1 工程概况

本次研究的微电子厂房主要从事芯片的研发和制造。厂房包括行政办公楼、化学品库、主厂房以及动力厂房等。其中主厂房共三层，从上到下依次为洁净室、洁净下技术夹层、动力下技术夹层。其中ISO 6级和ISO 7级为洁净室等级，5100m² 为洁净室总建筑面积。

2 微电子厂房洁净是暖通空调设计原因及方法分析

2. 1 气流组织方式

垂直单向流为洁净室内气流流型，风机过滤单元机组在高效过滤器的作用下可以对空气进行预处理，确保空气达标后再送入室内。微电子厂洁净厂房和生产工艺并不全都适合风机过滤单元机组送风模式，但是此种送风模式因其具备一定的优势被越来越多的微电子厂房洁净室所使用。因为风机过滤单元机组送风模式下洁净室内压力远远高于静压箱内压力，尘粒从静压箱向室内渗透的情况较为少见。但是其他送风模式下则需要采取更为复杂的方法，如接触填料密封等方法来确保洁净室顶棚的密封性，因此达不到负压密封的要求。这是导致越来越多的微电子厂洁净室采用风机过滤单元机组送风模式的主要原因。此外，微电子厂洁净室工艺的更新速度和调整速度均较快，工作人员可以对风机过滤单元机组进行增减，在控制其数量的基础上确保洁净室洁净度满足生产工艺的需求。由此可见，风机过滤单元机组送风模式灵活性较高，与其他送风模式相比更具优势。但是风机过滤单元机组送风模式也有一定的不足，该送风模式下设备需要在吊顶上安装，因此会产生较大的噪音和振动，期间设备安装

成本较高，这也是微电子厂洁净室暖通空调设计需要考虑的问题。

2. 2 空调负荷计算

估算是洁净室内冷负荷计算的主要方式，其中估算指标包括生产工艺、操作人员数量以及围护结构等。估算出来的洁净室主生产区和光刻区冷负荷指标分别为 450W/m² 、400W/m² 。 13400kW为设计总冷负荷，该总冷负荷中也包括新风冷负荷，2500W/m²为单位冷负荷指标，该指标与一般建筑冷负荷指标相比，前者要大于后者。分析其原因主要与以下几方面因素有关，一是微电子厂工艺排风需求量大，为了满足工艺排风的需求并确保洁净室处于正压状态，就需要增大处理新风所需冷量；二是微电子厂生产设备运行中散发出来的热量多，冷量消耗大。上述两项符合就可占据总冷负荷的80%。因此微电子厂洁净室的暖通空调需要以发热量大，冬季依然为制冷工况，室内冷负荷基本与夏季一样为设计原则。

2. 3 空气处理分析

本次所选择的微电子厂洁净室新风机组有四台，其中备用一台，每天新风处理机组新风量在 13000m³ /h。屋面上新风小屋为全部新风的采集区域。新风机组将采集到的新风处理后，再借助风管向洁净室室内输送，期间需要将洁净室回风与静压箱回风混合。其中确定新风量的依据如下，一是补充工艺中需要的排风量；二是新风量要满足室内人员卫生要求；每个人新风量至少为40m³ /h；三是确保洁净室内为正压，避免洁净室内外界空气的渗入。新风机组包括的组段较多，如初效过滤段、中效过滤段、加湿段、预冷段、风机段等。其中预冷盘管供回水温度、预热盘管供回水温度、再冷盘管供回水温度、再热盘管供回水温度分别为 13℃/19℃、90℃/60℃、5℃/10. 6、90℃/70℃。在夏季温湿度较高的情况下，室外焓值较大，新风机组需要进行大焓值处理。此时如果单纯设置一级冷盘管，冷凝水会带走大量冷量。 因此为了促使冷水能量被充分利用，需要将两级冷盘管设置在新风机组上。压力传感器安装在洁净室内，在压力传感器的作用下可控制洁净室压力，并随时对外界大气压与洁净室压力进行测量，得出两者之间的压差。为了确保洁净室内达到正压需要将PID 的过程值作为 PLC 使用压差传感器的值，在输出的情况下可对新风管道上的变风量进行控制，同时将主新风管道上的压差传感器平均值求出，将其作为 PID 的过程值，此时可以顺利实现对新风机组风机速度的控制，从而达到洁净室内正压的要求。

2. 4 自动控制分析

2. 4. 1 温湿度控制

吊顶上干冷盘管是控制洁净室温度的主要设备，其中本次研究的微电子厂洁净室吊顶上温度控制区域有十个，每个温度控制区域都对应一个温度传感器。温度控制区域的干冷盘管回水主管上均安装有一组电动调节阀。在比较直接数字温控器设定值与温度传感器所测温度的基础上，可将电信号输出，实现对回水管电动调节阀开度的控制，由此促使水流量发生改变， 确保洁净室温度在合理范围。温湿度传感器被安装在洁净室内，传感器传来的温度信号可以被 PLC 获取，完成报警和监视任务。

2. 4. 2 压差控制

压差存在的目的是确保洁净室可正常作业，也可以在空气平衡被打破的情况下，不至于让邻室污染洁净室净度。估算房间换气次数可以来确定压差风量，其房间换气次数与压差值和洁净室围护结构气密性有关。本次研究的工程项目洁净室保持的正压换气次数为 1. 5h^-1。将压差传感器安装在洁净室内，室内压力可由压差传感器来控制，并实时测量室内与外界的压差。

2. 5 排烟系统设计

主生产区防烟分区要设置多个，并确保每个防烟分区最大面积不能超过500m²。 60m³ /h· m² 为每个防烟分区排烟量设计值，并保证排风机可同时将两个防烟分区负担起，由此达到排烟需求。

2. 6 排风系统设计

微电子厂房洁净室排烟设计需要按照规范进行，洁净室工艺排风系统主要有三种，分别是碱性排风系统、酸性排风系统以及溶剂排风系统，其具体排风量见表 1 所示。

经过玻璃钢淋洗塔处理后的酸碱排风气体才可以被排放到室外。淋洗塔可化学吸收气体中有毒物质，起到净化酸碱气体的目的。洁净室内酸碱排风风管必须为不锈钢材料，并将特氟龙涂在内部，起到防腐蚀的目的。

3 结语

综上所述，微电子厂房洁净室暖通空调的设计需要注意的问题较多，暖通空调的设计直接影响微电子厂洁净室生产工艺的正常进行。以上就是本文以某个具体微电子厂房洁净室为案例分析的暖通空调设计原理及方法，希望对该领域的研究有一定帮助，可以推动我国微电子厂房洁净室暖通空调设计的进一步发展，优化设计流程，提高设计水平。