洁净室能源消耗分析

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1、潔淨室之空調系統設計與能源消耗分析1.1前言因為電子工業對於潔淨室的需求，再加上潔淨室機器所散發大量的熱量，需要處理大量的外氣，且全年24小時都再運作的情形下，其所造成的耗能是相當大的。在此我們就以幾種不同的空調箱及其不同的搭配種類來加以討論。1.2應用計算實例某300mmDRAM廠潔淨室實際設計參數作為案例分析如下諸元外氣條件31℃DB,RH=80%室內條件23℃DB,RH=45%潔淨室面積11,182m2潔淨室高度3.5m作業人數500循環量6,543,000CMH熱排氣498,120CMH酸排氣30,540CMH鹼

2、排氣33,5400CMH有機氣體排氣59,880CMH製程設備負載7,367KW本廠使用的空調系統構型為抽風式外氣空調箱(MAU)、風機過濾器(FFU)以及冷卻乾盤管(DCC)之搭配方式，其中每部外氣空調箱容量為100,000CMH共10台，靜壓為1,300Pa(ηfan=0.8),ηmotor=0.95)，冷卻盤管採高/低溫冰水盤管連續冷卻方式；FFU平均面風速0.35m/s，風量為900CMH，靜壓為100Pa(ηfan=0.3,ηmotor=0.95)，配合循環量的大小共採用7270台。圖一外氣空調箱(MAU)、風

3、機過濾器(FFU)以及冷卻乾盤管(DCC)之搭配方式然而為了進一步分析各種不同空調系統構型對設計的影響，本研究將以同樣的設計參數為基礎，分別引入其它不同的空調系統構型藉以交叉比對耗能的影響，茲分別說明如下1.外氣空調箱、軸流風機組以及冷卻乾盤管方式圖二外氣空調箱、軸流風機組以及冷卻乾盤管方式17其中，軸流風機共十台，每部風量654,300CMH，靜壓850Pa(ηfan=0.85,ηmotor=0.95)2.外氣空調箱(MAU)及循環空調箱(RCU)方式圖三外氣空調箱(MAU)及循環空調箱(RCU)方式其中循環空調箱共十

4、台，每部風量654,300CMH，靜壓1850Pa(ηfan=0.45,ηmotor=0.95)。3.純循環空調箱(RCU)方式(即與一般空調之空調箱設計類似)圖四純循環空調箱(RCU)方式其中循環空調箱共十台，每部風量654,300CMH，靜壓2,000Pa(ηfan=0.85,ηmotor=0.95)。4.外氣空調箱(MAU)及循環空調箱(RCU)方式加上局部循環風機盤管(FCU)圖五外氣空調箱(MAU)及循環空調箱(RCU)方式加上局部循環風機盤管(FCU)組成與外氣空調箱(MAU)及循環空調箱(RCU)方式類似，

5、但增加局部小型冷風系統，其循環量佔總循環量之30%；小型冷風機之ηfan=0.3,ηmotor=0.85與本研究有關之各機械公用設備規格如下冰水主機及系統：熱回收式，備有高低溫冰水機兩種，其中高溫冰水機出水溫度為9/14℃、性能係數(COP)=3.5，低溫冰水機出水溫度為6℃、性能係數(COP)=4。冰水泵揚程25m(pumpefficiency=80%)熱水泵揚程20m(pumpefficiency=80%)冷卻乾盤管循環揚程20m(pumpefficiency=80%)17製程潔淨區之最主要的空調負荷，分為室內及室外

6、負荷。在本研究中，室內負荷採用熱指標法(ThermalIndex)作為計算依據。室內及室外負荷計算依據如下：A.室內負荷：(a)人員(顯熱＝60kcal/h．人，潛熱＝50kcal/h．人)(b)燈光：28W/㎡(c)機器負荷：·輸入功率X負荷係數(考慮為1.0)·冷卻循環水負荷＝循環水流量X水溫差(此處溫差約為3.2℃左右)·排氣負荷＝排氣量X排氣溫差，此處排氣溫差可分為三類：1.酸排氣(SEX)、鹼排氣(AMX)溫差一般為0.3℃，2.有機氣體(VOC)的排氣溫差為4.9℃，3.機台的產生高溫機械其排氣裝置的排氣溫差

7、為2.2℃左右。(d)送風機的熱負荷：輸入功率X負荷係數：對潔淨室內負載Qi而言，由能量守恆可推得以下關係：QFFU+Qlighting+Qelectricity+Qoccupant+Qeveloped=QDCC+QMA+QPCW+QEA(1)由(1)式可計算潔淨室所需乾盤管容量之大小。B.室外負荷：(a)外氣負荷外氣負荷=外氣輸入量X室內外空氣之焓值差，此處外氣輸入量包含排氣量加上人員換氣及維持正壓需要量兩者中取其大者。其中人員換氣量為40CMH，正壓維持需求量為15Pa(相對外界)。(b)包絡負荷(EvelopedL

8、oad)本部份主要來自建築物外部的熱源，以傳導方式進入潔淨室內，以本案採用之點型之潔淨室建築型式包絡負荷約30Kcal/hr。171.2.1計算及分析1、採用不同空調系統之對能源消耗之分析依據前述計算後所得到之總表詳如表一及圖六所示。圖六各種不同設計之潔淨室耗能總量比較由前述計算結果可知，以外氣空調箱以及分散型的循環