ระบบส่งลมกลับสำรองสำหรับระบบปรับอากาศ

เวิร์กช็อปไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีพื้นที่ห้องคลีนรูมค่อนข้างเล็กและมีรัศมีท่อลมกลับจำกัด ถูกนำมาใช้เพื่อนำระบบปรับอากาศแบบหมุนเวียนอากาศกลับมาใช้ ระบบนี้ยังนิยมใช้กันทั่วไปในห้องพักสะอาดในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น ยาและการแพทย์ เนื่องจากปริมาณการระบายอากาศเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความชื้นของอุณหภูมิห้องคลีนรูมโดยทั่วไปจะน้อยกว่าปริมาณการระบายอากาศที่จำเป็นต่อการทำความสะอาด ดังนั้นความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างอากาศจ่ายและอากาศกลับจึงมีน้อย หากใช้ระบบจ่ายอากาศหลัก ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดจ่ายอากาศและจุดน้ำค้างของเครื่องปรับอากาศจะมีมาก จึงจำเป็นต้องใช้ความร้อนทุติยภูมิ ส่งผลให้เกิดการชดเชยความร้อนเย็นในกระบวนการบำบัดอากาศและใช้พลังงานมากขึ้น หากใช้ระบบจ่ายอากาศรอง ระบบจ่ายอากาศรองสามารถนำมาใช้ทดแทนความร้อนทุติยภูมิของระบบจ่ายอากาศหลักได้ แม้ว่าการปรับอัตราส่วนอากาศหลักและอากาศรองจะมีความอ่อนไหวน้อยกว่าการปรับความร้อนทุติยภูมิเล็กน้อย แต่ระบบจ่ายอากาศรองได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นมาตรการประหยัดพลังงานเครื่องปรับอากาศในโรงงานทำความสะอาดไมโครอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและขนาดกลาง

ยกตัวอย่างเช่น ห้องคลีนรูมสะอาดตามมาตรฐาน ISO คลาส 6 มีพื้นที่ห้องคลีนรูม 1,000 ตารางเมตร เพดานสูง 3 เมตร พารามิเตอร์การออกแบบภายในคือ อุณหภูมิ tn = (23±1) องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ φn = 50%±5% ปริมาณอากาศที่จ่ายออกออกแบบคือ 171,000 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง เวลาแลกเปลี่ยนอากาศประมาณ 57 ชั่วโมงต่อตารางเมตร และปริมาณอากาศบริสุทธิ์คือ 25,500 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (ซึ่งปริมาณอากาศที่ระบายออกจากกระบวนการคือ 21,000 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง ส่วนที่เหลือเป็นปริมาณอากาศที่รั่วไหลจากแรงดันบวก) ภาระความร้อนสัมผัสในห้องคลีนรูมคือ 258 กิโลวัตต์ (258 วัตต์ต่อตารางเมตร) อัตราส่วนความร้อน/ความชื้นของเครื่องปรับอากาศคือ ε = 35,000 กิโลจูลต่อกิโลกรัม และความแตกต่างของอุณหภูมิของอากาศที่ไหลกลับจากห้องคือ 4.5 องศาเซลเซียส ณ เวลานี้ ปริมาณอากาศที่ไหลกลับหลักของ
ระบบปรับอากาศฟอกอากาศแบบ MAU เป็นระบบปรับอากาศฟอกอากาศที่นิยมใช้มากที่สุดในห้องคลีนรูมของอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ระบบประเภทนี้สามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภทหลักๆ คือ AHU+FFU, MAU+AHU+FFU, MAU+DC (คอยล์แห้ง)+FFU แต่ละประเภทมีข้อดีข้อเสียและตำแหน่งที่เหมาะสม ผลการประหยัดพลังงานขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของแผ่นกรอง พัดลม และอุปกรณ์อื่นๆ เป็นหลัก

1) ระบบ AHU+FFU

โหมดระบบประเภทนี้ใช้ในอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในฐานะ "วิธีการแยกขั้นตอนการปรับอากาศและขั้นตอนการฟอกอากาศ" อาจมีสองกรณี หนึ่งคือระบบปรับอากาศจะจัดการกับอากาศบริสุทธิ์เท่านั้น และอากาศบริสุทธิ์ที่ผ่านการบำบัดจะรับภาระความร้อนและความชื้นทั้งหมดของห้องคลีนรูม และทำหน้าที่เป็นอากาศเสริมเพื่อปรับสมดุลอากาศเสียและแรงดันบวกที่รั่วไหลของห้องคลีนรูม ระบบนี้เรียกอีกอย่างว่าระบบ MAU+FFU อีกกรณีหนึ่งคือปริมาณอากาศบริสุทธิ์เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการด้านความเย็นและความร้อนของห้องคลีนรูม หรือเนื่องจากอากาศบริสุทธิ์ถูกประมวลผลจากสภาวะภายนอกอาคารจนถึงจุดน้ำค้าง ซึ่งความแตกต่างของเอนทัลปีจำเพาะของจุดน้ำค้างของเครื่องที่ต้องการมีมากเกินไป อากาศภายในอาคารบางส่วน (เทียบเท่ากับอากาศกลับ) จะถูกส่งกลับไปยังชุดบำบัดเครื่องปรับอากาศ ผสมกับอากาศบริสุทธิ์เพื่อการบำบัดความร้อนและความชื้น จากนั้นจึงส่งไปยังชุดจ่ายอากาศ เมื่อผสมกับอากาศกลับที่เหลือจากห้องคลีนรูม (เทียบเท่ากับอากาศกลับทุติยภูมิ) แล้ว อากาศจะเข้าสู่ชุด FFU แล้วส่งไปยังห้องคลีนรูม ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2535 ถึง พ.ศ. 2537 ผู้เขียนคนที่สองของบทความนี้ได้ร่วมมือกับบริษัทแห่งหนึ่งในสิงคโปร์ และนำนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษากว่า 10 คน เข้าร่วมในการออกแบบโรงงานอิเล็กทรอนิกส์ SAE Electronics Factory ซึ่งเป็นบริษัทร่วมทุนระหว่างสหรัฐอเมริกาและฮ่องกง ซึ่งได้นำระบบปรับอากาศและระบายอากาศแบบฟอกอากาศมาใช้ โครงการนี้มีห้องสะอาดมาตรฐาน ISO Class 5 ขนาดประมาณ 6,000 ตารางเมตร (1,500 ตารางเมตรได้รับสัญญาจากสำนักงานอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่น) ห้องปรับอากาศถูกจัดวางขนานกับผนังด้านนอกของห้องสะอาด และอยู่ติดกับทางเดินเท่านั้น ท่ออากาศบริสุทธิ์ ท่ออากาศเสีย และท่ออากาศกลับถูกจัดวางอย่างสั้นและเรียบเสมอกัน

2) โครงการ MAU+AHU+FFU

โซลูชันนี้มักพบในโรงงานไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความต้องการอุณหภูมิและความชื้นที่หลากหลาย และมีภาระความร้อนและความชื้นที่แตกต่างกันมาก และระดับความสะอาดก็สูงเช่นกัน ในฤดูร้อน อากาศบริสุทธิ์จะถูกทำให้เย็นและลดความชื้นจนถึงจุดพารามิเตอร์คงที่ โดยปกติแล้วการบำบัดอากาศบริสุทธิ์จนถึงจุดตัดระหว่างเส้นเอนทัลปีไอโซเมตริกและเส้นความชื้นสัมพัทธ์ 95% ของห้องสะอาดที่มีอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ที่เป็นตัวแทน หรือห้องสะอาดที่มีปริมาณอากาศบริสุทธิ์มากที่สุดจะเหมาะสม ปริมาณอากาศ MAU จะถูกกำหนดตามความต้องการของแต่ละห้องสะอาดเพื่อเติมอากาศ และจะถูกจ่ายไปยัง AHU ของแต่ละห้องสะอาดผ่านท่อตามปริมาณอากาศบริสุทธิ์ที่ต้องการ และผสมกับอากาศกลับภายในอาคารบางส่วนเพื่อบำบัดความร้อนและความชื้น หน่วยนี้รับภาระความร้อนและความชื้นทั้งหมด รวมถึงภาระรูมาตอยด์ใหม่บางส่วนของห้องสะอาดที่หน่วยนี้ให้บริการ อากาศที่ผ่านการบำบัดโดย AHU แต่ละหน่วยจะถูกส่งไปยังช่องจ่ายอากาศในห้องสะอาดแต่ละห้อง และหลังจากผสมกับอากาศกลับภายในอาคารแล้ว หน่วย FFU จะส่งอากาศกลับเข้าไปในห้อง

ข้อดีหลักของโซลูชัน MAU+AHU+FFU คือ นอกจากจะรับประกันความสะอาดและแรงดันบวกแล้ว ยังรับประกันอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ที่แตกต่างกัน ซึ่งจำเป็นต่อกระบวนการผลิตในแต่ละกระบวนการของห้องคลีนรูมอีกด้วย อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งเนื่องจากการติดตั้ง AHU จำนวนมาก ครอบคลุมพื้นที่ห้องขนาดใหญ่ อากาศบริสุทธิ์ อากาศกลับ และท่อจ่ายอากาศในห้องคลีนรูมจึงเชื่อมต่อกันอย่างสลับซับซ้อน ส่งผลให้การจัดวางมีความซับซ้อนมากขึ้น การบำรุงรักษาและการจัดการจึงยุ่งยากและซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้นจึงไม่มีข้อกำหนดพิเศษใดๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้งาน