1、工程概況

本工程地處上海，為改造項目，原廠房已與2010年建成，為普通單層廠房，建筑平面尺寸為85m×35m，層高為13.5m高，現(xiàn)根據(jù)業(yè)主需求改造為潔凈廠房（以光刻機為主設(shè)備），潔凈度：ISOClass6（1000級），設(shè)計潔凈車間區(qū)域為82m×30m，其余為設(shè)備用房。此次改造為滿足潔凈室密閉的要求，在原廠房內(nèi)四周增設(shè)一層庫板，庫板防火性能要求為耐火極限1.5小時。換鞋，更衣，風淋等輔助房間設(shè)置在緊貼廠房南邊的新建建筑內(nèi)；潔凈車間內(nèi)部的溫度、濕度要求見主要設(shè)計參數(shù)。

2、室內(nèi)外主要設(shè)計參數(shù)

潔凈車間室內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)：

全年室內(nèi)設(shè)計干球溫度：22℃±1℃；

全年室內(nèi)設(shè)計相對濕度：50±5%。

3、空調(diào)冷熱源、水系統(tǒng)設(shè)計及項目負荷參數(shù)

3.1工程冷熱源及水系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

本工程夏季冷源采用的是設(shè)置在動力中心的離心式冷水機組供冷，供回水溫度為7/12℃。

冬季采用的是設(shè)置在鍋爐房的燃氣鍋爐供熱，燃氣鍋爐出水溫度為90℃，回水溫度為60℃，通過板式換熱器提供空調(diào)熱水，供回水溫度為60/45℃。

車間內(nèi)干盤管水系統(tǒng)冷源由離心式冷水機組提供，經(jīng)水—水板式換熱器，提供14℃冷凍水，

回水溫度為18℃。車間工藝水系統(tǒng)冷源由離心式冷水機組提供，經(jīng)水—水板式換熱器，提供18℃冷凍水，回水溫度為28℃。

3.2潔凈車間冬、夏季節(jié)負荷

潔凈車間的負荷主要以滿足工藝設(shè)備生產(chǎn)為主，工人工作環(huán)境舒適為輔準則設(shè)計，在計算統(tǒng)計負荷量時以業(yè)主和設(shè)備廠家提供的參數(shù)為主。

3.2.1夏季負荷

潔凈車間干盤管冷負荷415kW；空調(diào)箱新風系統(tǒng)冷負荷2353kW；空壓機冷負荷：350kW（業(yè)主提供）；純水機房冷負荷350kW（業(yè)主提供）。

3.2.2冬季負荷

冬季負荷：空調(diào)箱新風系統(tǒng)負荷1598kW。

4、空調(diào)系統(tǒng)形式

微電子廠房的凈化主要是廠房內(nèi)的生產(chǎn)區(qū)域。根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，凈化等級為1000級，設(shè)計單向流的空調(diào)系統(tǒng)形式，本工程采用的是組合式空調(diào)機組（MAU處理新風）+干盤管（DCC處理回風）+FFU（高效送風口）空調(diào)系統(tǒng)形式；考慮設(shè)備高度及行車高度后，在整個生產(chǎn)區(qū)域上方7.95m的高度設(shè)置一個潔凈空腔，潔凈空腔高度為2m。在潔凈空腔上部設(shè)置設(shè)備平臺（原土建沒有，現(xiàn)新增），新風機組、排風風機、臭氧處理及其他設(shè)備均放置在設(shè)備平臺上。夏季：室外的新風經(jīng)過過濾及降溫除濕處理后，送入潔凈空腔。冬季：室內(nèi)的熱排風通過板式熱交換機組，預熱室外新風，經(jīng)過濾，加熱加濕處理后，送入潔凈空腔。送入潔凈空腔內(nèi)的新風與潔凈車間內(nèi)經(jīng)過干盤管處理的回風混合，由FFU送入潔凈車間。FFU的吸入口端設(shè)置中效過濾器，出口端設(shè)置高效過濾器。送入室內(nèi)的風通過架空地板的開孔，回到潔凈車間兩側(cè)的回風墻內(nèi)。

5、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

一般的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時按空調(diào)精度選定送風溫差，在根據(jù)余熱余濕計算送風量，而在潔凈空調(diào)系統(tǒng)中風量是根據(jù)壓差控制來確定的?！稘崈魪S房設(shè)計規(guī)范》（GB50073—2013）中規(guī)定“潔凈室（區(qū)）與周圍的空間必須維持一定的壓差。并按工藝要求決定維持正壓差或負壓差。不同等級的潔凈室之間的壓差不宜小于5Pa，潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的壓差不應小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差不應小于10Pa。

5.1本工程潔凈室新風量的設(shè)計

潔凈室內(nèi)的新鮮空氣量應取下列兩項中的最大值：

（1）補償室內(nèi)排風量和保持室內(nèi)正壓值所需新鮮空氣量之和

（2）保證供給潔凈室內(nèi)每人每小時的新鮮空氣量不下于40m³

本工程設(shè)備工藝排風按照業(yè)主提供的設(shè)備參數(shù)計算，業(yè)主提供潔凈車間的設(shè)備為：5臺6G-TFT光刻機；一臺008光配向設(shè)備；一條G4.5工藝線；生產(chǎn)設(shè)備人員約為80人。

5.1.16G—TFT光刻機五臺

根據(jù)業(yè)主提供的光刻機性能參數(shù)，每臺末端熱排風為300m3/min（業(yè)主要求滿負荷運行設(shè)計）；熱排風溫度≤60℃，5×300m³/min。

5.1.2008光配向設(shè)備；

末端熱排風：168m³/min；熱排風溫度≤100℃；臭氧排氣：16m³/min

5.1.3G4.5工藝線設(shè)備

5.2廠房新風量計算

廠房內(nèi)潔凈區(qū)域?qū)痈?.95m，面積為2100m²。根據(jù)上面敘述要求，本次設(shè)計廠房內(nèi)外壓差為10Pa時，氣密性好無外窗，滲漏換氣次數(shù)取1次/h，計算廠房滲漏量為：2100m²×7.95m×1次/h=16695m³/h。所以計算潔凈區(qū)域最小新風量為上述所有風量之和，計算約為121600m³/h，按此風量選擇新風處理機組。

5.2.1新風機組的設(shè)計選擇及冬季排風的熱回收根據(jù)上面計算，本次設(shè)計選擇組合式新風機組三臺放置在設(shè)備平臺上，兩用一備，每臺風量為65000m³/h，采用變頻控制。由于設(shè)備機臺排風溫度較高，夏季排風均直接排至室外，冬季排風預熱新風，采用兩臺全熱交換器，全熱交換器設(shè)置在設(shè)備平臺上面，每臺處理風量為60000m³/h。

5.2.2新風處理機組的裝置由各功能段組成

新風入口→初級過濾器→中級過濾器→一次加熱（冷卻）盤管→干蒸汽加濕（純水）→擋水板→二次加熱盤管→風機段→高效過濾器（出口）。新風經(jīng)處理后送至潔凈空腔內(nèi)。

5.3潔凈車間回風處理

本工程對于回風的方式前面已經(jīng)提到，送入室內(nèi)的風通過架空地板的開孔，回到潔凈車間兩側(cè)的回風墻內(nèi)。回風墻回至設(shè)備夾層，并在回風墻側(cè)設(shè)置干盤管（DCC），使室內(nèi)的回風全部經(jīng)過干盤管處理后，由風機送回至潔凈空腔內(nèi)。干盤管僅承擔室內(nèi)的顯熱負荷，用于末端裝置處理的空調(diào)水系統(tǒng)采用高溫水（供回水水溫為14℃/18℃，由制冷機組提供的冷水通過板式換熱器提供）。特別注意的是，由于生產(chǎn)設(shè)備本身重量偏重，結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計了很多的設(shè)備基礎(chǔ)平臺及出貨通道，車間地面剩余部分為高壓開孔地板，作為回風口，為保證回風品質(zhì)（回風風量以及回風風速），滿足室內(nèi)潔凈度要求，地板的開孔率不小于25%。

5.4潔凈空調(diào)系統(tǒng)風量設(shè)計

根據(jù)上面敘述要求，設(shè)計空調(diào)送風量如表3所示。

6、動力中心設(shè)計

整個廠區(qū)規(guī)劃設(shè)計一個動力中心，為整個廠區(qū)服務。動力中心內(nèi)設(shè)有冷熱源系統(tǒng)及空壓站、純水處理中心及氮氣供給中心。本項目僅僅為工程規(guī)劃第一期，總共規(guī)劃五期，后續(xù)一期一期啟用。本期涉及到的部分在此做一簡述。

6.1冷源

冷源來自動力中心的2臺500RT離心式冷水機組為本車間服務，制冷機組夏季提供7℃冷凍水，冷凍回水溫度為12℃。干盤管、空壓機（水冷式）及工藝冷水所需冷量均經(jīng)各自的板式換熱器提供。水泵及板式換熱器設(shè)置在機房內(nèi)，機房內(nèi)設(shè)置通風系統(tǒng)。冷卻塔直接設(shè)置在廠房外側(cè)，就近動力機房。冬季冷水機組不運行，空壓機所需的冷量有冷卻塔提供的水經(jīng)過板式換熱器供給。

6.2熱源

熱源采用的是燃氣鍋爐，燃氣由市政天然氣提供，廠區(qū)內(nèi)設(shè)有燃氣調(diào)壓站，經(jīng)調(diào)壓站的燃氣直接供至鍋爐房。燃氣鍋爐內(nèi)的一臺鍋爐為本期服務。鍋爐一次供回水溫度為90/60℃，通過板式換熱器提供工程用60/45℃的熱水。板式換熱器及輸送水泵均設(shè)置在鍋爐房內(nèi)，鍋爐房屋頂上設(shè)有膨脹水箱，補水來自純水處理中心，鍋爐房均按規(guī)范要求設(shè)置平時通風及事故排風系統(tǒng)。

6.3空氣壓縮系統(tǒng)

空壓站產(chǎn)生的壓縮空氣提供給生產(chǎn)工藝，按照車間內(nèi)6G—TFT光刻機和1條工藝線的需求且同時使用系數(shù)為1考慮，即總用氣負荷為27.61Nm³/min，最大用氣壓力為0.65MPa，壓力露點≤-40℃，無油，含塵粒徑≤0.01μm。根據(jù)業(yè)主提供的參數(shù)，空壓機房內(nèi)兩臺水冷無油螺桿空壓機為本期服務，一臺變頻（排氣量為：24.4m³/min），一臺定頻（排氣量為：24.6m³/min），同時設(shè)置微熱吸附式干燥機、過濾器及儲氣罐，儲氣罐容積為5m³。水冷式空壓機需要的冷量由動力中心的制冷機組提供。空壓機房采用自然通風換氣，在外墻上設(shè)置百葉窗。

6.4真空系統(tǒng)

根據(jù)業(yè)主提供的工程需求，按車間內(nèi)6G—TFT光刻機和1條工藝線的需求且同時使用系數(shù)為1考慮，即總用氣負荷為2m³/min，極限壓力為20kPa，真空泵房內(nèi)設(shè)置2臺油潤滑旋片真空泵（一用一備）和一個2m³的真空罐，以及相應閥門和控制裝置附件。根據(jù)工程需求設(shè)計真空泵房最終抽氣規(guī)模為：總抽氣速率≥2m³/min，真空泵入口工作壓力為20kPa。

6.5液氮站供氣系統(tǒng)

根據(jù)業(yè)主提供的工程需求，按車間內(nèi)6G—TFT光刻機和1條工藝線的需求且同時使用系數(shù)為1考慮，即總用氣負荷為0.47Nm³/min，最大用氣壓力為0.65MPa，選用液氮儲罐容積為5m³，且最大連續(xù)供氣時間為五天，業(yè)主要求采用租賃一套移動式氮氣供應裝置，并就近安裝在車間綠化帶內(nèi)露天設(shè)置。

7.6純水系統(tǒng)

純水系統(tǒng)由專業(yè)廠家設(shè)計，此處不敘述。本工程的冬季加濕及鍋爐補水均有純水機房提供。

8、結(jié)論

通過對微電子潔凈廠房的分析設(shè)計，提醒設(shè)計工程人員只有對潔凈室內(nèi)工藝設(shè)備了解清楚，積極配合工藝、建筑、結(jié)構(gòu)、電氣以及給排水等各專業(yè)，才能做到設(shè)計合理，做出優(yōu)秀的、滿足生產(chǎn)要求的項目工程。