Shema sekundarnog povratnog zraka za klima uređaj

Mikroelektronička radionica s relativno malom površinom čiste sobe i ograničenim radijusom kanala za povratni zrak koristi se za primjenu sekundarne sheme povratnog zraka u sustavu klimatizacije. Ova shema se također često koristi učiste sobeu drugim industrijama poput farmaceutske i medicinske skrbi. Budući da je volumen ventilacije potreban za zadovoljavanje zahtjeva temperature i vlažnosti čiste prostorije općenito daleko manji od volumena ventilacije potrebnog za postizanje razine čistoće, temperaturna razlika između dovodnog i povratnog zraka je mala. Ako se koristi primarni sustav povratnog zraka, temperaturna razlika između točke stanja dovodnog zraka i točke rosišta klima uređaja je velika, potrebno je sekundarno grijanje, što rezultira izravnim utjecajem hladne topline u procesu obrade zraka i većom potrošnjom energije. Ako se koristi sekundarni sustav povratnog zraka, sekundarni povratni zrak može se koristiti za zamjenu sekundarnog grijanja primarnog sustava povratnog zraka. Iako je podešavanje omjera primarnog i sekundarnog povratnog zraka nešto manje osjetljivo od podešavanja sekundarne topline, sekundarni sustav povratnog zraka široko je prepoznat kao mjera uštede energije klimatizacije u malim i srednjim mikroelektroničkim čistim radionicama.

Uzmimo za primjer čistu radionicu mikroelektronike ISO klase 6, površinu čiste radionice od 1000 m2, visinu stropa od 3 m. Parametri unutarnjeg dizajna su temperatura tn = (23±1) ℃, relativna vlažnost φn = 50%±5%; Projektirani volumen dovoda zraka je 171 000 m3/h, vrijeme izmjene zraka je oko 57 h-1, a volumen svježeg zraka je 25 500 m3/h (od čega je volumen ispušnog zraka iz procesa 21 000 m3/h, a ostatak je volumen propuštanja zraka s pozitivnim tlakom). Osjetno toplinsko opterećenje u čistoj radionici je 258 kW (258 W/m2), omjer topline i vlage klima uređaja je ε = 35 000 kJ/kg, a temperaturna razlika povratnog zraka u prostoriji je 4,5 ℃. U ovom trenutku, primarni volumen povratnog zraka
Ovo je trenutno najčešće korišteni oblik sustava za pročišćavanje zraka u čistim sobama mikroelektroničke industrije, a ovaj tip sustava može se uglavnom podijeliti u tri tipa: AHU+FFU; MAU+AHU+FFU; MAU+DC (suha zavojnica) +FFU. Svaki ima svoje prednosti i nedostatke te prikladna mjesta, a učinak uštede energije uglavnom ovisi o performansama filtera, ventilatora i ostale opreme.

1) AHU+FFU sustav.

Ova vrsta načina rada sustava koristi se u mikroelektronskoj industriji kao „način odvajanja faze klimatizacije i pročišćavanja“. Mogu postojati dvije situacije: jedna je da sustav klimatizacije obrađuje samo svježi zrak, a obrađeni svježi zrak snosi svo toplinsko i vlažno opterećenje čiste prostorije i djeluje kao dodatni zrak za uravnoteženje ispušnog zraka i propuštanja pozitivnog tlaka čiste prostorije, ovaj sustav se naziva i MAU+FFU sustav; druga je da sam volumen svježeg zraka nije dovoljan da zadovolji potrebe za hladnoćom i toplinskim opterećenjem čiste prostorije ili zato što se svježi zrak obrađuje iz vanjskog stanja do specifične entalpijske razlike rosišta potrebnog stroja, a dio unutarnjeg zraka (ekvivalent povratnog zraka) vraća se u jedinicu za obradu klima uređaja, miješa se sa svježim zrakom za toplinsku i vlažnu obradu, a zatim se šalje u plenum za dovod zraka. Pomiješan s preostalim povratnim zrakom čiste prostorije (ekvivalentom sekundarnog povratnog zraka), ulazi u FFU jedinicu i zatim se šalje u čistu prostoriju. Od 1992. do 1994. godine, drugi autor ovog rada surađivao je sa singapurskom tvrtkom i vodio više od 10 diplomskih studenata da sudjeluju u projektiranju zajedničkog poduzeća SAE Electronics Factory između SAD-a i Hong Konga, koje je usvojilo potonju vrstu sustava za pročišćavanje zraka i ventilaciju. Projekt ima čistu sobu ISO klase 5 površine približno 6000 m2 (od čega je 1500 m2 ugovorila Japanska agencija za atmosferu). Prostorija za klimatizaciju postavljena je paralelno sa stranom čiste sobe duž vanjskog zida i samo uz hodnik. Cijevi za svježi zrak, ispušni zrak i povratni zrak su kratke i glatko raspoređene.

2) Shema MAU+AHU+FFU.

Ovo rješenje se obično nalazi u mikroelektroničkim pogonima s višestrukim zahtjevima za temperaturom i vlagom te velikim razlikama u toplinskom i vlažnom opterećenju, a razina čistoće je također visoka. Ljeti se svježi zrak hladi i odvlažuje do fiksne parametrske točke. Obično je prikladno tretirati svježi zrak do presjeka izometrijske entalpijske linije i linije relativne vlažnosti od 95% čiste sobe s reprezentativnom temperaturom i vlagom ili čiste sobe s najvećim volumenom svježeg zraka. Volumen zraka MAU-a određuje se prema potrebama svake čiste sobe za nadopunjavanje zraka i distribuira se u AHU svake čiste sobe cijevima prema potrebnom volumenu svježeg zraka te se miješa s dijelom unutarnjeg povratnog zraka za obradu topline i vlage. Ova jedinica snosi svo toplinsko i vlažno opterećenje i dio novog reumatskog opterećenja čiste sobe koju opslužuje. Zrak koji tretira svaka AHU jedinica šalje se u plenum dovodnog zraka u svakoj čistoj sobi, a nakon sekundarnog miješanja s unutarnjim povratnim zrakom, šalje se u prostoriju pomoću FFU jedinice.

Glavna prednost rješenja MAU+AHU+FFU je ta što, osim što osigurava čistoću i pozitivni tlak, osigurava i različite temperature i relativnu vlažnost potrebne za proizvodnju svakog procesa čiste sobe. Međutim, često zbog broja postavljenih AHU jedinica, koje zauzimaju veliku površinu prostorije, svježi zrak, povratni zrak i dovodni cjevovodi čiste sobe se križaju i zauzimaju veliki prostor, raspored je problematičniji, održavanje i upravljanje su teži i složeniji, stoga nema posebnih zahtjeva kako bi se izbjegla upotreba koliko god je to moguće.