CN111829103A - 分布式节能型恒温洁净室 - Google Patents

分布式节能型恒温洁净室 Download PDF

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Abstract

本发明公开了分布式节能型恒温洁净室，包括高精度恒温洁净区，内部放置高精度恒温要求的设备，其顶部与洁净室顶部之间为上技术夹层，上技术夹层内设置空调内机和除湿机，高精度恒温洁净区顶部上表面设置风机过滤机组FFU，紧靠高精度恒温洁净区两侧同时设置普通恒温洁净区或紧靠一侧设置普通恒温洁净区、对侧预留为夹道回风腔，普通恒温洁净区内部放置洁净度要求低的热源设备，普通恒温洁净区顶部和侧壁均设置气流流通的回风口。该洁净室温控精度更高，可到±0.01℃，控温效果好，成本低，能耗低，节省占地面积。

Description

分布式节能型恒温洁净室
技术领域
本发明涉及洁净室，特别涉及分布式节能型恒温洁净室。
背景技术
洁净室(Clean Room)，亦称超净间、无尘室、无尘车间、洁净厂房，是指在一定空间范围内将空气中的微粒子、有害气体、细菌等污染物减少到规定指标以下，并将室内的温度、洁净度、室内压强、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内而特别设计的房间，即不论外在空气条件如何变化，其室内均能维持原先所设定要求的洁净度及温湿度等性能。洁净环境是半导体、电子行业等生产的重要保证，也是超快激光实验室等科研实验室的基础条件。随着半导体和激光行业的发展，生产和科研都对环境性能提出了更高的要求，如更高的洁净度、超高精度的温湿度控制、合理的压力分布、更加节能降噪等，因此，如何设计这样的超净生产/科研环境成为亟待解决的问题。空气净化行业是个大风量、高能耗、高成本的系统性工程。通常净化空气行业采用净化空调机组集中式送风，经过初、中、高三级过滤后，通过管道送至各个洁净室。由于洁净室的特殊要求，净化空调机组必须同时满足洁净室的洁净度和温湿度的需求，且要求净化空调机组的风量必须优先满足洁净度要求。现有的洁净空调机组送风量是第一考虑因素，由风量来确定空调机组的送风温差，导致净化空调机组风量很大，从而引起整个空调制冷系统的电耗偏高。
现有的洁净室不仅能耗高，在空间的利用率上也比较低。洁净室建造费用高昂，而为洁净室提供动力和辅助支持的区域占用了宝贵的占地面积，空调机组需要一定的占地面积，而且回风井的设计通常要求宽度大于60厘米，按现有技术的支持区所占面积通常超过总面积的30％，亦即厂房/实验室中可用于生产/实验操作的洁净室面积在厂房/实验室占地面积中的比例低于70％，因此，单位洁净面积的建造和运行成本偏高。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供洁净度高、温度控制好、面积利用率高的分布式节能型恒温洁净室。
技术方案：本发明提供一种分布式节能型恒温洁净室，包括高精度恒温洁净区，内部放置高精度恒温要求的设备，其顶部与洁净室顶部之间为上技术夹层，上技术夹层内设置空调内机和除湿机，高精度恒温洁净区顶部上表面设置风机过滤机组FFU，紧靠高精度恒温洁净区两侧同时设置普通恒温洁净区或紧靠一侧设置普通恒温洁净区、对侧预留为夹道回风腔，普通恒温洁净区内部放置洁净度要求低的热源设备，普通恒温洁净区顶部和侧壁均设置供气流流通的回风口。
进一步地，当紧靠一侧设置普通恒温洁净区时，高精度恒温洁净区顶部设置出风夹层，出风夹层位于上技术夹层内，出风夹层的顶板安装风机，底板安装高效过滤器。
进一步地，所述高效过滤器位于出风夹层内。
进一步地，所述空调内机为分体空调机内机。
进一步地，所述高精度恒温洁净区的控温精度达±0.01℃，洁净度达十级。
本发明的洁净室，控温通过普通分体变频空调实现，不仅控温精度更高，而且电耗比净化空调机组显著减低。同时，分体空调内机集成在上技术夹层，不占用地面面积，使厂房/实验室的有效工作面积比例显著提高。而且，通过分布式设计，使一部分洁净工作区域既充当洁净工作区，又同时是回风通道，节省了至少60厘米的回风井空间，并且在气流组织和温度控制上更加科学、合理，能达到更高的洁净度和温湿度控制精度。通过风机和空调配合使用，可以根据洁净区内各区域的实际需要设定空调的功率、风机设置方式，可调节洁净区内不同区域的压力分布、温湿度等，同时使洁净区具有更高洁净度，降低了运行费用，改善了工作环境，为生产和科学研究提供了超净环境。
有益效果：本发明恒温洁净区域的温控精度更高，可到±0.01℃。空调系统不占用地面面积，不需要回风井，提高了洁净室的有效面积利用率。洁净室系统的初装成本和系统能耗显著降低。出风更均匀，温度的空间均匀性更好。洁净室工作区域的噪音更低，系统有冗余设计。
附图说明
图1为实施例1的侧视图；
图2为实施例1的俯视图；
图3为实施例2的侧视图；
图4为实施例3的侧视图。
具体实施方式
实施例1：双边分布式热源间的洁净室
参见图1、2，本实施例的洁净室包括一个高精度恒温洁净区10，控温精度可达±0.01℃，洁净度可达百级甚至十级；在高精度恒温洁净区，放置对温度控制精度和洁净度要求极高的设备11，例如光学实验室的激光器。在高精度恒温洁净区的两侧，设置普通恒温洁净区20，控温精度±1℃，洁净度为千级或者百级；放置对温度控制精度和洁净度要求稍低的热源设备21，这些设备是较大的热源。所以，这样的布置就是分布式的洁净室设计，普通恒温洁净区20的区域既是恒温洁净工作区域，又同时是回风通道，省去了单独的回风井。同时，由于较大热源设备被放置到了普通恒温洁净区20，其气流方向决定了风从高精度恒温洁净区10区域通过回风口22进来，从顶部23上的回风口进入到上技术夹层30，热源设备21设备产生的热量被回风气流带入到了上技术夹层30，在上技术夹层30被空调内机31和除湿机33调温调湿，再经过风机过滤机组FFU32出风口进入到高精度恒温洁净区10。这种分布式的设计既节省了空间，又避免设备产生的热量对高精度恒温洁净区10区域的温度造成波动。高精度恒温洁净区10区域和普通恒温洁净区20区域可通过设备门连通。高精度恒温要求的设备11和热源设备21之间如有连接的需求，可在隔墙上设置穿墙孔。
一个厂房/实验室的温度能否维持稳定，和空调的配置、外界环境、实验室动态工作环境释放的热量有关。所以本发明的设计方式可以热源设备21释放的热量进入上技术夹层30，而不给高精度恒温洁净区10区域带来温度波动，可以实现区域非常高的控温精度(±0.01℃)。
除此以外，本实施例还有冗余和节能的设计。同样的制冷量需求，传统洁净室采用恒温恒湿净化空调机组，而本实施例采用若干个分体变频空调。这样的设计，一方面是冗余，在一台空调有问题的时候，其他空调正常工作，可以保证整个洁净室系统的正常运行；二是节能，因为冬季外界环境温度低，所以洁净室所需制冷量也低，这时候可以通过关闭其中1台或几台空调，只保留最小数量的空调，即可满足整个洁净室的制冷需求。由于采用变频空调，根据季节可以多档控制致冷量输出，达到节约能耗的目的；据估算，一个60平米的洁净间，本发明的洁净间可以比传统的恒温恒湿空调的洁净间节约电费约5-10万元/年。
实施例2：单边分布式热源间的洁净室
参见图3，本实施例与实施例1的区别之处在于：紧靠高精度恒温洁净区10一侧设置普通恒温洁净区20，在普通恒温洁净区20的对侧设置夹道回风腔40，回风从回风口22进入，从夹道回风腔40回到上技术夹层30。这样的设计可以使回风对称均匀分布，使洁净室内部的气流为层流，而非湍流。夹道回风腔40的宽度为5厘米，比起传统的回风井(通常大于60厘米)节省了很多地面的面积，有效提高了地面的利用率。
实施例3：上技术夹层分布式设计的节能降噪洁净室
参见图4，基本设置与实施例2相似，在实施例2的基础上，对上技术夹层30进行分布式设计，达到进一步降低成本、节约能耗、提高性能指标(尤其是噪音隔离、气流均匀)的目的。在实验室/厂房层高允许的情况下，在上技术夹层30和高精度恒温洁净区23之间，进一步隔出一个出风夹层34，其高度可以是40厘米。出风夹层34的顶部固定风机35，下面固定风机过滤机组FFU32，经过上技术夹层30的空调内机31和除湿机33调温调湿后的空气，通过风机35进入到出风夹层34，在出风夹层34里充分混匀，通过高效过滤器36过滤后，向下吹向高精度恒温洁净区10。
通过风机和空调的配合使用，可以根据外界环境、洁净区内各区域的实际需要设定空调的功率、风机设置方式，因而可调节洁净区内不同区域的压力分布、温湿度等，同时使洁净区具有更高洁净度，降低了运行费用，改善了工作环境，为生产和科学研究提供了超净环境。
这种分布式上夹层的设计可以有三个优点：1.克服了传统的FFU的缺点，FFU是一个风机对应一个高效过滤器，本发明把风机和高效过滤器分开放置，风机的数量可以不等于高效过滤器数量，例如图3中，4个高效过滤器只需要2个风机，比传统的FFU方式少了2个风机，起到了节约风机(也节约了成本和能耗)的作用。2.和传统的FFU相比，降低了噪音，因为FFU(的风机)直接固定在吊顶上，而本发明的风机是固定在吊顶的再上一层的隔板上(也就是出风夹层的上顶板)，比FFU那种方式多了一层隔板以及一个空气缓冲层(出风夹层)，起到了降噪作用。3.由于风机出来的风，在出风夹层34可以充分的混匀，所以温度的空间均匀性更好，从高效过滤器吹出来的风更均匀。

Claims (5)

1.一种分布式节能型恒温洁净室，其特征在于：包括高精度恒温洁净区(10)，内部放置高精度恒温要求的设备(11)，其顶部(23)与洁净室顶部之间为上技术夹层(30)，上技术夹层(30)内设置空调内机(31)和除湿机(33)，高精度恒温洁净区(10)顶部(23)上表面设置风机过滤机组FFU(32)，紧靠高精度恒温洁净区(10)两侧同时设置普通恒温洁净区(20)或紧靠一侧设置普通恒温洁净区(20)、对侧预留为夹道回风腔(40)，普通恒温洁净区(20)内部放置洁净度要求低的热源设备(21)，普通恒温洁净区(20)顶部和侧壁均设置供气流流通的回风口(22)。
2.根据权利要求1所述的分布式节能型恒温洁净室，其特征在于：当紧靠一侧设置普通恒温洁净区(20)时，高精度恒温洁净区(10)顶部设置出风夹层(34)，出风夹层(34)位于上技术夹层(30)内，出风夹层(34)的顶板安装风机(35)，底板安装高效过滤器(36)。
3.根据权利要求1或2所述的分布式节能型恒温洁净室，其特征在于：所述高效过滤器(36)位于出风夹层(34)内。
4.根据权利要求1所述的分布式节能型恒温洁净室，其特征在于：所述空调内机(31)为分体空调机内机。
5.根据权利要求1所述的分布式节能型恒温洁净室，其特征在于：所述高精度恒温洁净区(10)的控温精度达±0.01℃，洁净度达十级。
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