1 .引言

　　隨著科技的進(jìn)步和產(chǎn)品技術(shù)的不斷提升以及中對(duì)外開(kāi)放的入，大批的外資企業(yè)在中設(shè)立其制造基地，特別是近年來(lái)半導(dǎo)體行業(yè)的大舉進(jìn)入，其全新的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境溫、濕度、潔凈度的較高要求，需要我們提供一個(gè)比較有效且比較低能耗的空調(diào)系統(tǒng)，特別需要有低濕度的空調(diào)環(huán)境保證。

　　目前，空氣除濕主要有四種方式，通風(fēng)除濕、冷卻除濕、液體吸濕劑除濕和固體吸附劑除濕。在空調(diào)除濕系統(tǒng)中，冷卻除濕和固體吸附劑除濕是主要手段。冷卻除濕在環(huán)境對(duì)濕度要求不是很高(RH>60～65%)的條件下，效果還是比較好，性能穩(wěn)定且能耗也比較低，目前應(yīng)用比較廣泛。但在生產(chǎn)環(huán)境對(duì)濕度要求較高( RH=45±5%)的地方，采用冷卻除濕就明顯是不經(jīng)濟(jì)的。采用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)，將不受空氣露點(diǎn)影響，且除濕量大，特別適用于低濕條件下，但如果全部除濕僅采用固態(tài)吸附原理的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)進(jìn)行，由于其再生耗能量也比較大，此種方案也不是zui經(jīng)濟(jì)的。鑒于轉(zhuǎn)輪除濕和冷卻除濕各有所長(zhǎng)，將其化組合，各取所長(zhǎng)，互補(bǔ)所短，會(huì)更好的發(fā)揮其效能。

　　2 .在半導(dǎo)體行業(yè)中的濕度要求

　　半導(dǎo)體的生產(chǎn)工廠要在全年四季的氣候條件下，生產(chǎn)車間內(nèi)部要求維持穩(wěn)定的環(huán)境，特別是對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度、空氣潔凈度、氣流組織，壓力平衡等多個(gè)空調(diào)參數(shù)都提出了嚴(yán)格的要求。有別于其他的恒溫恒濕環(huán)境系統(tǒng)的要求，由于電子產(chǎn)品對(duì)靜電的敏感性和高濕度環(huán)境對(duì)其品質(zhì)的影響，其對(duì)濕度的精度提出了嚴(yán)格要求，對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的配置，則要求系統(tǒng)同時(shí)具備夏季除濕的功能和冬季加濕的功能。

　　一般的，半導(dǎo)體生產(chǎn)行業(yè)的溫濕度條件為：T=22±2℃，RH=45±5% ;而對(duì)于這個(gè)溫濕度要求，傳統(tǒng)上經(jīng)常采用冷凍除濕+后加熱/制冷的方式進(jìn)行處理，并取得了一定成果。但這種方式卻存在著一個(gè)致命問(wèn)題，冷熱的抵消和能耗的巨大浪費(fèi)，特別是由于半導(dǎo)體行業(yè)的大新風(fēng)，大排風(fēng)系統(tǒng)、生產(chǎn)環(huán)境為大空間潔凈環(huán)境以及目前許多廠主要集中分布在華南和華東地區(qū)的特殊情況，使得這個(gè)問(wèn)題十分突出。

　　因此，在zui新的許多半導(dǎo)體廠房的空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)始使用新風(fēng)通過(guò)新風(fēng)機(jī)組(冷卻除濕)和轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)聯(lián)合處理濕度、溫度而后通過(guò)后空調(diào)機(jī)組處理的組合方式， 達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)溫、濕度要求，并取得了顯著收益。

　　3 .工程實(shí)例

　　3.1設(shè)計(jì)條件及要求：

　　a、 室內(nèi)要求： T=22 ± 2℃ ; RH=50±5% ; TL=11.5℃; d=8g/kg ;

　　b、 潔凈別： 10K (10000);

　　c 、體積： S=2000m2 ; H=2.8m ;

　　d 、工作人員： 30名，車間無(wú)工藝濕負(fù)荷;

　　e 、新風(fēng)量： 9500m3/h ;

　　f 、送風(fēng)量： 120000m3/h ，壓 5~10PA ;

　　g 、室外環(huán)境條件： T=35℃; RH=70% ; d=25g/kg ;

　　3.2空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及缺點(diǎn) ：

　　a 、方案 A ： 新風(fēng)機(jī)組(MAHU)+ 組合式空氣處理機(jī)組(AHU)，其空氣處理過(guò)程如下：

　　新風(fēng)過(guò)濾經(jīng)表冷處理后與房間回風(fēng)混合，再經(jīng)表冷器處理到機(jī)器露點(diǎn)(TL=12℃)后再加熱至送風(fēng)溫度(T=18.5℃)后，統(tǒng)一送風(fēng)到車間。

　　分析如下：由于車間內(nèi)部的露點(diǎn)溫度為 11.5℃，并且設(shè)計(jì)條件中車間內(nèi)無(wú)其他工藝濕負(fù)荷。根據(jù)這種條件，我們假定車間內(nèi)部沒(méi)有任何產(chǎn)濕量，則需要送風(fēng)露點(diǎn)和車間相同為11.5℃，這時(shí)對(duì)于新風(fēng)和回風(fēng)達(dá)到11.5℃露點(diǎn)所需要的冷量為：

　　新風(fēng)冷負(fù)荷： 95001.2(101.2-32.2)/3600=162Kw; (新風(fēng)預(yù)冷至 18℃，95%)

　　回風(fēng)冷負(fù)荷： 1200001.2(44-33)/3600=440 Kw

　　總計(jì)： 162+440=602Kw ;

　　而在處理空氣露點(diǎn)溫度達(dá)到車間露點(diǎn)溫度后，需要進(jìn)行加熱補(bǔ)償，以保證送風(fēng)溫度的要求，這時(shí)所需要的再熱量為：

　　再熱負(fù)荷： 1200001.2(39.8-33)/3600=272Kw

　　總能耗為： 冷：602 Kw.

　　熱： 272 Kw.

　　從上述分析和計(jì)算可得出，能耗抵消為：272Kw

　　但實(shí)際上，車間內(nèi)部由于人員的工作，維護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外的水蒸汽分壓力差以及車間門的開(kāi)啟等因素，車間內(nèi)不可避的存在濕負(fù)荷，這就要求送風(fēng)露點(diǎn)溫度應(yīng)略低于車間內(nèi)部露點(diǎn)溫度，這會(huì)導(dǎo)致更大的冷熱能耗抵消。

　　一般的，由于新風(fēng)的焓值非常高，無(wú)法通過(guò)新風(fēng)表冷器直接將新風(fēng)冷卻到11℃露點(diǎn)溫度。所以經(jīng)常采用新風(fēng)和回風(fēng)混合后，再表冷器處理的方法進(jìn)行操作。

　　同時(shí)，這種空調(diào)系統(tǒng)不僅要求在夏季可以同時(shí)滿足制冷(控溫和除濕)和供熱(滿足濕度要求)功能;并要求在某些過(guò)渡季節(jié)甚至冬季同樣需要開(kāi)啟制冷機(jī)組，目的僅僅是除濕(對(duì)新風(fēng)進(jìn)行降溫除濕)。而后再通過(guò)后加熱補(bǔ)償?shù)姆绞?，重新控制室?nèi)的溫度要求，浪費(fèi)了大量的能源。更為嚴(yán)重的是，在某些情況下，后加熱的配置量往往偏低，特別是后加熱器采用電加熱時(shí)，這種情況更為常見(jiàn)。這時(shí)的空氣因無(wú)法得到足夠高的送風(fēng)溫度而導(dǎo)致車間內(nèi)部的相對(duì)濕度偏高，這種情況下，要求制冷機(jī)組需要將送風(fēng)露點(diǎn)(溫度)進(jìn)一步降低，而在送風(fēng)露點(diǎn)下降時(shí)，溫度隨之下降從而導(dǎo)致車間內(nèi)部的濕度無(wú)法得到嚴(yán)格保證。

　　對(duì)于制冷機(jī)組，需要將空氣處理到11℃露點(diǎn)溫度，因此要求冷水溫度一般為5～10℃。但在這種工況下，制冷機(jī)組的效率也往往會(huì)有所衰減，從而需要配置較大容量的制冷設(shè)備，引起初投資的增加。

　　b .方案B ：新風(fēng)機(jī)組(MAHU) + 轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組(Dehumidifier) + 組合式空氣處理機(jī)組(AHU)，其空氣處理過(guò)程如下：

　　新風(fēng)過(guò)濾，經(jīng)過(guò)新風(fēng)表冷器，一般處理到 18 ℃露點(diǎn)，之后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)進(jìn)行等焓除濕(空氣露點(diǎn)為 4℃，d=5.2g/kg ，T=42℃);除濕后的干熱空氣再和回風(fēng)混合后(T=23.5 ℃ , d=7.9 g/kg)，通過(guò)后表冷器進(jìn)行干工況降溫處理到送風(fēng)溫度(18.5 ℃)，送風(fēng)到車間。能耗為：

　　新風(fēng)表冷冷負(fù)荷： 95001.2(101.2-50)/3600=162Kw

　　除濕機(jī)能耗： 125Kw

　　后空調(diào)冷負(fù)荷： 1200001.21.005(23.5-18.5)/3600=201Kw

　　總能耗為： 冷： 363Kw.

　　熱： 125Kw.

　　c .方案比較：

　　除濕方式

　　傳統(tǒng)冷凍除濕 + 后加熱系統(tǒng)

　　轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)系統(tǒng)

　　新風(fēng)表冷能耗

　　162Kw

　　162Kw

　　后表冷器能耗

　　440Kw

　　201Kw

　　電加熱能耗

　　272Kw

　　125Kw

　　總能耗 ( 折算為電能 )

　　383.8Kw

　　193Kw

　　由上述分析和計(jì)算可得出，使用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的冷凍除濕機(jī)+后加熱器方式，能耗節(jié)約為45%左右。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)可以將新風(fēng)進(jìn)一步除濕干燥，以抵消車間的其他室內(nèi)濕負(fù)荷，尤其是在系統(tǒng)初期調(diào)試及房間發(fā)熱量不足(即生產(chǎn)開(kāi)工不足)期間，這種系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠，安全性更好，完全可以滿足半導(dǎo)體潔凈車間全天候的生產(chǎn)要求。

　　4 .轉(zhuǎn)輪與冷卻聯(lián)合式除濕空調(diào)系統(tǒng)的特性

　　杭井轉(zhuǎn)輪與冷卻聯(lián)合除濕空調(diào)系統(tǒng)，就是將具有冷熱交換的冷卻除濕循環(huán)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)輪除濕相結(jié)合，利用制冷系統(tǒng)的吸熱除濕進(jìn)行前期除濕，而利用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)進(jìn)行度除濕。冷卻除濕在一定的范圍內(nèi)除濕效果好，且性能穩(wěn)定，但當(dāng)濕度要求較低時(shí)，冷卻除濕的能力明顯下降，此時(shí)選用轉(zhuǎn)輪與冷卻聯(lián)合除濕系統(tǒng)，可以達(dá)到很好的效果。冷卻除濕作為前期除濕，突出了冷卻除濕機(jī)高露點(diǎn)工況下能耗低的特點(diǎn)，利用轉(zhuǎn)輪除濕進(jìn)行度除濕，突出了轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)低溫低濕條件下，不受露點(diǎn)限制且除濕量大的點(diǎn)。

　　5 .結(jié)論

　　在低濕環(huán)境條件下，杭井采用轉(zhuǎn)輪與冷凍聯(lián)合式除濕空調(diào)系統(tǒng)具有僅冷卻除濕機(jī)不可比擬的越性。