Схема вторичного возврата воздуха для системы кондиционирования воздуха

В цехе микроэлектроники с относительно небольшой чистой комнатой и ограниченным радиусом воздуховода для рециркуляции воздуха была применена схема вторичной рециркуляции воздуха в системе кондиционирования. Эта схема также широко используется вчистые помещенияв других отраслях промышленности, таких как фармацевтика и здравоохранение. Поскольку объем вентиляции, необходимый для удовлетворения требований к влажности в чистом помещении, как правило, намного меньше объема вентиляции, необходимого для достижения уровня чистоты, разница температур приточного и возвратного воздуха невелика. Если используется схема первичного возвратного воздуха, разница температур между точкой состояния приточного воздуха и точкой росы кондиционера велика, требуется вторичный нагрев, что приводит к компенсации холодного тепла в процессе обработки воздуха и большему потреблению энергии. Если используется схема вторичного возвратного воздуха, вторичный возвратный воздух может быть использован для замены вторичного нагрева схемы первичного возвратного воздуха. Хотя регулировка соотношения первичного и вторичного возвратного воздуха немного менее чувствительна, чем регулировка вторичного нагрева, схема вторичного возвратного воздуха получила широкое признание в качестве меры по экономии энергии при кондиционировании воздуха в небольших и средних чистых цехах микроэлектроники.

Возьмём в качестве примера чистый цех микроэлектроники класса ISO 6, площадью 1000 м², высотой потолка 3 м. Параметры внутреннего дизайна: температура tn = (23±1) ℃, относительная влажность φn = 50%±5%. Проектный объём приточного воздуха составляет 171 000 м³/ч, кратность воздухообмена около 57 ч-1, объём свежего воздуха – 25 500 м³/ч (из которых объём отработанного воздуха составляет 21 000 м³/ч, а остальное – объём утечек под давлением). Явная тепловая нагрузка в чистом цехе составляет 258 кВт (258 Вт/м²), коэффициент теплоотдачи кондиционера ε = 35 000 кДж/кг, а разность температур рециркулирующего воздуха в помещении составляет 4,5 ℃. В это время объём первичного рециркулирующего воздуха составляет
В настоящее время это наиболее распространённая система кондиционирования воздуха для очистки в чистых помещениях микроэлектронной промышленности. Такие системы можно разделить на три основных типа: AHU+FFU; MAU+AHU+FFU; MAU+DC (сухой змеевик)+FFU. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки и подходит для разных условий эксплуатации. Энергосберегающий эффект в основном зависит от производительности фильтра, вентилятора и другого оборудования.

1) Система AHU+FFU.

Этот тип режима системы используется в микроэлектронной промышленности как «способ разделения фаз кондиционирования и очистки воздуха». Могут быть две ситуации: одна заключается в том, что система кондиционирования воздуха имеет дело только с свежим воздухом, а обработанный свежий воздух несет всю нагрузку по теплу и влажности чистого помещения и выступает в качестве дополнительного воздуха для уравновешивания отводимого воздуха и утечек положительного давления чистого помещения, эта система также называется системой MAU+FFU; другая заключается в том, что одного объема свежего воздуха недостаточно для удовлетворения потребностей в холоде и тепле чистого помещения, или потому что свежий воздух обрабатывается из наружного состояния до точки росы, удельная разница энтальпии требуемой установки слишком велика, и часть внутреннего воздуха (эквивалентно возвратному воздуху) возвращается в блок обработки кондиционирования воздуха, смешивается со свежим воздухом для обработки тепла и влажности, а затем направляется в приточный воздухораспределительный короб. Смешиваясь с оставшимся возвратным воздухом чистого помещения (эквивалентно вторичному возвратному воздуху), он поступает в блок FFU и затем отправляется в чистое помещение. С 1992 по 1994 год второй автор данной статьи сотрудничал с сингапурской компанией и руководил более чем 10 аспирантами, принявшими участие в проектировании совместного американо-гонконгского предприятия SAE Electronics Factory, где была внедрена система кондиционирования и вентиляции воздуха последнего типа. Проект включает чистое помещение класса ISO 5 площадью около 6000 м² (из которых 1500 м² были построены по контракту с Японским атмосферным агентством). Помещение для кондиционирования воздуха расположено параллельно стороне чистого помещения вдоль внешней стены и примыкает только к коридору. Воздуховоды для приточного, отводимого и обратного воздуха короткие и расположены плавно.

2) Схема MAU+AHU+FFU.

Такое решение широко применяется на предприятиях микроэлектроники с различными требованиями к температуре и влажности, а также значительными перепадами тепловой и влажностной нагрузки, при этом уровень чистоты также высок. Летом свежий воздух охлаждается и осушается до фиксированного значения параметра. Обычно целесообразно обрабатывать свежий воздух до точки пересечения линии изометрической энтальпии и линии относительной влажности 95% в чистом помещении с репрезентативной температурой и влажностью или в чистом помещении с наибольшим объёмом свежего воздуха. Объём воздуха, подаваемого в установку MAU, определяется в соответствии с потребностями каждого чистого помещения в поддержании воздуха и распределяется по воздухообрабатывающим агрегатам каждого чистого помещения по трубопроводам в соответствии с требуемым объёмом свежего воздуха, смешивая его с некоторым количеством рециркулирующего воздуха из помещения для обработки тепла и влажности. Этот агрегат несёт на себе всю тепловлажностную нагрузку и часть новой нагрузки по ревматизму обслуживаемого им чистого помещения. Воздух, обработанный каждым воздухообрабатывающим агрегатом, направляется в приточный коллектор каждого чистого помещения и после вторичного смешивания с рециркулирующим воздухом из помещения поступает в помещение через установку FFU.

Главное преимущество решения MAU+AHU+FFU заключается в том, что помимо обеспечения чистоты и избыточного давления оно также обеспечивает различные температуры и относительную влажность, необходимые для каждого процесса в чистом помещении. Однако зачастую из-за большого количества установленных AHU площадь помещения оказывается большой, а трубопроводы свежего воздуха, рециркулирующего воздуха и подачи воздуха пересекаются, занимая много места, что усложняет планировку, а обслуживание и управление становятся более сложными и сложными. Поэтому, по возможности, никаких специальных требований к их использованию не предъявляется.