je teplotní rozdíl mezi stavovým bodem přiváděného vzduchu a rosným bodem klimatizační jednotky velký a je zapotřebí sekundární ohřev, což má za následek kompenzaci studeného tepla v procesu úpravy vzduchu a vyšší spotřebu energie. Pokud se použije schéma se sekundárním odváděným vzduchem, lze sekundární odváděný vzduch použít k nahrazení sekundárního ohřevu primárního schématu s odváděným vzduchem. Přestože je nastavení poměru primárního a sekundárního odváděného vzduchu o něco méně citlivé než nastavení sekundárního ohřevu, schéma se sekundárním odváděným vzduchem je široce uznáváno jako opatření k úsporě energie klimatizace v malých a středních mikroelektronických čistých dílnách.

Vezměte si jako příklad čistou dílnu pro mikroelektroniku třídy ISO 6, s plochou čisté dílny 1 000 m2 a výškou stropu 3 m. Parametry interiérového designu jsou teplota tn = (23 ± 1) ℃, relativní vlhkost φn = 50 % ± 5 %; návrhový objem přiváděného vzduchu je 171 000 m3/h, doba výměny vzduchu je přibližně 57 h-1 a objem čerstvého vzduchu je 25 500 m3/h (z toho objem procesního odpadního vzduchu je 21 000 m3/h a zbytek je objem unikajícího vzduchu s pozitivním tlakem). Citelné tepelné zatížení v čisté dílně je 258 kW (258 W/m2), poměr teplo/vlhkost klimatizace je ε = 35 000 kJ/kg a teplotní rozdíl odváděného vzduchu z místnosti je 4,5 ℃. V tomto okamžiku je primární objem odváděného vzduchu
Toto je v současnosti nejběžněji používaná forma systému čištění vzduchu v čistých prostorách mikroelektronického průmyslu. Tento typ systému lze rozdělit hlavně na tři typy: AHU+FFU; MAU+AHU+FFU; MAU+DC (suchá cívka) +FFU. Každý z nich má své výhody a nevýhody a vhodné umístění. Úsporný efekt závisí především na výkonu filtru, ventilátoru a dalšího zařízení.

1) Systém AHU+FFU.

Tento typ systémového režimu se používá v mikroelektronickém průmyslu jako „způsob oddělení fáze klimatizace a čištění“. Mohou nastat dvě situace: za prvé, klimatizační systém pracuje pouze s čerstvým vzduchem a upravený čerstvý vzduch nese veškeré tepelné a vlhkostní zatížení čisté místnosti a slouží jako doplňkový vzduch k vyrovnání odváděného vzduchu a přetlaku z čisté místnosti, tento systém se také nazývá systém MAU+FFU; za druhé, samotný objem čerstvého vzduchu nestačí k pokrytí potřeb chladicího a tepelného zatížení čisté místnosti, nebo proto, že čerstvý vzduch je zpracováván z venkovního stavu na rosný bod, specifický entalpický rozdíl požadovaného zařízení je příliš velký a část vnitřního vzduchu (ekvivalent vratného vzduchu) se vrací do klimatizační jednotky, smíchá se s čerstvým vzduchem pro tepelné a vlhkostní úpravy a poté se posílá do plénového prostoru přívodu vzduchu. Smíchaný se zbývajícím vratným vzduchem z čisté místnosti (ekvivalentem sekundárního vratného vzduchu) vstupuje do jednotky FFU a poté se posílá do čisté místnosti. V letech 1992 až 1994 spolupracoval druhý autor tohoto článku se singapurskou společností a vedl více než 10 postgraduálních studentů k účasti na návrhu amerického a hongkongského společného podniku SAE Electronics Factory, který zavedl právě tento druh systému čištění klimatizace a větrání. Projekt zahrnuje čistou místnost ISO třídy 5 o rozloze přibližně 6 000 m2 (z toho 1 500 m2 bylo smluvně zadáno Japonskou atmosférickou agenturou). Klimatizační místnost je uspořádána rovnoběžně se stranou čisté místnosti podél vnější stěny a pouze v těsné blízkosti chodby. Potrubí pro přívod čerstvého vzduchu, odvod vzduchu a odvod vzduchu jsou krátká a uspořádána hladce.

2) Schéma MAU+AHU+FFU.

Toto řešení se běžně vyskytuje v mikroelektronických závodech s různými požadavky na teplotu a vlhkost a velkými rozdíly v tepelném a vlhkostním zatížení a zároveň s vysokou úrovní čistoty. V létě se čerstvý vzduch ochladí a odvlhčí na pevně stanovený parametr. Obvykle je vhodné upravovat čerstvý vzduch do průsečíku izometrické entalpické čáry a čáry 95% relativní vlhkosti čisté místnosti s reprezentativní teplotou a vlhkostí nebo čisté místnosti s největším objemem čerstvého vzduchu. Objem vzduchu v jednotce MAU (maintenance area accumulator) se určuje podle potřeb každé čisté místnosti k doplnění vzduchu a je distribuován do vzduchotechnické jednotky (AHU) každé čisté místnosti potrubím podle požadovaného objemu čerstvého vzduchu a je smíchán s částí vnitřního zpětného vzduchu pro tepelnou a vlhkostní úpravu. Tato jednotka nese veškeré tepelné a vlhkostní zatížení a část zatížení novým revmatizmom čisté místnosti, kterou obsluhuje. Vzduch upravený každou AHU je přiveden do pléna přiváděného vzduchu v každé čisté místnosti a po sekundárním smíchání s vnitřním zpětným vzduchem je přiveden do místnosti jednotkou FFU.

Hlavní výhodou řešení MAU+AHU+FFU je, že kromě zajištění čistoty a přetlaku také zajišťuje různé teploty a relativní vlhkost potřebné pro výrobu každého procesu v čistém prostoru. Nicméně často kvůli velkému počtu instalovaných AHU zabírají prostor velké plochy, čerstvý vzduch v čistém prostoru, odvod vzduchu a přívodní potrubí se kříží a zabírají velký prostor. Rozvržení je obtížnější, údržba a správa jsou obtížnější a složitější, proto nejsou kladeny žádné zvláštní požadavky, aby se zabránilo jejich použití.