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1、工程概況

本工程地處上海，為改造項(xiàng)目，原廠房已與2010年建成，為普通單層廠房，建筑平面尺寸為85m×35m，層高為13.5m高，現(xiàn)根據(jù)業(yè)主需求改造為潔凈廠房（以光刻機(jī)為主設(shè)備），潔凈度：ISOClass6（1000級(jí)），設(shè)計(jì)潔凈車間區(qū)域?yàn)?2m×30m，其余為設(shè)備用房。此次改造為滿足潔凈室密閉的要求，在原廠房?jī)?nèi)四周增設(shè)一層庫板，庫板防火性能要求為耐火極限1.5小時(shí)。換鞋，更衣，風(fēng)淋等輔助房間設(shè)置在緊貼廠房南邊的新建建筑內(nèi)；潔凈車間內(nèi)部的溫度、濕度要求見主要設(shè)計(jì)參數(shù)。

2、室內(nèi)外主要設(shè)計(jì)參數(shù)

潔凈車間室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)：

全年室內(nèi)設(shè)計(jì)干球溫度：22℃±1℃；

全年室內(nèi)設(shè)計(jì)相對(duì)濕度：50±5%。

3、空調(diào)冷熱源、水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及項(xiàng)目負(fù)荷參數(shù)

3.1工程冷熱源及水系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程夏季冷源采用的是設(shè)置在動(dòng)力中心的離心式冷水機(jī)組供冷，供回水溫度為7/12℃。

冬季采用的是設(shè)置在鍋爐房的燃?xì)忮仩t供熱，燃?xì)忮仩t出水溫度為90℃，回水溫度為60℃，通過板式換熱器提供空調(diào)熱水，供回水溫度為60/45℃。

車間內(nèi)干盤管水系統(tǒng)冷源由離心式冷水機(jī)組提供，經(jīng)水—水板式換熱器，提供14℃冷凍水，

回水溫度為18℃。車間工藝水系統(tǒng)冷源由離心式冷水機(jī)組提供，經(jīng)水—水板式換熱器，提供18℃冷凍水，回水溫度為28℃。

3.2潔凈車間冬、夏季節(jié)負(fù)荷

潔凈車間的負(fù)荷主要以滿足工藝設(shè)備生產(chǎn)為主，工人工作環(huán)境舒適為輔準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，在計(jì)算統(tǒng)計(jì)負(fù)荷量時(shí)以業(yè)主和設(shè)備廠家提供的參數(shù)為主。

3.2.1夏季負(fù)荷

潔凈車間干盤管冷負(fù)荷415kW；空調(diào)箱新風(fēng)系統(tǒng)冷負(fù)荷2353kW；空壓機(jī)冷負(fù)荷：350kW（業(yè)主提供）；純水機(jī)房冷負(fù)荷350kW（業(yè)主提供）。

3.2.2冬季負(fù)荷

冬季負(fù)荷：空調(diào)箱新風(fēng)系統(tǒng)負(fù)荷1598kW。

4、空調(diào)系統(tǒng)形式

微電子廠房的凈化主要是廠房?jī)?nèi)的生產(chǎn)區(qū)域。根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，凈化等級(jí)為1000級(jí)，設(shè)計(jì)單向流的空調(diào)系統(tǒng)形式，本工程采用的是組合式空調(diào)機(jī)組（MAU處理新風(fēng)）+干盤管（DCC處理回風(fēng)）+FFU（高效送風(fēng)口）空調(diào)系統(tǒng)形式；考慮設(shè)備高度及行車高度后，在整個(gè)生產(chǎn)區(qū)域上方7.95m的高度設(shè)置一個(gè)潔凈空腔，潔凈空腔高度為2m。在潔凈空腔上部設(shè)置設(shè)備平臺(tái)（原土建沒有，現(xiàn)新增），新風(fēng)機(jī)組、排風(fēng)風(fēng)機(jī)、臭氧處理及其他設(shè)備均放置在設(shè)備平臺(tái)上。夏季：室外的新風(fēng)經(jīng)過過濾及降溫除濕處理后，送入潔凈空腔。冬季：室內(nèi)的熱排風(fēng)通過板式熱交換機(jī)組，預(yù)熱室外新風(fēng)，經(jīng)過濾，加熱加濕處理后，送入潔凈空腔。送入潔凈空腔內(nèi)的新風(fēng)與潔凈車間內(nèi)經(jīng)過干盤管處理的回風(fēng)混合，由FFU送入潔凈車間。FFU的吸入口端設(shè)置中效過濾器，出口端設(shè)置高效過濾器。送入室內(nèi)的風(fēng)通過架空地板的開孔，回到潔凈車間兩側(cè)的回風(fēng)墻內(nèi)。

5、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一般的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按空調(diào)精度選定送風(fēng)溫差，在根據(jù)余熱余濕計(jì)算送風(fēng)量，而在潔凈空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)量是根據(jù)壓差控制來確定的?！稘崈魪S房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50073—2013）中規(guī)定“潔凈室（區(qū)）與周圍的空間必須維持一定的壓差。并按工藝要求決定維持正壓差或負(fù)壓差。不同等級(jí)的潔凈室之間的壓差不宜小于5Pa，潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的壓差不應(yīng)小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差不應(yīng)小于10Pa。

5.1本工程潔凈室新風(fēng)量的設(shè)計(jì)

潔凈室內(nèi)的新鮮空氣量應(yīng)取下列兩項(xiàng)中的最大值：

（1）補(bǔ)償室內(nèi)排風(fēng)量和保持室內(nèi)正壓值所需新鮮空氣量之和

（2）保證供給潔凈室內(nèi)每人每小時(shí)的新鮮空氣量不下于40m³

本工程設(shè)備工藝排風(fēng)按照業(yè)主提供的設(shè)備參數(shù)計(jì)算，業(yè)主提供潔凈車間的設(shè)備為：5臺(tái)6G-TFT光刻機(jī)；一臺(tái)008光配向設(shè)備；一條G4.5工藝線；生產(chǎn)設(shè)備人員約為80人。

5.1.16G—TFT光刻機(jī)五臺(tái)

根據(jù)業(yè)主提供的光刻機(jī)性能參數(shù)，每臺(tái)末端熱排風(fēng)為300m3/min（業(yè)主要求滿負(fù)荷運(yùn)行設(shè)計(jì)）；熱排風(fēng)溫度≤60℃，5×300m³/min。

5.1.2008光配向設(shè)備；

末端熱排風(fēng)：168m³/min；熱排風(fēng)溫度≤100℃；臭氧排氣：16m³/min

5.1.3G4.5工藝線設(shè)備

5.2廠房新風(fēng)量計(jì)算

廠房?jī)?nèi)潔凈區(qū)域?qū)痈?.95m，面積為2100m²。根據(jù)上面敘述要求，本次設(shè)計(jì)廠房?jī)?nèi)外壓差為10Pa時(shí)，氣密性好無外窗，滲漏換氣次數(shù)取1次/h，計(jì)算廠房滲漏量為：2100m²×7.95m×1次/h=16695m³/h。所以計(jì)算潔凈區(qū)域最小新風(fēng)量為上述所有風(fēng)量之和，計(jì)算約為121600m³/h，按此風(fēng)量選擇新風(fēng)處理機(jī)組。

5.2.1新風(fēng)機(jī)組的設(shè)計(jì)選擇及冬季排風(fēng)的熱回收根據(jù)上面計(jì)算，本次設(shè)計(jì)選擇組合式新風(fēng)機(jī)組三臺(tái)放置在設(shè)備平臺(tái)上，兩用一備，每臺(tái)風(fēng)量為65000m³/h，采用變頻控制。由于設(shè)備機(jī)臺(tái)排風(fēng)溫度較高，夏季排風(fēng)均直接排至室外，冬季排風(fēng)預(yù)熱新風(fēng)，采用兩臺(tái)全熱交換器，全熱交換器設(shè)置在設(shè)備平臺(tái)上面，每臺(tái)處理風(fēng)量為60000m³/h。

5.2.2新風(fēng)處理機(jī)組的裝置由各功能段組成

新風(fēng)入口→初級(jí)過濾器→中級(jí)過濾器→一次加熱（冷卻）盤管→干蒸汽加濕（純水）→擋水板→二次加熱盤管→風(fēng)機(jī)段→高效過濾器（出口）。新風(fēng)經(jīng)處理后送至潔凈空腔內(nèi)。

5.3潔凈車間回風(fēng)處理

本工程對(duì)于回風(fēng)的方式前面已經(jīng)提到，送入室內(nèi)的風(fēng)通過架空地板的開孔，回到潔凈車間兩側(cè)的回風(fēng)墻內(nèi)?；仫L(fēng)墻回至設(shè)備夾層，并在回風(fēng)墻側(cè)設(shè)置干盤管（DCC），使室內(nèi)的回風(fēng)全部經(jīng)過干盤管處理后，由風(fēng)機(jī)送回至潔凈空腔內(nèi)。干盤管僅承擔(dān)室內(nèi)的顯熱負(fù)荷，用于末端裝置處理的空調(diào)水系統(tǒng)采用高溫水（供回水水溫為14℃/18℃，由制冷機(jī)組提供的冷水通過板式換熱器提供）。特別注意的是，由于生產(chǎn)設(shè)備本身重量偏重，結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)了很多的設(shè)備基礎(chǔ)平臺(tái)及出貨通道，車間地面剩余部分為高壓開孔地板，作為回風(fēng)口，為保證回風(fēng)品質(zhì)（回風(fēng)風(fēng)量以及回風(fēng)風(fēng)速），滿足室內(nèi)潔凈度要求，地板的開孔率不小于25%。

5.4潔凈空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量設(shè)計(jì)

根據(jù)上面敘述要求，設(shè)計(jì)空調(diào)送風(fēng)量如表3所示。

6、動(dòng)力中心設(shè)計(jì)

整個(gè)廠區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)力中心，為整個(gè)廠區(qū)服務(wù)。動(dòng)力中心內(nèi)設(shè)有冷熱源系統(tǒng)及空壓站、純水處理中心及氮?dú)夤┙o中心。本項(xiàng)目?jī)H僅為工程規(guī)劃第一期，總共規(guī)劃五期，后續(xù)一期一期啟用。本期涉及到的部分在此做一簡(jiǎn)述。

6.1冷源

冷源來自動(dòng)力中心的2臺(tái)500RT離心式冷水機(jī)組為本車間服務(wù)，制冷機(jī)組夏季提供7℃冷凍水，冷凍回水溫度為12℃。干盤管、空壓機(jī)（水冷式）及工藝?yán)渌枥淞烤?jīng)各自的板式換熱器提供。水泵及板式換熱器設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)。冷卻塔直接設(shè)置在廠房外側(cè)，就近動(dòng)力機(jī)房。冬季冷水機(jī)組不運(yùn)行，空壓機(jī)所需的冷量有冷卻塔提供的水經(jīng)過板式換熱器供給。

6.2熱源

熱源采用的是燃?xì)忮仩t，燃?xì)庥墒姓烊粴馓峁?，廠區(qū)內(nèi)設(shè)有燃?xì)庹{(diào)壓站，經(jīng)調(diào)壓站的燃?xì)庵苯庸┲铃仩t房。燃?xì)忮仩t內(nèi)的一臺(tái)鍋爐為本期服務(wù)。鍋爐一次供回水溫度為90/60℃，通過板式換熱器提供工程用60/45℃的熱水。板式換熱器及輸送水泵均設(shè)置在鍋爐房?jī)?nèi)，鍋爐房屋頂上設(shè)有膨脹水箱，補(bǔ)水來自純水處理中心，鍋爐房均按規(guī)范要求設(shè)置平時(shí)通風(fēng)及事故排風(fēng)系統(tǒng)。

6.3空氣壓縮系統(tǒng)

空壓站產(chǎn)生的壓縮空氣提供給生產(chǎn)工藝，按照車間內(nèi)6G—TFT光刻機(jī)和1條工藝線的需求且同時(shí)使用系數(shù)為1考慮，即總用氣負(fù)荷為27.61Nm³/min，最大用氣壓力為0.65MPa，壓力露點(diǎn)≤-40℃，無油，含塵粒徑≤0.01μm。根據(jù)業(yè)主提供的參數(shù)，空壓機(jī)房?jī)?nèi)兩臺(tái)水冷無油螺桿空壓機(jī)為本期服務(wù)，一臺(tái)變頻（排氣量為：24.4m³/min），一臺(tái)定頻（排氣量為：24.6m³/min），同時(shí)設(shè)置微熱吸附式干燥機(jī)、過濾器及儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐容積為5m³。水冷式空壓機(jī)需要的冷量由動(dòng)力中心的制冷機(jī)組提供?？諌簷C(jī)房采用自然通風(fēng)換氣，在外墻上設(shè)置百葉窗。

6.4真空系統(tǒng)

根據(jù)業(yè)主提供的工程需求，按車間內(nèi)6G—TFT光刻機(jī)和1條工藝線的需求且同時(shí)使用系數(shù)為1考慮，即總用氣負(fù)荷為2m³/min，極限壓力為20kPa，真空泵房?jī)?nèi)設(shè)置2臺(tái)油潤(rùn)滑旋片真空泵（一用一備）和一個(gè)2m³的真空罐，以及相應(yīng)閥門和控制裝置附件。根據(jù)工程需求設(shè)計(jì)真空泵房最終抽氣規(guī)模為：總抽氣速率≥2m³/min，真空泵入口工作壓力為20kPa。

6.5液氮站供氣系統(tǒng)

根據(jù)業(yè)主提供的工程需求，按車間內(nèi)6G—TFT光刻機(jī)和1條工藝線的需求且同時(shí)使用系數(shù)為1考慮，即總用氣負(fù)荷為0.47Nm³/min，最大用氣壓力為0.65MPa，選用液氮儲(chǔ)罐容積為5m³，且最大連續(xù)供氣時(shí)間為五天，業(yè)主要求采用租賃一套移動(dòng)式氮?dú)夤?yīng)裝置，并就近安裝在車間綠化帶內(nèi)露天設(shè)置。

7.6純水系統(tǒng)

純水系統(tǒng)由專業(yè)廠家設(shè)計(jì)，此處不敘述。本工程的冬季加濕及鍋爐補(bǔ)水均有純水機(jī)房提供。

8、結(jié)論

通過對(duì)微電子潔凈廠房的分析設(shè)計(jì)，提醒設(shè)計(jì)工程人員只有對(duì)潔凈室內(nèi)工藝設(shè)備了解清楚，積極配合工藝、建筑、結(jié)構(gòu)、電氣以及給排水等各專業(yè)，才能做到設(shè)計(jì)合理，做出優(yōu)秀的、滿足生產(chǎn)要求的項(xiàng)目工程。