介紹液晶顯示模塊（LCM）生產(chǎn)廠潔凈工程系統(tǒng)的設計，以夏季運行工況為例，介紹潔凈空調(diào)過濾器制冷系統(tǒng)中這些重要參數(shù)的確定。同大家一起回顧一下這個簡單而又非常重要的設計及計算過程,空氣過濾器高效空氣過濾器和凈化設備如全自動風淋室配套潔凈產(chǎn)品的選取。
1 工程概況
LCM(Liquid Crystal Module)，即液晶模塊，LCM工藝(Liquid CompositeMolding，復合材料液體成型工藝)，是指以RTM、RFI以及RRIM為代表的復合材料液體成型類技術。
液晶顯示模塊生產(chǎn)工廠主要包括前段和后段，前段即為COG邦定車間，COG（Chip OnGlass）即芯片被直接邦定在玻璃上，潔凈度不能低于1000級，否則IC容易短路和模塊不顯示；后段為裝配車間，即將LED和IC、液晶玻璃組合，從而形成手機的主要構(gòu)件，潔凈度不能低于10000級，局部還應設100級，否則界面會產(chǎn)生麻點，降低成品合格率。
2 工藝要求和空調(diào)設計參數(shù)
本工程位于深圳市寶安區(qū)某工業(yè)區(qū)，廠房東西朝向，共5層，本期工程位于3層，總建筑面積為880平方米，潔凈車間面積為500平方米（前段210平方，后段290），車間兩端分設兩座空氣處理機房和配電房，螺桿冷水機房設于屋頂，屋頂同時設空壓機房。
潔凈室內(nèi)工藝要求(23±1)℃，相對濕度(55±5)%，新風比為1/5，室內(nèi)微正壓5-10Pa，潔凈度ISO Class6級，工作區(qū)風速為≤0.25m/s，含塵（粒徑≥0.5μm）濃度≤35粒/L，前后段每班各50作業(yè)，每天2班操作，室內(nèi)余熱為150KW，即128970Kcal/h[1W=0.8598Kcal/h]，其中前段54167Kcal/h，后段74803Kcal/h，室內(nèi)余濕為15Kg/h（前后段各7.5Kg/h）。
深圳地區(qū)夏季空調(diào)干球溫度：35.5℃，濕球溫度：27.7℃，相對濕度：85%，大氣壓力：100450Pa，通風干球溫度：12℃；冬季空調(diào)干球溫度：6℃，相對濕度：75%，大氣壓力：101325Pa，通風干球溫度：11℃，大氣含塵濃度為≤5*105粒/L。
3 冷熱源設置
3.1冷源設置
本工程集中空調(diào)面積為500平方米，夏季總冷負荷150KW（通風系統(tǒng)的所有冷損耗按10%計算），空調(diào)面積冷負荷指標300W/m2,屋頂設47.8USRT惠州大金螺桿冷水機組（CUW50D5Y）1臺，供潔凈空調(diào)系統(tǒng)用冷水，制冷量為168KW，空調(diào)面積制冷機裝機容量336W/m2。冷水供回水溫度7℃/12℃，流量為23.6CMH，設水泵3臺，2用1備，并聯(lián)、定水量運行。樓頂平臺設CT-50RYODEN低噪音冷卻塔1臺，流量為39.24CMH，設冷卻水泵2臺，1用1備，并聯(lián)、定水量運行。
3．2熱源設置
本工程冬季計算熱負荷60KW，空調(diào)熱負荷指標120W/ m2。因園區(qū)禁止設置任何形式的鍋爐，且加熱功率也不大，用空壓機冷卻水加熱，雖清潔環(huán)保，因流量和溫度都不穩(wěn)定，對于這種要求較高的恒溫恒濕潔凈空調(diào)仍無法實現(xiàn)，經(jīng)商定選用電加熱方式供暖和加濕。電加熱器設于組合式空調(diào)器的加熱段中。
4 空氣潔凈處理
4．1空氣潔凈系統(tǒng)設置
根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝分段要求，將潔凈空調(diào)系統(tǒng)組織為2個全空氣系統(tǒng)、4個自循系統(tǒng)。COG邦定為1000級，設置全空氣系統(tǒng)JK1（AHU1）對其潔凈空調(diào)，系統(tǒng)風量35000CMH；裝配間為10000級，設置全空氣系統(tǒng)JK2（AHU2）對其潔凈空調(diào)，系統(tǒng)風量25000CMH，因局部裝配位要求100級，故設置4套風機和高效組成的空氣潔凈自循環(huán)系統(tǒng)。
4．2空氣潔凈技術處理
4.2.1空氣凈化設計：
由前述可以求得人員密度q為0.2人/m2,查文獻[3]中圖表得室內(nèi)單位容積發(fā)塵量G為1.2×104粒/（m3?min）,取室內(nèi)允許含塵濃度為35粒/L，初效過濾器ac為0.2，中效袋式過濾器效率為ag為0.4，為滿足室內(nèi)ISOclass6級潔凈水平，末端高效空氣過濾器的效率≥99.9%，所以末端過濾器應采用超高效空氣過濾器。綜上所述，空氣凈化采用初效、中效、高效三級過濾方案。
4.2.2潔凈區(qū)采用全空氣系統(tǒng)，濕空氣經(jīng)集中熱濕處理后，采用DDC變頻控制，自動送入房間。空氣凈化采用初效、中效、高效空氣過濾，高濾置于系統(tǒng)末端房間送風處。所有高低潔凈區(qū)通道均設置了全自動風淋室和貨淋室，以免塵埃通過人員和原料由低級潔凈區(qū)向高級潔凈區(qū)擴散。
4.2.3其氣流組織形式為：
房間空氣-回風口-回風管-新回風混合段-空調(diào)機組-送風段-送風管-送風口-房間；室外新風-空調(diào)機房-新回風風混合段-空調(diào)機組-送風段-送風管-送風口-房間；房間空氣-排風口-排風管-排風機-室外。
5 空氣的溫濕度調(diào)節(jié)
房間的溫、濕度調(diào)節(jié)由設置于組合式空調(diào)風柜中的表冷段和加熱段來實現(xiàn)。由于房間送風量大，為減少表冷器的空氣處理量，節(jié)約能源，采用了二次回風系統(tǒng)。若負擔多個房間的系統(tǒng)應將電加熱器分散設置在各房間的分支管中，冬季作為主熱源加熱空氣，夏季則作為精加熱器調(diào)節(jié)各個房間溫度。
5.1濕空氣熱濕處理過程：
（W+N）新回風混合→C→冷卻去濕→L→加熱→O→ε（熱濕比線）→N
5.2熱濕度負荷計算(以COG區(qū)為例)
1）室內(nèi)空氣熱濕比???????? ε=Q余/W余=54167/7.5=7200KJ/Kg
2）確定送風狀態(tài)點???????? ts=tn-Δt=23-8=15℃
3）確定機器^***??????????? ds=dn(與95%交點)
4）查找5個狀態(tài)點的參數(shù)值
室外空氣狀態(tài)W點：tw=35.5℃；Φw=85%
iw=117 KJ/Kg干空氣???? dw=31.5 g/Kg干空氣
室內(nèi)空氣狀態(tài)N點：tn=23℃；Φw=55%
in= 48kJ/Kg干空氣????? dn=10.0 g/Kg干空氣
混合C點：tc=25.5℃；Φc=78%
ic=63 kJ/Kg干空氣????? dc=14.8 g/Kg干空氣
送風S點：ts=15℃；Φs=85%
is=36 KJ/Kg干空氣?????? ds=8.5 g/Kg干空氣
^***L點：tl=10℃；Φl=95%
il=31KJ/Kg干空氣??????? dl=7.8g/Kg干空氣
5）確定滿足溫濕度要求送風量并校核換氣次數(shù)
（1）質(zhì)量送風量:G=Q余/（iN-iS）=54167/(48-36)=4514Kg/h
（2）體積送風量:L=4514/1.2=3760CMH
（3）校核換氣次數(shù)：
當空調(diào)精度要求為±1℃時，N≥5次/h
房間容積=210*2.6=546立方米
N=3760/546=6.885次/h≥5次/h
注：由前述得知，滿足潔凈室潔凈要求的體積送風量為35000CMH。
6）系統(tǒng)耗冷量: QL=G（ic-il）/3600=4514*(63-31)/3600=40.12KW，加上系統(tǒng)損失的10%，
實際耗冷量為：QL=40.12*1.10=44.13KW
7）冷媒水循環(huán)量? WL=3600*QL/4.19*5=158868/20.95=26669.2Kg/h=7583.2Kg/h=7.6t/h
8）加熱量及蒸氣用量???? Qj=G(is-il)=4514*(36-31)=22570KJ/h Qq=Qj/h=22570/2680=8.43Kg/h
9）表冷器的去濕量:??? Wq=G(dl-dc)/1000=4514*(7.8-14.8)/1000=-31.59Kg/h
6 防靜電設計
6.1靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，是正、負電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果，它是一種電能，其產(chǎn)生的過程為：接觸-電荷轉(zhuǎn)移-偶電層形成-電荷分離。
6．2摩擦起電和人體靜電是電子、微電子工業(yè)中的兩大危害源，但產(chǎn)生靜電并非危害所在，危害在于靜電積累及由此產(chǎn)生的靜電電荷放電，進而引起元器件的擊穿損害。
6．3靜電防護是一項系統(tǒng)工程，包括靜電的泄漏與耗散、靜電中和、靜電屏蔽與接地、增濕等
6．4本工程在靜電防護上設計了人體、設備、地板靜電的泄漏與耗散、靜電屏蔽與ESD接地。
在表面電阻、體積電阻、對地電阻的阻值上都有嚴格的限制與界定，此外，ESD接地的制做非常講究，在潛埋深度、金屬材料、降阻劑料搭配、連接導線線徑、同廠房間距等都有關系。
7 空調(diào)水系統(tǒng)
本工程采用閉式定水量定壓水系統(tǒng)。因系統(tǒng)較小，為方便調(diào)節(jié)，沒有設計集、分水器，系統(tǒng)共2個支環(huán)路，水系統(tǒng)采用異程式。冷卻水系統(tǒng)按常規(guī)設置，水泵并聯(lián)運行。
8 空調(diào)系統(tǒng)的自動控制
本工程霍尼威爾DDC恒溫恒濕控制系統(tǒng)，根據(jù)車間潔凈工藝需要，為保持潔凈空間穩(wěn)定的氣流形態(tài)，我司設計固定了送風量，同時為了簡化控制系統(tǒng)，也固定了一、二次回風比。
由于本工程對溫濕度的要求較高，夏季降溫、除濕均由表冷器實現(xiàn)，故采用了溫、濕度信號選擇控制的方式。在房間和送風管內(nèi)設置溫度傳感器，在回風管中設置濕度傳感器，由其中要求較大冷卻量的信號控制表冷器的冷凍水流量，再由房間溫度信號控制再熱量，使溫度達到設定值，比例積分閥選用海林產(chǎn)品。冬季加熱采用電加熱，加濕采用電極加濕，加熱量由房間溫度信號控制加熱器實現(xiàn)，加濕量則由回風管濕度信號控制電極加濕器的電動閥開關調(diào)節(jié)。
在通風管道通過防火分區(qū)處、防火墻出口處、沉降逢處等均設置防火閥、防火調(diào)節(jié)閥，并聯(lián)鎖了對應的風機。
9 工程設計心得
1）潔凈空調(diào)冷熱負荷的準確性非常重要，很多同仁喜歡采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)估算，沒錯，經(jīng)驗是實踐的結(jié)晶，對實踐起著重要的指導作用，但經(jīng)驗不能代替一切，對不同的建筑、室內(nèi)不同的層高、不同的生產(chǎn)環(huán)境、不同的周圍環(huán)境、不同的城市規(guī)劃要進行具體的分析；當然，我也不支持按教科書中的冷負荷系數(shù)法（按瞬時值疊加計算），那樣會耗費太大的精力，我建議冬季熱負荷按：外墻傳熱量、門窗傳熱量、屋頂傳熱量、通風換氣散熱量；夏季按外墻傳熱量、門窗傳熱量、屋頂傳熱量、通風換氣散熱量、通過門窗的太陽輻射熱、人體設備照明散熱進行平均值疊加估算，本人經(jīng)過無數(shù)次的試驗計算，盡管不十分精確，但計算出的結(jié)果與實際值之間的差距已是很小，對于大多數(shù)工程而言，這種計算結(jié)果是完全可以達到設計要求的。
2）在光電與顯示行業(yè)潔凈室工程項目中，靜電防護應該是繼濕度要求后的第二大重要指標，設計時別忘了人體靜電釋放和ESD的對地電阻要求。
3）許多人盲目簡化潔凈空調(diào)技術，他們認為潔凈與空調(diào)毫無技術可言，認為潔凈技術就是尼龍網(wǎng)加布兜；空調(diào)就更簡單，熱了就開大點，冷了就開小點，一點希奇也沒有。有的甚至認為，我們是廠家，我們不要理論，只管制造。我認為這些都是天大的笑話，他們只能鸚鵡學舌，永遠是個門外漢，他們的目的很明確，就是想要我們這些搞潔凈空調(diào)技術的人找不到工作。
4）最后就是老套話，接稿很急，錯誤在所難免，歡迎同行朋友批評指教。
10 參考文獻
[1] 陸耀慶,實用供熱空調(diào)設計規(guī)范,2007
[2] 電子工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范，(GB50472-2008)
[3] 清華大學主編.空氣調(diào)節(jié)(第二版)，北京建筑工業(yè)出版社，1986
