В высокотехнологичных отраслях, таких как производство полупроводников, биомедицина и прецизионная электроника, контроль окружающей среды внутри чистых помещений напрямую влияет на качество продукции, выход продукции и надежность исследований.

Архитектура MAU (блок приточной вентиляции) + FFU (вентиляторный фильтрующий модуль) + DCC (блок сухих охладителей) стала основным решением для очистки современных чистых помещений. Благодаря высоко гибкому и эффективному регулированию окружающей среды эта система обеспечивает строгий контроль температуры, влажности, чистоты и давления — основных параметров для чистых помещений мирового класса.

В этой статье систематически объясняются основные технологии управления, лежащие в основе системы MAU + FFU + DCC, и то, как многомерная координация обеспечивает стабильную, точную и энергоэффективную чистую среду.

I. Обзор системы: как MAU + FFU + DCC работают вместе

Система MAU + FFU + DCC представляет собой иерархическую систему обработки и циркуляции воздуха, где каждый модуль выполняет специализированные функции:

MAU — предварительная обработка свежего воздуха

• Кондиционирование температуры и влажности

• Фильтрация первичной и средней эффективности

• Стабильная подача обработанного свежего воздуха

FFU — высокоэффективная фильтрация на конечном этапе

• HEPA/ULPA фильтрация приточного воздуха

• Однонаправленная подача воздушного потока

• Обеспечивает чистоту ISO класса 5–класса 1

DCC — точное регулирование явного тепла

• Локальная точная настройка температуры

• Компенсация тепла, выделяемого оборудованием

• Обеспечивает равномерное распределение температуры

Эта архитектура «Предварительная обработка (MAU) → Очистка (FFU) → Точный контроль (DCC)» обеспечивает усовершенствованное управление параметрами окружающей среды, предлагая более высокую эффективность, гибкость и экономию энергии по сравнению с традиционными централизованными системами.

II. Основные технологии управления системой

1. Контроль температуры: достижение точности до долей градуса

Изменение температуры является одним из наиболее критических рисков в прецизионном производстве. Например, в полупроводниковой литографии даже отклонение в 0,1°C влияет на выравнивание рисунка.

Система MAU + FFU + DCC обеспечивает многоуровневый прецизионный контроль температуры:

(1) MAU: первичное регулирование температуры с использованием адаптивного ПИД-регулирования

• Управляет выходной мощностью нагревательных/охлаждающих змеевиков

• Стабилизирует температуру свежего воздуха на уровне ±0,5°C

• Динамически реагирует на колебания нагрузки

(2) FFU: распределение воздушного потока для уменьшения температурных градиентов

FFU косвенно влияют на температуру, оптимизируя организацию воздушного потока:

• Равномерная матричная компоновка

• Типичная скорость потока: 0,3–0,5 м/с

• Минимизирует локальную стратификацию и температурный дрейф

(3) DCC: компенсация явного тепла в реальном времени

Направлена на тепло, выделяемое:

• Литографическими машинами

• Биореакторами

• Травильным оборудованием

DCC точно настраивает поток охлажденной воды, чтобы обеспечить:

• Погрешность равномерности температуры в помещении ≤ ±0,2°C

Реальный случай
На 12-дюймовой полупроводниковой фабрике была достигнута температурная стабильность ±0,1°C, что улучшило выход литографии на ~3% после внедрения скоординированного управления MAU–DCC.

2. Контроль влажности: баланс стабильности продукта и защиты оборудования

Влажность влияет на:

• Коррозию прецизионных приборов

• Статическое электричество в сухой среде

• Рост микроорганизмов

• Чувствительные биологические и фармацевтические процессы

(1) MAU: основная регулировка

Оснащен:

• Паровыми/электродными увлажнителями

• Конденсационными или роторными осушителями

Точность влажности достигает ±2% относительной влажности.

Пример:
Влажность в цехе лиофилизации должна оставаться на уровне 30–40% относительной влажности, чтобы предотвратить поглощение влаги.

(2) FFU: вспомогательное распределение

Повышает однородность влажности, устраняя:

• Мертвые зоны

• Зоны застоя воздуха

• Локальные зоны с высокой влажностью

(3) Логика связи MAU + DCC

• MAU регулирует влажность

• DCC снижает температуру поверхности змеевика при необходимости

• Температура змеевика должна оставаться на уровне 1–2°C выше точки росы, чтобы избежать конденсации

3. Контроль чистоты: многоступенчатая фильтрация для предотвращения загрязнения

Чистота является основой производительности чистых помещений. Система обеспечивает контроль частиц посредством полного управления процессом:

Фильтрация MAU

• Первичный фильтр G4

• Фильтр средней эффективности F8
  Удаляет крупные частицы (например, PM10), чтобы уменьшить нагрузку на FFU.

Фильтрация на конечном этапе FFU

• HEPA ≥99,97% при 0,3 мкм

• ULPA ≥99,999% при 0,12 мкм

FFU обеспечивают чистоту ISO класса 5 или лучше.

Организация воздушного потока

• Вертикальный однонаправленный поток из матрицы FFU

• Покрытие FFU обычно составляет 60–100%

• Загрязняющие вещества выталкиваются вниз к возвратам

• Образует стабильный поршневой эффект

Справочные данные
При скорости FFU 0,45 м/с концентрацию частиц ≥0,5 мкм можно снизить до:

• <35 частиц/фут³ (ISO класс 5)

4. Контроль давления: предотвращение обратного потока и перекрестного загрязнения

Положительное давление предотвращает попадание загрязненного воздуха в контролируемые помещения.

Основные стратегии управления:

(1) Регулирование объема свежего воздуха MAU

• Датчики перепада давления контролируют градиенты давления

• Требуемая разница давления в помещении: 10–30 Па

(2) Иерархическое зонирование давления

Между зонами ISO класса 5 и ISO класса 7:

• Разница давления: 5–10 Па

(3) Аварийная защита от давления

Если давление падает ниже порогового значения:

• Система включает сигнализацию

• Резервный вентилятор запускается автоматически

• Предотвращает отключение или загрязнение

III. Интеллектуальные технологии управления: от ручного управления к автономной работе

Традиционные системы чистых помещений в значительной степени полагаются на ручные настройки. Современная система MAU + FFU + DCC использует интеллектуальные технологии для достижения автоматизированного прецизионного управления.

1. Централизованная платформа мониторинга (PLC/DCS)

Интегрирует более 30 параметров:

• Температура / влажность

• Перепады давления

• Состояние вентилятора FFU

• Данные охлажденной воды DCC

Поддерживает:

• Мониторинг в реальном времени

• Анализ трендов

• Обзор исторических кривых

2. Адаптивные алгоритмы управления

Пример:
Когда полупроводниковый травитель запускается и вводит тепловую нагрузку, система автоматически:

• Увеличивает поток охлаждающего змеевика

• Увеличивает выход DCC

• Восстанавливает стабильность в течение 10 секунд

3. Профилактическое обслуживание

Контролирует:

• Ток вентилятора FFU

• Падение давления в фильтре

• Производительность змеевика DCC

Предсказывает:

• Старение двигателя

• Засорение фильтра

• Ненормальное сопротивление

4. Оптимизация энергопотребления

ИИ интеллектуально регулирует:

• Рабочее количество FFU

• Соотношение свежего воздуха

• Соответствие тепловой и влажностной нагрузки

Результаты:

• Экономия энергии 20–30%

• Идеально подходит для больших полупроводниковых чистых помещений

IV. Ввод в эксплуатацию и оптимизация системы: обеспечение максимальной производительности

1. Ввод в эксплуатацию отдельных устройств

MAU:

• Работа инвертора вентилятора (30–100 Гц)

• Проверка сопротивления фильтра (отклонение ≤10%)

• Тест реакции T/H

FFU:

• Равномерность скорости ветра (±10%)

• Тест на утечку HEPA

• Уровень шума ≤65 дБ

DCC:

• Точность расхода воды ±5%

• Проверка теплообмена змеевика

2. Комплексный ввод в эксплуатацию

Имитация экстремальных сценариев:

• Высокая температура / высокая влажность

• Полная тепловая нагрузка оборудования

Использование передовых измерительных инструментов:

• Счетчик частиц 0,1 мкм

• Регистратор данных с интервалом 10 с

• 50+ точек отбора проб

3. Непрерывная оптимизация

• Переменное управление FFU для снижения нагрузки при частичной работе

• Циклы замены фильтров:

  • Первичный: 1–3 месяца

  • Средний: 6–12 месяцев

  • HEPA: 2–3 года

Заключение: передовое управление для высокоточного производства

Система чистых помещений MAU + FFU + DCC является технологической основой, позволяющей чистым помещениям перейти от базового соответствия к бережливому, интеллектуальному контролю окружающей среды.

Благодаря многослойному взаимодействию температуры, влажности, чистоты и давления — при поддержке интеллектуального мониторинга и адаптивного управления — система обеспечивает стабильную и высокопроизводительную чистую среду, подходящую для передовых применений в полупроводниках, биотехнологиях и прецизионном производстве.

Как профессиональный поставщик инженерных решений для чистых помещений, мы предоставляем:

• Проектирование системы

• Выбор оборудования

• Интеллектуальная интеграция

• Ввод в эксплуатацию и оптимизация

• Поддержка жизненного цикла

Если вам нужна помощь с технологиями управления чистыми помещениями или проектированием проекта, наша команда готова помочь вам достичь мирового уровня производства и производительности исследований.