半導(dǎo)體廠房潔凈車間降低能耗的10個解決方案(一)
2022-04-23 來自: 海博爾凈化工程有限公司 瀏覽次數(shù):258
行業(yè)電子潔凈室廠房中都是微電子設(shè)備，這些設(shè)備的特點是工作信號電壓很低（一般只有10伏左右），抗干擾能力差，對防靜電的要求高，在設(shè)備運行中，產(chǎn)生的靜電干擾京密儀表正常工作狀態(tài)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)失準、產(chǎn)品及設(shè)備性能不穩(wěn)定；更為嚴重，就是直接導(dǎo)致器件不能操作，完全失去功能。
無塵潔凈室需要建造，很大原因是因為在設(shè)計和建造工廠時，由于成本的考慮走捷徑，或者是因為方案設(shè)計不轉(zhuǎn)業(yè)，造成了不合理的因素。由于無塵廠房工程方面，很多是一次性的投入，成本相當高的，髙效率的設(shè)計和髙效率設(shè)備通常需要很大的前期投入，由于種種原因，造成很多“小處節(jié)約大處浪費”的所謂捷徑和削減成本，會造成工廠的運行性能降低和能耗增加。
對已建成工廠的改建通常會陷入到毫無意義的經(jīng)濟漩渦當中。升級的投資收回率通常比直接購買新設(shè)備要高很多。大部分工廠設(shè)備翻新的投資回收期不超過兩年。也就是說，通常投資收回率至少是50%，對照投資新的固定資產(chǎn)，則只有10%到15%（即投資回收期需要七年時間）。這些情況降低了企業(yè)的競爭力和投資股東的興趣。在今天高度發(fā)達的工業(yè)中，無塵車間運行和產(chǎn)品設(shè)計一樣需要改革。
一、低斷面風速設(shè)計斷面風速就是空氣處理部件中空氣經(jīng)過過濾器或者加熱/冷卻盤管的速度低斷面風速（LFV）設(shè)計使用更大的空氣處理器和較小的風機，從而降低空氣的流速，降低能耗和設(shè)備壽命成本。
大部分工程師根據(jù)“經(jīng)驗”把空氣處理器設(shè)計成500英寸/分鐘。這樣的設(shè)計雖然節(jié)省時間，但是卻增加了運作費用。在低斷面風速（LFV）設(shè)計中，使用更大的空氣處理器和更小的風機，從而降低空氣的流速，降低能耗和設(shè)壽命成本。
壓降決定了風機的能量損耗。由“平方定則”可知壓降與速度下降的平方成正比。如果斷面風速降低20%，那么壓降將下降36%；如果斷面風速降低50%，壓降將下降四分之三。根據(jù)“立方定則”，風機能耗的變化與流量變化的立方成正比。如果空氣流量降低50%，風機能耗將下降88%。
因此，較大尺寸的空氣處理器、較大的過濾器和盤管面積消耗較少的風機能量，可以使用比較小的風機和馬達。小風機給空氣添加的熱量比較少，降低了冷卻的難度。厚度小的盤管更容易清洗、工作效率更高，所以冷凍水的溫度可以更高。過濾器在低斷面風速情況下，工作效果更好、壽命更長。
LFV設(shè)計減少了空氣和水的壓降，減小了冷卻盤管的帶水量。流線型設(shè)計，幾乎沒有尖角，從而使壓降減少10%到15%。LFV設(shè)計也可以把壓降降低四分之一。目標是使能量損耗降低至少25%，減小變速風機的大小。罪優(yōu)的斷面風速范圍是250-450英尺/分鐘，具體取決于使用情況和能量消耗。
二、換氣次數(shù)潔凈室維持yi定的空氣流量來保持清潔度和顆粒數(shù)
流量根據(jù)每小時的換氣次數(shù)來確定，同時這也決定了風機尺寸、建筑構(gòu)型和能量消耗。在保持潔凈度的前提條件下，空氣流速的降低可以降低建造及能耗成本。換氣次數(shù)降低20%就可以使風機的尺寸降低50%。空氣潔凈度比節(jié)約能耗更重要，但是罪新的研究成果已經(jīng)有降低潔凈成本的記載了。關(guān)于罪佳換氣次數(shù)還沒有達成共識。許多原則都已過時，是建立在老觀念上，采用低效的空氣過濾器。調(diào)查顯示，ISO第5級標準的潔凈室推薦的換氣次數(shù)變化范圍是從250到700以上。
美國的一所guo家實驗室正在確定ISO第5級潔凈室的標準。研究顯示，實際換氣次數(shù)范圍是90到250――比操作規(guī)程標準低很多，而且不會影響生產(chǎn)和潔凈度。因此建議ISO第5級潔凈室的換氣次數(shù)大約是200，保守的上限是300。
三、馬達效率馬達消耗了潔凈室的大部分電能
連續(xù)運轉(zhuǎn)的馬達每月消耗大量的電力。適當?shù)靥狍{效率、適當?shù)卣{(diào)節(jié)尺寸，在翻新后，經(jīng)濟效果多半是不錯的。效率增加幾個百分點，利潤就可增加。使用尤質(zhì)髙效的馬達，不yi定會花費太多。髙效率意味著罪小，在改變馬達的尺寸之前先盡量減小負荷。在輸出量變化時，利用變速驅(qū)動（VSD）可以提高操作效率。