ระบบหมุนเวียนอากาศกลับสำหรับระบบปรับอากาศ

เวิร์กช็อปไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีพื้นที่ห้องคลีนรูมค่อนข้างเล็กและรัศมีของท่อส่งลมกลับจำกัดใช้ระบบส่งลมกลับสำรองของระบบปรับอากาศ ระบบนี้ยังใช้กันทั่วไปในห้องพักสะอาดในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น ยาและการดูแลทางการแพทย์ เนื่องจากปริมาณการระบายอากาศเพื่อตอบสนองข้อกำหนดของความชื้นในอุณหภูมิห้องที่สะอาดนั้นโดยทั่วไปจะน้อยกว่าปริมาณการระบายอากาศที่จำเป็นเพื่อให้ถึงระดับความสะอาด ดังนั้นความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างอากาศจ่ายและอากาศกลับจึงมีน้อย หากใช้แผนการอากาศกลับหลัก ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดสถานะอากาศจ่ายและจุดน้ำค้างของเครื่องปรับอากาศจะมีมาก จำเป็นต้องมีการทำความร้อนรอง ส่งผลให้ความร้อนเย็นชดเชยในกระบวนการบำบัดอากาศและใช้พลังงานมากขึ้น หากใช้แผนการอากาศกลับรอง อากาศกลับรองสามารถใช้แทนการทำความร้อนรองของแผนการอากาศกลับหลักได้ แม้ว่าการปรับอัตราส่วนอากาศกลับหลักและรองจะมีความละเอียดอ่อนน้อยกว่าการปรับความร้อนรองเล็กน้อย แต่แผนการอากาศกลับรองได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นมาตรการประหยัดพลังงานเครื่องปรับอากาศในเวิร์กช็อปทำความสะอาดไมโครอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและขนาดกลาง

ยกตัวอย่างห้องทำงานสะอาดไมโครอิเล็กทรอนิกส์ระดับ ISO คลาส 6 พื้นที่ห้องทำงานสะอาด 1,000 ตร.ม. ความสูงของเพดาน 3 ม. พารามิเตอร์การออกแบบภายในคืออุณหภูมิ tn = (23±1) ℃ ความชื้นสัมพัทธ์ φn = 50% ± 5% ปริมาตรอากาศที่จ่ายออกแบบคือ 171,000 ม.3/ชม. เวลาแลกเปลี่ยนอากาศประมาณ 57 ชม. และปริมาตรอากาศบริสุทธิ์คือ 25,500 ม.3/ชม. (ซึ่งปริมาตรอากาศที่ระบายออกจากกระบวนการคือ 21,000 ม.3/ชม. และส่วนที่เหลือคือปริมาตรอากาศรั่วไหลจากแรงดันบวก) โหลดความร้อนที่รับรู้ได้ในห้องทำงานสะอาดคือ 258 กิโลวัตต์ (258 วัตต์/ตร.ม.) อัตราส่วนความร้อน/ความชื้นของเครื่องปรับอากาศคือ ε = 35,000 กิโลจูล/กก. และความแตกต่างของอุณหภูมิของอากาศที่ไหลกลับในห้องคือ 4.5 ℃ ในขณะนี้ ปริมาตรอากาศที่ไหลกลับหลักของ
ปัจจุบันนี้ระบบปรับอากาศฟอกอากาศแบบใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในห้องสะอาดของอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ โดยระบบประเภทนี้สามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภทหลักๆ คือ AHU+FFU; MAU+AHU+FFU; MAU+DC (คอยล์แห้ง) +FFU แต่ละประเภทมีข้อดีข้อเสียและตำแหน่งที่เหมาะสม ผลการประหยัดพลังงานขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของตัวกรองและพัดลมและอุปกรณ์อื่นๆ เป็นหลัก

1) ระบบ AHU+FFU

โหมดระบบประเภทนี้ใช้ในอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์เป็น "วิธีแยกขั้นตอนการปรับอากาศและฟอกอากาศ" อาจมีสองสถานการณ์: หนึ่งคือระบบปรับอากาศจัดการกับอากาศบริสุทธิ์เท่านั้น และอากาศบริสุทธิ์ที่ผ่านการบำบัดจะรับภาระความร้อนและความชื้นทั้งหมดของห้องสะอาด และทำหน้าที่เป็นอากาศเสริมเพื่อสร้างสมดุลให้กับอากาศเสียและการรั่วไหลของแรงดันบวกของห้องสะอาด ระบบนี้เรียกอีกอย่างว่าระบบ MAU+FFU อีกประการหนึ่งคือปริมาณอากาศบริสุทธิ์เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการภาระความเย็นและความร้อนของห้องสะอาด หรือเนื่องจากอากาศบริสุทธิ์ได้รับการประมวลผลจากสถานะภายนอกจนถึงความแตกต่างของเอนทัลปีเฉพาะจุดน้ำค้างของเครื่องที่ต้องการนั้นมากเกินไป และอากาศภายในอาคารบางส่วน (เทียบเท่ากับอากาศกลับ) จะถูกส่งกลับไปยังหน่วยบำบัดเครื่องปรับอากาศ ผสมกับอากาศบริสุทธิ์เพื่อบำบัดความร้อนและความชื้น จากนั้นจึงส่งไปยังท่อรวมอากาศ เมื่อผสมกับอากาศกลับที่เหลือในห้องสะอาด (เทียบเท่ากับอากาศกลับรอง) จะเข้าสู่หน่วย FFU แล้วส่งไปยังห้องสะอาด ตั้งแต่ปี 1992 ถึง 1994 ผู้เขียนคนที่สองของบทความนี้ร่วมมือกับบริษัทแห่งหนึ่งในสิงคโปร์และนำนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจำนวนมากกว่า 10 คนเข้าร่วมในการออกแบบโรงงานอิเล็กทรอนิกส์ SAE ซึ่งเป็นกิจการร่วมค้าระหว่างสหรัฐอเมริกาและฮ่องกง ซึ่งใช้ระบบปรับอากาศและระบายอากาศแบบฟอกอากาศประเภทหลัง โครงการนี้มีห้องปลอดเชื้อระดับ ISO Class 5 ขนาดประมาณ 6,000 ตร.ม. (ซึ่ง 1,500 ตร.ม. ได้รับสัญญาจากหน่วยงานบรรยากาศของญี่ปุ่น) ห้องปรับอากาศจัดวางขนานกับด้านห้องปลอดเชื้อไปตามผนังด้านนอก และอยู่ติดกับทางเดินเท่านั้น ท่ออากาศบริสุทธิ์ อากาศเสีย และอากาศกลับสั้นและจัดวางอย่างราบรื่น

2) โครงการ MAU+AHU+FFU

โดยทั่วไปแล้ว โซลูชันนี้พบได้ในโรงงานไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีข้อกำหนดอุณหภูมิและความชื้นหลายแบบและมีความแตกต่างกันมากในการรับความร้อนและความชื้น และระดับความสะอาดยังสูงอีกด้วย ในฤดูร้อน อากาศบริสุทธิ์จะถูกทำให้เย็นลงและลดความชื้นจนถึงจุดพารามิเตอร์คงที่ โดยปกติแล้ว การบำบัดอากาศบริสุทธิ์จนถึงจุดตัดของเส้นเอนทัลปีไอโซเมตริกและเส้นความชื้นสัมพัทธ์ 95% ของห้องสะอาดที่มีอุณหภูมิและความชื้นที่เป็นตัวแทนหรือห้องสะอาดที่มีปริมาณอากาศบริสุทธิ์มากที่สุด ถือเป็นสิ่งที่เหมาะสม ปริมาณอากาศของ MAU จะถูกกำหนดตามความต้องการของห้องสะอาดแต่ละห้องเพื่อเติมอากาศ และจะกระจายไปยัง AHU ของห้องสะอาดแต่ละห้องด้วยท่อตามปริมาณอากาศบริสุทธิ์ที่ต้องการ และผสมกับอากาศกลับภายในอาคารบางส่วนเพื่อการบำบัดความร้อนและความชื้น หน่วยนี้รับภาระความร้อนและความชื้นทั้งหมดและส่วนหนึ่งของภาระรูมาติซึมใหม่ของห้องสะอาดที่ให้บริการ อากาศที่ได้รับการบำบัดโดย AHU แต่ละหน่วยจะถูกส่งไปยังท่อรวมอากาศจ่ายในห้องสะอาดแต่ละห้อง และหลังจากผสมรองกับอากาศกลับภายในอาคารแล้ว หน่วย FFU จะส่งอากาศเข้าไปในห้อง

ข้อดีหลักของโซลูชัน MAU+AHU+FFU คือ นอกจากจะรับประกันความสะอาดและแรงดันบวกแล้ว ยังรับประกันอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ที่แตกต่างกันซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตกระบวนการห้องสะอาดแต่ละกระบวนการอีกด้วย อย่างไรก็ตาม มักเกิดจากจำนวน AHU ที่ติดตั้ง ครอบครองพื้นที่ห้องมาก อากาศบริสุทธิ์ในห้องสะอาด อากาศกลับ ท่อจ่ายอากาศขวางกัน ครอบครองพื้นที่ขนาดใหญ่ การจัดวางยุ่งยากกว่า การบำรุงรักษาและการจัดการยากและซับซ้อนกว่า ดังนั้นจึงไม่มีข้อกำหนดพิเศษเท่าที่เป็นไปได้เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้งาน