电子工业用房节能分析与探究

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1、电子工业用房节能分析与探究第1章绪论1.1电子工业净化空调节能的必要性随着国内半导体向超高密度半导体芯片发展，特别是电子技术、航空航天技术、生物医药技术等的发展，对实验和生产过程中环境的控制要求越来越高。电子工业的单位也从以前的微米级开始发展到现在的纳米级。在这一高精密产业中，粉尘、气流、温度、湿度、电子场等都会给电子工业生产制造的产品质量产生重要影响，因此，对生产环节各要素的控制成了电子工业生产的必然要求。我国空调洁净系统一般用于电子、制药、医疗、精密仪器等行业。洁净室的主要目的是控制生产环境中悬浮颗粒的浓度，使之达到工业生产所需求环境在洁净室内，常常要用大量

2、的净化、适宜温湿度的洁净空气把生产过程产生或带入室内污染颗粒去除或稀释。而净化空调与一般空调的区别在于净化空调一般采用初效、中效、高效过滤系统，净化中往往阻力较大，风机功率大；净化空调气流组织以及室内环境要求的特殊性也决定了净化系统的换气次数之大，低者十几次，高者可达上百次之多。据统计，相对于常规空调，净化空调能耗是普通办公楼能耗的15倍之多，电子类工厂中空调设备的能耗占到40%左右。在电子类工业中的空调系统作用一般分为两部分：一是以设备、维护结构、人员为主的散热量冷负荷；另一部分是由于工艺超高环境要求而增加的厂房换气次数。有时换气次数最高的可达600次/小时。

3、一项统计资料显示，美国、欧洲等一些重要高精工业建筑中空调部分的能耗占整栋建筑的50%以上。目前，我国也正在处于经济快速发展过程中，发展低耗能、高效、绿色的工业建筑已提上日程。一方面，现阶段国内许多机构对电子工业类厂房的设计和研究也在不断的改进和完善。另一方面，我国目前正在提倡建设节约型社会，全面审视人类活动对生态环境的影响和实现工业的可持续发展是当今社会共同面临的课题。电子厂房能否达到设计的洁净度的要求，所涉及的因素众多。其中受室内气流组织的影响较大，而往往能耗与气流的换气次数也密切相关。因此，合理的气流组织和设备布局能大大提高厂房的洁净度以及降低能源的消耗。厂

4、房内的气流一般可分为单向流和非单向流两大类，单向流按空间又可以分为水平单向流和垂直单向流。电子厂房洁净度为1～5级时，一般均采用单向流；6～9级时均采用非单向流。电子厂房设计是洁净技术的主要应用部分，而厂房内粉尘、菌体等可吸入颗粒物的控制当今还在发展研究阶段，其中防止室外粉尘等颗粒进入，控制室内颗粒物产生，有效排除室内颗粒物是控制的基本思路，也是研究洁净技术的基本途径。空气中的颗粒物一般受气体流动、重力、静电力等多种力共同影响。需要指出特别是微粒小于1微米的微小颗粒主要受气流的影响，因此，掌握流体的气流特性，是保证电子厂房内洁净度的关键。1.2国内外发展与研究现

5、状1.2.1国外发展与研究现状早在20世纪出，美国一家陀螺仪生产公司发现，车间内生产的陀螺仪平均每生产15个就要返工120多次，当对生产过程中空气尘埃控制后返工率大大减少且产品寿命也大大延长，因此人们逐渐认识到净化空气的重要。20世纪中叶以美国为代表的高效空气粒子过滤（HighEfficiencyParticulateAirfilter简称HEPA）问世，真正开启了洁净技术的元年。美国相继在军工业、航空航天等高新技术领域、精密仪器生产工业大规模使用起来了工业洁净技术。西欧，日本以及前苏联也逐渐开始在工厂中建立起工业洁净室。到60至80年代，洁净技术在美国、西欧、

6、日本等发达国家大规模地应用于航空航天、电子等高精密仪器工业。人们发现工业洁净室中微生物的浓度也远远低于室外，这表明洁净技术同样可以控制室内细菌、病毒数量，因为对空气中颗粒的控制同时，也使得附着在尘埃上的微生物也得到了控制。因此发达国家也把以控制空气中尘埃为目的的工业洁净技术带入到了以防止空中微生物污染的领域。洁净技术广泛地应用到制药、食品、化妆、医疗等领域。60至90年代，集成电路大规模发展起来，这也极大地促进了洁净技术的发展。尘埃颗粒的控制从0.5μm下降至0.3μm，洁净度的等级更高，超过100级高纯度的产品，如生产光纤所需四氯化硅、四氯化锗材料

7、，生产集成电路所需单晶硅材料等已由过去的高纯进入电子纯、超纯的要求，只有达到如此高的纯度才能达到现代光纤产品、集成电路、电子元器件所需的技术特性。要生产此高纯度的产品，就必须达到相应的受控生产环境的空气洁净度等级。同时，对环境的化学污染控制的要求也十分严格，产生了对分子态化学污染物质的控制要求，目前主要有淋水室处理新风和采用化学污染过滤器等手段。国外关于研究洁净效果和气流组织设计较多，其中Takahashi等人研究的洁净室高效送风口问题，得出送风轮廓随着送风风速和静压箱高度不同会产生较大变化[1]；Nishioka和Xie等人在研究风速流线垂直度问题影响中，采用

8、了实验的方法对过滤器阻力