微电子、光电子净化厂房用新风机组（MAU）   

的开发和机组的性能测试

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

一、光电子、微电子洁净室净化空调系统新风机组的作用：

1、电子工业中微电子（集成电路）工厂和光电子（TFT、LCD、LED、PDP……）工厂是高科技、高投入、高能耗、高污染的四高企业，它的净化厂房对受控环境的要求很高、很严。光电子和微电子用的洁净室的特点是：

（1）洁净面积大（单间洁净室的面积可为10000m2，40000m2，60000m2，80000m2）；跨度大（100m，150m，200m，）；层高高（三层结构的总高度超过20m，单工艺生产层的高度就高达7.5m）。

（2）生产工艺对环境的要求十分严格又十分苛刻，它的净化厂房对受控环境的要求很高、很严。不仅对室内洁净度有较严格的要求，一般为ISO 6级、5级，要求高的还有ISO 4级、ISO 3级或更高的洁净度要求；同时对环境的温度、相对湿度也提出极为严格的要求，一般温度为23±0.5℃，相对湿度为45±5%；要求严格的可能高到温度23±0.1℃；相对湿度45±2%；不仅如此，对室内环境的正压、照度、噪声、静电、屏蔽、微振都有很严格的要求。

 (3) 光电子和微电子用的洁净室要有极好的灵活性和适应性，因为光电子和微电子生产工艺的发展速度非常快，一、两年，两、三年就将更新一代，上一个新的台阶。

因此，一般微电子和光电子的净化室多采用混合流洁净室，这种混合流洁净室不仅节省初投资，节省运行电耗，而且，灵活好，适应性强。在净化空调系统的空气处理方案方面大都采用省初投资、省运行费、灵活机动、节省空调机房等非生产面积同时又大大压缩了非生产空间的MAU（新风机组）加FFU（风机过滤器机组）加DC（干冷盘管）的优秀方案。目前在国外的类似厂房和国内的华虹NEC、宏力、京东方、龙腾光电、中芯国际以及深圳华星、上广电等……IC（集成电路）、TFT（薄膜液晶显示器）大面积高洁净度环境要求的净化厂房都采用这一空气处理方案。

   2、新风机组（MAU）在洁净室净化空调系统中的作用和任务：

新风机组（MAU）在洁净室净化空调系统中有五项重要的任务：

     （1）MAU要保证洁净厂房内的正压，防止外面的污染空气进入洁净厂房，保护洁净厂房的洁净度。因此，新风机组要有足够的新风量，而且风机要变频调节以满足室内正压风量的要求；同时为了保证新风机组的长期不停顿地运行，有时风机还要求有备用，即一用一备。

     （2）MAU要保证洁净厂房内的相对湿度和相对湿度的精度要求。因此，MAU内要有足够的去湿功能和加湿功能。因为夏季我国南方高温高湿，因此，要去除新风中的湿量就需要两级表冷降温除湿，而且送入表冷器内的冷冻水的送水温度要低到能除湿的目的，一般冷冻水的终温要低于空气终温0.7℃。而在冬季我国北方、西北方多为寒冷、干燥，因此，MAU要有足够加湿功能，加湿方式有淋水和喷蒸汽加湿等，一般情况下淋水加湿量较大，但保证相对湿度的精度能力较差，而蒸汽加湿对保证相对湿度精度有利。同时为了保证相对湿度的精度还需要必要的控制手段。

      (3) 对于集成电路生产工艺以及对分子污染敏感的电子生产工艺，MAU还要清除新风中的S、N、Na、H、NH……等对工艺有害的元素。因此，新风机组应能吸收和吸附新风中含有的有害元素的分子。因此，新风机组内应设有淋水措施，淋水可有效地吸收有害的分子成分，还要设置化学过滤器（活性炭过滤器），化学过滤器可吸附新风中对生产工艺有害的分子成分来消除分子污染。

      (4) 为了保护洁净厂房吊顶上FFU中的高效或超高效过滤器，使其能正常地工作5年~8年，延长FFU的工作寿命，因此在新风机组内设有多级过滤措施，一般最少设有粗效、中效、高效过滤器三级过滤。若新风机组内设有化学过滤器，为了保护其后的高效和超高效过滤器在化学过滤器的后面还应增设一级中效过滤器。包括化学过滤器在内，新风机组内应有5级过滤措施。

        (5) 新风机组（MAU）设在我国寒冷的北方和西北地区，为了在冬季防止冷空气冻坏新风机组内各种设备，在新风入口处还要设一级防冻预热的加热器。防冻预热的加热器的热源。可用电加热，但成本太高；可用蒸汽加热器但其疏水器要能迅速排凝结水；还要用热水加热器，但热水水泵必须连续不间断运行以防系统冻坏；也可以联合作防冻预热措施。

二、新风机组的作用和新风机组的功能段组合

在电子工业洁净厂房的空气处理系统中多采用MAU+FFU+DC的方案，尤其是大面积高洁净度的混合流洁净室几乎全部采用MAU+FFU+DC的空气处理方案。

在MAU+FFU+DC的空气处理方案中，FFU的作用是保证洁净厂房洁净度的关键的末端净化设备。对于FFU中的过滤器的选择。如果厂房洁净度要求为ISO 5级（100级）时可选用H14高效过滤器，如果厂房的洁净度要求为ISO 4级（10级）则选用U15超高效过滤器，如果厂房洁净度为ISO 3级（10级）或更高的洁净度要求时，其过滤器就要选用U16或U17超高效过滤器。而方案中的DC的作用是保证洁净厂房内温度的关键末端换热设备。

为了开发、研究和生产微电子、光电子洁净厂房净化空调系统用的新风机组，我们和天加空调设备公司联合对该新风机组的开发、研制作了大量的调查、实验、试制和测试工作。为此，我们设计由天加空调设备公司在工厂加工了一台新风机组的样机。

鉴于新风机组的上述功能，为了保证系统正常运行，新风机组必须具备完成上述五项功能的手段。必须有完成上述任务的功能段。为了完成上述五项任务，新风机组最全的功能段如下：

新风→进风段→粗效段→中效段→防冻预热段→一级表冷段→自来水淋水段→纯水淋水段→二级表冷段→加热段→加湿段→风机段→缓冲段→化学过滤段→中效过滤段→高效过滤段→出风段→送新风，共16个功能段。

新风机组（MAU）的功能段组合图如下：

/新风机组样机的风量确定为100,000 m3/h断面风速为2.5 m/s，断面面积为11 m2，断面外形尺寸为3700m×3800m，风机全压为2500Pa，全长大17米。但是，在具体工程中应注意以下几点：

● 新风机组属非标产品，其风量、断面尺寸均按不同项目的施工图设计为准。

● 新风机组功能段的多少，功能段的组合都是根据在生产工艺的要求而定，也都随空气处理过程不同而不同，应以各项目的施工图设计为准。

● 新风机组各功能段的各种用量（风量、风压、冷量、加热量、加湿量……）均虽随项目不同、地区不同、处理过程不同而不同，也应以施工图为准。

● 样机是根据过去作的集成电路和TFT项目的具体情况和目前工程用的最多的功能段进行设计。

三、新风机组的特点和设计加工中应注意的事项

1、集成电路和TFT-LCD生产用洁净厂房的特点是：面积非常大，跨度大，层洁净度要求也非常高，多采用混合流洁净室，其净化风量大得惊人，新风量大约为净化风量的10%，因此新风机组的风量一般来说为80,000 m3/h 至100,000 m3/h。

2、集成电路和TFT-LCD生产用洁净厂房所用的新风机组的特点是：

● 风量大、断面尺寸（断面面积约11 m2）

● 承担任务多、功能段多（最多达16个功能段），因此新风机组长度长（可达14 m~15 m。

● 新风机组风机的全压高，一般在2000 Pa~3000 Pa，因此新风机组要有足够的强度和刚度，因为压风对壁板的作用力高达250 kg/m2；同时，要保证1%的漏风率，新风机组的结构密封要特别好。

● 电子工业洁净厂房用的新风机组空气处理的露点比较低（10℃~12℃），与一般空调用新风机组不同。所以要解决新风机组的保温隔热和防结露的问题，其壁板保温厚度最小应≥50 mm，同时还要解决冷桥的问题，因此在结构设计时要加以特殊考虑。

● 对于TFT-LCD基板生产线的新风机组，为了不停运行还要风机的备用问题和备用风机的气流防止倒灌的问题。

● 为了调节风机应采用变频风机并与相关的自动控制配套。

● 淋水段的加湿和消除分子污染的效率和效果的问题和喷嘴型式问题和加湿段的长度要进一步研究（淋水消除分子污染对于微电子是一个非常重要的问题，其喷水的方式（顺喷还是逆喷）、喷水型式和雾化系数以及水气比等等对消除分子污染都十分重要。

● 表冷段和淋水段挡水板的挡水效率问题。

3、上述的所有特点，在新风机组试制时，在结构上、材料选择上、配件选用上都要加以研究。为了生产加工、长途运输、现场组装的安全可靠和简洁方便，设计时还要考虑功能段的组合和功能段的拼接。

四、新风空调空调箱技术要求：

1、 箱体承压变形率要求

参照标准GB/T14294-2008《组合式空气处理机组》，机内静压保持在2000Pa时，箱体变形率不超过4mm/m。

2、 不产生冷桥

冷桥因子应大于0.75，达到最高等级TB1级(参照欧标EN1886-2006)。箱板厚度不低于50mm，保温性能达到欧标EN1886-2006 TB1级。

3、 出风口洁净度

在箱体中部，离过滤网距离200mm处，检测出风口洁净度，可达到ISO5级。

4、 机外噪声

机组噪声应在额定风量和机外静压条件下按GB/T9068-1988中的7.4，7.5规定的工程测量法测量个计算。

额定风量/( m3/h)	机组全静压/Pa
	1500	2000	2500	3000	3500
50000	71	74	77	80	83
80000	73	76	79	82	85
100000	74	77	80	83	88
120000	75	78	81	84	87
140000	76	79	82	85	88
160000	77	80	83	86	89

5、 风量和压头

在盘管不通冷冻水的工况下风量不得低于额定值的95%，压头应超过额定值的250Pa。

6、 机组振动

按照GB/T19294-2008《组合式空调机组》 7.5.11规定测试方法，机组振幅不大于10um。

7、 漏风率

    按照GB/T19294-2008《组合式空调机组》 附录C规范测试方法，机组内静压保持1200Pa时，漏风率不得超过1%。

8、 机组内部件，密封胶使用、油漆使用。