基于MAU和DCC的半導體潔凈室恒溫恒濕控制系統和控制方法與流程

基于MAU和DCC的半導體潔凈室恒溫恒濕控制系統和控制方法與流程

　　本發(fā)明涉及半導體加工技術(shù)，尤其涉及一種基于mau和dcc的半導體潔凈室恒溫恒濕控制系統和控制方法。

　　背景技術(shù)：

　　半導體技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)工序困難、復雜，并且其工藝生產(chǎn)設備先進(jìn)、昂貴，對于其制造環(huán)境的參數，諸如、溫度、相對濕度、壓力、潔凈度、氣流流型等參數的要求控制在某個(gè)恒定的范圍內，上述參數的穩定則是生產(chǎn)設備正常運轉、高效率、高質(zhì)量半導體產(chǎn)品持續運營(yíng)的成功保障。

　　在上述參數控制中溫度、相對濕度參數的控制尤為困難，通常潔凈室要求溫度控制在23℃、相對濕度45％，并保證一定的控制精度，但實(shí)際上由于溫度、相對濕度之間存在一定的耦合現象，即在絕對含濕量不變的情況下，溫度升高、相對濕度減少，而溫度降低、相對濕度增加；基于此，在實(shí)施例中，采用以潔凈室要求的溫度、相對濕度計算出的露點(diǎn)溫度為目標控制值，進(jìn)而通過(guò)dcc干盤(pán)管實(shí)現溫度的控制，避免由于兩者耦合、過(guò)程精度控制不夠嚴格帶來(lái)處理過(guò)程中冷熱量相互抵消的現象，造成能源的極大浪費。因此，亟需一種適用于半導體潔凈室精確易控的恒溫恒濕系統義。

　　技術(shù)實(shí)現要素：

　　為了克服現有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供基于mau和dcc的半導體潔凈室恒溫恒濕控制系統和控制方法，其能解決上述問(wèn)題。

　　一種基于mau和dcc的半導體潔凈室恒溫恒濕控制系統，控制系統包括mau室外新風(fēng)濕度處理單元、dcc室內回風(fēng)溫度處理單元以及中控單元，所述mau室外新風(fēng)濕度處理單元和dcc室內回風(fēng)溫度處理單元與所述中控單元雙向電訊連接，其中mau室外新風(fēng)濕度處理單元包括依次設置的初效過(guò)濾段、前中效過(guò)濾段、預熱段、第一表冷段、加濕段、第二表冷段、再熱段、風(fēng)機段、后中效過(guò)濾段和高效過(guò)濾段，并在所述mau室外新風(fēng)濕度處理單元上設置焓值傳感器h、溫度傳感器t、壓差開(kāi)關(guān)p和電動(dòng)調節水閥v；dcc室內回風(fēng)溫度處理單元包括dcc干盤(pán)管和電動(dòng)調節水閥v；中控單元通過(guò)信號控制線(xiàn)與壓差開(kāi)關(guān)p、溫濕度傳感器t、焓值傳感器h、電動(dòng)調節水閥v通過(guò)信號控制線(xiàn)連接，并根據外接環(huán)境調節控制以向潔凈室輸送符合溫濕度需求空氣。

　　優(yōu)選的，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的第一表冷段和加濕段之間設置所述焓值傳感器h。

　　優(yōu)選的，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的第一表冷段和高效過(guò)濾段上設置溫濕度傳感器t。

　　優(yōu)選的，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的初效過(guò)濾段和前中效過(guò)濾段之間、風(fēng)機段和后中效過(guò)濾段之間、以及后中效過(guò)濾段和高效過(guò)濾段之間設置壓差開(kāi)關(guān)p。

　　壓差開(kāi)關(guān)p具有現場(chǎng)檢測和遠傳功能，實(shí)現對初中、高效過(guò)濾器的壓差檢測，為其更換提供基礎數據參考。

　　優(yōu)選的，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的預熱段上設置第一電動(dòng)調節水閥v1，在第一表冷段上設置第二電動(dòng)調節水閥v2，在再熱段上設置第三電動(dòng)調節水閥v3，在第二表冷段上設置第四電動(dòng)調節水閥v4。

　　優(yōu)選的，各電動(dòng)調節水閥v采用具有線(xiàn)性調節特性的座閥調節閥。所述座閥調節閥具有線(xiàn)性調節特性、良好的調節能力和調節精度。

　　優(yōu)選的，所述加濕段采用噴淋加濕方式實(shí)現，噴淋加濕主機處于常開(kāi)狀態(tài)，在夏季及過(guò)渡季洗滌空氣，在冬季噴溫水且等焓加濕或增焓加濕。

　　采用上述恒溫恒濕控制系統的控制方法，方法包括以下內容。

　　室內參數動(dòng)態(tài)監測，中控單元與壓差開(kāi)關(guān)p、溫濕度傳感器t、焓值傳感器h、電動(dòng)調節水閥v通過(guò)信號控制線(xiàn)連接，以實(shí)時(shí)獲取潔凈室內的溫度和相對濕度值。

　　繪制焓濕圖，根據室內溫濕度參數需求在焓濕圖上按照等焓線(xiàn)和等含濕量線(xiàn)劃分成四個(gè)氣象分區、即空調工況區，其中空調工況i區為增溫加濕工況、空調工況ii區為冷卻加濕工況、空調工況iii區和空調工況iv區為冷卻除濕工況，且空調工況ii、iii、iv區均實(shí)現對空氣的洗滌?？照{工況對應不同外界環(huán)境實(shí)現室內溫濕度需求控制；針對不同的氣象分區采用不同的空氣處理方式和控制方法，從而降低空調系統的運行能耗。

　　mau空調箱以室內需求的溫度、相對濕度計算得出的露點(diǎn)溫度為目標值，根據空調工況對應不同外接環(huán)境，對室外新風(fēng)參數進(jìn)行控制，進(jìn)而與經(jīng)過(guò)dcc處理的回風(fēng)進(jìn)行混合，從而達到潔凈室要求的室內溫濕度指標。

　　優(yōu)選的，當外界環(huán)境空氣處于空調工況i區時(shí)，對室外空氣進(jìn)行升溫加濕處理：關(guān)閉第一表冷段的第二電動(dòng)調節水閥v2、再熱段上的第三電動(dòng)調節水閥v3，打開(kāi)預熱段上的第一電動(dòng)調節水閥v1、加濕段處溫水噴淋加濕主機，根據加濕段前的焓值傳感器h的焓值控制預熱段上第一電動(dòng)調節水閥v1的開(kāi)度，通過(guò)高效過(guò)濾段下游出風(fēng)段的溫濕度傳感器t溫度設定值控制再熱段處第三電動(dòng)調節v3的開(kāi)度，進(jìn)而使達到目標參數的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時(shí)與經(jīng)dcc干盤(pán)管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　優(yōu)選的，當外界環(huán)境空氣處于空調工況ii區時(shí)，對室外空氣進(jìn)行冷卻加濕處理：關(guān)閉預熱段上的第一電動(dòng)調節水閥v1，打開(kāi)第一表冷段的第二電動(dòng)調節水閥v2以及加濕段處的噴淋加濕主機，根加濕段前的焓值傳感器h的焓值控制第一表冷段的第二電動(dòng)調節水閥v2的開(kāi)度，避免開(kāi)度過(guò)小、呈現空氣過(guò)熱的現象，導致室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)噴淋加濕后出現過(guò)濕的現象(以期經(jīng)過(guò)噴淋加濕后空氣的露點(diǎn)溫度達到目標值)，尚需再進(jìn)行冷卻除濕處理，造成能源的極度浪費；進(jìn)而通過(guò)高效過(guò)濾段下游出風(fēng)段的溫濕度傳感器t溫度設定值控制再熱段處第三電動(dòng)調節v3的開(kāi)度，進(jìn)而使達到目標參數的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時(shí)與經(jīng)dcc干盤(pán)管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　優(yōu)選的，當外界環(huán)境空氣處在空調工況iii區和空調工況iv區時(shí)，對室外空氣需進(jìn)行冷卻除濕處理：關(guān)閉預熱段的第一電動(dòng)調節水閥v1，打開(kāi)第一表冷段的第二電動(dòng)調節水閥v2、第二表冷段上的第四電動(dòng)調節水閥v4、以及加濕段處的噴淋加濕主機，根據第一表冷段處表冷盤(pán)管后的設定溫度調整第二電動(dòng)調節水閥v2的開(kāi)度，利用中溫冷凍水降低被處理空氣的溫度、含濕量，再通過(guò)加濕段處噴淋室對空氣的洗滌、凈化，根據送風(fēng)露點(diǎn)調節內有低溫冷凍水的第二表冷段處第四電動(dòng)調節水閥v4開(kāi)度，進(jìn)而使達到目標參數的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時(shí)與經(jīng)dcc干盤(pán)管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　優(yōu)選的，室內溫濕度需求控制全年以送風(fēng)露點(diǎn)值作為控制目標值表征的濕度進(jìn)行優(yōu)先控制，其中，送風(fēng)露點(diǎn)的確定和修正公式為：

　　其中：td為室外空氣在t溫度下、f相對濕度下的露點(diǎn)溫度；

　　e＝es*f*0.01，e為t℃空氣在f％相對濕度下的水蒸氣壓力pa，es為t℃空氣在水面t>0℃或冰面t≤0℃的飽和水蒸氣壓力pa；

　　e0為0℃空氣的飽和水蒸氣的分壓力，a、b為系數，t>0℃時(shí)，取水面值a＝7.5、b＝237.3；t≤0℃時(shí)，取水面值a＝9.5、b＝265.5。

　　相比現有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：控制系統通過(guò)設置不同的傳感器和調節閥進(jìn)行信號實(shí)時(shí)采集和控制，mau空調箱以室內需求的溫度、相對濕度計算得出的露點(diǎn)溫度為目標值對室外新風(fēng)參數進(jìn)行精準控制，進(jìn)而與經(jīng)過(guò)dcc處理的回風(fēng)進(jìn)行混合，從而達到潔凈室要求的溫濕度指標；系統和方法具有較高的控制精度和節能性、控制邏輯清晰、工程項目的實(shí)用性強，能夠很好的解決半導體潔凈室經(jīng)常出現的控制精度不夠而產(chǎn)生的冷熱抵消問(wèn)題。

　　附圖說(shuō)明

　　圖1為本發(fā)明實(shí)施例中mau室外新風(fēng)濕度處理單元結構圖；

　　圖2為本發(fā)明涉及實(shí)施例中室外新風(fēng)在焓濕圖上空調分區示意圖。

　　圖中：1、初效過(guò)濾段；2、前中效過(guò)濾段；3、預熱段；4、第一表冷段；5、加濕段；6、第二表冷段；7、再熱段；8、風(fēng)機段；9、后中效過(guò)濾段；10、高效過(guò)濾段；v1/v2/v3/v4、電動(dòng)調節水閥；p、壓差開(kāi)關(guān)；t、溫濕度傳感器；h、焓值傳感器。

　　具體實(shí)施方式

　　為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng )造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

　　一種基于mau和dcc的半導體潔凈室恒溫恒濕控制系統，控制系統包括mau室外新風(fēng)濕度處理單元、dcc室內回風(fēng)溫度處理單元以及中控單元，所述mau室外新風(fēng)濕度處理單元和dcc室內回風(fēng)溫度處理單元與所述中控單元雙向電訊連接。

　　參見(jiàn)圖1，其中mau室外新風(fēng)濕度處理單元包括依次設置的初效過(guò)濾段1、前中效過(guò)濾段2、預熱段3、第一表冷段4、加濕段5、第二表冷段6、再熱段7、風(fēng)機段8、后中效過(guò)濾段9和高效過(guò)濾段10，初效過(guò)濾段1的前端或上游為進(jìn)風(fēng)段，高效過(guò)濾段10的后端或下游為出風(fēng)段，圖中箭頭表述氣流方向。

　　進(jìn)一步的，在所述mau室外新風(fēng)濕度處理單元上設置焓值傳感器h、溫度傳感器t、壓差開(kāi)關(guān)p和電動(dòng)調節水閥v。

　　圖未示的，dcc室內回風(fēng)溫度處理單元包括dcc干盤(pán)管和電動(dòng)調節水閥v。

　　參見(jiàn)圖1，一個(gè)實(shí)施例中，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的預熱段3上設置第一電動(dòng)調節水閥v1，在第一表冷段4上設置第二電動(dòng)調節水閥v2，在再熱段7上設置第三電動(dòng)調節水閥v3，在第二表冷段6上設置第四電動(dòng)調節水閥v4。

　　具體實(shí)施例中，各電動(dòng)調節水閥v采用但不限于具有線(xiàn)性調節特性的座閥調節閥。所述座閥調節閥具有線(xiàn)性調節特性、良好的調節能力和調節精度。

　　中控單元通過(guò)信號控制線(xiàn)與壓差開(kāi)關(guān)p、溫濕度傳感器t、焓值傳感器h、電動(dòng)調節水閥v通過(guò)信號控制線(xiàn)連接，并根據外接環(huán)境調節控制以向潔凈室輸送符合溫濕度需求空氣。

　　其中，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的第一表冷段4和加濕段5之間設置所述焓值傳感器h，在冬季實(shí)現精準的焓值控制，避免預熱段3處第一電動(dòng)調節水閥v1開(kāi)度過(guò)大導致空氣過(guò)熱。在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的第一表冷段4和高效過(guò)濾段10上設置溫濕度傳感器t，通過(guò)溫濕度傳感器t的數據采集，在冬季，mau空調箱停止運行時(shí)，防止盤(pán)管凍裂；在其他季節實(shí)現對表冷盤(pán)管處第二電動(dòng)調節水閥v2的調節。在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的初效過(guò)濾段1和前中效過(guò)濾段2之間、風(fēng)機段8和后中效過(guò)濾段9之間、以及后中效過(guò)濾段9和高效過(guò)濾段10之間設置壓差開(kāi)關(guān)p。

　　其中，壓差開(kāi)關(guān)p具有現場(chǎng)檢測和遠傳功能，實(shí)現對初中、高效過(guò)濾器的壓差檢測，為其更換提供基礎數據參考。

　　進(jìn)一步的，加濕段5采用噴淋加濕方式實(shí)現，噴淋加濕主機處于常開(kāi)狀態(tài)，在夏季及過(guò)渡季洗滌空氣，在冬季噴溫水且等焓加濕或增焓加濕。

　　采用上述恒溫恒濕控制系統的控制方法，方法包括以下內容。

　　室內參數動(dòng)態(tài)監測，中控單元與壓差開(kāi)關(guān)p、溫濕度傳感器t、焓值傳感器h、電動(dòng)調節水閥v通過(guò)信號控制線(xiàn)連接，以實(shí)時(shí)獲取潔凈室內的溫度和相對濕度值。

　　繪制焓濕圖，參見(jiàn)圖2，根據室內溫濕度參數需求在焓濕圖上按照等焓線(xiàn)和等含濕量線(xiàn)劃分成四個(gè)氣象分區、即空調工況區，其中空調工況i區為增溫加濕工況、空調工況ii區為冷卻加濕工況、空調工況iii區和空調工況iv區為冷卻除濕工況，空調工況對應不同外界環(huán)境實(shí)現室內溫濕度需求控制；適宜的分區即避免了分區過(guò)多造成傳感器等數據采集設備的增加帶來(lái)初投資的增加、又避免了分區過(guò)少而出現冷熱抵消的現象。

　　其中，等焓線(xiàn)作為冬夏季轉換的分界線(xiàn)，等含濕量線(xiàn)作為噴淋加濕、洗滌空氣的分界線(xiàn)。

　　針對不同的氣象分區采用不同的空氣處理方式和控制方法，從而降低空調系統的運行能耗。

　　mau空調箱以室內需求的溫度、相對濕度計算得出的露點(diǎn)溫度為目標值，根據空調工況對應不同外接環(huán)境，對室外新風(fēng)參數進(jìn)行控制，進(jìn)而與經(jīng)過(guò)dcc處理的回風(fēng)進(jìn)行混合，從而達到潔凈室要求的室內溫濕度指標。

　　具體的，當外界環(huán)境空氣處于空調工況i區時(shí)，對室外空氣進(jìn)行升溫加濕處理：關(guān)閉第一表冷段4的第二電動(dòng)調節水閥v2、再熱段7上的第三電動(dòng)調節水閥v3，打開(kāi)預熱段3上的第一電動(dòng)調節水閥v1、加濕段5處溫水噴淋加濕主機，根據加濕段5前的焓值傳感器h的焓值控制預熱段3上第一電動(dòng)調節水閥v1的開(kāi)度，通過(guò)高效過(guò)濾段10下游出風(fēng)段的溫濕度傳感器t溫度設定值控制再熱段7處第三電動(dòng)調節v3的開(kāi)度，進(jìn)而使達到目標參數的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時(shí)與經(jīng)dcc干盤(pán)管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　當外界環(huán)境空氣處于空調工況ii區時(shí)，對室外空氣進(jìn)行冷卻加濕處理：關(guān)閉預熱段3上的第一電動(dòng)調節水閥v1，打開(kāi)第一表冷段4的第二電動(dòng)調節水閥v2以及加濕段5處的噴淋加濕主機，根加濕段5前的焓值傳感器h的焓值控制第一表冷段4的第二電動(dòng)調節水閥v2的開(kāi)度，避免開(kāi)度過(guò)小、呈現空氣過(guò)熱的現象，導致室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)噴淋加濕后出現過(guò)濕的現象(以期經(jīng)過(guò)噴淋加濕后空氣的露點(diǎn)溫度達到目標值)，尚需再進(jìn)行冷卻除濕處理，造成能源的極度浪費；進(jìn)而通過(guò)高效過(guò)濾段10下游出風(fēng)段的溫濕度傳感器t溫度設定值控制再熱段7處第三電動(dòng)調節v3的開(kāi)度，進(jìn)而使達到目標參數的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時(shí)與經(jīng)dcc干盤(pán)管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　當外界環(huán)境空氣處在空調工況iii區和空調工況iv區時(shí)，對室外空氣需進(jìn)行冷卻除濕處理：關(guān)閉預熱段3的第一電動(dòng)調節水閥v1，打開(kāi)第一表冷段4的第二電動(dòng)調節水閥v2、第二表冷段6上的第四電動(dòng)調節水閥v4、以及加濕段5處的噴淋加濕主機，根據第一表冷段4處表冷盤(pán)管后的設定溫度設定，優(yōu)選為16-18℃，調整第二電動(dòng)調節水閥v2的開(kāi)度，利用中溫冷凍水降低被處理空氣的溫度、含濕量，再通過(guò)加濕段5處噴淋室對空氣的洗滌、凈化，根據送風(fēng)露點(diǎn)調節內有低溫冷凍水的第二表冷段6處第四電動(dòng)調節水閥v4開(kāi)度，進(jìn)而使達到目標參數的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時(shí)與經(jīng)dcc干盤(pán)管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　進(jìn)一步的，室內溫濕度需求控制全年以送風(fēng)露點(diǎn)值作為控制目標值表征的濕度進(jìn)行優(yōu)先控制，其中，送風(fēng)露點(diǎn)的確定和修正公式為：

　　其中：td為室外空氣在t溫度下、f相對濕度下的露點(diǎn)溫度；

　　e＝es*f*0.01，e為t℃空氣在f％相對濕度下的水蒸氣壓力pa，es為t℃空氣在水面t>0℃或冰面t≤0℃的飽和水蒸氣壓力pa；

　　e0為0℃空氣的飽和水蒸氣的分壓力，a、b為系數，t>0℃時(shí)，取水面值a＝7.5、b＝237.3；t≤0℃時(shí)，取水面值a＝9.5、b＝265.5。

　　其中，溫冷凍水的能效要低于中溫冷凍水的能效，因此通過(guò)ai算法和控制策略的調整可以最大程度的實(shí)現空調系統的節能。

　　進(jìn)一步的，噴淋加濕主機常年開(kāi)啟，在冬季實(shí)現等焓(增焓)加濕的功能、其余季節實(shí)現洗滌空氣的作用。

　　最后應說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。