
该项目业主为中日合资企业,在全国有若干半导体工厂,致力于成为全球半导体晶圆片的主力供应商之一。本项目用地面积约15万㎡,总建筑面积约25万㎡,一期即采用了特灵产品,效率及可靠性都得到了业主的认可。目前为二期项目,建成后预计能实现年产360万片12英寸抛光片。
项目概况
特灵工程中心负责整个高效机房的优化设计、设备供应、施工安装、运维调试等工作。工程界面包括低温及中温冷冻水系统、冷却水系统、热水及温水系统、蓄冷系统、自控系统,本项目特灵为用户承诺全年运行能效超过6.0,同时根据业主需求针对典型工况点进行能效验证,能效验证标准高于常规高效机房的验证标准,充分体现特灵机房总包工程业务的技术实力。
高效机房总装机容量为:中温22000RT+低温6800RT,主要设备包括超高能效定变频离心机、变频冷冻泵、变频冷却泵、变频冷却塔及其他附属设备,水系统采用一次泵变流量系统。
半导体行业对冷冻机房的要求主要体现在以下几个方面:
温度
半导体元器件制造过程中,设备和工作环境的温度稳定性至关重要。冷冻机房需要确保提供恒定的低温环境,以满足半导体制造设备的冷却需求。同时,冷冻机房的温度控制还需要考虑半导体材料的特性,避免温度变化对其性能造成不良影响。
节能
半导体行业对能效和环保的要求也越来越高。冷冻机房设计应采用高效节能的制冷技术和设备,降低能耗,同时减少对环境的影响。机房的热回收和再利用也是提高能效和环保的重要手段。
安全性与可靠性
半导体制造设备的价值昂贵,且对运行环境的要求苛刻。因此,冷冻机房设计应充分考虑安全性和可靠性,确保机房设备在长时间运行过程中能够稳定、安全地运行。
时效性
在工业领域,缩短施工周期意味着实现快速投产。应用BIM等技术,检测专业之间的潜在冲突,减少现场变更和返工,是提高施工效率的有效方法。
关键技术
基于以上行业特点,特灵在本次项目中采用了如下技术手段:
超高效离心式冷水机组
多级压缩直驱技术,可以在广阔的容量范围内保持机组的高效运行,并能有效避免喘振。本项目选用的离心机国标工况下COP均在6.3以上,达到国家一级能效标准,其中双机头定频高压离心机,COP高达6.62,有效提升了机房的综合能效。
使用环境友好型R514A冷媒,高效,安全可靠,超低GWP(全球变暖潜能值,<2),低压泄露少。
大温差小流量系统
根据主机和冷塔的特性,决定最佳的系统温差,合理的大温差系统可以:
(1)有效降低水泵流量和扬程和相应水阀尺寸和管道直径,有助于降低水泵功率和实现系统整体能效目标
(2)多级压缩机提供的压差大于单级压缩机,多级压缩机组在大温差条件下更能保持较高的效率和稳定性
本项目系统进出水温如下:低温冷冻侧进出水6/13℃,中温冷冻侧12/19℃,水蓄冷供回水温度:4/11℃和11/18℃,冷却侧32/39℃。
一次泵变流量系统
本项目水系统采用一次泵变流量系统,当用户侧负荷发生变化时,用户侧的冷冻水流量、供回水温差、阀门开度和供回水管道之间的作用压差都会跟着改变。自动控制系统会根据某个参数的变化控制水泵变频调速,使水泵始终以合理的转速运转,提供系统所需要的扬程和流量。一次泵变流量系统的优点:
(1)无二次泵及相关设备,初投资显著降低,节省机房面积
(2)能够根据末端负荷的变化,调节负荷侧和冷水机组蒸发侧的流量,从而降低水泵能耗
水蓄冷
为了有效降低运行成本,本项目设计了一套水蓄冷系统,低谷电价时,采用中低温备用冷机联合蓄冷,电价高峰时联合放冷。
(1)在满足制冷需求的前提下,减少尖峰用电负荷,节省运行费用。
(2)水蓄冷系统中水质稳定,维护相对简单方便,可靠性高
热回收
为满足温水的使用需求,本项目的中温热源由冷机热回收提供。提高了能源利用效率,减少冷凝热对环境产生的热污染,减少冷却塔的运行费用和噪声。
定制化的自控和能源管理系统
本项目根据主机性能特点以及系统实际设计方案对控制系统进行优化:
(1)合理高效的运行策略:冷冻水温度重设功能、机组软加载功能、基本负荷控制功能
(2)自适应控制功能:冷水变流量控制、24小时连续稳定运行
(3)断电快速重启
系统模拟与机组优化选型
基于全年系统负荷与能耗分析是选择设备性能动态优化的关键
(1)本项目基于项目实际情况模拟了准确空调系统负荷:逐月设计日负荷(空调负荷,湿负荷),8760h逐时空调系统负荷
(2)本项目基于项目实际负荷进行了空调系统多方案优化和能耗分析:全年总能耗和总能效分析(设备、子系统、全系统)
(3)本项目基于BIM软件对机房内的设备、管道等进行建模,所见即所得,其强大的协调功能,有助于机房整体布置的优化,减少沟通障碍,提高决策效率。
随着物联网、5G、人工智能等新兴技术快速发展,中国市场对于半导体产品的需求将会进一步增加,这也为中国半导体产业提供巨大的市场机遇。特灵作为全球优秀的制冷解决方案供应商之一,其产品和工程服务在各个领域都有着广泛的应用。未来,特灵将与更多的半导体企业合作研发适用于新兴技术的专用制冷解决方案,为半导体行业提供更加稳定、可靠的一站式服务。