CN106225071B - 一种双循环温湿度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于控制技术领域，提供了一种双循环温湿度控制系统，净化厂房内包括多个净化车间，且在净化厂房顶部包括上夹层；双循环温湿度控制系统中包括新风机组、多个风机过滤单元以及多个干管盘，其中，新风机组设置在净化厂房外侧、与净化厂房上夹层连接，风机过滤单元设置于净化厂房顶部、设于上夹层下部，干管盘设置于净化车间外技术夹层顶部、与净化厂房上夹层连接；新风机组对新风进行处理之后送入上夹层中，净化车间中的回风通过技术夹层上的干盘管进入上夹层中并与处理后的新风进行混合，混合气体经过风机过滤单元再进入净化车间中，该系统精度较高，可达温度±0.5℃、湿度±3％RH。

Description

一种双循环温湿度控制系统

技术领域

本发明属于控制技术领域，尤其涉及一种双循环温湿度控制系统。

背景技术

随着IC(Integrated Circuit，集成电路)电路行业的迅猛发展，集成电路的集成度逐步提高，对掩模制版行业的要求越加严格。影响掩模制版工艺的环节较多，除了设备本身的工艺水平需要达到生产所需要求以外，温湿度控制成为决定工艺水平的关键因素。

近几年净化厂房温湿度控制领域得到快速发展，空调系统构造方式不断改变，控制理论和方法不断创新。掩模行业的净化厂房的温湿度控制相比一般的电子行业净化厂房有着严格的要求，需精密控制温湿度的基准值，并限定在其基础上的波动范围。

目前半导体集成电路行业常用的模式为：新风机组(Make-up Air Unit，简称MAU)+循环风机(Recycled Air Handling Unit，简称RCU)+高效过滤器(High EfficiencyParticulate Air Filter，简称HEPA)。其中，室外的气流经过MAU，的粗过滤、加热、降温、加湿及去湿等方式进行处理后送往净化厂房上夹层(静压箱)，同时房间的回风也通过回风夹道进入静压箱，回风与新风混合后送入RCU，混合气体经过RCU机组的冷热处理后送人末端HEPA风口。该系统的湿度由MAU控制，温度由RCU调节。但是，因室内人员数量、设备发热量等因素导致回风的气流的温湿度波动较大，造成混合送风的温湿度控制精度较低，一般此类型系统控制精度为：温度±1～±2；湿度±5％RH～±10％RH，且该系统的风量较大，设备占地和功耗较大，运行成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种双循环温湿度控制系统，实现净化厂房内温湿度更加精确的控制。

本发明提供的技术方案如下：

一种双循环温湿度控制系统，净化厂房内包括多个净化车间，且在净化厂房顶部包括上夹层；所述双循环温湿度控制系统中包括新风机组、多个风机过滤单元以及多个干管盘，其中，新风机组设置在净化厂房外侧、与净化厂房上夹层连接，风机过滤单元设置于净化厂房顶部、设于上夹层下部，干管盘设置于净化车间外技术夹层顶部、与净化厂房上夹层连接；

新风机组对新风进行处理之后送入上夹层中，净化车间中的回风通过技术夹层上的干盘管进入上夹层中并与处理后的新风进行混合，混合气体经过风机过滤单元再进入净化车间中。

进一步优选地，所述新风机组中包括：所述新风机组中包括：新风段、初效过滤段、第一中效过滤段、预热段、预冷段、水洗加湿段、再冷段、再热段、风机段、第二中效过滤段以及高效过滤段。

进一步优选地，所述净化车间内包括水冷空调盘管、电加热器、加湿器、循环风机以及多个风机过滤单元，其中，

所述多个风机过滤单元于净化车间顶部、设于净化车间上夹层的下部；水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机设于净化车间外部；

混合气体经过水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机进入净化车间上夹层，净化车间中的回风经过水冷空调盘管、电加热器以及加湿器进入净化车间上夹层与处理后的混合气体再混合；再混合气体经过风机过滤单元再进入净化车间中。

进一步优选地，所述加湿器为纯水超声加湿器。

进一步优选地，所述净化车间内还包括分别与水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机连接的PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制系统，所述PLC控制系统采集净化车间内的空气参数进行逻辑运算，控制水冷空调盘管、电加热器和加湿器的负荷以及控制循环风机的送风量。

进一步优选地，所述水冷空调盘管采用冷冻水型制冷方式控制与之连接的积分水阀的开度；和/或，

所述电加热器采用多级制热的方式调节气体温度；和/或，

所述加湿器采用比例加湿方式控制与之连接的加湿电磁阀的开度。

本发明提供的双循环温湿度控制系统，其有益效果在于：

在本发明提供的双循环温湿度控制系统中，室外新风经过新风机组的加热、降温、加湿、去湿和多层过滤的处理，气流达到预定的温湿度和洁净度；之后，再通过高压风机送入净化厂房上夹层(静压箱)，同时净化车间中的回风通过回风夹道(技术夹层)内的干盘管降温、去湿处理送入净化厂房上夹层与经新风机组处理后的新风混合，混合气体再经过风机过滤单元加压、超高效过滤后送入净化间。该系统精度较高，可达温度±0.5℃、湿度±3％RH(Relative Humidity，相对湿度)。另外，系统具有新风量较小、占地空间小、整机功率小的特点，且系统设备的运行和维护费用较少。

再有，在本发明提供的双循环温湿度控制系统中，采用密封的小室(净化车间)，进风侧采用一次原系统的送风，即进风的气体的参数为温度±0.5℃、湿度±3％RH，独立净化车间内配套水冷空调盘管、纯水超声波加湿器和循环风机等设备，通过PLC控制系统采集室内空气参数进行逻辑计算，控制送风量、水冷空调、电加热器和加湿器负荷，从而达到温湿度更加精密的控制，使净化车间内达到温度±0.1℃、湿度±1％RH。

最后，本发明提供的双循环温湿度控制系统广泛应用于纺织、烟草、化纤、纸张和电子等行业领域。

附图说明

图1为本发明中双循环温湿度控制系统结构示意图；

图2为本发明中新风机组示意图；

图3为本发明中室内系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细说明。需要说明的是，下面描述的本发明的特定细节仅为说明本发明用，并不构成对本发明的限制。根据所描述的本发明的教导作出的任何修改和变型也在本发明的范围内。

如图1所示为本发明提供的双循环温湿度控制系统的原理图，从图中可以看出，在该净化厂房内包括多个净化车间，且在净化厂房顶部包括上夹层；双循环温湿度控制系统中包括新风机组、多个风机过滤单元以及多个干管盘，其中，新风机组设置在净化厂房外侧、与净化厂房上夹层连接，风机过滤单元设置于净化厂房顶部、设于上夹层下部，干管盘设置于净化车间外技术夹层顶部、与净化厂房上夹层连接。在工作过程中，室外新风经过新风机组的加热、降温、加湿、去湿和多层过滤的处理，气流达到预定的温湿度和洁净度；之后，再通过高压风机送入净化厂房上夹层(静压箱)，同时净化车间中的回风通过回风夹道(技术夹层)内的干盘管降温、去湿处理送入净化厂房上夹层与经新风机组处理后的新风混合，混合气体再经过风机过滤单元加压、超高效过滤后送入净化间。具体，在该系统中，新风机组负责控制净化间的湿度、干盘管控制净化间的湿度、风机过滤单元负责空气循环和洁净度维持。因新风机组控制送风的露点温度，且净化车间内回风在与新风混合前已由干盘管处理到固定温湿度状态，这样混合气体的温湿度就很容易达到净化车间的要求。

更具体来说，如图2所示，在该新风机组中包括：新风段A、初效过滤段、第一中效过滤段(具体图示中初效过滤段和第一中效过滤段使用附图标记B表示)、预热段C(通过预热盘管实现)、预冷段D(通过预冷盘管实现)、水洗加湿段E(通过喷淋实现)、再冷段F(通过再冷盘管实现)、再热段G(通过再热盘管实现)、风机段H(通过送风管实现)、第二中效过滤段以及高效过滤段(具体图示中第二中效过滤段和高效过滤段使用附图标记I表示)，且新风机组温湿度控制以露点温度优先，根据不同季节工况对问题进行控制，如，使送风气流参数控制在温度15℃、露点温度为7℃。

在一个具体实施例中，当室外新风露点温度≤9.6℃时，该双循环温湿度控制系统自动转为冬季工况；当新风露点温度>9.6℃时，双循环温湿度控制系统自动转为夏季工况。

具体，在冬季工况中：室内湿度由新风机组控制。设定新风机组中新风经过喷淋段(即上述水洗加湿段)之后的温度为11.3℃，具体，当温度高于11.3℃时，热水预热盘管电动二通阀开小，当温度低于11.3℃时，则动作相反。另外，根据新风机组再冷段之后的露点温度来控制再冷盘管电动阀，当温度高于9.6℃时，再冷盘管电动二通阀开大，当温度低于9.6℃时，则动作相反。设定新风机组送风管内温度为16.5℃，当温度高于16.5℃时，再热盘管电动二通阀开小，当温度低于16.5℃时，则动作相反。可见，在该过程中，室外新风处理过程包括：热水加热、喷淋加湿、冷却去湿、热水加热以及风机升温，最后送入静压箱。

在夏季工况中：室内湿度由新风机组控制。设定新风机中新风经过组喷淋段(即上述水洗加湿段)之后的温度为11.3℃，当温度高于11.3℃时，冷冻水预冷盘管电动二通阀开大，当温度低于11.3℃时，则动作相反。另外，根据新风机组再冷段之后的露点温度来控制再冷盘管电动阀，当温度高于9.6℃时，再冷盘管电动二通阀开大，当温度低于9.6℃时，则动作相反。设定新风机组送风管内温度为16.5℃，当温度高于16.5℃时，再热盘管电动二通阀开小，当温度低于16.5℃时，则动作相反。要注意的是，在夏季工况中，预热盘管不工作。可见，在该过程中，室外新风处理过程包括：冷却去湿、喷淋洗涤、冷却去湿、再热以及风机升温，最后送入静压箱。

更进一步来说，如图3所示，净化车间(任意密闭小室)内包括水冷空调盘管、电加热器、加湿器、循环风机以及多个风机过滤单元，其中，多个风机过滤单元于净化车间顶部、设于净化车间上夹层的下部；水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机设于净化车间外部。在工作过程中，经过新风机组、风机过滤单元处理过后的混合气体(即一次原系统送风)作为室内系统的输入，即该混合气体依次经过水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机10进入净化车间上夹层，净化车间中的回风经过水冷空调盘管、电加热器以及加湿器(如图示水冷空调盘管、电加热器以及加湿器统称20)进入净化车间上夹层与处理后的混合气体再混合；再混合气体经过风机过滤单元再进入净化车间中，以此实现净化车间内气体的二次循环，从而提高净化车间内温湿度的控制。在一个具体实施例中，上述加湿器为纯水超声加湿器；且室内布满风机过滤单元，过滤效率为0.12μm@99.99995％，气流采用上送下回的垂直流方式。

更具体来说，在该系统中，净化车间内还包括一室内系统，分别与水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机连接的PLC控制系统，该PLC控制系统采集净化车间内的空气参数进行逻辑运算，控制水冷空调盘管、电加热器和加湿器的负荷以及控制循环风机的送风量。该系统的风量大，送风焓差小，室内控制的温湿度均；且具有一定的除湿能力，在保证温湿度的前提下，送风量尽可能维持较大的开度。

另外，在该室内系统中，具备高精密温湿度传感器，该温湿度传感器的准确度和精度较高，一般要求传感器的精度为：温度±0.1℃(在23±2℃时)、湿度±1％RH。且重复性：优于0.5％RH和0.1℃；稳定性：每年优于1.0％RH和0.1℃。

再有，在该室内系统中，水冷空调盘管采用冷冻水型制冷方式控制与之连接的积分水阀的开度。在一个具体实施例中，该水冷空调盘管内运行的是7℃的冷冻水，控制室内系统通过对温湿度的计算来控制积分水阀的开度，完成温湿度的无级调节，实现了温湿度的精密控制。电加热器采用多级制热的方式调节气体温度，具体根据温差投入不同加热组数。加湿器采用比例加湿方式控制与之连接的加湿电磁阀的开度，调整加适量。

以上通过分别描述每个过程的实施场景案例，详细描述了本发明，本领域的技术人员应能理解。在不脱离本发明实质的范围内，可以作修改和变形。

Claims (3)

1.一种双循环温湿度控制系统，其特征在于，净化厂房内包括多个净化车间，且在净化厂房顶部包括上夹层；所述双循环温湿度控制系统中包括新风机组、多个风机过滤单元以及多个干管盘，其中，新风机组设置在净化厂房外侧、与净化厂房上夹层连接，风机过滤单元设置于净化厂房顶部、设于上夹层下部，干管盘设置于净化车间外技术夹层顶部、与净化厂房上夹层连接；

新风机组对新风进行处理之后送入上夹层中，净化车间中的回风通过技术夹层上的干盘管进入上夹层中并与处理后的新风进行混合，混合气体经过风机过滤单元再进入净化车间中；

所述新风机组中包括：新风段、初效过滤段、第一中效过滤段、预热段、预冷段、水洗加湿段、再冷段、再热段、风机段、第二中效过滤段以及高效过滤段；

新风机组温湿度控制以露点温度优先，根据不同季节工况对问题进行控制；当室外新风露点温度≤9.6℃时，该双循环温湿度控制系统自动转为冬季工况；当新风露点温度>9.6℃时，双循环温湿度控制系统自动转为夏季工况；

在冬季工况中：室内湿度由新风机组控制；设定新风机组中新风经过水洗加湿段之后的温度为11.3℃，则当温度高于11.3℃时，热水预热盘管电动二通阀开小，当温度低于11.3℃时，则动作相反；另外，根据新风机组再冷段之后的露点温度来控制再冷盘管电动阀，当温度高于9.6℃时，再冷盘管电动二通阀开大，当温度低于9.6℃时，则动作相反；设定新风机组送风管内温度为16.5℃，当温度高于16.5℃时，再热盘管电动二通阀开小，当温度低于16.5℃时，则动作相反；该过程中，室外新风处理过程包括：热水加热、喷淋加湿、冷却去湿、热水加热以及风机升温，最后送入静压箱；

在夏季工况中：室内湿度由新风机组控制；设定新风机中新风经过水洗加湿段之后的温度为11.3℃，当温度高于11.3℃时，冷冻水预冷盘管电动二通阀开大，当温度低于11.3℃时，则动作相反；另外，根据新风机组再冷段之后的露点温度来控制再冷盘管电动阀，当温度高于9.6℃时，再冷盘管电动二通阀开大，当温度低于9.6℃时，则动作相反；设定新风机组送风管内温度为16.5℃，当温度高于16.5℃时，再热盘管电动二通阀开小，当温度低于16.5℃时，则动作相反；要注意的是，在夏季工况中，预热盘管不工作；该过程中，室外新风处理过程包括：冷却去湿、喷淋洗涤、冷却去湿、再热以及风机升温，最后送入静压箱；

所述净化车间内包括水冷空调盘管、电加热器、加湿器、循环风机以及多个风机过滤单元，其中，

所述多个风机过滤单元于净化车间顶部、设于净化车间上夹层的下部；水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机设于净化车间外部；

混合气体经过水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机进入净化车间上夹层，净化车间中的回风经过水冷空调盘管、电加热器以及加湿器进入净化车间上夹层与处理后的混合气体再混合；再混合气体经过风机过滤单元再进入净化车间中；

所述净化车间内还包括分别与水冷空调盘管、电加热器、加湿器以及循环风机连接的PLC控制系统，所述PLC控制系统采集净化车间内的空气参数进行逻辑运算，控制水冷空调盘管、电加热器和加湿器的负荷以及控制循环风机的送风量。

2.如权利要求1所述的双循环温湿度控制系统，其特征在于，所述加湿器为纯水超声加湿器。

3.如权利要求1所述的双循环温湿度控制系统，其特征在于，

所述水冷空调盘管采用冷冻水型制冷方式控制与之连接的积分水阀的开度；和/或，

所述电加热器采用多级制热的方式调节气体温度；和/或，

所述加湿器采用比例加湿方式控制与之连接的加湿电磁阀的开度。

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