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半導(dǎo)體無塵室溫度及濕度控制過程及常見問題
2022-11-15 10:50
半導(dǎo)體潔凈室廠房通常采用新風(fēng)空調(diào)箱+風(fēng)機過濾單元+干冷盤管的暖通空調(diào)系統(tǒng)，即新風(fēng)空調(diào)箱MAU 將具有一定潔凈等級和溫濕度的新風(fēng)送到潔凈室的回風(fēng)通道中，與循環(huán)回風(fēng)進(jìn)行混合后進(jìn)入潔凈室吊頂上方，通過風(fēng)機過濾單元FFU 后進(jìn)入潔凈室生產(chǎn)區(qū)域，從而基本達(dá)到無塵室的溫濕度、潔凈度及正壓度的要求。
溫濕度處理過程
對空氣單純地加熱或制冷(未達(dá)到飽和狀態(tài))過程，是含濕量保持不變的過程，即絕對濕度保持不變的過程。
濕空氣經(jīng)過盤管加熱，溫度升高而相對濕度下降；相反,對冷卻過程，溫度下降而相對濕度相應(yīng)升高，因此我們可以得出，溫度和相對濕度是兩個不同方向的控制量，要使溫濕度同時向相同的趨勢變化， 則單純靠加熱/冷卻過程是不能實現(xiàn)的。冷卻去濕過程是濕空氣經(jīng)冷卻達(dá)到飽和后繼續(xù)制冷的過程,濕空氣經(jīng)過冷卻盤管結(jié)露析出水滴從而降低了絕對濕度,起到去濕的作用。因而我們可以將空氣處理過程分為加熱、加濕、降溫及降溫去濕等四個過程。圖1 中,橫坐標(biāo)為含濕量，即每千克空氣所含有的水蒸量；縱坐標(biāo)為攝氏溫度。根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)，絕對濕度線和目標(biāo)溫度線可以劃分為四個控制區(qū): Zone 1，Zone 2，Zone 3，Zone 4。
為了達(dá)到目標(biāo)溫濕度控制點，其對應(yīng)的溫濕度控制分區(qū)處理過程為：在Zone 1 的范圍內(nèi)，先降溫去濕，再加熱。在Zone 2 的范圍內(nèi)，先降溫，再加濕。在Zone 3 的范圍內(nèi)，先加熱，再加濕。在Zone4 的范圍內(nèi)，先降溫去濕，再加熱。
定義：D—控制對象含濕量，T—控制對象溫度。
通常情況下， 對于設(shè)定值溫度22+/-0.5℃，濕度45+/-3%RH 而言，Zone1 和Zone3 的情況比較多，即需要先降溫去濕然后再加熱或者先加熱然后再加濕。
溫濕度控制中的常見問題
在MAU 的溫濕度處理過程中，為了解決除濕問題，通常采用濕度優(yōu)先的方法，冷水閥主要用來除濕，同時也造成溫度的下降，然后通過熱水閥的再熱，使溫濕度均能達(dá)到所要求的值。這樣的做法雖然可以滿足設(shè)計要求，但在相當(dāng)多的時候，冷熱水閥使能量相互抵消，造成了能源的浪費。另外，如果進(jìn)入潔凈室的新風(fēng)溫度過高，將導(dǎo)致整個潔凈室的熱負(fù)荷加大，DCC 開度增大以抵消新風(fēng)帶來的熱負(fù)荷；如果進(jìn)入潔凈室的新風(fēng)的溫度過低，將使得在DCC 開度為零時都無法達(dá)到環(huán)境溫度的要求。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個半導(dǎo)體廠的能耗的30%－35%， 因此對空調(diào)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制，選擇合理溫濕度設(shè)定值，對提高整個潔凈室溫濕度控制的穩(wěn)定性及節(jié)能具有重要的意義。
潔凈室相對濕度控制
潔凈室相對濕度的控制則由MAU出口新風(fēng)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，將潔凈室相對濕度測量值與相對濕度設(shè)定值進(jìn)行比較，由此計算出所需要MAU出口新風(fēng)相對濕度，其計算過程與溫度設(shè)定值的計算過程類似， 然后配合MAU出口新風(fēng)溫度設(shè)定值，計算出MAU 的出口露點溫度設(shè)定值， 由此來控制MAU出口的濕度。
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