無塵室節能設計之方法

1. 汰換效率差冰水主機

選擇冰水主機除應考慮滿載效率外，還應檢討主機在部份負載的 運轉效率，為獲得較高的運轉效率，可考慮選擇有變頻控制轉速功 能，而非使用傳統改變進口導流葉片角度來配合負載的方式。

2. 冰水主機台數控制

由於空調系統在設計階段皆以最大的設計日你候條件，做為選取 系統容量之依據，再加上工程設計的安全系數，所以冰水主機將長期 在低負荷下運轉，導致耗電量增加，如能依負載做台數控制，則在能 源使用的節約效果將非常大。

3. 採用熱回收式冰水主機

熱回收式的冰水主機則是擁有兩個冷凝器，將冰水主機部分要散 掉的熱量回收使用，除了可以降低冷卻水 塔的容量以及耗電量之 外，回收的熱能可以作為溫水負載使用，降低鍋爐所需提供的熱能，

節省燃油成本與二氧化碳的排放。

4. 雙溫冰水系統設計

離心式冰水主機之冰水溫度，每降低 1℃，其耗能將增加 3%左 右，外氣空調箱之第一道冷卻除濕盤管與第二道冷卻除濕盤管之離風 溫度差異很大，供應同樣之冰水溫度對第一道冷卻除濕盤管實無必

要，如能配合雙冰水溫度系統之設計，對第一道冷卻除濕盤管與第二 道冷卻除濕盤分別供應高溫冰水與低溫冰水，將減少可觀之能源消耗 量。

5. 調高冰水供水溫度

冰水溫度降低 1℃，主機效率即下降 2-3%，因此在不影響無塵室 要求下，冰水溫度愈高愈好。

6. 冰水泵採用變頻控制

空調箱的冷卻盤管應使用二通閥控制冰水流量，而不 要使用三 通閥。因為使用二通閥的盤管是變流量、定溫差；三通閥則是定流量、

變溫差，因此經二個閥的冰水流量較少而有省能的機會，同時冰水泵 要以變頻器控制轉速，來因應隨空調負載改變的冰水量。一般系統都 傾向使用 P-S 系統，使用時須遵循以下原則:

(1) 全載時共通管必須完全沒有阻抗，也就是說該管的壓損必須 接近於零。此管的管徑在全流量時應介於 10-15FPS，其長度 必須足夠而不致於發生送回水產生混合，通常至少須要 5-10 倍管徑的長度。

(2) 二次側負載端必須使用二通閥控制流量，這樣的設計才能使 分離水路系統發揮功效。而它的好處在於二次側的水量即 可，因此可省下泵浦的耗電，其次同一時間不同的負載端不 會同時達到尖峰負載，因此若和三通閥控制來比冰水流量較 少，最後在所有的負載所設計的回水溫度可保持固定，因此 可使得冰水機所產製的冷能完全得以發揮。

(3) 多台主機併聯時所有冰水機必須設定在相同的出水溫度，並 且相同的冰水溫差。若是使用並聯冰水泵浦所有冰水主機的 壓損需一致或是使用一些水量平衡的方法。

(4) 儘管這種水路系統在水力方面是分離的，但在熱力方面卻是 耦合的。通常希望設計的冰水溫差和負載端的溫差相同，使 得一次側的冰水流量大於二次側的冰水流量，多餘的冰水將 自共通管與回水混合後流回冰水主機。

7. 冷凝器除垢與增加砂濾器

水冷式冷凝器的銅管易受水質不佳的影響而產生結因垢，造成熱 交換器效能下降，主機冷凝壓力提高以及主機性能下降，此冷凝應定 期加藥清洗一次，去除銅管表面的結垢，或利用加裝管刷設備定時清 潔冷凝器內部表面，保持冷凝器的熱交換性能，此外亦可在冷凝水管 路中增加砂濾器過濾水中雜質，以抑制冷凝器結垢的產生。

8. 採用熱回收外氣空調箱

外氣經全熱交換器後，降低冷卻或加熱盤管容量， 節省外氣空 調箱容量。

9. 降低潔淨室供風溫度

外氣引進後被冷卻盤管冷卻至露點溫度，經加熱盤管再熱後，送 至清淨室下方的區域與回風混合，由循環風車經乾盤管再冷卻送至清 淨室。再熱溫度的設定應隨產量或設備發熱量增加而逐步調低，甚至 完全關閉，再熱溫度的調整應使外氣與回風混合後的空氣只有少許熱 量被乾盤管冷卻，泵則的話，設定太高的過熱溫度，混合後的風溫太 高，又需要乾盤管來冷卻，如此一來造成加熱與冷卻的雙重損失。

10. 充份利用備用空調箱

通常為確保清淨室空調系統的可靠度，某些設備都會有備用單 元，以便有故障發生時，可以隨時接替加入系統運轉，而不致使清淨 室的環境條件受到影響。若能使用備用單元加入系統運轉，有時也會 有省能的機會，以外氣空調箱而言，將風車改用變頻器控制，加入備

用單元運轉後，每一組空調箱的風量即可按比例降低，根據風車定 律，風車耗電與風量三次方成正比，因此整體外氣空調箱的風車耗電 將可減少。如以三組外氣空調箱，其中一組為備用而言，整體耗電將 可節省 44%。除了省電外，原來送風洩漏至備用外氣空調箱的能源損 失將不再生，過濾器的使用壽命也可延長，盤管的熱交控面積相對增 大冷卻效率增加，在極端惡劣的氣候條件下仍可確保送風品質。

11. 外氣空調箱冷凝水回收利用

因為無塵室的外氣量相當大，故經由冷卻盤管冷凝的凝結水也相 當可觀，其溫度接近露點，溫度低而且水質良好，若外氣空調箱本身 有水洗室可引至水洗室作為補充水或是用泵送至冷卻水塔作為補充 水降低冷卻水溫。

12. 冷卻除濕盤管前後熱交換盤管之應用

在夏季時，MAU 之冷卻除濕盤管上游外氣溫度很高，經冷卻除 濕後之下游溫度則很低，通常經再熱後，再送入潔淨循環系統。冷卻 除濕盤管上游之外氣溫度越低，MAU 之耗能越小，冷卻除濕盤管下 游之空氣溫度越高，再熱盤管之耗能越小。如以引入之高溫之外氣與 冷卻除濕管上游之外氣溫度降低，並使冷卻除濕盤管下游之空氣溫度 提高，達到雙重節能之目的，在 MAU 之冷卻盤管前後分別裝設熱交 換盤管，以循環水泵及管路連結，當起動循環水泵時，即可使引入之 高溫外氣與冷卻除濕盤管下游之低溫空氣進行熱交換。

13. 排氣冷能回收

製程排氣可分為一般熱排氣、毒性氣體，酸性氣體，有機類溶劑 排氣等，這些不同的排氣應加以區分，不可混合，以利後處理工作，

製程排氣量與新鮮外氣量有密切關係，如能合理減少排氣量，除了排 氣風車耗電可降低外，因引進外氣量減少降低的空調負載更為可觀。

製程排氣的減少主要可從二方面著手，首先應與設備製造廠共同 研究排氣量的最適化，檢討合適的排風罩，避免過大的排風量帶走室 內冷氣，其次設備停用時應將排風量調至最低或是停止該抽風站排 風，減少不必要的排風，這可藉由監測主風管風壓來控制抽風扇變頻 器轉速而達成目的。

清淨室內的溫度夏季時比外氣低，或冬季時比外氣高，若直接由 氣系統排放殊為可惜，這部份的冷能或熱能可藉由熱管熱交換器回收 顯熱能量，作為外氣之預冷或預熱，此外一般熱排氣可藉由全熱交換 輪回收空氣的潛熱及顯熱，回收製程排氣時排氣煙囪與外氣吸風口的 相關位置及風向應予考慮，避免引進外氣時，又抽到製程排氣。

14. 化學除濕之應用

無塵室之 MAU 通常採用冷卻除濕，對於濕度要求特別低之潔淨 空間，則以 MAU 冷卻除濕盤管之離風，再經化學除濕機之除濕。對 於 MAU 之冷卻除濕，位於濕空氣線圖較平處之除濕過程，冷卻除濕 之效益較差，因此低濕度要求之場合，可採用化學除濕。

15. 室內側系統節能

調整無塵室室內正壓、降低無塵室供風量並搭配洩漏檢查：

外氣引進主要是為了維持無塵室所需維持之室內外壓差、空氣品 質，一般設計皆以最大的情況來決定外氣量，但實際運轉時並非在最 大量，由於處理外氣須消耗相當大的能源，故如能適度的減量，達到 製程所須之最低需求，則節能的效果將相當大。

16. 系統採用變頻器

當系統採用變頻器控制時，變頻器即接收溫度或壓力等訊號，增 加或減少設備轉速，而改變風量或水量，設備的風量或水量與轉速成 一次方正比，耗電量則與轉速的三次方成正比，因此採變頻設計，在

需求風量或水量愈低時，節能效益愈高。

17. 全熱交換器之應用﹝8﹞

大部份無塵室之排氣量很大，當排氣之焓值低於外氣時，利用排 氣與引入外氣進行全熱交換，可以回收部份潔淨室內排出之冷能。

全熱交換系指氣對氣之顯熱與潛熱的熱交換，常用來做為全熱交 換之設備型式有轉輪式與平行通道式兩種。

轉輪式全熱交換器之作動原理與轉輪吸附式化學除濕機相似，兩 者之轉輪皆是利用基材附著吸濕劑所構成，前者利用除濕輪之熱容量 與及濕特性來達到顥熱與潛熱之熱交換，後者則利用除濕輪之吸濕特 性，來達到除濕之目的。

全熱交換器之作動原理：夏季時利用轉輪對引入之濕熱外氣吸濕 降溫，再利用乾冷之排氣還原，冬季時全熱交換器利用轉輪對引入之 乾冷外氣加熱加濕，再利用排氣還原，由於全熱交換器之還原方式與 化學除濕機不同，因此採用之吸濕劑與轉輪構造亦不同，全熱交換器 之轉輪面積，進氣與排氣各半，利用轉輪持續不斷的低速旋轉來達到 進排氣之熱交換，由於進排氣幾轉輪為介面進行垂直接觸，局部微量 排氣會被引入外氣再帶入室內。

另一種全熱交換器為平行通道式，平行通道式全熱交換器係利用 透水不透氣之特殊紙所製成，進排氣以紙張隔開，不會如轉輪式垂直 接觸，但紙張之透水性能有限，潛熱熱交換之效率不如轉輪好，全熱 交換器在無塵室主要是用來滿足製程排氣與室內正壓化之需求，全熱 交換器之應用 MAU 之理念，係利用製程排氣較低之焓值，來降低引 入外氣之焓值。