Schéma sekundárneho spätného vzduchu pre klimatizačný systém

Mikroelektronická dielňa s relatívne malou plochou čistých priestorov a obmedzeným polomerom potrubia spätného vzduchu používala schému sekundárneho spätného vzduchu klimatizačného systému. Táto schéma sa tiež bežne používa včisté izbyv iných odvetviach, ako je farmaceutický priemysel a zdravotníctvo. Pretože objem vetrania potrebný na splnenie požiadaviek na teplotu a vlhkosť v čistých priestoroch je vo všeobecnosti oveľa menší ako objem vetrania potrebný na dosiahnutie úrovne čistoty, teplotný rozdiel medzi privádzaným a odvádzaným vzduchom je malý. Ak sa použije primárny systém s odvádzaným vzduchom, teplotný rozdiel medzi bodom stavu privádzaného vzduchu a rosným bodom klimatizačnej jednotky je veľký, čo vedie k kompenzácii studeného tepla v procese úpravy vzduchu a vyššej spotrebe energie. Ak sa použije systém so sekundárnym odvádzaným vzduchom, sekundárny odvádzaný vzduch sa môže použiť na nahradenie sekundárneho ohrevu primárneho systému s odvádzaným vzduchom. Hoci je nastavenie pomeru primárneho a sekundárneho odvádzaného vzduchu o niečo menej citlivé ako nastavenie sekundárneho tepla, systém so sekundárnym odvádzaným vzduchom sa všeobecne uznáva ako opatrenie na úsporu energie klimatizácie v malých a stredných mikroelektronických čistiacich dielňach.

Ako príklad si vezmime čistú dielňu pre mikroelektroniku podľa normy ISO triedy 6, s plochou čistej dielne 1 000 m2 a výškou stropu 3 m. Parametre interiérového dizajnu sú teplota tn = (23 ± 1) ℃, relatívna vlhkosť φn = 50 % ± 5 %; návrhový objem privádzaného vzduchu je 171 000 m3/h, doba výmeny vzduchu je približne 57 h-1 a objem čerstvého vzduchu je 25 500 m3/h (z toho objem procesného odpadového vzduchu je 21 000 m3/h a zvyšok je objem unikajúceho vzduchu s pozitívnym tlakom). Citeľné tepelné zaťaženie v čistej dielni je 258 kW (258 W/m2), pomer teplo/vlhkosť klimatizácie je ε = 35 000 kJ/kg a teplotný rozdiel odvodného vzduchu z miestnosti je 4,5 ℃. V tomto čase je primárny objem odvodného vzduchu
Toto je v súčasnosti najbežnejšie používaná forma čistiaceho systému klimatizácie v čistých priestoroch mikroelektronického priemyslu. Tento typ systému možno rozdeliť do troch hlavných typov: AHU+FFU; MAU+AHU+FFU; MAU+DC (suchá cievka) +FFU. Každý z nich má svoje výhody a nevýhody a vhodné umiestnenie. Úspora energie závisí najmä od výkonu filtra, ventilátora a ďalších zariadení.

1) Systém AHU+FFU.

Tento typ systémového režimu sa používa v mikroelektronickom priemysle ako „spôsob oddelenia fázy klimatizácie a čistenia“. Môžu nastať dve situácie: jedna je, že klimatizačný systém pracuje iba s čerstvým vzduchom a upravený čerstvý vzduch nesie všetku tepelnú a vlhkostnú záťaž čistej miestnosti a slúži ako doplnkový vzduch na vyváženie odvádzaného vzduchu a pretlaku z čistej miestnosti, tento systém sa tiež nazýva systém MAU+FFU; druhá je, že samotný objem čerstvého vzduchu nestačí na uspokojenie potrieb chladiacej a tepelnej záťaže čistej miestnosti, alebo preto, že čerstvý vzduch sa spracováva z vonkajšieho stavu na špecifický entalpický rozdiel rosného bodu požadovaného zariadenia, ktorý je príliš veľký a časť vnútorného vzduchu (ekvivalent vratného vzduchu) sa vracia do klimatizačnej jednotky, zmieša sa s čerstvým vzduchom na tepelnú a vlhkostnú úpravu a potom sa posiela do plénového priestoru prívodu vzduchu. Zmiešaný so zvyšným vratným vzduchom z čistej miestnosti (ekvivalentom sekundárneho vratného vzduchu) vstupuje do jednotky FFU a potom sa posiela do čistej miestnosti. V rokoch 1992 až 1994 druhý autor tohto článku spolupracoval so singapurskou spoločnosťou a viedol viac ako 10 postgraduálnych študentov, ktorí sa zúčastnili na návrhu spoločného americko-hongkonského podniku SAE Electronics Factory, ktorý zaviedol tento druhý typ systému čistenia klimatizácie a vetrania. Projekt má čistú miestnosť triedy ISO 5 s rozlohou približne 6 000 m2 (z toho 1 500 m2 bolo zmluvne zadaných Japonskou atmosférickou agentúrou). Klimatizačná miestnosť je usporiadaná rovnobežne so stranou čistej miestnosti pozdĺž vonkajšej steny a iba v blízkosti chodby. Potrubia čerstvého vzduchu, odpadového vzduchu a vratného vzduchu sú krátke a usporiadané hladko.

2) Schéma MAU+AHU+FFU.

Toto riešenie sa bežne vyskytuje v mikroelektronických závodoch s rôznymi požiadavkami na teplotu a vlhkosť a veľkými rozdielmi v tepelnom a vlhkostnom zaťažení, pričom úroveň čistoty je tiež vysoká. V lete sa čerstvý vzduch ochladzuje a odvlhčuje na pevný bod parametra. Zvyčajne je vhodné upravovať čerstvý vzduch do priesečníka izometrickej entalpickej čiary a čiary relatívnej vlhkosti 95 % čistej miestnosti s reprezentatívnou teplotou a vlhkosťou alebo čistej miestnosti s najväčším objemom čerstvého vzduchu. Objem vzduchu v MAU sa určuje podľa potrieb každej čistej miestnosti na doplnenie vzduchu a distribuuje sa do AHU každej čistej miestnosti potrubím podľa požadovaného objemu čerstvého vzduchu a mieša sa s určitým vnútorným spätným vzduchom na tepelnú a vlhkostnú úpravu. Táto jednotka nesie všetku tepelnú a vlhkostnú záťaž a časť novej reumatickej záťaže čistej miestnosti, ktorú obsluhuje. Vzduch upravený každou AHU sa posiela do plena privádzaného vzduchu v každej čistej miestnosti a po sekundárnom zmiešaní s vnútorným spätným vzduchom sa posiela do miestnosti jednotkou FFU.

Hlavnou výhodou riešenia MAU+AHU+FFU je, že okrem zabezpečenia čistoty a pozitívneho tlaku zaisťuje aj rôzne teploty a relatívne vlhkosti potrebné pre výrobu každého procesu v čistej miestnosti. Avšak často kvôli počtu inštalovaných AHU zaberajú priestor vo veľkej miestnosti, čerstvý vzduch, odvod vzduchu a potrubia prívodu vzduchu v čistej miestnosti sa križujú a zaberajú veľký priestor, čo je zložitejšie pri rozmiestnení a údržbe a správe, preto nie sú potrebné žiadne špeciálne požiadavky, aby sa zabránilo ich používaniu.