浅谈电子整流二极管硅芯片洁净车间的节能设计方案

随着国民经济的快速增长，我国能源需求增长较快，一些地区甚至发生了不同程度的能源紧张局面，同时能源的过度使用又会带来不同程度的环境污染。因此节约能源成为我国经济可持续发展的重要战略之一。提高洁净室的节能技术水平，是我们需要研究和探讨的课题。采用节能型电子洁净车间的设计，为社会节约等多的能源，在保证产品质量的前提下为用户带来更大的经济效益，是净化工程设计、制造及装配行业发展的必然趋势，文章作者就在电子二极管过芯片洁净车间设计过程中采用的节能设计方法与效果评价做一些探讨，为净化工程行业的节能设计提供一些有益的参考，以利于行业节能设计技术的提高和发展。 
　　关键词：电子洁净车间；节能设计；

　　1 概述 
　　在现代整流电子二极管硅芯片生产制造的工厂中，生产线需要一个洁净的环境，才能保证硅芯片产品质量，这也是整流二极管硅芯片生产制造的最基本的条件之一。在这种环境下，加工车间内的空气中的一定空间范围内的空气中的有害空气、微粒子、细菌等污染物得以净化排除，同时净化工程系统将保证洁净生产线制造车间内的洁净度、温湿度、压力、气流分布与气流速度噪音、振动及静电、照明、整洁度、规范性控制在产品工艺要求的范围内。 
　　文章作者通过参加某个电子二极管硅芯片洁净车间的设计、安装与调试的实例及平时积累的工作经验，并结合国内外同行在在电子二极管硅芯片洁净车间节能设计技术的经验的基础上，对洁净室系统的工程的节能设计、制造及安装调试方面进行分析，提供了较为先进的设计方法，做出了较为合理的分析与评价。 
　　电子二极管硅芯片洁净车间，亦称为无尘室或洁净室。它的主要功能就是将电子二极管硅芯片制造环境空气中的有害细菌、有害气体、有害微粒子等的污染物排除，并将制造车间内的气流速度与气流分布、湿度、温度、洁净度、室内压力、噪音分贝、机械振动及照明、静电控制在某一需求的范围内，同时洁净室设计还可以保证生产车间内的生产线整齐规范，有利于产品的现场管理，使电子二极管硅芯片产品能在一个较好的环境中生产、制造和储存，有利于保证产品质量，提高产品性能。 
　　电子洁净车间所需能量消耗很大，为一般空调系统的5～10倍。所以电子洁净车间的节能设计及采用节能型新材料、新设备、新技术、新工艺，为电子芯片制造厂降低能耗，是当前电子洁净室行业发展的方向，也是净化工程设计先进性重要的衡量指标之一。 
　　2 电子整流二极管硅芯片洁净车间的节能设计方法及评价 
　　2.1 采用新型保温材料 
　　采用EPS隔热夹芯板。该板是用高强度粘接剂，把内外两层彩色钢板与自熄型聚苯乙烯泡沫板加压、加热复合而成的新型建筑板材。该种新型板材由底材、化学转化层、锌层、底漆、正面漆、保护膜等结构组成，具有热传导慢、保温效果好等特点，有利于电子洁净车间的节能降耗。 
　　2.2 主要用能设备采用新型的节能设备 
　　一是空气处理机组的送风机组采用后弯机翼型的风机，保证有足够高的送回风压头。只有在这种大风量，大压头的情况下，洁净车间用的空气处理机组的漏风率才会越低，才能节省的能源就越多，运行费用就越低，产品的成本会有所下降，提高电子产品制造商的社会效益和经济效益。 
　　二是电机变频用在风机上，当环境需要较小的风量时刻，电机会降低速度，风机的耗能跟转速的1.7次方成正比，所以电机的转距会急剧下降，节能效果明显，较一般调速电机提高节能效率在8%以上。电机变频用在风机上，当环境需要较小的风量时刻，电机会降低速度，风机的耗能跟转速的1.7次方成正比，所以电机的转距会急剧下降，节能效果明显。我们知道，交流电动机调速系统变频调速是通过改变输入到交流电机电源的频率，一般为50赫兹，根据系统的要求，通过自动控制手段，使输入频率控制在20～50赫兹之间，从而达到调节交流电动机转速及降低能耗的目的。本净化工程项目电子整流二极管硅芯片洁净车间的通风技术属于流体输送，它的介质是空气。根据流体力学的基本定律可知：风机的流量与其转速成正比，压力与其转速的平方成正比，风机的轴功率与风机转速的立方成正比。当风机转速降低时，风机的轴功率所需的电功率也相应降低。本设计方案就是通过调速方式改变风机风量，当实际风量下降一半时，即：假如转速N2/N1降低1/2，则功率P2/P1=1/8，由于轴功率（耗电）与转速的三次方成正比，因此可节电8%的效果（在不考虑其它因素的情况下）。净化工程系统有许多设备在净化设备运行中有40%的时间都是负荷不满或运行时有峰谷时间现象存在，在我们设计这套系统时，按照我们以前的惯例，就是采用交流电动机恒速传动的设计方案运行，靠控制风门的大小来调节风机，或者是靠阀门调节的泵类设备，这种设计方案实践证明使用效率较低，消耗大量的能源。因此我们采用了交流电动机变频调速控制系统。 
　　三是照明选用节能效果好的LED灯，LED灯消耗能量较同光效的白炽灯减少80%左右，较一般节能灯减少40%左右。 
　　2.3 采用新的节能技术 
　　一是采用余热回收利用技术。电子洁净车间内的温度，夏季比室外空气温度低，冬季比室外空气温度高，我们在排气系统设计时应用了热管热交换器，该交换器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点，采用该交换器回收余热，作为室外的预冷及预热。此种设计方案在实际应用中，作为电子洁净车间废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备，取得了显著的节能效果。 
　　二是采用高效率的风机过滤机组。简称FFU（Fan Filter Unit），该机组过滤后的洁净空气在整个出风面以0.45M/S±20%的风速匀速送出，工作效率大于45%以上。用以取代传统洁净室风量循环系统中的大型可变距轴流风机或空调箱系统。 
　　三是整个净化工程的电力系统采用高、低压及负载侧并联进相电容器，提高系统功率因数，改善电功率，提高有效功率，减少耗能。因为配电容量不足时，电能负载加大，电压降亦大，形成电压不足、电能及发光使用效率降低，造成能源的浪费，这种方案的使用有利于净化工程系统的节能。 
　　3 结束语 
　　洁净室技术在我国起步较晚，但发展十分迅速。应用也十分广泛，除了文章所说的电子行业，还有精密机械加工及装配、汽车及汽车零部件制造、食品加工、航空航天、实验室、生物制药、化妆品、印刷包装、光学光电、文物库房行业等等。而对于洁净室的能耗又是整个不同行业产品生产和制造过程中的主要用能工程，所以做好洁净车间的节能设计尤为重要，是衡量一项净化工程项目先进性的重要指标，也是我国洁净室设计发展的方向。 
　　电子洁净室节能设计涉及采用的节能型材料、设备、技术、工艺等，同时涉及到洁净室系统的制造加工、安装调试，过程控制的好与差都有可能给节能带来不同的效果，同时净化工程项目的实施者还应为客户做好操作培训，为用户提供良好的服务，才能保证整个净化工程的节能效果，创造较好的经济效益和社会效益。