近年來，隨著半導體、顯示面板等微電子行業的發展，生產工藝對房間的溫度、濕度及潔凈度的要求逐漸提高。在一些半導體生產廠房及實驗室里，存在溫度精度要求±0.1℃，濕度精度要求±3%及潔凈等級為 5 級的潔凈房間。對于這些半導體無塵車間的空調處理方案，我們采用了 MAU+FFU+DCC（兩級）空調系統，二級 DCC 冷凍水供水溫度與室溫相差不大且供回水小溫差的精調方式來滿足潔凈室的溫度、濕度高精度控制要求，節能且控制精度較高。

1 空調方案介紹

北京某微電子實驗室項目的一個潔凈恒溫恒濕間，面積 30 m2，吊頂下凈高需求 3.5m。潔凈恒溫恒濕間內放置兩臺電子束光刻工藝設備，每臺設備發熱量為 800W，工藝排風風量 300 m3/h，工藝設備附屬設備放置下夾層，發熱量共計 7489.5W。潔凈恒溫恒濕間外圍環境溫度 23℃±1℃，濕度 43%±5%，潔凈度為 5 級，控制粒徑為 0.1 μm；內部溫度要求23℃±0.1℃，濕度 43%±3%，潔凈度為 5 級，控制粒徑為 0.1 μm，保證室內相對于外圍潔凈室≥5 Pa 正壓。為保證潔凈恒溫恒濕間的溫度、濕度及潔凈度要求，采用 MAU+FFU+DCC（兩級）空調系統。潔凈恒溫恒濕間空調原理圖如圖 1 所示。

MAU 系統送風溫濕度點與室內相同，通過改變送風露點溫度控制室內濕度，同時為保證室內濕度控制要求，MAU 風量取 12 次/h 換氣次數與排風量+正壓風量最大值。MAU 系統通過調節新風管及回風管上的電動調節風閥，保證室內正壓；通過 MAU 機組末端高效壓差控制風機變頻，保證送到室內風量恒定。MAU機組組段設置初中高三級過濾段 ， 熱水（45℃~35℃）加熱段，一級表冷段（12℃~19），二級表冷段（5℃~12℃），電熱加濕段、風機段、均流段、電加熱再熱段，如圖 2 所示。FFU 系統控制室內潔凈度，過濾效率MPPS效率≥99.9995% @0.12μm，采用 PTFE 過濾材料，以減少 FFU 運行阻力。為保證室內溫度精度及潔凈度的控制，FFU 設計斷面風速為 0.40 m/s，布置率為100%。FFU 系統風量大于房間 12 次/h 換氣次數的風量，送風溫差小于 1℃，滿足恒溫恒濕房間的換氣次數及送風溫差的要求。

一級 DCC 位于下夾層，用來消除下夾層較大發熱量設備的發熱，采用 12℃~19℃中溫水，用一級DCC 后的溫度傳感器控制一級 DCC 空調水管的電動兩通調節閥，使得二級 DCC 前的溫度趨于穩定，為滿足室內溫度高精度控制提供前提條件。

二級 DCC位于上靜壓箱，分區布置。根據各個區域室內溫度傳感器控制對應的二級 DCC 空調水管的電動三通調節閥，得到不同的送風溫度，用以消除室內不同區域發熱量，滿足室內高精度溫度控制要求。二級 DCC 采用 12℃中溫水供水與恒溫恒濕間 22℃回水進行混水，混水后供水溫度為 20℃。中溫水回水管上設置電動兩通調節閥，一用一備，供回水管之間設置止回閥，由設置在混水后 20℃中溫水供水管上的溫度傳感器控制電動兩通調節閥的開度，同時混水泵一用一備設置，保證混水溫度供水溫度恒定。即采用二級DCC 冷凍水供水溫度與室溫相差不大且供回水小溫差的精調方式來滿足室內溫度控制要求。二級 DCC混水系統圖如圖 3 所示。

2 與傳統精密空調對比

以往傳統恒溫恒濕型空氣調節系統，采用新風和回風先混合，然后經降溫去濕處理，實行露點溫度控制加再熱方式控制。這種空調方式冷熱量大量抵消，造成能量的浪費。MAU+FFU+DCC 空調方式中，MAU系統將新風單獨處理，MAU 風量控制室內正壓，MAU送風參數控制濕度，DCC 控制室內溫度，采用簡易的解耦手段，實現了溫濕度獨立控制。末端 DCC 采用了冷凍水供水溫度與室溫相差不大且供回水小溫差的精調方式，除 MAU 新風再熱不可避免外，回風系統中未使用再熱，避免了傳統恒溫恒濕型空調冷熱量抵消的現象，取得了較好的節能效果。同時電動水閥的控制精度高于電加熱再熱的控制精度，較好地滿足了室內溫濕度控制精度。

3 DCC 干表冷器校核計算

根據房間負荷情況對潔凈恒溫恒濕間進行分區，在 6 個分區上靜壓箱及恒溫恒濕間下夾層分別布置DCC 干表冷器。通過對 DCC 干表冷器校核參數與需求的性能參數對比，某廠商的 DCC 干表冷器校核參數均可以大大滿足需求的性能參數，即設計的 DCC 干表冷器各項性能參數可以滿足的制作生產需求。

4 氣流模擬

對潔凈恒溫恒濕間進行氣流模擬，房間 1m 高度的溫度分布如圖 4 所示，氣流分布如圖 5 所示，正壓分布如圖 6 所示。通過對潔凈恒溫恒濕間氣流模擬結果分析，可以看出：（1）無設備發熱的區域整場溫度分布均勻，幾乎無溫度梯度；（2）有設備發熱的區域存在溫度梯度，可以滿足工藝對溫度梯度的要求，工藝對溫濕度的波動范圍要控制在精度要求的范圍內；（3）遇設備氣流會有擾動，工藝房間內氣流整體為垂直流，未出現嚴重的偏流的現象，可以滿足房間潔凈度要求；（4）工藝房間及下夾層的正壓相對于外圍潔凈室均大于5Pa，可以滿足房間對正壓的要求。

5 結論

（1）對于溫濕度高精度控制的潔凈空調的設計，要了解工藝對潔凈恒溫恒濕間控制的具體要求；減少房間內外負荷對房間溫濕度、潔凈度及正壓的影響；潔凈恒溫恒濕間不能設置外圍護結構，外圍環境溫濕度盡量穩定；潔凈恒溫恒濕間內設備發熱量盡可能的減少，發熱量較大且控制精度不高的設備移出潔凈恒溫恒濕間；同時減少設備發熱的波動性，使得潔凈恒溫恒濕間在穩態下平穩運行。

（2）MAU+FFU+DCC 空調系統在溫濕度高精度控制的潔凈空調中應用，將溫度、濕度、潔凈度獨立控制，末端采用電動水閥精調代替末端風管電加熱精調，最大限度減少了冷熱抵消的現象，且控制精度高于末端風管電加熱精調方式。

(3)從DCC選型及氣流模擬的結果可以看出，DCC 設 備 選 型 可 以 滿 足 的 制 作 生 產 需 求 ，MAU+FFU+DCC 空調系統作為溫濕度高精度控制的潔凈空調方式，可以滿足工藝對潔凈恒溫恒濕間各項指標要求。

（4）溫度精度要求±0.1℃，濕度精度要求±3%及潔凈等級為 5 級的潔凈恒溫恒濕間，可以采用MAU+FFU+DCC（兩級）空調系統，運用二級 DCC冷凍水供水溫度與室溫相差不大且供回水小溫差的精調方式來滿足潔凈室的溫度、濕度高精度控制要求，節能且控制精度較高。