精密环控房间空调设计

摘要：

248nm光刻胶生产工艺有其自身的特点，本文据其生产工艺特点，就生产环境的温、湿度、洁净度等环境参数进行了设计描述。提供了高精度空调的一些设计经验，以供同类房间环境的空调设计参考。

关键词： 精密环控高精度恒温恒湿空调 温湿度自动控制

Abstract:

248 nm the photoresist production process has the characteristics of its own, this paper according to the production process characteristics, the production environment temperature and humidity, cleanliness and other environmental parameters for the design description. Provide some of the design of high precision air conditioning experience, with room for similar environmental air conditioning design of reference.

Keywords: precision environmental control precision constant temperature and humidity air conditioning temperature and humidity automatic control

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号

1、概述

随着社会、经济的发展和计算机网络、通信网络、电子工业、医疗事业及军事工业的迅速发展，高精度恒温恒湿空调的需求量日益剧增。

本文主要是围绕248nm光刻胶生产精密环控区域的百级、千级净化和高精度温度、湿度环境的实现而确定的空调净化系统。

根据生产工艺要求，精密环控区域分为三个房间：过滤间，功能实验室，激光室。各房间的环控指标要求如下：

1）、过滤间：

a、温度控制精度为：静态情况下19.5±0.5℃，环控区域内任意两点间温差不超过0.25℃/1000mm(就工作面而言)，控制的基础温度为19.5±0.1℃；

b、 湿度：45%~60% RH之间可调，控制精度≤±5%RH，无凝露；

c 、洁净度：J6级；

d 、气压稳定性：房间正压大于10Pa（与相邻房间）；

2）、功能实验室：

a、温度控制精度为：静态情况下23±0.2℃，环控区域内任意两点间温差不超过0.1℃/1000mm(就工作面而言)，控制的基础温度为23±0.1℃；

b、 湿度：45%，控制精度≤±2%RH，无凝露；

c 、洁净度：J5级；

d 、气压稳定性：房间正压大于15Pa（与相邻房间）；

3）、激光室：

a、温度控制精度为：静态情况下23±0.5℃，环控区域内任意两点间温差不超过0.25℃/1000mm(就工作面而言)，控制的基础温度为23±0.1℃；

b、 湿度：45%，控制精度≤±5%RH，无凝露；

c 、洁净度：J6级；

d 、气压稳定性：房间正压大于10Pa（与相邻房间）；

2、围护结构：

根据各关键环控间的要求，对整个净化区域的维护结构采用了不同的材料及方式，具体阐述如下：

1）、维护彩钢结构

根据各房间的功能、环控条件、所在区域等条件分别采用50mm手工岩棉夹心玻镁彩钢板、50mm聚氨酯夹心冷库彩钢板。不同功能房间的彩钢板隔断、不同空调系统间的房间隔断、房间隔断及房间吊顶均采用50mm手工岩棉夹心玻镁彩钢板，其隔断上的门为成品净化彩钢密闭专用门，门板材料与隔断相同，这样选材主要是满足建筑防火规范的要求。同一功能房间内的彩钢隔断、同一空调系统内的房间隔断均采用50mm聚氨酯夹心冷库专用彩钢板，其隔断上的门为成品净化彩钢密闭专用门，门板材料与隔断相同，这样选材主要是满足房间精密温控条件的要求。

采用聚氨酯夹心彩钢板，相比其它彩钢夹心材料而言，聚氨酯材料有隔热效果好和强度好的优点。各精密环控的过渡区域的房间温度精度应控制在±2.0℃的范围内，为精密环控房间（精度为±0.2℃）提供四周温度稳定的空气隔层，最大限度的减少过渡区域温度波动而产生的热传导对精密环控房间温度调节的影响，作为保证精密环控房间温度精度和千级、百级净化实现的前提条件。

精密环控房间采用密封性好的成品彩钢板净化专用密闭门，减小在弱空气正压工作的情况下外界空气对室内的影响。

2）、±0.0地面及下夹层地面

根据各房间的功能、环控条件、所在区域等条件±0.0地面分别采用铸铝架空防静电PVC地坪（根据房间的回风量采用开孔率25%或盲板，架空地坪高度为800mm）、静电PVC地坪（设备基础混泥土平台上敷设）。精密环控实验室（±0.2℃）下夹层地面、设备基础侧壁均采用贴50mm的橡塑保温层。

3、空调及冷热源系统

根据以上工艺布局及室内环境要求，每个房间单独配置一套空调净化系统。三套空调净化系统均布置在一层空调机房内。三套空调净化系统均采用冷冻水型高精度恒温恒湿空调机组加室内FFU风机过滤单元的方式来保证各房间环控指标要求。为三套空调净化系统设置一套风冷单冷冷水机组（及系统，机组制冷量为180KW），提供4~5℃温度恒定的冷冻水。

4、环控系统气流组织和设备配置要求

1）、所有空调净化系统的送风方式均为：上送下回（上部孔板送风，下部架空地板回风）。根据环控要求的不同，确定空调系统的送风量：J5级房间（±0.2℃）送风量按房间断面风速大于0.3m/s考虑；J6级房间（±0.5℃）送风量按大于60次/小时换气考虑。±0. 2℃房间的送风需经过高效过滤送风静压箱、高效过滤器、扩散孔板、FFU风机过滤单元、送风静压箱、送风孔板后送到房间内。其余房间的送风需经过高效过滤送风静压箱、高效过滤器、扩散孔板、FFU风机过滤单元后送到房间内。

2）、充分考虑到各环控系统必须能够确保处于“365/24”不间断工作模式，对设备包括控制系统的可靠性要求极高，因此，各功能独立的房间均单独设置高精度温控净化机组，配套的风冷冷水机组具有两套能独立运行的制冷系统。

3）、精密环控净化系统的风管保温采用40mm的橡塑保温（通常普通空调为20mm厚度保温），尽量减少外界温度变化通过风管外壁对精密环控净化系统温度调节的影响。同时将风管上的二次精调电加热装置布置在尽量靠近实验室的管路上，以减少末端加热后的温度变化，保证房间内的温度精度调节要求。

5、自动控制

围绕着精密环控房间的温度湿度精度的实现，自动控制系统将达到如下要求：

温湿度的高精度采集：其温度指标为：综合测量精度为≤±0.2℃，温度采集分辨度为0.01℃；其湿度指标为：综合测量精度为≤±1%，湿度度采集分辨度为0.1%。

传感器的设置：各房间均设2只高精度温湿度传感器，吊挂，尽量接近加工面。

高精度控制：采用SIEMEN系列PLC，并使用非标准的16位高精度输入输出模块，温湿度调节过程控制采用PID调节方式。

高精度驱动：采用高分辨度可控硅调功器单元，并配置连续调节的新风电动阀门和排风阀门，以稳定房间的正压。

6结束语

随着航天航空事业、电子信息工业、医疗事业以及军事工业的迅速发展，对于高精度恒温恒湿空调环境的需求越来越多。本文通过对项目的维护结构、冷热源、气流组织及自控等方面的设计实现了高精度环控要求。该系统无论在有无额外干扰的情况下，都能维持温度控制精度为±0．2℃或±0．5℃，相对湿度控制精度为士5％～士3％，洁净度也满足工艺生产要求。

参考文献：

[1]邱育群，邱肇光．高精度恒温恒湿空调的研发及试验验证[J]．制冷与空调，2006，6(3)：82―83

[2]许钟麟《空气洁净技术原理(第三版) 》[科学出版社2003-6]

[3]赵荣义 范存养 等 《空气调节（第三版）》[中国建筑工业出版社 1994-11]

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。