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國立台北科技大學冷凍空調工程系

國立台北科技大學冷凍空調工程系. 潔淨室能源評估比較 （ C / R 內循環送風室內循環系統 ). 研究生：蘇詠裕. 指導教授：胡石政. 中華民國九十四年六月十五日. 前 言. 潔淨室的建造成本非常昂貴，約為一般空調的六倍以上。除此之外，潔淨室的運轉成本也相當昂貴，潔淨空調系統用電量約佔了整廠耗能的 40% 左右，其耗能亦為一般空調的十倍以上。在這經濟蕭條與產業獲利率不再居高不下時，如何使廠務系統最佳設計與能源有效運用而達到 Cost-Down 之目的，就成為不得不做且相當重要的工作了。. 前 言.

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  1. 國立台北科技大學冷凍空調工程系 潔淨室能源評估比較 （C / R內循環送風室內循環系統) 研究生：蘇詠裕 指導教授：胡石政 中華民國九十四年六月十五日

  2. 前 言 潔淨室的建造成本非常昂貴，約為一般空調的六倍以上。除此之外，潔淨室的運轉成本也相當昂貴，潔淨空調系統用電量約佔了整廠耗能的40%左右，其耗能亦為一般空調的十倍以上。在這經濟蕭條與產業獲利率不再居高不下時，如何使廠務系統最佳設計與能源有效運用而達到Cost-Down之目的，就成為不得不做且相當重要的工作了。

  3. 前 言 因此業者或潔淨室設計師若能在建廠時期全面進行廠房最佳化設計檢討，將有助於減緩用電量之成長。 本研究旨在闡述在建造一座潔淨室前，比較室內循環系統，以選擇最具節能及低成本方式系統。 具體目標簡單來講就是----「降低建廠初設成本」、「節省廠房運轉成本」、「節約能源」，畢竟一個企業體在商場競爭下要維持一定的利潤，應該從硬體建設的節能做起，而非從人裁起。

  4. 前 言 近來由於風扇過濾網組(FFU)搭配二次冰水系統乾式盤管(DCC)，被應用在潔淨室裡做為內部潔淨度的換氣循環，由於在使用上具有相當的靈活性及穩定性，但在潔淨室裡，若採用FFU/DCC系統或AHU/DUCT系統皆存在其相對的優缺點，今就二者差異做一比較分析

  5. C / R內循環送風系統的選擇 潔淨室MAU + FFU系統流程圖 潔淨室MAU + RCU系統流程圖

  6. C / R內循環送風系統的選擇 潔淨室純RCU系統流程圖 潔淨室MAU + 軸流風扇系統流程圖

  7. C / R內循環送風系統的選擇 潔淨室部分RCU + 小型冷風機系統流程圖

  8. 潔淨室節能最佳化的設計原則 潔淨室最佳化設計包含系統節能的設計，一個節能化的潔淨室設計雖然有些會增加初設成本的支出，但總體而言，經過了二、三年運轉後其減少的電費，往往可大於當初初設成本的費用；其潔淨室的節約能源技術主要項目約分為十八類： (一)、冰水主機系統 (二)、冰水系統 (三)、冷卻水系統 (四)、外氣空調箱 (五)、排氣系統 (六)、照明系統 (七)、電力系統 (八)、儲冰系統 (九)、吸收式冰水主機(十)、C / R內循環送風系統 (十一)、微環境系統 (十二)、終級過濾器最省能配置(十三)、MAU出風口位置選擇 (十四)、檢討排氣系統洩漏旁通問題 (十五)、空調箱再熱 (十六)、外氣引進控制 (十七)、空調負荷確定 (十八)、人員、設備操作維護之管理

  9. 潔淨室節能C / R內循環送風最佳化的設計原則 潔淨C / R內循環送風系統以最佳化設計評估比較如下： (MAU/FFU系統及RAU/DUCT系統比較） (一)、裝修工程。 (二)、空調系統。 (二)、空調電力系統。 (三)、控制系統。 (四)、材料及工資成本的分析比較。

  10. 潔淨室節能C / R內循環送風:裝修工程 AHU/DUCT系統: • 使用此系統的天花板為單層PU天花板，不考慮使用維修 空間，所以其C/R的淨高度較低。 FFU/DCC系統: • 為考量FFU安裝及日後的維修空間及循環風道，於C/R CEILING T-GRID上層PU天花板最好能保持1.5M的高度， 此一空間稱為PLENUM。 • 為考量DCC的面積及FFU的壓損問題，所以回風牆的尺 寸不能太窄，進而造成庫板的使用量增加。

  11. 潔淨室節能C / R內循環送風:空調工程 AHU/DUCT系統: • 因外氣及循環風量為同一系統的風管，為維持C/R之精確 正壓較不易穫得，所在不同等級的無塵裡所要建立不同的 靜壓的壓差控制較為不易。 • 因空調做外氣的降溫除濕使用的一次冰水為7/2℃。 FFU/DCC系統: • 因外氣為單一入口，若採用電動風門配合室內靜壓傳器或 以風車變頻控制，較易穫得良好的靜壓控制。 • 此一系統的空調機械設備之冰水供應須考慮到 MAU及 C/R之DCC兩項設備，DCC針對C/R所產生的顯熱荷負之 去除，使用二次冰水13/18℃。

  12. 潔淨室節能C / R內循環送風:空調工程 AHU/DUCT系統: • HEPA-BOX:採多褶高風量型，每片於額定壓損其風量為 2000CMH ，初始的建置成本便可以大大的降低。 • 風量調整設備:為調整個別區間的風量，及考慮個別 HEPA-BOX需要維修時，須於個別HEPA-BOX的入口端 安裝風門，及於回風牆入口端安裝可調風量型的格柵。 FFU/DCC系統: • 同一潔淨室內可以分為多區不同的製程條件下使用，大大 的增加其使用調整的靈活度及風險管理。 • 目前市面上風車機外靜壓皆在10mmaq左右，而表面出風 速為0.35~0.4m/s之間的風量約在1000CMH，因此其初始 建置成本較大。

  13. 潔淨室節能C / R內循環送風:空調工程 FFU/DCC系統: • 乾式盤管搭配個別區間的FFU做為C/R內顯熱交換的運轉 模式，此項設備視必會大大的增加其初始建置成本。 • DCC泵浦相較於AHU/DUCT系統乃是一額外的設備，它 是DCC做熱交換其介質的動力來源。 • 考量個別區間不同二次冰水的流量及管路系統的水量平衡， 須於DCC側安裝三通閥的方式或採用二通閥及於DCC泵 的進出水端安裝一BY PASS管路及二通閥，並於PUMP之 進出水端 安裝一壓差感測器的施作方式，以做為水量平 衡之用。

  14. 潔淨室節能C / R內循環送風:空調工程 AHU/DUCT系統: • 此一系統之主要用電需求設備，就是AHU內的風車、電 熱器、加濕器，因為C/R內之循環風量及外氣風量的動力 主要來源皆來自單一風車，因此其規格就相對大得多。 FFU/DCC系統: • 此一系統MAU內的風車，就只是提供室內新鮮空氣換氣 及維持適當的正壓所需的風量，因此其風車的規格較小， 所以其電力設備容量相對較小。 • 由於增加FFU做為C/R內循環風量的動力來源，因此勢必 依FFU個區之電力迴路增設電力迴路控制盤及電力盤至 FFU設備的二次側管線系統。

  15. 潔淨室節能C / R內循環送風:運轉成本 • FFU/DCC系統風管工程建置成本較低。 • AHU/DUCT系統其他工程可以減少建置成本。 • 若使用FFU系統其初始建置成本是AHU系統的1.53倍。 循環風量:112,835CMH，外氣換氣風量5,215CMH FFU及AHU材料成本比較表

  16. 潔淨室節能C / R內循環送風:材料成本 • FFU/DCC系統動力較AHU/DUCT系統減少3.7kw(11.5%) • FFU/DDC系統年運轉減少秏電量40,515kwh，節省電費用 81,030元。 循環風量:112,835CMH，外氣換氣風量5,215CMH FFU及AHU運轉成本比較表

  17. 結 論 • AHU/DUCT系統若考量設備故障及維修而中斷的風險， 就必需增設兩台AHU做為BACK-UP，因此所增加的成本， 與FFU/DCC系統就只差1.25倍。 • FFU/DCC系統適合使用於同一潔淨室內不同等級的製程 條件下被靈活使用，然而AHU/DUCT系統適合被使用在 單一製程條件下之潔淨室。 • AHU/DUCT系統若採低噪音風機則可不裝設消音箱，其 秏電量將低於FFU/DCC系統。

  18. 建 議 • 若以建置成本及運轉維護而言使用AHU/DUCT是較為有利的，但若是以整個潔淨室對製程環境下的風險及穩定性做為考量時，FFU/DCC系統是必要的選擇。

  19. 謝 謝 蒞 臨 指 導

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