電子整流二極管硅芯片潔凈車(chē)間的節(jié)能設(shè)計(jì)方法及探討

摘 要：隨著我國(guó)電子行業(yè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多電子制造的廠家普遍采用潔凈廠房的生產(chǎn)和制造，而電子潔凈車(chē)間的能耗較大，潔凈室耗能為一般空調(diào)系統(tǒng)的5倍以上。我國(guó)既是能源大國(guó)又是能源貧國(guó)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，我國(guó)能源需求增長(zhǎng)較快，一些地區(qū)甚至發(fā)生了不同程度的能源緊張局面，同時(shí)能源的過(guò)度使用又會(huì)帶來(lái)不同程度的環(huán)境污染。因此節(jié)約能源成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。提高潔凈室的節(jié)能技術(shù)水平，是我們需要研究和探討的課題。采用節(jié)能型電子潔凈車(chē)間的設(shè)計(jì)，為社會(huì)節(jié)約等多的能源，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下為用戶(hù)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益，是凈化工程設(shè)計(jì)、制造及裝配行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，文章作者就在電子二極管過(guò)芯片潔凈車(chē)間設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的節(jié)能設(shè)計(jì)方法與效果評(píng)價(jià)做一些探討，為凈化工程行業(yè)的節(jié)能設(shè)計(jì)提供一些有益的參考，以利于行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的提高和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電子潔凈車(chē)間；節(jié)能設(shè)計(jì)；探討與評(píng)價(jià)

1 概述

在現(xiàn)代整流電子二極管硅芯片生產(chǎn)制造的工廠中，生產(chǎn)線需要一個(gè)潔凈的環(huán)境，才能保證硅芯片產(chǎn)品質(zhì)量，這也是整流二極管硅芯片生產(chǎn)制造的最基本的條件之一。在這種環(huán)境下，加工車(chē)間內(nèi)的空氣中的一定空間范圍內(nèi)的空氣中的有害空氣、微粒子、細(xì)菌等污染物得以?xún)艋懦瑫r(shí)凈化工程系統(tǒng)將保證潔凈生產(chǎn)線制造車(chē)間內(nèi)的潔凈度、溫濕度、壓力、氣流分布與氣流速度噪音、振動(dòng)及靜電、照明、整潔度、規(guī)范性控制在產(chǎn)品工藝要求的范圍內(nèi)。

文章作者通過(guò)參加某個(gè)電子二極管硅芯片潔凈車(chē)間的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試的實(shí)例及平時(shí)積累的工作經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外同行在在電子二極管硅芯片潔凈車(chē)間節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)潔凈室系統(tǒng)的工程的節(jié)能設(shè)計(jì)、制造及安裝調(diào)試方面進(jìn)行分析，提供了較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，做出了較為合理的分析與評(píng)價(jià)。

電子二極管硅芯片潔凈車(chē)間，亦稱(chēng)為無(wú)塵室或潔凈室。它的主要功能就是將電子二極管硅芯片制造環(huán)境空氣中的有害細(xì)菌、有害氣體、有害微粒子等的污染物排除，并將制造車(chē)間內(nèi)的氣流速度與氣流分布、濕度、溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力、噪音分貝、機(jī)械振動(dòng)及照明、靜電控制在某一需求的范圍內(nèi)，同時(shí)潔凈室設(shè)計(jì)還可以保證生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)的生產(chǎn)線整齊規(guī)范，有利于產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)管理，使電子二極管硅芯片產(chǎn)品能在一個(gè)較好的環(huán)境中生產(chǎn)、制造和儲(chǔ)存，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能。

電子潔凈車(chē)間所需能量消耗很大，為一般空調(diào)系統(tǒng)的5～10倍。所以電子潔凈車(chē)間的節(jié)能設(shè)計(jì)及采用節(jié)能型新材料、新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝，為電子芯片制造廠降低能耗，是當(dāng)前電子潔凈室行業(yè)發(fā)展的方向，也是凈化工程設(shè)計(jì)先進(jìn)性重要的衡量指標(biāo)之一。

2 電子整流二極管硅芯片潔凈車(chē)間的節(jié)能設(shè)計(jì)方法及評(píng)價(jià)

2.1 采用新型保溫材料

采用EPS隔熱夾芯板。該板是用高強(qiáng)度粘接劑，把內(nèi)外兩層彩色鋼板與自熄型聚苯乙烯泡沫板加壓、加熱復(fù)合而成的新型建筑板材。該種新型板材由底材、化學(xué)轉(zhuǎn)化層、鋅層、底漆、正面漆、保護(hù)膜等結(jié)構(gòu)組成，具有熱傳導(dǎo)慢、保溫效果好等特點(diǎn)，有利于電子潔凈車(chē)間的節(jié)能降耗。

2.2 主要用能設(shè)備采用新型的節(jié)能設(shè)備

一是空氣處理機(jī)組的送風(fēng)機(jī)組采用后彎?rùn)C(jī)翼型的風(fēng)機(jī)，保證有足夠高的送回風(fēng)壓頭。只有在這種大風(fēng)量，大壓頭的情況下，潔凈車(chē)間用的空氣處理機(jī)組的漏風(fēng)率才會(huì)越低，才能節(jié)省的能源就越多，運(yùn)行費(fèi)用就越低，產(chǎn)品的成本會(huì)有所下降，提高電子產(chǎn)品制造商的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

二是電機(jī)變頻用在風(fēng)機(jī)上，當(dāng)環(huán)境需要較小的風(fēng)量時(shí)刻，電機(jī)會(huì)降低速度，風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會(huì)急劇下降，節(jié)能效果明顯，較一般調(diào)速電機(jī)提高節(jié)能效率在8%以上。電機(jī)變頻用在風(fēng)機(jī)上，當(dāng)環(huán)境需要較小的風(fēng)量時(shí)刻，電機(jī)會(huì)降低速度，風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會(huì)急劇下降，節(jié)能效果明顯。我們知道，交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速是通過(guò)改變輸入到交流電機(jī)電源的頻率，一般為50赫茲，根據(jù)系統(tǒng)的要求，通過(guò)自動(dòng)控制手段，使輸入頻率控制在20～50赫茲之間，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及降低能耗的目的。本凈化工程項(xiàng)目電子整流二極管硅芯片潔凈車(chē)間的通風(fēng)技術(shù)屬于流體輸送，它的介質(zhì)是空氣。根據(jù)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，壓力與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，風(fēng)機(jī)的軸功率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，風(fēng)機(jī)的軸功率所需的電功率也相應(yīng)降低。本設(shè)計(jì)方案就是通過(guò)調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量，當(dāng)實(shí)際風(fēng)量下降一半時(shí)，即：假如轉(zhuǎn)速N2/N1降低1/2，則功率P2/P1=1/8，由于軸功率（耗電）與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此可節(jié)電8%的效果（在不考慮其它因素的情況下）。凈化工程系統(tǒng)有許多設(shè)備在凈化設(shè)備運(yùn)行中有40%的時(shí)間都是負(fù)荷不滿(mǎn)或運(yùn)行時(shí)有峰谷時(shí)間現(xiàn)象存在，在我們?cè)O(shè)計(jì)這套系統(tǒng)時(shí)，按照我們以前的慣例，就是采用交流電動(dòng)機(jī)恒速傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方案運(yùn)行，靠控制風(fēng)門(mén)的大小來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，或者是靠閥門(mén)調(diào)節(jié)的泵類(lèi)設(shè)備，這種設(shè)計(jì)方案實(shí)踐證明使用效率較低，消耗大量的能源。因此我們采用了交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。

三是照明選用節(jié)能效果好的LED燈，LED燈消耗能量較同光效的白熾燈減少80%左右，較一般節(jié)能燈減少40%左右。

2.3 采用新的節(jié)能技術(shù)

一是采用余熱回收利用技術(shù)。電子潔凈車(chē)間內(nèi)的溫度，夏季比室外空氣溫度低，冬季比室外空氣溫度高，我們?cè)谂艢庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用了熱管熱交換器，該交換器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)，采用該交換器回收余熱，作為室外的預(yù)冷及預(yù)熱。此種設(shè)計(jì)方案在實(shí)際應(yīng)用中，作為電子潔凈車(chē)間廢熱回收和工藝過(guò)程中熱能利用的節(jié)能設(shè)備，取得了顯著的節(jié)能效果。

二是采用高效率的風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組。簡(jiǎn)稱(chēng)FFU（Fan Filter Unit），該機(jī)組過(guò)濾后的潔凈空氣在整個(gè)出風(fēng)面以0.45M/S±20%的風(fēng)速勻速送出，工作效率大于45%以上。用以取代傳統(tǒng)潔凈室風(fēng)量循環(huán)系統(tǒng)中的大型可變距軸流風(fēng)機(jī)或空調(diào)箱系統(tǒng)。

三是整個(gè)凈化工程的電力系統(tǒng)采用高、低壓及負(fù)載側(cè)并聯(lián)進(jìn)相電容器，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，改善電功率，提高有效功率，減少耗能。因?yàn)榕潆娙萘坎蛔銜r(shí)，電能負(fù)載加大，電壓降亦大，形成電壓不足、電能及發(fā)光使用效率降低，造成能源的浪費(fèi)，這種方案的使用有利于凈化工程系統(tǒng)的節(jié)能。

3 結(jié)束語(yǔ)

潔凈室技術(shù)在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展十分迅速。應(yīng)用也十分廣泛，除了文章所說(shuō)的電子行業(yè)，還有精密機(jī)械加工及裝配、汽車(chē)及汽車(chē)零部件制造、食品加工、航空航天、實(shí)驗(yàn)室、生物制藥、化妝品、印刷包裝、光學(xué)光電、文物庫(kù)房行業(yè)等等。而對(duì)于潔凈室的能耗又是整個(gè)不同行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)和制造過(guò)程中的主要用能工程，所以做好潔凈車(chē)間的節(jié)能設(shè)計(jì)尤為重要，是衡量一項(xiàng)凈化工程項(xiàng)目先進(jìn)性的重要指標(biāo)，也是我國(guó)潔凈室設(shè)計(jì)發(fā)展的方向。

電子潔凈室節(jié)能設(shè)計(jì)涉及采用的節(jié)能型材料、設(shè)備、技術(shù)、工藝等，同時(shí)涉及到潔凈室系統(tǒng)的制造加工、安裝調(diào)試，過(guò)程控制的好與差都有可能給節(jié)能帶來(lái)不同的效果，同時(shí)凈化工程項(xiàng)目的實(shí)施者還應(yīng)為客戶(hù)做好操作培訓(xùn)，為用戶(hù)提供良好的服務(wù)，才能保證整個(gè)凈化工程的節(jié)能效果，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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