淺談電子整流二極管硅芯片潔凈車間的節能設計方案

隨著國民經濟的快速增長，我國能源需求增長較快，一些地區甚至發生了不同程度的能源緊張局面，同時能源的過度使用又會帶來不同程度的環境污染。因此節約能源成為我國經濟可持續發展的重要戰略之一。提高潔凈室的節能技術水平，是我們需要研究和探討的課題。采用節能型電子潔凈車間的設計，為社會節約等多的能源，在保證產品質量的前提下為用戶帶來更大的經濟效益，是凈化工程設計、制造及裝配行業發展的必然趨勢，文章作者就在電子二極管過芯片潔凈車間設計過程中采用的節能設計方法與效果評價做一些探討，為凈化工程行業的節能設計提供一些有益的參考，以利于行業節能設計技術的提高和發展。 
　　關鍵詞：電子潔凈車間；節能設計；

　　1 概述 
　　在現代整流電子二極管硅芯片生產制造的工廠中，生產線需要一個潔凈的環境，才能保證硅芯片產品質量，這也是整流二極管硅芯片生產制造的最基本的條件之一。在這種環境下，加工車間內的空氣中的一定空間范圍內的空氣中的有害空氣、微粒子、細菌等污染物得以凈化排除，同時凈化工程系統將保證潔凈生產線制造車間內的潔凈度、溫濕度、壓力、氣流分布與氣流速度噪音、振動及靜電、照明、整潔度、規范性控制在產品工藝要求的范圍內。 
　　文章作者通過參加某個電子二極管硅芯片潔凈車間的設計、安裝與調試的實例及平時積累的工作經驗，并結合國內外同行在在電子二極管硅芯片潔凈車間節能設計技術的經驗的基礎上，對潔凈室系統的工程的節能設計、制造及安裝調試方面進行分析，提供了較為先進的設計方法，做出了較為合理的分析與評價。 
　　電子二極管硅芯片潔凈車間，亦稱為無塵室或潔凈室。它的主要功能就是將電子二極管硅芯片制造環境空氣中的有害細菌、有害氣體、有害微粒子等的污染物排除，并將制造車間內的氣流速度與氣流分布、濕度、溫度、潔凈度、室內壓力、噪音分貝、機械振動及照明、靜電控制在某一需求的范圍內，同時潔凈室設計還可以保證生產車間內的生產線整齊規范，有利于產品的現場管理，使電子二極管硅芯片產品能在一個較好的環境中生產、制造和儲存，有利于保證產品質量，提高產品性能。 
　　電子潔凈車間所需能量消耗很大，為一般空調系統的5～10倍。所以電子潔凈車間的節能設計及采用節能型新材料、新設備、新技術、新工藝，為電子芯片制造廠降低能耗，是當前電子潔凈室行業發展的方向，也是凈化工程設計先進性重要的衡量指標之一。 
　　2 電子整流二極管硅芯片潔凈車間的節能設計方法及評價 
　　2.1 采用新型保溫材料 
　　采用EPS隔熱夾芯板。該板是用高強度粘接劑，把內外兩層彩色鋼板與自熄型聚苯乙烯泡沫板加壓、加熱復合而成的新型建筑板材。該種新型板材由底材、化學轉化層、鋅層、底漆、正面漆、保護膜等結構組成，具有熱傳導慢、保溫效果好等特點，有利于電子潔凈車間的節能降耗。 
　　2.2 主要用能設備采用新型的節能設備 
　　一是空氣處理機組的送風機組采用后彎機翼型的風機，保證有足夠高的送回風壓頭。只有在這種大風量，大壓頭的情況下，潔凈車間用的空氣處理機組的漏風率才會越低，才能節省的能源就越多，運行費用就越低，產品的成本會有所下降，提高電子產品制造商的社會效益和經濟效益。 
　　二是電機變頻用在風機上，當環境需要較小的風量時刻，電機會降低速度，風機的耗能跟轉速的1.7次方成正比，所以電機的轉距會急劇下降，節能效果明顯，較一般調速電機提高節能效率在8%以上。電機變頻用在風機上，當環境需要較小的風量時刻，電機會降低速度，風機的耗能跟轉速的1.7次方成正比，所以電機的轉距會急劇下降，節能效果明顯。我們知道，交流電動機調速系統變頻調速是通過改變輸入到交流電機電源的頻率，一般為50赫茲，根據系統的要求，通過自動控制手段，使輸入頻率控制在20～50赫茲之間，從而達到調節交流電動機轉速及降低能耗的目的。本凈化工程項目電子整流二極管硅芯片潔凈車間的通風技術屬于流體輸送，它的介質是空氣。根據流體力學的基本定律可知：風機的流量與其轉速成正比，壓力與其轉速的平方成正比，風機的軸功率與風機轉速的立方成正比。當風機轉速降低時，風機的軸功率所需的電功率也相應降低。本設計方案就是通過調速方式改變風機風量，當實際風量下降一半時，即：假如轉速N2/N1降低1/2，則功率P2/P1=1/8，由于軸功率（耗電）與轉速的三次方成正比，因此可節電8%的效果（在不考慮其它因素的情況下）。凈化工程系統有許多設備在凈化設備運行中有40%的時間都是負荷不滿或運行時有峰谷時間現象存在，在我們設計這套系統時，按照我們以前的慣例，就是采用交流電動機恒速傳動的設計方案運行，靠控制風門的大小來調節風機，或者是靠閥門調節的泵類設備，這種設計方案實踐證明使用效率較低，消耗大量的能源。因此我們采用了交流電動機變頻調速控制系統。 
　　三是照明選用節能效果好的LED燈，LED燈消耗能量較同光效的白熾燈減少80%左右，較一般節能燈減少40%左右。 
　　2.3 采用新的節能技術 
　　一是采用余熱回收利用技術。電子潔凈車間內的溫度，夏季比室外空氣溫度低，冬季比室外空氣溫度高，我們在排氣系統設計時應用了熱管熱交換器，該交換器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小等優點，采用該交換器回收余熱，作為室外的預冷及預熱。此種設計方案在實際應用中，作為電子潔凈車間廢熱回收和工藝過程中熱能利用的節能設備，取得了顯著的節能效果。 
　　二是采用高效率的風機過濾機組。簡稱FFU（Fan Filter Unit），該機組過濾后的潔凈空氣在整個出風面以0.45M/S±20%的風速勻速送出，工作效率大于45%以上。用以取代傳統潔凈室風量循環系統中的大型可變距軸流風機或空調箱系統。 
　　三是整個凈化工程的電力系統采用高、低壓及負載側并聯進相電容器，提高系統功率因數，改善電功率，提高有效功率，減少耗能。因為配電容量不足時，電能負載加大，電壓降亦大，形成電壓不足、電能及發光使用效率降低，造成能源的浪費，這種方案的使用有利于凈化工程系統的節能。 
　　3 結束語 
　　潔凈室技術在我國起步較晚，但發展十分迅速。應用也十分廣泛，除了文章所說的電子行業，還有精密機械加工及裝配、汽車及汽車零部件制造、食品加工、航空航天、實驗室、生物制藥、化妝品、印刷包裝、光學光電、文物庫房行業等等。而對于潔凈室的能耗又是整個不同行業產品生產和制造過程中的主要用能工程，所以做好潔凈車間的節能設計尤為重要，是衡量一項凈化工程項目先進性的重要指標，也是我國潔凈室設計發展的方向。 
　　電子潔凈室節能設計涉及采用的節能型材料、設備、技術、工藝等，同時涉及到潔凈室系統的制造加工、安裝調試，過程控制的好與差都有可能給節能帶來不同的效果，同時凈化工程項目的實施者還應為客戶做好操作培訓，為用戶提供良好的服務，才能保證整個凈化工程的節能效果，創造較好的經濟效益和社會效益。