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大面積ISO 6級頂送頂回非單向流潔凈室工程案例

一、工程概述

深圳賽意法集成電路有限公司封裝工序潔凈廠房是我國個大面積1000級4300m²的頂送頂回的氣流流型潔凈廠房的成功實(shí)例。

同時(shí)它還是：國內(nèi)個別學(xué)術(shù)所說的頂送頂回氣流流型是不會做凈化空調(diào)的人設(shè)計(jì)的工程實(shí)例。

第十一設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)大師王唯國 推薦十一院凈化空調(diào)設(shè)計(jì)人員，要認(rèn)真學(xué)習(xí)賽意法設(shè)計(jì)的精髓和大手筆創(chuàng)造工程實(shí)例。

賽意法外方總裁稱深圳賽意法的封裝廠方是他們跨國公司秀的后工序封裝廠房。

也是在連續(xù)運(yùn)行二年后動態(tài)測試潔凈度<400個/ft³，產(chǎn)品成品率高達(dá)99%的后工序凈化廠房。

賽意法公司的第二期工程（十院設(shè)計(jì)）和第三期（十一院設(shè)計(jì)）套用了期工程的頂送頂回的氣流流型。

在2005年西安交大黃淑娟教授帶領(lǐng)多名博士生運(yùn)行（美國引進(jìn)）的CFD數(shù)字模擬方法,從理論上證明了頂送頂回的氣流流型是正確的和可行的。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的論文，在2007年國際污染控制年會的交流大會上發(fā)表。

后來在我國“潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范”的修改中肯定了頂送頂回是一種非單向流的氣流流型。

1.工藝要求的各種參數(shù)：

二、問題的起因

在與外方的設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會上，外方總裁要求該潔凈廠房在凈化空調(diào)系統(tǒng)的布置時(shí)一定要方便工藝設(shè)備的擺放，下部不能有回風(fēng)口。因廠房寬度為48M，中間只有一排柱子，利用柱子回風(fēng)很難解決氣流的均勻問題，外方提出：他們意法跨國公司的后工序（封裝）潔凈廠房的凈化空調(diào)系統(tǒng)都是采用頂送頂回的氣流流型，深圳的封裝廠房也不例外一定要做成頂送頂回。

作為一個中國的設(shè)計(jì)人員不能給中國人丟臉，不能說不會做。只能說我們也可以做。但是壓力確實(shí)很大，頂送頂回的氣流流型過去我們沒有做過，1000級潔凈度潔凈倉房的頂送頂回的氣流流型就更沒有做過。4300m²大面積更是破天荒的。為此我們查閱了大量的美國、日本和韓國的有關(guān)資料和文獻(xiàn).設(shè)計(jì)時(shí)我采取了如下多條措施來保證潔凈廠房的潔凈度和溫濕度，并且做到方便施工﹑調(diào)試和運(yùn)行，努力做到一次成功。

三、設(shè)計(jì)中采取的措施

換氣次數(shù)為 50次/h。頂送風(fēng)口兩排為一組然后插入一排回風(fēng)口。為了方便施工安裝和調(diào)試設(shè)計(jì)時(shí)，采用大型穩(wěn)壓靜壓箱，其尺寸為 3.0 m×3.5 m×30 m。

結(jié)果調(diào)試時(shí)風(fēng)口閥門很少調(diào)節(jié)，遠(yuǎn)近各風(fēng)口出風(fēng)速度相當(dāng)均勻。

1．為了防止氣流短路：

送風(fēng)口孔板出流風(fēng)速設(shè)計(jì)為5m/s，回風(fēng)口出流風(fēng)速設(shè)計(jì)為2.5m/s。

送風(fēng)口孔板開孔率15%，回風(fēng)口孔板開孔率30%。

送風(fēng)口和回風(fēng)口擴(kuò)散板之間相對的斜面上不開孔。

最后的測試結(jié)果：

從設(shè)計(jì)到施工用一年的時(shí)間（包括土建工程的總建筑面積20000m²）到1996年竣工驗(yàn)收測試是由施工單位，設(shè)計(jì)單位（即總承包單位）和建設(shè)單位三家聯(lián)合進(jìn)行，采用三臺大流量計(jì)數(shù)器對空態(tài)的潔凈車間進(jìn)行潔凈度的測試，其潔凈度為24.7個/ft³比1000級提高40倍。測試的房間溫度為23±0.3℃，相對濕度為50±3%，所有的參數(shù)都優(yōu)于設(shè)計(jì)的要求。

在連續(xù)運(yùn)行兩年后的1998年，我們進(jìn)行了設(shè)計(jì)回訪并索取了甲方平時(shí)檢測記錄，紀(jì)錄的數(shù)據(jù)表明，車間動態(tài)潔凈度為159~365個/ft³，車間溫度為22.5±0.5℃，車間相對濕度為50±3%，生產(chǎn)的產(chǎn)品成品高達(dá)99%。賽意法外方總裁說深圳的封裝潔凈廠是以意法（意大利和法國）跨國公司里秀的后工序廠房。

但是請大家注意，潔凈廠房的氣流流型還是頂送下回，頂送側(cè)下回為好。除非工藝不允許下回或下側(cè)回時(shí)，才考慮其他類型的氣流流行。

深圳清溢精密光電有限公司的一級潔凈廠房

一、工程概況

1、工藝的環(huán)境要求

生產(chǎn)用的TFT基板的原材料為8 mm厚的玻璃板（2 m×1.5 m），進(jìn)口一塊玻璃板原材料價(jià)100萬RMB，工藝加工完成后刻印上圖形賣到TFT工廠的價(jià)格為500萬元。一期工程面積為800 m²。

環(huán)境要求：潔凈度有200m²為.1級（≥0.5 μm），600 m²為10級（≥0.5 μm）其溫度要求為22±0.3℃，相對溫度為50±5%。（其中一臺工藝設(shè)備價(jià)錢就要1-2億人民幣。）

2、施工現(xiàn)場狀況

（1）土建工程有一個民用建筑施工單位施工。下夾層地梁表面坑坑洼洼凹凸不平地梁表面高度不平.給架設(shè)活動地板造成很多困難。

（2）施工現(xiàn)場環(huán)境極為惡劣，土建施工與凈化施工同時(shí)進(jìn)行外面灰塵很大。

（3）施工進(jìn)度要求很短三個月要在2007年7月1日香港回歸紀(jì)念日進(jìn)行竣工驗(yàn)收典禮。

二、設(shè)計(jì)和施工中的措施

1、設(shè)計(jì)方采用MAU+FFU+DC的方案:三層結(jié)構(gòu)，上夾層是送風(fēng)技術(shù)夾層里面布置新風(fēng)管和FFU。新風(fēng)和回風(fēng)在這里混合，中間層是潔凈生產(chǎn)車間，下夾層是回風(fēng)技術(shù)夾層，干冷盤管布置在下夾層。另外一些管道電纜等管線也布置在下夾層。

2、凈化空調(diào)設(shè)備的選用

（1）新風(fēng)機(jī)組任務(wù)和選擇：

a．新風(fēng)機(jī)組要保證工藝生產(chǎn)房間的相對濕度因此新風(fēng)機(jī)組有加濕和去濕功能；同時(shí)也有加熱和降溫功能，還有高精度的自動控制。新風(fēng)機(jī)組還要保證房間的正壓，因此每個工藝房間有獨(dú)立的新風(fēng)管，每個新風(fēng)管上設(shè)有電動調(diào)節(jié)閥和精密的自動控制。

（1）新風(fēng)機(jī)組任務(wù)和選擇

a.新風(fēng)機(jī)組要保證工藝生產(chǎn)房間的相對濕度因此新風(fēng)機(jī)組有加濕和去濕功能；同時(shí)也有加熱和降溫功能，還有高精度的自動控制。新風(fēng)機(jī)組還要保證房間的正壓，因此每個工藝房間有獨(dú)立的新風(fēng)管，每個新風(fēng)管上設(shè)有電動調(diào)節(jié)閥和精密的自動控制。

b．采用5級過濾保證進(jìn)入工藝生產(chǎn)房間新風(fēng)的品質(zhì)并且保護(hù)FFU中的超高效過濾器（即共有六級過濾，其中有粗效.中效.化學(xué)過濾.中效.高效和超高效過濾器， 共6級）。

c．新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)為雙風(fēng)機(jī)一用一備，保證運(yùn)行的安全可靠。新風(fēng)機(jī)組的功能段有兩級表冷，一級加熱.一級加濕兩臺風(fēng)機(jī)和五級過濾共16個功能段。冷凍水溫度1為5-10℃熱水溫度為50-60℃。加濕用電熱式蒸汽加濕器并采用純水做水源。

設(shè)計(jì)選用時(shí)與新晃、開利、約克等生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)座談..最后選用了新晃生產(chǎn)的產(chǎn)品，實(shí)際運(yùn)行效果很好。

（2）FFU的參數(shù)和選擇

一級潔凈室的FFU采用U17超高效過濾器其效率為99.999995%（≥0.12μm）。

十級潔凈室的FFU采用U16超高效過濾器其效率為99.999995%（≥0.12μm）。FFU是保證房間潔凈度的最后關(guān)口因此非常重要。

a．FFU單體噪聲要求，噪聲≤50dB(A)；

b．FFU的機(jī)外余壓>120Pa；

c．FFU的出口斷面 風(fēng)速的均勻度為±20%（15%）；

d．FFU的電機(jī)壽命>50000小時(shí)；

我們建議采用美國飛達(dá)仕生產(chǎn)或瑞典康斐爾生產(chǎn)的FFU。但是甲方堅(jiān)持購買XXX生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)果在施工和調(diào)試中因FFU 的泄漏更換多達(dá)3-4%不僅影響施工和調(diào)試的進(jìn)度而且最終調(diào)試噪聲高達(dá) 70dB(A)超標(biāo)。但因?yàn)槭菢I(yè)主定的產(chǎn)品故甲方?jīng)]有提出疑意。

（3）干盤管的運(yùn)用和控制

干盤管采用兩排，翅片間距≥3mm。面風(fēng)速為２m/s時(shí)阻力大約為30Pa，

通入干盤管的中溫水參數(shù)為14℃~19℃，通過干盤管的面風(fēng)速≤２m/s，此時(shí)干盤管的面積很大。有時(shí)下夾層布置不下還要斜放。中溫水用冷凍水混合制取。

干盤管的下面作了凝結(jié)水的滴水盤和冷凝水的排水系統(tǒng)

有的車間只能單側(cè)布置干盤管，.或因設(shè)備基礎(chǔ)（實(shí)體）占房間面積很大，會造成單向流氣流出現(xiàn)一定的偏斜.因此這樣高級別和高溫濕度精度的潔凈廠房的回風(fēng)和和干盤管布置盡量均勻，設(shè)備基礎(chǔ)面積不要超過房間面積的1/2。

干盤管是保證工藝車間的溫度精度的關(guān)鍵設(shè)備，控制采用各干盤管由分區(qū)的溫度敏感元件單獨(dú)控制。但在室內(nèi)發(fā)熱量很少的時(shí)候，中溫水閥門開啟得很小控制水量較困難，為達(dá)到控制目的，還特意將新風(fēng)送風(fēng)溫度提高.加大中溫水的水量來保證房間溫度精度。

（4）自動控制元件選用國際上控制精度,貴的瑞典為沙拉公司的產(chǎn)品與專業(yè)的自控公司共同施工調(diào)試

（5）金屬壁板和活動地板

經(jīng)過調(diào)查和比較設(shè)計(jì)時(shí)選擇了中國臺灣惠亞公司提供的金屬樣板和活動地板。

外墻內(nèi)襯的彩鋼板和疏散走廊的隔墻采用耐火一小時(shí)的玻鎂彩鋼板。而內(nèi)間隔墻采用鋁蜂窩彩鋼板（防火一小時(shí)），有時(shí)因外因碰撞洼痕影響美觀但重量很輕。

因風(fēng)量很大活動地板的開孔率為50-60%，且設(shè)備基礎(chǔ)大。回風(fēng)面積受到一定影響。

另外還有活動地板的平整度的問題，由于土建施工先天不足，地梁本身平整度很差，為了找平還要土建梁上作一層工字鋼的鋼梁,而且為了平整在工字鋼和土建梁之間要墊高低不同的墊片，再用激光儀器操平。增加施工難度和進(jìn)度。

地板的承重問題，根據(jù)甲方提供地板承重要求≤800 kg/m²，但施工后設(shè)備放上去（有的設(shè)備是用幾條腿支撐）出現(xiàn)地板局部凹陷問題，最后采用不銹鋼條形板將設(shè)備的支腿墊起來才消除了局部凹陷。

另外，還有一個底面積只有6m2，其重量卻有13噸的設(shè)備還未到貨，重量折合2200kg/m2。在設(shè)備的運(yùn)輸通道上要墊設(shè)多厚，多大面積的不銹鋼板才能將設(shè)備運(yùn)進(jìn)來，又不破壞地板。又是一個大問題。

調(diào)試中遇到的問題：

1、電熱式蒸汽加濕器的顯熱對室內(nèi)溫度的影響問題，一般設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員都將蒸汽加濕作為等溫加濕處理，即不考慮蒸發(fā)溫度既顯熱的影響，但是在高溫度精度的潔凈廠房設(shè)計(jì)時(shí)還是要考慮蒸汽部分顯熱的影響。否則在冬季蒸汽加濕投入時(shí)室內(nèi)的溫度曲線就會突然波動，后加濕停止也會產(chǎn)生波動，使室內(nèi)溫度波動較大，影響溫度的精度。

2、室內(nèi)出現(xiàn)大粒子問題

由于凈化施工的周圍環(huán)境十分惡劣。

a．施工前在地下室空間建立了一個100級的設(shè)備材料庫房，其面積大約100m²把潔凈室用的設(shè)備，配件和材料等存在100級的凈化環(huán)境中保證進(jìn)入潔凈室的設(shè)備和材料的潔凈度。

b．工人員要嚴(yán)格規(guī)范施工。質(zhì)檢人員和監(jiān)理要經(jīng)常監(jiān)督檢查。

c．試時(shí)維持室內(nèi)較大正壓，調(diào)試人員要按規(guī)定更兩次衣，兩次吹淋方能進(jìn)入。

d．由于進(jìn)度要求沒有空態(tài)測試驗(yàn)收的時(shí)間（合同是空態(tài)驗(yàn)收），工藝設(shè)備就要進(jìn)入潔凈室進(jìn)行二次配管配線和調(diào)試（進(jìn)口設(shè)備），工藝設(shè)備的調(diào)試和二次配管配線又一次影響了潔凈室內(nèi)的潔凈度，尤其是甲方堅(jiān)持要提前安裝并滿布FFU；當(dāng)時(shí)施工單位和我們主張，等最后清掃空吹后再裝FFU。因?yàn)樾嘛L(fēng)送進(jìn)時(shí)已經(jīng)達(dá)到100級的潔凈度，能滿足工藝設(shè)備調(diào)試的環(huán)境要求。但最終還是將FFU過早的裝上了。這樣就出現(xiàn)潔凈廠房動態(tài)調(diào)試時(shí)0.1μm粒子合格.0.5μm粒子為0個/ft³，而1μm和5μm的大粒子隨機(jī)地不斷出現(xiàn)。為此調(diào)試時(shí)間延長了一個多月來找大粒子產(chǎn)生的原因。

因過早地安裝FFU，為了省電，工藝設(shè)備調(diào)試時(shí)FFU部分開啟，因上技術(shù)夾層為負(fù)壓，就造成室內(nèi)的空氣通過不開啟的FFU倒流到上夾層,部分灰塵 就沉積在超高過濾器的表面；調(diào)試時(shí)這樣大 粒子會隨機(jī)落下。

潔凈廠房內(nèi)的通訊喇叭的紙盆不是潔凈廠房專用，一振動也產(chǎn)生大量大粒子。

工藝設(shè)備的配套件不是潔凈廠房專用的設(shè)備。有些還帶風(fēng)機(jī)也會產(chǎn)生大量的大粒子。找到原因后采取必要的措施最后測試合格達(dá)標(biāo)。

結(jié)果：最后我們和甲方聯(lián)合請具有NEBB資格的新加坡（港思）快思特公司第三方進(jìn)行測試結(jié)果…。

一級潔凈室（0.5 μm）動態(tài)測試達(dá)到1級潔凈室（0.3 μm）。

十級潔凈室（0.5 μm）動態(tài)測試達(dá)到1級潔凈室（0.5 μm）。

溫度達(dá)到23℃±0.1℃。

相對溫度達(dá)到50±3%。

北京航天光學(xué)遙感特殊交大實(shí)驗(yàn)室矢流潔凈室設(shè)計(jì)案例

實(shí)驗(yàn)室的工藝要求和設(shè)計(jì)難點(diǎn)

一、工程概況：光學(xué)遙感實(shí)驗(yàn)室總面積約32000m²，凈化級別有10000級和100000級有可變溫度和相對溫度的要求，有氣流速度的要求，還有防微振的要求，更重要的還有個實(shí)驗(yàn)室之間使用靈活性的要求。

二、實(shí)驗(yàn)室屬高大房間有吊車。吊車鉤的高度有10 m、8 m和5 m，既房間高度有14 m、12 m和8 m吊車分別為4T、2T。實(shí)驗(yàn)時(shí)的室內(nèi)溫度要求是可變的（18-25±1℃），有時(shí)為8℃、有時(shí)為15℃、有時(shí)為25℃，相對濕度要求在35-55%范圍內(nèi)。第三工作面的風(fēng)速不能超過 0.1 m/s潔凈度有10000級和100000級的要求。屬高大房間的恒溫恒濕凈化和防微振的實(shí)驗(yàn)室。

三、設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)和解決的辦法

1、有吊車的高大房間凈化空調(diào)氣流流型是一大難題

房間高14 m寬24 m有吊車，如果采用頂送風(fēng)、下回風(fēng)的氣流流型，氣流難以達(dá)到工作區(qū)。工作區(qū)的溫濕度和潔凈度難以保證。而且體積大、送風(fēng)量大、浪費(fèi)能源。

經(jīng)過慎重研究和有關(guān)專家的討論，又經(jīng)全院專家評審，該實(shí)驗(yàn)室的凈化空調(diào)氣流流型采用矢流。矢流氣流有流線之間不交叉的特點(diǎn)，用較少的送風(fēng)量可達(dá)到較高潔凈度的效果，而且工作區(qū)都在射流范圍內(nèi)，其區(qū)域溫濕度和潔凈度容易保證。

但是對于單側(cè)回風(fēng)的距離長達(dá)12 m，如何保證送風(fēng)氣流能覆蓋工作區(qū)。矢流送風(fēng)口的出口風(fēng)速為多少？射流長度為多少？孔板開孔率和孔徑大小為多少？要經(jīng)過理論上的進(jìn)一步計(jì)算。

2、實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)溫度要求是可變的。即8-25℃之間可選任何溫度為基準(zhǔn)溫度，而相對濕度應(yīng)在35-55%范圍內(nèi)，如何設(shè)計(jì)這樣的空氣處理系統(tǒng)是第二大難題。

研究所動力站固定供應(yīng)7-12℃的冷凍水為冷源，50-60℃熱水為熱源。

在夏季當(dāng)室內(nèi)相對濕度控制在50±5%的時(shí)候，試驗(yàn)溫度要求8℃時(shí)，室內(nèi)空氣露點(diǎn)約為－4℃，試驗(yàn)溫度為15℃時(shí)，室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度為5℃；試驗(yàn)溫度為25℃時(shí)室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度為14℃。

為了滿足不同實(shí)驗(yàn)的溫濕度的要求，又能節(jié)省能源。一個空調(diào)系統(tǒng)的冷卻和去濕要采用三種不同的方法。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度在20-25℃時(shí)，可利用集中冷凍站提供的7-12℃冷凍水降溫去濕。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度在13-20℃時(shí)，可用直接蒸發(fā)冷凍機(jī)直接供冷的方法降溫去濕（蒸發(fā)溫度約為35℃）。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度在5-12℃時(shí)，就要采用轉(zhuǎn)輪化學(xué)去濕，加7-12℃冷凍水的聯(lián)合處理方法，才能達(dá)到降溫去濕的目的。

3、實(shí)驗(yàn)室共有80-90間，而且為了節(jié)能，甲方希望實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)凈化空調(diào)系統(tǒng)開啟，不工作時(shí)停機(jī)。另外每個實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)時(shí)對潔凈度、溫濕度的要求不盡相同，希望每個實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)系統(tǒng)能單獨(dú)控制，這樣一來就需要有近百臺新風(fēng)機(jī)組加循環(huán)機(jī)組，而且要分別自動控制。不僅投資太大，浪費(fèi)能源，空調(diào)機(jī)房面積也難以解決。

為此設(shè)計(jì)人員與甲方實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)研究和討論，即能滿足實(shí)驗(yàn)室靈活使用的特點(diǎn)，又不至于空調(diào)設(shè)備的數(shù)量太多，節(jié)省投資。最后雙方研究確定將使用規(guī)律相近，溫濕度潔凈度要求相同，又是相鄰的三至四間實(shí)驗(yàn)室合為一個凈化空調(diào)系統(tǒng)，即使這樣新風(fēng)機(jī)組加循環(huán)機(jī)組空調(diào)機(jī)的數(shù)量還多達(dá)40多臺。

4、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備的防微振

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有的防微振要求：一級防微振在2～100Hz范圍內(nèi)，振動速度小于0.01mm/s；二級防微振在2～100Hz范圍內(nèi)，振動速度小于0.03mm/s；三級防微振在2～100Hz范圍內(nèi)，振動速度小于0.05mm/s。

防微振設(shè)計(jì)實(shí)施和測試是我院的強(qiáng)項(xiàng)，又一批的工程技術(shù)人員和有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、這是其他單位所不及的。

5、空調(diào)機(jī)房的位置和對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的防振影響

原某單位作的可行性報(bào)告中，未考慮空調(diào)設(shè)備的機(jī)房位置，而且建筑面積也不能超出原有建筑面積。設(shè)計(jì)中有40多臺空調(diào)器，大約要2000m²的機(jī)房面積。與甲方協(xié)商,機(jī)房位置有兩條出路。

，機(jī)房設(shè)在實(shí)驗(yàn)室吊頂以上的空間，空調(diào)器吊裝在物面結(jié)構(gòu)上。但此方案存在有維護(hù)管理不方便，凝結(jié)水排放，以及振動和噪聲對實(shí)驗(yàn)室的影響等問題，其中振動影響更為突出。

第二，壓縮實(shí)驗(yàn)室的面積將空調(diào)機(jī)房設(shè)在實(shí)驗(yàn)室的兩側(cè)，這也存著壓縮面積的可能性，但是維護(hù)管理方便，凝結(jié)水排放容易解決，噪聲影響也容易處理，但振動影響還是存在。

最后經(jīng)過與甲方共同商議，又經(jīng)防微振專家對兩處振動的影響進(jìn)行計(jì)算和評估采取。最終將空調(diào)機(jī)房設(shè)在實(shí)驗(yàn)室兩側(cè)的二層房間內(nèi)。