1、工程概况

本工程地处上海，为改造项目，原厂房已与2010年建成，为普通单层厂房，建筑平面尺寸为85m×35m，层高为13.5m高，现根据业主需求改造为洁净厂房（以光刻机为主设备），洁净度：ISOClass6（1000级），设计洁净车间区域为82m×30m，其余为设备用房。此次改造为满足洁净室密闭的要求，在原厂房内四周增设一层库板，库板防火性能要求为耐火极限1.5小时。换鞋，更衣，风淋等辅助房间设置在紧贴厂房南边的新建建筑内；洁净车间内部的温度、湿度要求见主要设计参数。

2、室内外主要设计参数

洁净车间室内空调设计参数：

全年室内设计干球温度：22℃±1℃；

全年室内设计相对湿度：50±5%。

3、空调冷热源、水系统设计及项目负荷参数

3.1工程冷热源及水系统设计参数

本工程夏季冷源采用的是设置在动力中心的离心式冷水机组供冷，供回水温度为7/12℃。

冬季采用的是设置在锅炉房的燃气锅炉供热，燃气锅炉出水温度为90℃，回水温度为60℃，通过板式换热器提供空调热水，供回水温度为60/45℃。

车间内干盘管水系统冷源由离心式冷水机组提供，经水—水板式换热器，提供14℃冷冻水，

回水温度为18℃。车间工艺水系统冷源由离心式冷水机组提供，经水—水板式换热器，提供18℃冷冻水，回水温度为28℃。

3.2洁净车间冬、夏季节负荷

洁净车间的负荷主要以满足工艺设备生产为主，工人工作环境舒适为辅准则设计，在计算统计负荷量时以业主和设备厂家提供的参数为主。

3.2.1夏季负荷

洁净车间干盘管冷负荷415kW；空调箱新风系统冷负荷2353kW；空压机冷负荷：350kW（业主提供）；纯水机房冷负荷350kW（业主提供）。

3.2.2冬季负荷

冬季负荷：空调箱新风系统负荷1598kW。

4、空调系统形式

微电子厂房的净化主要是厂房内的生产区域。根据生产工艺的要求，净化等级为1000级，设计单向流的空调系统形式，本工程采用的是组合式空调机组（MAU处理新风）+干盘管（DCC处理回风）+FFU（高效送风口）空调系统形式；考虑设备高度及行车高度后，在整个生产区域上方7.95m的高度设置一个洁净空腔，洁净空腔高度为2m。在洁净空腔上部设置设备平台（原土建没有，现新增），新风机组、排风风机、臭氧处理及其他设备均放置在设备平台上。夏季：室外的新风经过过滤及降温除湿处理后，送入洁净空腔。冬季：室内的热排风通过板式热交换机组，预热室外新风，经过滤，加热加湿处理后，送入洁净空腔。送入洁净空腔内的新风与洁净车间内经过干盘管处理的回风混合，由FFU送入洁净车间。FFU的吸入口端设置中效过滤器，出口端设置高效过滤器。送入室内的风通过架空地板的开孔，回到洁净车间两侧的回风墙内。

5、空调系统设计

一般的空调系统设计时按空调精度选定送风温差，在根据余热余湿计算送风量，而在洁净空调系统中风量是根据压差控制来确定的。《洁净厂房设计规范》（GB50073—2013）中规定“洁净室（区）与周围的空间必须维持一定的压差。并按工艺要求决定维持正压差或负压差。不同等级的洁净室之间的压差不宜小于5Pa，洁净区与非洁净区之间的压差不应小于5Pa，洁净区与室外的压差不应小于10Pa。

5.1本工程洁净室新风量的设计

洁净室内的新鲜空气量应取下列两项中的最大值：

（1）补偿室内排风量和保持室内正压值所需新鲜空气量之和

（2）保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空气量不下于40m³

本工程设备工艺排风按照业主提供的设备参数计算，业主提供洁净车间的设备为：5台6G-TFT光刻机；一台008光配向设备；一条G4.5工艺线；生产设备人员约为80人。

5.1.16G—TFT光刻机五台

根据业主提供的光刻机性能参数，每台末端热排风为300m3/min（业主要求满负荷运行设计）；热排风温度≤60℃，5×300m³/min。

5.1.2008光配向设备；

末端热排风：168m³/min；热排风温度≤100℃；臭氧排气：16m³/min

5.1.3G4.5工艺线设备

5.2厂房新风量计算

厂房内洁净区域层高7.95m，面积为2100m²。根据上面叙述要求，本次设计厂房内外压差为10Pa时，气密性好无外窗，渗漏换气次数取1次/h，计算厂房渗漏量为：2100m²×7.95m×1次/h=16695m³/h。所以计算洁净区域最小新风量为上述所有风量之和，计算约为121600m³/h，按此风量选择新风处理机组。

5.2.1新风机组的设计选择及冬季排风的热回收根据上面计算，本次设计选择组合式新风机组三台放置在设备平台上，两用一备，每台风量为65000m³/h，采用变频控制。由于设备机台排风温度较高，夏季排风均直接排至室外，冬季排风预热新风，采用两台全热交换器，全热交换器设置在设备平台上面，每台处理风量为60000m³/h。

5.2.2新风处理机组的装置由各功能段组成

新风入口→初级过滤器→中级过滤器→一次加热（冷却）盘管→干蒸汽加湿（纯水）→挡水板→二次加热盘管→风机段→高效过滤器（出口）。新风经处理后送至洁净空腔内。

5.3洁净车间回风处理

本工程对于回风的方式前面已经提到，送入室内的风通过架空地板的开孔，回到洁净车间两侧的回风墙内。回风墙回至设备夹层，并在回风墙侧设置干盘管（DCC），使室内的回风全部经过干盘管处理后，由风机送回至洁净空腔内。干盘管仅承担室内的显热负荷，用于末端装置处理的空调水系统采用高温水（供回水水温为14℃/18℃，由制冷机组提供的冷水通过板式换热器提供）。特别注意的是，由于生产设备本身重量偏重，结构专业设计了很多的设备基础平台及出货通道，车间地面剩余部分为高压开孔地板，作为回风口，为保证回风品质（回风风量以及回风风速），满足室内洁净度要求，地板的开孔率不小于25%。

5.4洁净空调系统风量设计

根据上面叙述要求，设计空调送风量如表3所示。

6、动力中心设计

整个厂区规划设计一个动力中心，为整个厂区服务。动力中心内设有冷热源系统及空压站、纯水处理中心及氮气供给中心。本项目仅仅为工程规划第一期，总共规划五期，后续一期一期启用。本期涉及到的部分在此做一简述。

6.1冷源

冷源来自动力中心的2台500RT离心式冷水机组为本车间服务，制冷机组夏季提供7℃冷冻水，冷冻回水温度为12℃。干盘管、空压机（水冷式）及工艺冷水所需冷量均经各自的板式换热器提供。水泵及板式换热器设置在机房内，机房内设置通风系统。冷却塔直接设置在厂房外侧，就近动力机房。冬季冷水机组不运行，空压机所需的冷量有冷却塔提供的水经过板式换热器供给。

6.2热源

热源采用的是燃气锅炉，燃气由市政天然气提供，厂区内设有燃气调压站，经调压站的燃气直接供至锅炉房。燃气锅炉内的一台锅炉为本期服务。锅炉一次供回水温度为90/60℃，通过板式换热器提供工程用60/45℃的热水。板式换热器及输送水泵均设置在锅炉房内，锅炉房屋顶上设有膨胀水箱，补水来自纯水处理中心，锅炉房均按规范要求设置平时通风及事故排风系统。

6.3空气压缩系统

空压站产生的压缩空气提供给生产工艺，按照车间内6G—TFT光刻机和1条工艺线的需求且同时使用系数为1考虑，即总用气负荷为27.61Nm³/min，最大用气压力为0.65MPa，压力露点≤-40℃，无油，含尘粒径≤0.01μm。根据业主提供的参数，空压机房内两台水冷无油螺杆空压机为本期服务，一台变频（排气量为：24.4m³/min），一台定频（排气量为：24.6m³/min），同时设置微热吸附式干燥机、过滤器及储气罐，储气罐容积为5m³。水冷式空压机需要的冷量由动力中心的制冷机组提供。空压机房采用自然通风换气，在外墙上设置百叶窗。

6.4真空系统

根据业主提供的工程需求，按车间内6G—TFT光刻机和1条工艺线的需求且同时使用系数为1考虑，即总用气负荷为2m³/min，极限压力为20kPa，真空泵房内设置2台油润滑旋片真空泵（一用一备）和一个2m³的真空罐，以及相应阀门和控制装置附件。根据工程需求设计真空泵房最终抽气规模为：总抽气速率≥2m³/min，真空泵入口工作压力为20kPa。

6.5液氮站供气系统

根据业主提供的工程需求，按车间内6G—TFT光刻机和1条工艺线的需求且同时使用系数为1考虑，即总用气负荷为0.47Nm³/min，最大用气压力为0.65MPa，选用液氮储罐容积为5m³，且最大连续供气时间为五天，业主要求采用租赁一套移动式氮气供应装置，并就近安装在车间绿化带内露天设置。

7.6纯水系统

纯水系统由专业厂家设计，此处不叙述。本工程的冬季加湿及锅炉补水均有纯水机房提供。

8、结论

通过对微电子洁净厂房的分析设计，提醒设计工程人员只有对洁净室内工艺设备了解清楚，积极配合工艺、建筑、结构、电气以及给排水等各专业，才能做到设计合理，做出优秀的、满足生产要求的项目工程。