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洁净室节能的十个技巧

  洁净室能源十大秘诀

  来源:\\ u0026 \\ nbsp;中国化工机械网 -
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\\ u0026>可以节省能源消耗大的洁净室,如暖通空调(HVAC),工艺冷却,压缩空气等一些设施。 HVAC系统消耗整个晶圆厂使用的电力的一半以上。大部分浪费的电力和暖通空调的产能过剩很大程度上是由于工厂设计和建设的捷径,为了尽量减少前期投资而不考虑后期运营成本,高效率的设计和高高效率的设备需要大量的前期投资,所谓的节约大量浪费和降低成本的捷径,可以降低工厂性能,增加能源消耗,重建工厂往往会陷入毫无意义的经济漩涡,提高投资回收率通常远高于直接购买新设备,大多数工厂翻新设备投资回收期不超过两年 - 即投资回收率通常至少控制50%的新增固定资产投资,只有10%到15% (即投资回收期七年),这些条件降低了企业的竞争力和投资股东的利益一天的高度发达的行业,工厂运营需要与产品设计一样的改革。有很多有效利用能源的例子。挖掘浪费的能源比销售产品更有利可图,因为节省的资金立即显现出最终的效益。虽然能源成本占晶圆产品成本的2%以下,但是电源成本是最大的芯片制造商的运营成本,每个工厂每年要消耗数百万美元。在建设新工厂时,节能措施可以节省资金,施工时间虽然初步设计昂贵,但经济革新的可能性依然存在,设备翻新投资回收期不超过两年,总体来说,投资回收率在一定程度上较高。新的和现有的工厂,不仅具有成熟的技术和最小的风险,而且资金少或没有吸引力的投资回报期。低风速设计的风速风速是一个截面
空气处理空气通过通过过滤元件或加热速度/冷却盘管(见图1)1低调风
(LFV)设计使用更多更大和更小的空气处理器风扇,从而减少降低空气流量,降低能耗和设备使用寿命。大多数工程师根据“经验设计他们的空气处理器500”/分钟。 “虽然这种设计可以节省时间,但却增加了运行成本,在低风速(LFV)设计中,采用更大的空气处理机和更小的风机来降低空气流量,降低能耗,设置生命周期成本。下降决定了风机的能量损失,从“平方律”可以看出,压降与速度降的平方成正比,如果风速降低20%,则压降下降36%;断面风速下降50%时,压降将下降四分之三,根据“立方规则”,风机能耗变化与流量立方成正比。空气流量减少了50%,风机能耗降低了88%,空气处理器规模越来越大,滤波器和线圈面积越来越小,风扇能耗越来越小,可以使用更小的风扇和电机,小型风扇的热量更少,冷却困难。较厚的线圈更容易清洁更有效地工作,所以冷水可以变暖。在低截面风速下过滤,效果更好,寿命更长。 LFV设计减少了空气和水的压降,减少了冷却盘管水。流线型设计几乎没有尖角,减少了10%到15%的压降。 LFV设计也可以将压降减少四分之一。目标是减少至少25%的能量损失,并减小变速风机的尺寸。最佳截面风速范围为250-450英尺/分钟,具体取决于使用情况和能耗。二,洁净室的通风频率 - 保持一定的空气流量,保持洁净度和颗粒数量。流量基于每小时换气次数,这也决定了风机尺寸,建筑物配置和能耗。在保持清洁的同时,降低风速可以降低建筑和能源成本。将空气换气次数减少20%将使风扇尺寸减小50%。空气清洁比节能更重要,但最新的研究已经证明需要降低清洁成本。关于最佳通气没有共识。许多原则已经过时,并且基于旧的使用低效空气过滤器的概念。调查显示,ISO 5级标准洁净室推荐的通风范围从250到700或更高。美国国家实验室正在建立ISO 5级洁净室标准。研究表明,通风的实际数量在90到250之间,远远低于标准操作程序,不会影响生产和清洁度。因此建议ISO 5级洁净室的通风率约为200,保守的上限为300.三,电机效率 - 电机消耗洁净室的大部分功率。连续运行的电机每个月消耗大量的电力。适当提高效率,适当调整大小,改造后经济效益大多好。提高效率几个百分点,利润可以增加。
使用高质量和高效率的电机可能不一定会花费太多。高效率意味着最小化,在改变电机的大小之前尽量减小负载。使用变速驱动器(VSD)随着输出变化而增加运行效率。四,变频调速变频调速器冰箱冷柜功能相当节能省钱。许多洁净室设计者和操作者认为不需要使用变速冰箱,因为负载通常是恒定的,并且多级冷却器通常被控制用于高负载操作。然而,恒定负荷冷冻机通常在满负荷下运转。变速冰箱通常工作在满载的90%-95%,以节省能源。如果使用变速驱动器,1,000吨的冷冻机可以满载的70%稳定运行,每年可节约2万至3万美元。根据制造商的数据,电价为每千瓦时0.05美元,所以成本可以在一年左右的时间内回收。多级制冷机制冷机很少在高负荷下运行,通常在现场负荷通常与机组的能量水平并不完全一致,许多操作员为了可靠运行额外的冷冻机,一旦冷冻机出现故障,另一个可以加上冷冻机立即接管整个负荷,所以冷水机组往往会做冷冻机在60%的冷却能力到80%的运行。当购买新的冷冻机,指定一个变速冷冻机的成本效益。变速驱动冷冻机降低能耗,同时允许其他冷冻机可靠运行。有许多研究和实验表明,变速冷冻效果非常好。二十多年来,变速冰箱制造商已经创造出更可靠的产品用于新的和升级的洁净室。
双温度制冷循环制冷系统通常设计为承受最大负载,而不管最大负载是否发生过于频繁。在这个过程中,制冷循环中的冷冻水温度仅由总负载的一小部分的极热负载来确定,这在很多情况下只有一个或两个。这可能会导致冷冻能力过剩,并在负载不足的情况下效率低下。当供水温度较低时,冷水机组的工作效率也较低。每提供一度华氏度的冷冻水,冷冻效率平均提高一个百分点以上。如果在不同温度下分配负荷并供应两种冷冻水,效率将会更高(见图2)。图2
设计师可以使用并联循环线,把它们变成两个子系统,这就可以要求最大的时候冷,冰箱可以工作在相对不是很苛刻条件。设计人员可以使用并行循环管线将其分成两个子系统,使冷冻机在需要最大冷却能力的条件下工作的要求不高。对于温度适中的专用冰箱(例如55oF到65oF),其操作是针对冷冻水温度进行优化的,以满足大多数工厂的需求。另一种更小的高效冷冻机提供较低的温度循环(例如39oF到43oF ),以满足负荷要求高的部分,该方案可以使整个冷水机组的效率迅速提高25%以上,对于相同容量的冷冻机,在较高温度下工作的成本要比在较低温度下工作的成本低得多。为了提高冷却塔的效率(见图3),通过降低冷凝水的温度来提供高效率的冷却塔冷却塔。图3所有的冷却塔应该平行工作,蒸发冷却随着比表面积的增加,效果最好。从冷冻机中每一个输出一吨冷冻水,一般需要冷却塔100瓦,效率可高达十倍,例如更接近吨他的入口,出口温度,风量更高效的设计,优质高效的带风扇的变速驱动电机,降低泵头高度,限制灌装面积的增加(大尺寸选塔)等上。不同的外界空气湿度和冷却水供应温度,温差不同,应控制在3oF到5oF之间。所有的冷却塔应该平行工作,以获得最佳的蒸发冷却,并增加表面积。
许多工厂使用多级塔,使用单速或双速风机,并将塔分成多个阶段。一座塔全速运行,直到负荷超过其容量,另一座塔打开,以较低或较高的功率水平运行。这种解决方案会导致冷却塔负荷的变化越来越大,经常低于或超过要求的额定值,导致锯齿状能量消耗和冷冻效率降低。因此,所有的冷却塔应该并行工作,蒸发冷却应该优化以增加表面积。如果有更多的塔正在低速运转,使用变速驱动器来调整风扇的速度并随着负载的变化进行调整,根据Cube Law的说法,风扇可以在较低的速度下节能。工厂通常为每个冷凝器的冷凝供应使用专用的冷却塔。这个概念不允许冷冻机与冷却塔平行运行。不管冷却要求如何,只允许冷却塔与冷凝系统和普通集管并行运行。七
自由冷却利用外部空气冷却经济,在商业建筑中被广泛采用。另一种“自然冷却”解决方案适用于需要恒定冷冻水和风机盘管的系统,如洁净室。
免费冷却技术冷冻水可直接用于低湿度或低湿度的冷却塔中,以减少或取代冷冻机的使用。根据天气情况,使用自然冷却系统可将冷却系统的能耗降低十分之一(从0.5千瓦/吨到0.05千瓦/吨)。与处理负荷直接热交换,免费冷却技术可以使用较高温度的外部空气,比用两三个换热系统换热时间要长几个小时,冷却水与板式换热器分离的冷凝水之间的温差非常接近(例如, 2oF)冷却塔在无风扇的情况下独立运行,当温度和湿度相当低时,根据温湿度图,每年很多地方都有大量的自由冷却。许多任务必须消耗大量的能量来加热,而且消耗更多的能量来从过程中去除“废物”热量,而不是将这两个过程结合在一起。回收的热量可以用来预热新鲜空气,再热空气和其它用途。 AHU prehe在盘管预热异物与废水(预热在炎热的天气)。再热盘管回收空气压缩机或冷冻机的冷凝器回路中的废热,既节约了冷冻机的能源又节省了锅炉燃料。换热器允许不同介质之间的热交换,不能混合或直接接触。九,变频泵变频驱动过往设备经常出现故障,而且控制复杂,所以很多工程师和管理人员都不想使用变频驱动。可靠性比节能更重要,而较老的变频器则不太可靠。近十年来,变频器的可靠性不断提高,价格也随之下降。许多关键系统现在使用变频驱动器。我们认为在无尘室和各种泵上的许多系统上使用变频驱动器是安全的和成本效益的。事实上,由于投资回收期不到一年,不考虑变频驱动投资回收率就可以被证明是不负责任的。冷冻水和冷凝水泵系统流量变化,冷冻水和冷凝水系统有最低的流量要求,基本上在50%至75%之间。根据“立方体法则”,交通量的小幅减少将会带来可观的能源节约。流量减少20%将导致泵功率下降近50%。大多数已知的冷冻水系统使用一次泵恒定流量/二次泵变流量设计和二次泵变频驱动。变频器的使用,所有的冷冻水都使用双向阀,否则就失去了使用变频泵的意思。新工厂采用变流量泵系统,不再需要两台水泵,节省了建设成本。正确运行,这个简单可靠的系统通过改变冷冻机内冷冻水的流量来节省大量的能源。这项技术被冷冻机供应商和各种专业协会广泛宣传,如美国采暖协会,制冷空调工程师协会。十,改进离心式压缩机
空压机节约了大量的能源。离心式压缩机无油,比螺杆式压缩机更有效率。但离心式压缩机不能空转,这使得它们在低负载下效率低下。最有效和经济的方法是将离心式和螺杆式压缩机组合在一起。选择满足基本负荷的离心机,然后使用较小的螺旋式机组来满足峰值负荷。压缩机机组应配备热回收系统。另外,整个场地采用高效离心式压缩机作为大型压缩空气单元,大型储气罐和连接管作为缓冲区。这样可以确保在整个工厂内保持恒定的负载,减少设备在装卸过程中的磨损和减少能源浪费。

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