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干盘管(DCC)在电子工业洁净室中的核心技术与应用实践 2025-06-19 14:47:30

在半导体、显示面板等电子工业领域,洁净室的温湿度控制精度至关重要,直接关乎产品良率。传统湿盘管因冷凝水问题易引发微生物污染和设备腐蚀,而干盘管(Dry Cooling Coil, DCC)凭借无冷凝、高可靠性等特性,已成为行业主流选择。本文将深度解析DCC的核心技术与应用实践,结合工业节能与智能化趋势,为电子厂房提供一站式解决方案。

 

一、干盘管定义:颠覆传统的无冷凝温控技术

干盘管是一种通过循环中温冷冻水(通常13-18℃)实现显热交换的空气处理设备,其表面温度始终高于空气露点温度,因此运行过程中不会产生冷凝水。这一特性使其特别适用于对湿度敏感的洁净室环境,如光刻、薄膜沉积等关键工艺区域,满足ISO 1-5级洁净度要求。

 

核心换热组件

‌紫铜管+铝翅片‌:采用Φ9mm紫铜管搭配高导热率铝翅片,换热效率较传统设计提升22%,风阻降低11.4%。例如,EK Φ9系列DCC,单位换热面积供冷量达50.44kW,满足高密度热负荷需求。

‌多排管设计‌:根据冷负荷需求可选2-4排管结构,排数越多换热面积越大,但风阻也相应增加,需在设计时平衡优化。

辅助功能模块

‌积水盘与保温层‌:底部设置带坡度的积水盘,防止冷凝水积存(即使在极端湿度下),并包覆橡塑保温层避免冷桥效应。

‌排气阀与电动阀‌:出水管路安装自动排气阀,启动前需排空管内空气;电动调节阀根据室温信号实时调节水流量,实现精准控温。

安装支撑系统

‌独立式吊挂装置‌:采用镀锌丝杆与回风夹道钢结构连接,无需焊接即可快速安装,后期改造时可独立拆卸,缩短工期30%以上。

‌密封组件‌:周向密封板与回风墙板形成气密通道,防止气流短路,确保换热效率。

二、DCC技术优势与应用效果

精准温控保障工艺稳定性

在光刻工序中,温度波动±0.5℃即可导致线宽偏差超过10%。DCC通过与FFU(风机过滤单元)集成,可将洁净室温度控制在±0.2℃以内,确保纳米级制程的稳定性。某半导体厂采用DCC+MAU系统后,光刻环节良率提升3.2%,年增效超千万元。

 

节能减碳的核心引擎

DCC采用中温冷冻水技术,可使冷水机组COP(能效比)提升15-20%。结合EK分布式云智慧冷站,机房系统能效EERa高达6.0,全年运行费用较传统方案节省49.55%。以某电子厂房为例,应用DCC后年节约标煤2612吨,减少CO₂排放7299吨,相当于种植40万棵冷杉。

 

智能化运维的关键节点

通过EK-AIoT工业物联网平台,DCC可实现:

 

‌实时监控‌:远程查看盘管进出口水温、风量、阀门开度等参数,异常时自动报警。

‌预测性维护‌:基于AI算法分析历史数据,提前预警风机故障、管路堵塞等隐患,减少停机时间50%以上。

‌群控优化‌:根据不同区域负荷动态调整冷冻水流量,实现“按需供冷”,综合节能率达20-50%。

三、DCC系统设计与安装要点

冷负荷计算

显热负荷公式:Q=1.005×L×Δt×ρ,其中Q为干盘管温降的冷量(kW),L为风量(m³/h),Δt为进排风温差(℃),ρ为空气密度(kg/m³)。案例参考:某洁净室总风量9023.6m³/s,设计温差2℃,理论冷量需求24212kW,配置552台DCC(单台50.44kW)可满足需求。

 

水力平衡设计

‌同程系统优先‌:采用同程式管路布局,确保各盘管阻力偏差≤10%,避免冷热不均。

‌阀门配置‌:每台DCC进出口安装动态平衡阀,自动调节流量,降低调试难度。

安装位置优化

‌回风夹道布局‌:将DCC安装于离外墙1.25m的回风夹道,既保证检修空间,又避免干扰洁净室气流组织。

‌高度控制‌:三层重叠安装时,总高度需低于TRUSS层净高0.3m以上,防止顶部空间不足影响维护。

四、DCC常见问题与解决方案

‌换热效果下降‌:气堵问题可通过打开排气阀手动排气或安装自动排气阀解决;翅片积尘可通过每季度用压缩空气吹扫或采用亲水涂层翅片减少积尘。

‌温度控制异常‌:电动阀故障需检查电源、测试手动开关,必要时更换阀体;冷冻水温度异常需清洗换热器,检查压缩机运行状态。

‌漏水风险‌:盘管裂纹可通过安装前彻底冲洗管路,在进水端加装Y型过滤器预防;密封失效需定期检查密封件,更换老化部件,采用耐候材料。

‌排水不畅‌:积水盘坡度不足需重新调整支架高度;排水管堵塞需每月用高压水枪冲洗排水管,必要时疏通或更换。

五、DCC技术发展趋势

‌材料创新‌:新型亲水铝翅片可降低风阻15%,耐腐蚀涂层延长使用寿命至15年以上。

‌模块化设计‌:集成式DCC模块将盘管、风机、控制器一体化,安装时间缩短50%,支持后期灵活扩展。

‌碳中和引领技术迭代‌:结合光伏余热回收技术,DCC可利用太阳能驱动中温冷冻水系统,实现“零碳温控”。

干盘管以其高效、可靠、节能的特性,正成为电子工业厂房洁净室的标配。随着AI、物联网技术的深度融合,DCC不仅是温控设备,更进化为智慧工厂的核心节点。未来,DCC将在碳中和目标下持续升级,为电子制造行业提供更绿色、更智能的环境保障。