我国随着工业生产、医疗等的发展，对洁净厂房的需求越来越广泛。洁净空调技术除了满足洁净厂房的温湿度要求外，对室内的微粒子含量、气流、压力等也控制在一定范围内。

一、洁净厂房概述

洁净厂房也叫无尘车间、洁净室（ Clean Room ）、无尘室，是指将一定空间范围内空气中的微粒、有害空气、细菌等污染物排除，并将室内温度、湿度、洁净度、室内压力、气流速 度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，不论外在空气条件如何变化，其室内均能具有维持原先所设定要求的洁净度、温湿度及压力等性能特性。

二、控制要求

1. 温度控制。通过设置在风管里的温湿度一体传感器检测回风温度，并将所测得的温度信号送到 PLC 的模拟输入端。PLC 将测得的温度和温度设定值比较并进行 PID 计算，将结果输出到相应模拟量输出，如冷冻、热水的电动调节阀，通过控制其开度达到温度控制的目的。

2. 湿度控制。通过设置在风管里的温湿度一体传感器检测回风湿度，并将所测得的温度信号传送到PLC 的模拟输入端。PLC将测得的湿度和湿度设定值比较并进行 PID 计算，将结果输出到相应模拟量输出。在冬季模式里通过对加湿器电动调节阀的开度调节达到湿度控制的目的。而在夏季模式里，湿度的控制并非通过对加湿器开度的单一控制，而是对水阀调节器和加热器的综合PID 控制实现的。

3. 风道压力控制。按照工艺要求，风道内压力需保持一定值，以满足洁净厂房的环境要求。 系统通过变频器驱动送风机，事先将满足工艺要求时的变频器频率值作为设定值，将设置在管道内的回风压力检测传感器测得的压力值作为反馈值，通过PID计算控制变频器的输出频率，以达到风压控制要求。

三、洁净厂房温湿度控制

1. 洁净间温度控制。具体控制方案为：洁净间回风夹道处安装冷水盘管，洁净间下架层的格构梁上安装有温度传感器，对应区域回风夹道处冷水盘管的中温冷冻水（14℃）管道上安装有电动调节阀，每个区域的温度与此电调节阀构成闭环控制，用控制盘管内中温水流量来控制对应区域的温度，此PID 加适当微分，用以克服温度传感器的滞后性 。

2. 洁净间湿度控制。洁净间温度控制稳定后，湿度控制也非常重要，过高容易结露，过低则容易产生静电，都会影响液晶面板的良率，因此55％±5％的相对湿度是控制的一个目标。 但对于如此大型的洁净厂房直接加湿和除湿是不现实的，于是采用非洁净区的新风机组通过不停补新风的置换来控制。洁净间温度23℃，湿度55％的空气通过查询焓湿图可知，此时露点温度为13.5℃，那么理论上新风机组只要将送风的露点控制在 13.5℃即可，如果洁净间湿度偏高，可以送低于13.5℃露点的新风，反之送高于13.5℃露点的新风，所以洁净间湿度控制的关键在于新风机组送风露点的控制，下面以控制13.5℃的送风露点来说明新风机组的控制原理。新风机组是一种空气调节设备，不但能提供新鲜空气，而且可控制送风露点。 工作原理是从室外抽取新鲜的空气，经过除尘、除湿（或加湿）、降温（或升温）处理达到需要的露点，新风通过风机送到洁净室内，在进入洁净室空间时替换原有空气，达到控制湿度的目的。新风机组主要构造为一级预热盘管、二级加热盘管、三级表冷盘管、四级表冷盘管、五级加热盘管以及加湿器。盘管分别流通预热水（21℃）、热水（36℃）、中温冷冻水（14℃）、 低温冷冻水（7℃），每段盘管水管上安装有电动调节阀， 最终控制送风露点。 冬季（ 室外露点低于13.5℃）：使用加湿器、一级预热、二级加热、四级加热。预热盘管使用洁净

间中温水回水预先提高温度来节能预热，盘管后安装温度开关，低于5℃时，由PLC 控制系统可选联锁停止新风机组以防冻；二级加热、四级加热盘管通过控制热水流量调节阀，以控制加湿效果达到送风露点13.5℃。夏季（室外露点高于 13.5℃）：使用三级表冷、四级表冷盘管。三级表冷、四级表冷盘管通过控制中、低温水流量调节阀，以除湿使送风露点达到 13.5℃。五级加热盘管用于将13.5℃的露点新风升温，进而提高相对湿度，目的是使新风机组里最后一段的高效除尘过滤器不受潮，原本此 PDI 控制温度为20℃，但为了洁净间温度控制的中温水节能，目前控制在17℃送风，对高效过滤器没有影响。

3. 洁净间正压控制。洁净间温湿度通过以上两方面的控制稳定后， 还需要保证一个参数 ———洁净间正压，顾名思义就是洁净间相对室外为正压， 使温湿度不受外界环境影响。正压的形成依靠新风机组不停地补新风来保证，这个新风必须大于各工艺设备的排气量，但工艺设备的排气量随产能有变化，且洁净间搬入口也偶尔会打开搬入材料， 会有部分漏风量 ， 所以新风机组采用固定频率送风的方式是肯定行不通的，而原设计的新风机组变频与送风风管压力控制也不能完全代表洁净间正压，所以做了控制整改：利用洁净间下夹层已经安装用以监视的压差变送器，根据其信号通过 PLC 计算出一平均正压，由此正压来控制新风机组变频器运行，PID 输出 CV 值赋值给服务此洁净间的所有新风机组，保证新风机组频率同升同降。

4. 电气、仪表设计。项目PLC 控制系统采用罗克韦尔自动化公司的 14 套冗余的 Control Logix 控制器，I／O 硬点9785 个，温湿度传感器：每个分厂洁净厂房面积大概在3万多m２，平均每 500 m２范围内安装一温湿度一体的传感器，用以直接监视洁净厂房内温湿度（不参与控制），选用两线制仪表。温度传感器：安装于洁净间下夹层格构梁上，PID 设定值 23 ℃， 可以确保气流经生产区直接吹下来的温度稳定在23℃ 。这里不选用洁净生产区温湿度传感器的单温信号来控制的原因是：（1）洁净生产区的仪表安装位置不能保证仪表以下的机台环境温度为23 ℃ ；

（2）洁净生产区仪表易受工艺设备发热量不同的影响 ；（3）洁净生产区仪表可能会在作业时被碰触导致掉线，进而影响整个温度控制的闭环调节。压差变送器： 洁净间温湿度保证 ， 需确保洁净间相对室外有一定正压，此压差变送器同样安装于下夹层格构梁上（不直接安装在洁净生产区也是考虑仪表安全和安装维护方便）， 负压腔使用柔性软管连接至室外 ， 此类仪表通过PLC 程序将平均正压计算出来，用于投入新风机组变频器的闭环控制，以保证洁净间正压。因洁净生产区相对下夹层会有一定正压（开孔的高架地板产生阻力），所以在设定洁净间正压控制时，可以在设计正压值的基础上减去2Pa。变频器：洁净间湿度、正压全由新风机组控制，可见新风机组的稳定运行起着重要作用。新风机组的仪器仪表、电动调节阀的稳定性皆由控制系统保证，而带有 U电的 PLC 系统可以保证控制回路的稳定，所以机组电机380 V动力电的稳定就显得尤为重要，于是对新风机组的变频器也做了相应的防电压波动措施：（1）控制系统设置：变频器启动信号设为0／1 电平启动，且保持变频器故障信号延时10 s报警；频率给定信号不间断传输。（2）不重要故障自恢复功能 ON，飞车启动功能ON ，停机制动功能OFF；欠压保护能力调至80％；额定电压设为380 V。（3）配电柜改造，拆除自动启动回路中自锁回路 。

总之，要控制好洁净厂房的温湿度不是很容易的, 湿度控制比温度控制更难, 而二者是不可分割的，单独考虑一方会致使都不能达到设计要求，这就需要设计者进行全面分析，并与各专业紧密配合，采用专业的施工管理，这些都需要在工程实施时去探索。