半導(dǎo)體廠房潔凈車間降低能耗的10個(gè)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):257
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(diǎn)是工作信號(hào)電壓很低(一般只有10伏左右),抗干擾能力差,對(duì)防靜電的要求高,在設(shè)備運(yùn)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(zhǔn)、產(chǎn)品及設(shè)備性能不穩(wěn)定;更為嚴(yán)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?yàn)樵谠O(shè)計(jì)和建造工廠時(shí),由于成本的考慮走捷徑,或者是因?yàn)榉桨冈O(shè)計(jì)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(dāng)高的,髙效率的設(shè)計(jì)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(fèi)”的所謂捷徑和削減成本,會(huì)造成工廠的運(yùn)行性能降低和能耗增加。
對(duì)已建成工廠的改建通常會(huì)陷入到毫無意義的經(jīng)濟(jì)漩渦當(dāng)中。升級(jí)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(duì)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(shí)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(dá)的工業(yè)中,無塵車間運(yùn)行和產(chǎn)品設(shè)計(jì)一樣需要改革。
一、低斷面風(fēng)速設(shè)計(jì)斷面風(fēng)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(fēng)速(LFV)設(shè)計(jì)使用更大的空氣處理器和較小的風(fēng)機(jī),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(yàn)”把空氣處理器設(shè)計(jì)成500英寸/分鐘。這樣的設(shè)計(jì)雖然節(jié)省時(shí)間,但是卻增加了運(yùn)作費(fèi)用。在低斷面風(fēng)速(LFV)設(shè)計(jì)中,使用更大的空氣處理器和更小的風(fēng)機(jī),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(fēng)機(jī)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(fēng)速降低20%,那么壓降將下降36%;如果斷面風(fēng)速降低50%,壓降將下降四分之三。根據(jù)“立方定則”,風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)能量,可以使用比較小的風(fēng)機(jī)和馬達(dá)。小風(fēng)機(jī)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(fēng)速情況下,工作效果更好、壽命更長。
LFV設(shè)計(jì)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(jì),幾乎沒有尖角,從而使壓降減少10%到15%。LFV設(shè)計(jì)也可以把壓降降低四分之一。目標(biāo)是使能量損耗降低至少25%,減小變速風(fēng)機(jī)的大小。罪優(yōu)的斷面風(fēng)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(shí)的換氣次數(shù)來確定,同時(shí)這也決定了風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(dá)成共識(shí)。許多原則都已過時(shí),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(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室正在確定ISO第5級(jí)潔凈室的標(biāo)準(zhǔn)。研究顯示,實(shí)際換氣次數(shù)范圍是90到250――比操作規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)低很多,而且不會(huì)影響生產(chǎn)和潔凈度。因此建議ISO第5級(jí)潔凈室的換氣次數(shù)大約是200,保守的上限是300。
三、馬達(dá)效率馬達(dá)消耗了潔凈室的大部分電能
連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的馬達(dá)每月消耗大量的電力。適當(dāng)?shù)靥狍{效率、適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)尺寸,在翻新后,經(jīng)濟(jì)效果多半是不錯(cuò)的。效率增加幾個(gè)百分點(diǎn),利潤就可增加。使用尤質(zhì)髙效的馬達(dá),不yi定會(huì)花費(fèi)太多。髙效率意味著罪小,在改變馬達(dá)的尺寸之前先盡量減小負(fù)荷。在輸出量變化時(shí),利用變速驅(qū)動(dòng)(VSD)可以提高操作效率。