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液晶显示模块（LCM）生产厂洁净工程系统的设计
液晶显示模块（LCM）生产厂洁净工程系统的设计
介绍液晶显示模块（LCM）生产厂洁净工程系统的设计，以夏季运行工况为例，介绍洁净空调过滤器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,空气过滤器高效空气过滤器和净化设备如全自动风淋室配套洁净产品的选取。
1 工程概况
LCM(Liquid Crystal Module)，即液晶模块，LCM工艺(Liquid CompositeMolding，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 OnGlass）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 Class6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7.5Kg/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，初效过滤器ac为0.2，中效袋式过滤器效率为ag为0.4，为满足室内ISOclass6级洁净水平，末端高效空气过滤器的效率≥99.9%，所以末端过滤器应采用超高效空气过滤器。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全自动风淋室和货淋室，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
重庆市某药厂洁净空调设计案例说明
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