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　　摘  要　介绍液晶显示模块（LCM）生产厂洁净空调系统的设计，以夏季运行工况为例，介绍洁净空调制冷系统中这些重要参数的确定。同大家一起回顾一下这个简单而又非常重要的设计及计算过程。

　　1　工程概况

　　LCM(Liquid Crystal Module)，即液晶模块，LCM工艺(Liquid Composite Molding，复合材料液体成型工艺)，是指以RTM、RFI以及RRIM为代表的复合材料液体成型类技术。

　　液晶显示模块生产工厂主要包括前段和后段，前段即为COG邦定车间，COG（Chip On Glass）即芯片被直接邦定在玻璃上，洁净度不能低于1000级，否则IC容易短路和模块不显示；后段为装配车间，即将LED和IC、液晶玻璃组合，从而形成手机的主要构件，洁净度不能低于10000级，局部还应设100级，否则界面会产生麻点，降低成品合格率。

　　2　工艺要求和空调设计参数

　　本工程位于深圳市宝安区某工业区，厂房东西朝向，共5层，本期工程位于3层，总建筑面积为880平方米，洁净车间面积为500平方米（前段210平方，后段290），车间两端分设两座空气处理机房和配电房，螺杆冷水机房设于屋顶，屋顶同时设空压机房。

　　洁净室内工艺要求(23±1)℃，相对湿度(55±5)%，新风比为1/5，室内微正压5-10Pa，洁净度ISO Class 6级，工作区风速为≤0.25m/s，含尘（粒径≥0.5μm）浓度≤35粒/L，前后段每班各50作业，每天2班操作，室内余热为150KW，即128970Kcal/h[1W=0.8598Kcal/h]，其中前段54167Kcal/h，后段74803Kcal/h，室内余湿为15Kg/h（前后段各7.5 Kg/h）。

　　深圳地区夏季空调干球温度：35.5℃，湿球温度：27.7℃，相对湿度：85%，大气压力：100450Pa，通风干球温度：12℃；冬季空调干球温度：6℃，相对湿度：75%，大气压力：101325Pa，通风干球温度：11℃，大气含尘浓度为≤5*105粒/L。

　　3　冷热源设置

　　3.1冷源设置

　　本工程集中空调面积为500平方米，夏季总冷负荷150KW（通风系统的所有冷损耗按10%计算），空调面积冷负荷指标300W/m2,屋顶设47.8USRT惠州大金螺杆冷水机组（CUW50D5Y）1台，供洁净空调系统用冷水，制冷量为168KW，空调面积制冷机装机容量336W/ m2。冷水供回水温度7℃/12℃，流量为23.6CMH，设水泵3台，2用1备，并联、定水量运行。楼顶平台设CT-50RYODEN低噪音冷却塔1台，流量为39.24CMH，设冷却水泵2台，1用1备，并联、定水量运行。

　　3．2热源设置

　　本工程冬季计算热负荷60KW，空调热负荷指标120W/ m2 。因园区禁止设置任何形式的锅炉，且加热功率也不大，用空压机冷却水加热，虽清洁环保，因流量和温度都不稳定，对于这种要求较高的恒温恒湿洁净空调仍无法实现，经商定选用电加热方式供暖和加湿。电加热器设于组合式空调器的加热段中。

　　4　空气洁净处理

　　4．1空气洁净系统设置

　　根据产品生产工艺分段要求，将洁净空调系统组织为2个全空气系统、4个自循系统。COG邦定为1000级，设置全空气系统JK1（AHU1）对其洁净空调，系统风量35000CMH；装配间为10000级，设置全空气系统JK2（AHU2）对其洁净空调，系统风量25000CMH，因局部装配位要求100级，故设置4套风机和高效组成的空气洁净自循环系统。

　　4．2空气洁净技术处理

　　4.2.1空气净化设计：

　　由前述可以求得人员密度q为0.2人/m2,查文献[3]中图表得室内单位容积发尘量G为1.2x104粒/（m3·min）,取室内允许含尘浓度为35粒/L，初效过滤ac为0.2，中效过滤器效率为ag为0.4，为满足室内ISO class 6级洁净水平，末端高效过滤器的效率≥99.9%，所以末端过滤器应采用高效过滤器。综上所述，空气净化采用初效、中效、高效三级过滤方案。

　　4.2.2洁净区采用全空气系统，湿空气经集中热湿处理后，采用DDC变频控制，自动送入房间。空气净化采用初效、中效、高效空气过滤，高滤置于系统末端房间送风处。所有高低洁净区通道均设置了风淋室和货淋室，以免尘埃通过人员和原料由低级洁净区向高级洁净区扩散。

　　4.2.3其气流组织形式为：

　　房间空气-回风口-回风管-新回风混合段-空调机组-送风段-送风管-送风口-房间；室外新风-空调机房-新回风风混合段-空调机组-送风段-送风管-送风口-房间； 房间空气-排风口-排风管-排风机-室外。

　　5　空气的温湿度调节

　　房间的温、湿度调节由设置于组合式空调风柜中的表冷段和加热段来实现。由于房间送风量大，为减少表冷器的空气处理量，节约能源，采用了二次回风系统。若负担多个房间的系统应将电加热器分散设置在各房间的分支管中，冬季作为主热源加热空气，夏季则作为精加热器调节各个房间温度。

　　5.1湿空气热湿处理过程：

　　（W+N）新回风混合→C→冷却去湿→L→加热→O→ε（热湿比线）→N

　　5.2热湿度负荷计算(以COG区为例)

　　1）室内空气热湿比          ε=Q余/W余=54167/7.5=7200KJ/Kg

　　2）确定送风状态点          ts=tn-Δt=23-8=15℃

　　3）确定机器^***             ds=dn(与95%交点)

　　4）查找5个状态点的参数值

　　室外空气状态W点：tw=35.5℃；Φw=85%
                     iw=117 KJ/Kg干空气     dw=31.5 g/Kg干空气

　　室内空气状态N点：tn=23℃；Φw=55%
                     in= 48kJ/Kg干空气      dn=10.0 g/Kg干空气

　　混合C点：tc=25.5℃；Φc=78%
                     ic=63 kJ/Kg干空气      dc=14.8 g/Kg干空气

　　送风S点：ts=15℃；Φs=85%
                     is=36 KJ/Kg干空气       ds=8.5 g/Kg干空气

　　^***L点：tl=10℃；Φl=95%
                     il=31KJ/Kg干空气         dl=7.8g/Kg干空气 

　　5）确定满足温湿度要求送风量并校核换气次数

　　　（1）质量送风量:G=Q余/（iN-iS）=54167/(48-36)=4514Kg/h

　　　（2）体积送风量:L=4514/1.2=3760CMH

　　　（3）校核换气次数：

　　当空调精度要求为±1℃时，N≥5次/h

　　房间容积=210*2.6=546立方米

　　N=3760/546=6.885次/h≥5次/h
       注：由前述得知，满足洁净室洁净要求的体积送风量为35000CMH。

　　6）系统耗冷量:  QL=G（ic-il）/3600=4514*(63-31)/3600=40.12KW，加上系统损失的10%，
                     实际耗冷量为：QL=40.12*1.10=44.13KW

　　7）冷媒水循环量   WL=3600*QL/4.19*5=158868/20.95=26669.2Kg/h=7583.2Kg/h=7.6t/h

　　8）加热量及蒸气用量     Qj=G(is-il) =4514*(36-31)=22570KJ/h 　Qq=Qj/h=22570/2680=8.43Kg/h

　　9）表冷器的去湿量:     Wq=G(dl-dc)/1000=4514*(7.8-14.8)/1000=-31.59Kg/h

　　6　防静电设计

　　6.1静电是一种客观的自然现象，是正、负电荷在局部范围内失去平衡的结果，它是一种电能，其产生的过程为：接触-电荷转移-偶电层形成-电荷分离。

　　6．2摩擦起电和人体静电是电子、微电子工业中的两大危害源，但产生静电并非危害所在，危害在于静电积累及由此产生的静电电荷放电，进而引起元器件的击穿损害。

　　6．3静电防护是一项系统工程，包括静电的泄漏与耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、增湿等

　　6．4本工程在静电防护上设计了人体、设备、地板静电的泄漏与耗散、静电屏蔽与ESD接地。
在表面电阻、体积电阻、对地电阻的阻值上都有严格的限制与界定，此外，ESD接地的制做非常讲究，在潜埋深度、金属材料、降阻剂料搭配、连接导线线径、同厂房间距等都有关系。

　　7　空调水系统

　　本工程采用闭式定水量定压水系统。因系统较小，为方便调节，没有设计集、分水器，系统共2个支环路，水系统采用异程式。冷却水系统按常规设置，水泵并联运行。

　　8　空调系统的自动控制

　　本工程霍尼威尔DDC恒温恒湿控制系统，根据车间洁净工艺需要，为保持洁净空间稳定的气流形态，我司设计固定了送风量，同时为了简化控制系统，也固定了一、二次回风比。

　　由于本工程对温湿度的要求较高，夏季降温、除湿均由表冷器实现，故采用了温、湿度信号选择控制的方式。在房间和送风管内设置温度传感器，在回风管中设置湿度传感器，由其中要求较大冷却量的信号控制表冷器的冷冻水流量，再由房间温度信号控制再热量，使温度达到设定值，比例积分阀选用海林产品。冬季加热采用电加热，加湿采用电极加湿，加热量由房间温度信号控制加热器实现，加湿量则由回风管湿度信号控制电极加湿器的电动阀开关调节。

　　在通风管道通过防火分区处、防火墙出口处、沉降逢处等均设置防火阀、防火调节阀，并联锁了对应的风机。

　　9　工程设计心得

　　1）洁净空调冷热负荷的准确性非常重要，很多同仁喜欢采用经验数据估算，没错，经验是实践的结晶，对实践起着重要的指导作用，但经验不能代替一切，对不同的建筑、室内不同的层高、不同的生产环境、不同的周围环境、不同的城市规划要进行具体的分析；当然，我也不支持按教科书中的冷负荷系数法（按瞬时值叠加计算），那样会耗费太大的精力，我建议冬季热负荷按：外墙传热量、门窗传热量、屋顶传热量、通风换气散热量；夏季按外墙传热量、门窗传热量、屋顶传热量、通风换气散热量、通过门窗的太阳辐射热、人体设备照明散热进行平均值叠加估算，本人经过无数次的试验计算，尽管不十分精确，但计算出的结果与实际值之间的差距已是很小，对于大多数工程而言，这种计算结果是完全可以达到设计要求的。

　　2）在光电与显示行业洁净室工程项目中，静电防护应该是继湿度要求后的第二大重要指标，设计时别忘了人体静电释放和ESD的对地电阻要求。

　　3）许多人盲目简化洁净空调技术，他们认为洁净与空调毫无技术可言，认为洁净技术就是尼龙网加布兜；空调就更简单，热了就开大点，冷了就开小点，一点希奇也没有。有的甚至认为，我们是厂家，我们不要理论，只管制造。我认为这些都是天大的笑话，他们只能鹦鹉学舌，永远是个门外汉，他们的目的很明确，就是想要我们这些搞洁净空调技术的人找不到工作。

　　4）最后就是老套话，接稿很急，错误在所难免，欢迎同行朋友批评指教。

　　10　参考文献

　　[1] 陆耀庆,实用供热空调设计规范,2007

　　[2] 电子工业洁净厂房设计规范，(GB50472-2008)

　　[3] 清华大学主编.空气调节(第二版)，北京建筑工业出版社，1986