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半导体无尘室温度及湿度控制过程及常见问题
2022-11-15 10:50
半导体洁净室厂房通常采用新风空调箱+风机过滤单元+干冷盘管的暖通空调系统，即新风空调箱MAU 将具有一定洁净等级和温湿度的新风送到洁净室的回风通道中，与循环回风进行混合后进入洁净室吊顶上方，通过风机过滤单元FFU 后进入洁净室生产区域，从而基本达到无尘室的温湿度、洁净度及正压度的要求。
温湿度处理过程
对空气单纯地加热或制冷(未达到饱和状态)过程，是含湿量保持不变的过程，即绝对湿度保持不变的过程。
湿空气经过盘管加热，温度升高而相对湿度下降；相反,对冷却过程，温度下降而相对湿度相应升高，因此我们可以得出，温度和相对湿度是两个不同方向的控制量，要使温湿度同时向相同的趋势变化， 则单纯靠加热/冷却过程是不能实现的。冷却去湿过程是湿空气经冷却达到饱和后继续制冷的过程,湿空气经过冷却盘管结露析出水滴从而降低了绝对湿度,起到去湿的作用。因而我们可以将空气处理过程分为加热、加湿、降温及降温去湿等四个过程。图1 中,横坐标为含湿量，即每千克空气所含有的水蒸量；纵坐标为摄氏温度。根据目标状态，绝对湿度线和目标温度线可以划分为四个控制区: Zone 1，Zone 2，Zone 3，Zone 4。
为了达到目标温湿度控制点，其对应的温湿度控制分区处理过程为：在Zone 1 的范围内，先降温去湿，再加热。在Zone 2 的范围内，先降温，再加湿。在Zone 3 的范围内，先加热，再加湿。在Zone4 的范围内，先降温去湿，再加热。
定义：D—控制对象含湿量，T—控制对象温度。
通常情况下， 对于设定值温度22+/-0.5℃，湿度45+/-3%RH 而言，Zone1 和Zone3 的情况比较多，即需要先降温去湿然后再加热或者先加热然后再加湿。
温湿度控制中的常见问题
在MAU 的温湿度处理过程中，为了解决除湿问题，通常采用湿度优先的方法，冷水阀主要用来除湿，同时也造成温度的下降，然后通过热水阀的再热，使温湿度均能达到所要求的值。这样的做法虽然可以满足设计要求，但在相当多的时候，冷热水阀使能量相互抵消，造成了能源的浪费。另外，如果进入洁净室的新风温度过高，将导致整个洁净室的热负荷加大，DCC 开度增大以抵消新风带来的热负荷；如果进入洁净室的新风的温度过低，将使得在DCC 开度为零时都无法达到环境温度的要求。根据统计数据，空调系统的能耗占整个半导体厂的能耗的30%－35%， 因此对空调设备进行优化控制，选择合理温湿度设定值，对提高整个洁净室温湿度控制的稳定性及节能具有重要的意义。
洁净室相对湿度控制
洁净室相对湿度的控制则由MAU出口新风湿度进行调节，将洁净室相对湿度测量值与相对湿度设定值进行比较，由此计算出所需要MAU出口新风相对湿度，其计算过程与温度设定值的计算过程类似， 然后配合MAU出口新风温度设定值，计算出MAU 的出口露点温度设定值， 由此来控制MAU出口的湿度。
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