Schema di ritorno dell'aria secondaria per il sistema di condizionamento dell'aria

L'officina microelettronica con una camera bianca relativamente piccola e un raggio limitato del condotto di ritorno dell'aria è stata utilizzata per adottare lo schema di ritorno dell'aria secondaria del sistema di condizionamento dell'aria. Questo schema è comunemente utilizzato anche incamere puliteIn altri settori come quello farmaceutico e medico. Poiché il volume di ventilazione necessario per soddisfare i requisiti di temperatura e umidità della camera bianca è generalmente molto inferiore al volume di ventilazione necessario per raggiungere il livello di pulizia, la differenza di temperatura tra l'aria di mandata e quella di ritorno è ridotta. Se si utilizza lo schema di aria di ritorno primaria, la differenza di temperatura tra il punto di stato dell'aria di mandata e il punto di rugiada dell'unità di condizionamento è elevata, è necessario un riscaldamento secondario, con conseguente compensazione del calore freddo nel processo di trattamento dell'aria e un maggiore consumo energetico. Se si utilizza lo schema di aria di ritorno secondaria, quest'ultima può essere utilizzata per sostituire il riscaldamento secondario dello schema di aria di ritorno primaria. Sebbene la regolazione del rapporto tra aria di ritorno primaria e secondaria sia leggermente meno sensibile rispetto alla regolazione del calore secondario, lo schema di aria di ritorno secondaria è stato ampiamente riconosciuto come una misura di risparmio energetico per l'aria condizionata nelle officine di microelettronica di piccole e medie dimensioni.

Prendiamo come esempio un'officina microelettronica pulita di classe ISO 6, con un'area di 1.000 m² e un'altezza del soffitto di 3 m. I parametri di progettazione degli interni sono: temperatura tn = (23±1) °C, umidità relativa φn = 50%±5%. Il volume d'aria di progetto è di 171.000 m³/h, con tempi di ricambio d'aria di circa 57 h-1, e il volume d'aria fresca è di 25.500 m³/h (di cui 21.000 m³/h di aria di scarico e il resto è volume d'aria di perdita a pressione positiva). Il carico termico sensibile nell'officina pulita è di 258 kW (258 W/m²), il rapporto calore/umidità del condizionatore d'aria è ε = 35.000 kJ/kg e la differenza di temperatura dell'aria di ritorno dell'ambiente è di 4,5 °C. In questo momento, il volume d'aria di ritorno primaria è di
Questo è attualmente il sistema di purificazione dell'aria condizionata più comunemente utilizzato nelle camere bianche dell'industria microelettronica. Questo tipo di sistema può essere principalmente suddiviso in tre tipologie: UTA + FFU; MAU ​​+ UTA + FFU; MAU ​​+ DC (batteria a secco) + FFU. Ognuna presenta vantaggi e svantaggi e un'ubicazione ideale; il risparmio energetico dipende principalmente dalle prestazioni del filtro, della ventola e delle altre apparecchiature.

1) Sistema UTA+FFU.

Questo tipo di sistema viene utilizzato nell'industria microelettronica come "metodo di separazione tra la fase di condizionamento e quella di purificazione". Possono verificarsi due situazioni: la prima è che il sistema di condizionamento trattiene solo aria fresca, e l'aria fresca trattata sopporta tutto il carico di calore e umidità della camera bianca e funge da aria supplementare per bilanciare l'aria di scarico e le perdite di pressione positiva della camera bianca; questo sistema è anche chiamato sistema MAU+FFU; la seconda è che il volume di aria fresca da solo non è sufficiente a soddisfare il fabbisogno di freddo e calore della camera bianca, oppure perché l'aria fresca viene elaborata dallo stato esterno al punto di rugiada, la differenza di entalpia specifica della macchina richiesta è troppo grande, e parte dell'aria interna (equivalente all'aria di ritorno) viene restituita all'unità di trattamento dell'aria condizionata, miscelata con l'aria fresca per il trattamento di calore e umidità e quindi inviata al plenum di mandata. Miscelata con la restante aria di ritorno della camera bianca (equivalente all'aria di ritorno secondaria), entra nell'unità FFU e la invia nella camera bianca. Dal 1992 al 1994, il secondo autore di questo articolo ha collaborato con un'azienda di Singapore e ha guidato oltre 10 studenti laureati nella progettazione della SAE Electronics Factory, una joint venture tra Stati Uniti e Hong Kong, che ha adottato quest'ultimo tipo di sistema di condizionamento e ventilazione per la purificazione dell'aria. Il progetto prevede una camera bianca di Classe ISO 5 di circa 6.000 m² (di cui 1.500 m² commissionati dall'Agenzia Atmosferica Giapponese). La camera di condizionamento è disposta parallelamente al lato della camera bianca lungo la parete esterna e adiacente solo al corridoio. Le tubazioni dell'aria di rinnovo, dell'aria di scarico e dell'aria di ritorno sono corte e disposte in modo uniforme.

2) Schema MAU+AHU+FFU.

Questa soluzione è comunemente utilizzata negli impianti di microelettronica con molteplici requisiti di temperatura e umidità e notevoli differenze nel carico termico e di umidità, e con un elevato livello di pulizia. In estate, l'aria fresca viene raffreddata e deumidificata fino a un punto di riferimento fisso. Di solito è opportuno trattare l'aria fresca fino al punto di intersezione tra la linea di entalpia isometrica e la linea di umidità relativa del 95% della camera bianca con temperatura e umidità rappresentative o della camera bianca con il volume di aria fresca più elevato. Il volume d'aria della MAU viene determinato in base alle esigenze di ciascuna camera bianca per il ricambio d'aria e viene distribuito alle UTA di ciascuna camera bianca tramite tubazioni in base al volume di aria fresca richiesto, per poi essere miscelato con una parte dell'aria di ritorno interna per il trattamento termico e di umidità. Questa unità sopporta tutto il carico termico e di umidità e parte del nuovo carico reumatologico della camera bianca che serve. L'aria trattata da ciascuna UTA viene inviata al plenum di mandata di ciascuna camera bianca e, dopo una miscelazione secondaria con l'aria di ritorno interna, viene immessa nella camera dall'unità FFU.

Il vantaggio principale della soluzione MAU+UTA+FFU è che, oltre a garantire pulizia e pressione positiva, garantisce anche le diverse temperature e umidità relativa richieste per ogni processo produttivo in camera bianca. Tuttavia, spesso, a causa del numero di UTA installate, l'area occupata dalla stanza è ampia, le tubazioni dell'aria fresca, dell'aria di ritorno e dell'aria di mandata della camera bianca si intersecano, occupando ampi spazi, la disposizione risulta più complessa, la manutenzione e la gestione risultano più difficili e complesse. Pertanto, per quanto possibile, non sono previsti requisiti specifici per evitarne l'utilizzo.