集成电路芯片厂暖通设计技术总结

　　摘要：本文结合工程设计实例，从集成电路芯片厂的一般排风系统、工艺排风系统、净化空调系统设计等方面对该类型项目通风空调专业的设计进行了总结。
　　关键词：排风系统；有害气体；净化空调；设计
　　
　　1一般排风系统
　　一般排风主要是指动力站房（如冷冻站、锅炉房、废水处理站、化学品库等）排风。
　　1.1冷冻站排风
　　冷冻站排风分全室通风和紧急排风两种。
　　全室通风主要用于站房内夏季通风降温，通风量可根据设备发热量、夏季室外气象参数和室内允许温度来确定。
　　紧急排风应根据制冷剂的有毒性等级和燃烧性等级确定，若制冷剂为可燃的或有毒的时，需要设置紧急排风。一般按12次/h考虑，由于制冷剂相对密度一般大于0.75，则紧急排风口设于接近地面处，靠近冷冻机附近的位置，该排风系统与制冷剂监测报警系统连锁，当制冷剂发生泄漏时，报警系统报警，并自动启动紧急排风系统。
　　1.2锅炉房排风
　　锅炉房排风系统设计应根据室内发热量来确定夏季全室排风量，并根据燃料的种类，确定事故通风量，一般不小于12次/h，该排风系统与可燃气体监测报警系统连锁，当可燃气体浓度超过允许值时，报警系统报警，并启动事故排风系统。
　　1.3废水处理站排风
　　废水处理站排风主要保证室内通风良好，降低室内有害气体浓度，保证人身安全，排风量按照6次/h计算，为保证系统可靠性，应设置备用排风系统。
　　1.4化学品库排风
　　化学品库一般储存可燃气体、氧化剂、有机溶剂、有毒气体、惰性气体等，储存量较大，危险性也很大，因此，必须设置通风系统，排风量按照6次/h计算。按照《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）规定，事故排风量应根据工艺设计所提供的资料通过计算确定，当工艺设计不能提供有关计算资料时，应按照每小时不小于房间全部容积的12次换气量确定。设计时，应根据储存化学品的密度大小，来确定排风口的安装高度，当化学品密度大于空气密度时，应设置下排风口。为保证系统可靠性，应设置备用排风系统。
　　2工艺排风系统
　　净化厂房工艺设备排风分为一般排风系统、酸性排风系统、有机溶剂排风系统、氨排风系统，此外，还有事故排风系统和排烟系统。
　　一般排风系统风管采用镀锌钢板制作或采用镀锌螺纹风管，有机溶剂排风系统风管采用镀锌焊接风管或不锈钢焊接风管，酸性排风系统和氨排风系统风管有三种形式：不锈钢内衬四氟乙烯、难燃玻璃钢、安装有自动喷洒系统的普通玻璃钢风管。工艺排风管道应设置一定坡度（防止化学品积聚在风管内），并在低点设置收集管道，收集液通过废液收集系统输送至废水处理站集中处理。
　　由于集成电路生产使用大量化学品、有害有毒气体和液体，为保证排风系统的可靠运行，建议工艺排风系统不设置防火阀，工艺排风管道穿越非使用房间采用防火构造的竖井或夹套进行保护。
　　2.1一般排风系统
　　一般排风系统由排风收集管道、排风机、变频器、排风立管等组成。一般排风主要为热排风和湿排风，其中不含任何污染物，排风由排风机通过排风立管直接排入大气中。
　　2.2酸排风系统
　　酸排风系统由排风收集管道、湿式洗涤塔、NaOH日用罐及加药系统、排风机、变频器、排风立管等组成。酸排风在洗涤塔内通过NaOH中和液喷淋，排风达到国家排放标准后，由排风机通过排风立管高空排入大气中。
　　2.3VOC排风系统
　　VOC排风系统由排风收集管道、预冷却器、VOC热力氧化装置、排风机、变频器、排风立管等组成。VOC排风经过预冷却器冷却使部分气态VOC物质冷却液体进行分离，并使排风温度降低，有利于VOC被转轮吸附装置吸附。经转轮吸附装置吸附处理后的清洁空气，由排风机和排风立管高空排入大气中。吸附在转轮吸附装置内的VOC通过热空气加热被解析，浓缩后的VOC排风进入热力氧化装置内燃烧，VOC被彻底氧化，生成二氧化碳和水蒸气，随排风一起排入排风立管内，最终高空排入大气中。
　　2.4事故排风和排烟系统
　　集成电路芯片厂房内大量使用化学品和特种气体，且厂房密闭性强，因此应设置事故排风和火灾排烟系统。一般在上夹层设置排烟系统。可以采用排烟系统作为事故排风系统，当发生化学品泄漏事故时，通过手动按钮启动排烟系统作为紧急事故排风系统。排烟系统的设置应满足《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）的要求，同时，应得到当地消防部门的认可。
　　为保证排风系统安全可靠，应设置备用装置，并提供应急电源；当发生火灾时，工艺排风系统仍应保证正常运行排风量的一半。
　　3净化空调系统
　　3.1空调净化方式的选择和比较
　　为补充排风量和维持洁净室正压，集成电路生产厂房必须设置新风空调机组。新风机组一般由初效过滤段(G4)、预加热段、喷淋段、表冷段、再加热段、风机段、中效过滤段(F8或F9)、化学过滤器段、亚高效空气过滤段(H10)、出风段等组成。喷淋段可用来去除新风中的水溶性化学物质和部分沙尘，冬季可用于新风加湿。随着，空气中的化学物质不断溶于喷淋循环水中，水中化学物质浓度不断升高，其吸收效率也逐渐下降，因此，通过喷淋循环水的导电率来控制补水量，保持喷淋循环水水质。冬季通过控制预加热器的加热量来调节进入喷淋室的空气温度，改变喷淋加湿能力来实现新风湿度控制。新风空调机组内安装亚高效空气过滤器(H10)目的是有效去除新风中的灰尘，延长末端空气过滤器的寿命。
　　所采用生产技术不同，对生产环境的要求也不相同。气流组织形式可分为单向流和非单向流。随着微环境技术的应用。空气输送形式也可分为循环空调器、轴流风机塔、FFU三种形式。
　　三种不同形式的比较
　　 循环空调器 轴流风机塔 FFU
　　初投资 高 低 中
　　运行费 高 中 低
　　灵活性 差 差 好
　　安装空间 大 少 少
　　维护 难 难 易
　　施工期 长 较短 短
　　
　　集成电路生产厂房洁净度要求较高，通常为ISO6、ISO5及ISO4级，所需要的循环空气量很大。单台循环空调器的送风量一般在20000-35000m³/h，循环空调器外形尺寸较大，需要较大的安装空间，为便于维护和检修，通常设置专用的空调器夹层，这样势必额外增加土建费用。由于循环空调器方式空气流通路径长，且在送回风管道风速较大，循环空调器形式空气流通阻力较FFU+干盘管或轴流风机塔+干盘管形式的空气流通阻力大，因此，循环空调器风机所消耗的功率大，不仅增加了电力消耗，而且增大了发热量，加大空调系统的耗冷量。
　　由于FFU的独特结构，静压箱内压力相对于洁净室压力为负压，空气只可能从洁净室向静压箱内，这样，可以有效地保证洁净室的洁净度。正是这种原因，FFU安装非常简便快捷。
　　随着微环境技术应用，在关键生产采用微环境保证极高的洁净度，对集成电路生产厂房的环境要求不再那么苛刻，一般为ISO6、ISO5及ISO4级，高效空气过滤器的覆盖率通常采用50%到25%。由于FFU安装框架为浮动式安装，即FFU安装框架与洁净室壁板之间采用柔性连接，可以防止FFU的振动传递到生产层。微环境通常也是采用悬挂的方式安装在FFU安装框架。这样，对工艺设备的布置和调整带来了很大的便利，与传统的洁净室相比，洁净室的有效利用率也提高了5-10%。
　　FFU由高效空气过滤器、风机、控制器等组成。风机电机有直流（DC）电动机、交流（AC）异步电动机、EC电动机三种形式。交流电动机可选用手动调速、变压调速、网络控制方式，变压调速一般成组控制，一台变压调速器最多可控制8台FFU，同时调节FFU转速；而一台网络控制器最多可控制256台FFU，可以分别调节每台FFU的转速。EC电动机效率高，一般在90%左右，节能效果显著。EC电动机可采用网络控制，一个控制网络最多可控制32000台FFU，可通过FFU控制中心同时、或者成组、或分别调控FFU。DC电动机目前较少采用。
　　由于FFU形式具有节省空间和投资、安装方便灵活、调控自如、能够适应工艺调整和升级，因此，越来越受青睐。
　　3.2空调机房的布置和要求
　　随着工艺布局、结构形式和气流组织形式的不同，空调机房的布置也有所不同。新风空调机组可布置在生产层的辅助区、上夹层或下夹层内。新风空调机房宜布置在靠近屋顶或外墙位置，便于引入室外新风，新风口宜布置在上风侧，应远离排风口和污染源。空调机房应避开防微振要求高的区域。