SMT车间净化空调系统论述

SMT车间净化空调系统论述

王小妮

中国电子系统工程第二建设有限公司，江苏 无锡 214072

摘要：本文分析了SMT车间生产工艺及其所需环境，提出了两种净化空调系统方案，并结合实际工程案例，从系统形式、能耗、投资等方面分析比较，确定了最优的空调方案。

关键词：SMT车间；洁净厂房；净化空调系统

1 引言

随着5G时代的到来，电子信息产业作为支柱产业，增长迅速，国际大型电子产品制造商和EMS企业纷纷投资设厂，许多跨国公司也纷纷将电子产品制造基地转移到中国，带动了国内相关产业链的发展，其中就包括SMT产业。SMT，即表面贴装技术，是由混合集成电路技术发展而来的新一代的电子装联技术。

2 SMT工艺

SMT，表面贴装技术，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺，指的是在PCB(印刷电路板)基础上进行加工的系列工艺流程的简称，主要包含锡膏印刷、零件贴装、过炉固化、回流焊接、AOI光学检测、维修、分板等。

图1 SMT工艺流程

3 SMT车间特点

（1）工艺机台产热量大

该生产工序中，贴片机、回流炉、PCB测试机等设备，用电量较大，且该类设备属于电热设备，因此，在生产运行中，产热量很大。

（2）净化需求较低

SMT生产工艺，有别于液晶面板、芯片等高端制造工艺，其对生产所需的净化环境要求较低，动态10万级即可满足使用要求。

（3）人员密集度高

该类工艺，是典型的劳动密集型生产工艺，需要大批量的人员在洁净室手动组装电子产品，局部区域人员密度高达0.3人/㎡，而类似液晶面板厂等人员密度约为0.02人/㎡。

4 空调系统

（1）生产环境

SMT生产工艺，其生产过程中其所需温度、湿度、洁净度等相对宽松，具体参数如下表所示。

（2）空调方案

对于该类低级别洁净度的电子厂房，其对气流组织的要求较低，紊流即可满足需求，针对这一特点，在实际工程中，应用较多的是AHU+HEPA系统，以及由该系统延伸出的MAU+RCU+HEPA，下面就上述系统的优缺点进行阐述。

1）AHU+HEPA系统

本系统主要由AHU（组合式空调机组）及HEPA（高效送风口）组成。

净化机组AHU集中放置在空调机房内，洁净室的回风经回风口、回风管接回至空调机房，在净化机组AHU内与新风进行混合后，经过净化机组内热湿及净化处理，然后由庞大的送风管道将全部的送风输送至洁净室吊顶上方，再经过设在洁净室吊顶内的高效过滤送风口过滤后送到洁净室，从而实现洁净室工艺生产所需的温度、湿度、洁净度和压差，其运行原理如下图所示。

图2 方案一：AHU+HEPA系统原理图

图3方案一：AHU+HEPA系统处理过程图

本系统温湿度和风量调节都比较单一，检修方便，噪音小。但占用机房面积较大，送回风管体积大，占用空间大，送回风管长度长，送风机余压大，噪音大，风量输送能耗高。

2）MAU+RCU+HEPA

本系统主要由MAU（新风机组）、RCU（循环空气处理机组）及HEPA（高效过滤送风口）组成。

图4方案二：MAU+RCU+HEPA系统原理图

新风机组设在空调机房内，吊顶内设多个循环机组，室外空气经新风机组处理后，分配到每一个循环机组内与回风混合，再经过循环机组热湿处理后通过高效送风口送入洁净室内，循环机组的送风量要同时满足热湿负荷送风量和净化送风量。

图5 方案一：MAU+RCU+HEPA系统处理过程图

本系统设置时可根据不同房间的温湿度需求，灵活布置，多样调节。同时因只有MAU机组占用空调机房，所需要的空调机房面积很小。RCU机组在吊顶内分散布置，就地循环，其风管尺寸相对较小。但因吊顶内直接布置了RCU，导致厂房噪音较大，且存在阀组漏水现象。

（3）实际案例分析

某笔记本电脑生产线，其生产厂房为四层，一层为仓库区，二层、三层为组装车间，四层为SMT车间，单层建筑面积约为12500㎡，其中，SMT车间净化面积约为9846㎡，现就四层SMT车间空调系统进行分析比较。

1）风量计算

对该9846㎡SMT车间进行空调负荷及送风量计算，其计算结果如下表所示。

2）设备选型

根据上述负荷及送风量计算结果，分别对两种空调系统进行设备选型，具体参数如下表所示。

3）空间占用

从上表可知，AHU+HEPA系统其占用空调机房面积为800㎡，而MAU+RCU+HEPA系统占用空调机房面积仅为200㎡，相差较大，下图能够更直观的反应出两者的差距。

图6 AHU+HEPA系统机房布置图 图7 MAU+RCU+HEPA系统机房布置图

而在风管截面尺寸方面，AHU+HEPA系统同样更大。

4）投资分析

AHU+HEPA系统

MAU+RCU+HEPA系统

通过上述分析可知，在设备初投资方面，两者差距较大，AHU+HEPA系统中，因AHU风量大，数量多，其造价远远高于MAU+RCU+HEPA系统。

采用AHU+HEPA系统，所有的回风都需要在空调机房集中处理，且空调机房、风管尺寸都较大，无论是机房面积还是竖向高度，都无法支撑本系统的设置。同时，该区域属于大空间，贴片机回流炉及测试区发热量大，容易产生温度梯度，需要做空调分区，每个区域尽量做到单独控制，采用RCU系统，布置灵活，房间可实现单独调节，风管尺寸小，机房占用空间小，比较适合本建筑。结合本项目实际情况，建议采用第二种方案，即MAU+RCU+HEPA。

5 设计要点

（1）空调分区

对于大空间的空调系统，一定要在负荷分析基础上，根据空调负荷差异性，合理地将整个生产区域划分为若干个温度控制区，根据空调分区设置空调系统，不可均匀布置，避免出现很大的温度梯度，同时，空调分区的目的在于使空调系统能有效地跟踪负荷变化，改善室内热环境和降低空调能耗。

（2）风量计算

工艺所需的SMT车间净化级别为动态十万级，根据《洁净厂房设计规范》GB50073-2013 6.3.3条，净化级别在静态万级的换气次数为15~25次/h，设计时采用的是25次/h计算。根据现场洁净度等级测试结果，原本动态十万级的车间，实际达到了千级，远超工艺使用要求。送风量越大，洁净度越高，系统能耗也越高，特别是当消除负荷的风量小于净化风量时。故对此类电子厂房，因根据实际需求，适当选取换气次数，推荐使用15次/h。

（3）噪音控制

采用MAU+RCU+HEPA系统，由于洁净区吊顶上方吊挂多太RCU，噪音方面存在着先天不足的劣势，为保证生产和人员健康工作环境，应采取多种降噪措施。如：在RCU循环机组进出风口两侧均设消声静压箱，可消噪音10~15dB（A）,新风机房出风管处设微穿孔板消声器，RCU机组电机连接方式采用电机直连代替皮带。

（4）冷凝水

车间吊挂循环机组，无疑增加了水患，特别是阀组处。考虑到这种情况，设计时将RCU水管阀组全部放在回风夹道落地安装，并且洁净车间水管连接方式全部采用焊接。以免对工艺设备造成毁灭性的损害。

6 结论

本文就SMT车间常用的两种空调系统展开了论述，从空间占用、运行调节、建设投资等方面进行对比分析，MAU+RCU+HEAP系统，在各方面均具有一定的优势，更适用于本类生产车间，但在设计时，还需重点考虑空调分区、噪音等方面的问题。

参考文献：

[1].中华人民共和国工业和信息化部.GB50073-2013.2013年.洁净厂房设计规范.北京.中国计划出版社.2013年.P21

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