في الصناعات المتطورة مثل تصنيع أشباه الموصلات، والطب الحيوي، والإلكترونيات الدقيقة، يؤثر التحكم البيئي داخل الغرف النظيفة بشكل مباشر على جودة المنتج، وإنتاجية الإنتاج، وموثوقية الأبحاث.

إن هيكل MAU (وحدة هواء التجديد) + FFU (وحدة مرشح المروحة) + DCC (وحدة الملف الجاف) قد أصبح الحل الرئيسي لتنقية الغرف النظيفة الحديثة. بفضل التنظيم البيئي المرن والفعال للغاية، يتيح هذا النظام التحكم الصارم في درجة الحرارة والرطوبة والنظافة والضغط - وهي معايير أساسية للغرف النظيفة ذات المستوى العالمي.

تشرح هذه المقالة بشكل منهجي تقنيات التحكم الأساسية وراء نظام MAU + FFU + DCC وكيف يضمن التنسيق متعدد الأبعاد بيئة نظيفة مستقرة ودقيقة وفعالة من حيث الطاقة.

أولاً: نظرة عامة على النظام: كيف تعمل MAU + FFU + DCC معًا

نظام MAU + FFU + DCC هو نظام معالجة وتدوير الهواء الهرمي، حيث تؤدي كل وحدة وظائف متخصصة:

MAU — المعالجة المسبقة للهواء النقي

• تكييف درجة الحرارة والرطوبة

• الترشيح الأولي والمتوسط الكفاءة

• إمداد ثابت بالهواء النقي المعالج

FFU — ترشيح عالي الكفاءة في المرحلة النهائية

• ترشيح HEPA/ULPA للهواء المورد

• توصيل تدفق الهواء أحادي الاتجاه

• يضمن نظافة ISO Class 5–Class 1

DCC — تنظيم الحرارة الحسية الدقيقة

• الضبط الدقيق لدرجة الحرارة المحلية

• التعويض عن الحرارة المتولدة عن طريق المعدات

• يضمن توزيعًا موحدًا لدرجة الحرارة

هذا “المعالجة المسبقة (MAU) → التنقية (FFU) → التحكم الدقيق (DCC)” يتيح الهيكل إدارة محسنة للمعايير البيئية، مما يوفر كفاءة ومرونة وتوفيرًا للطاقة أعلى مقارنة بالأنظمة المركزية التقليدية.

ثانيًا: تقنيات التحكم الرئيسية في النظام

1. التحكم في درجة الحرارة: تحقيق دقة دون الدرجة

يعد اختلاف درجة الحرارة أحد أهم المخاطر في التصنيع الدقيق. على سبيل المثال، في التصوير الحجري لأشباه الموصلات، حتى انحراف 0.1 درجة مئوية يؤثر على محاذاة النمط.

يحقق نظام MAU + FFU + DCC التحكم في درجة الحرارة متعدد المستويات:

(1) MAU: تنظيم درجة الحرارة الأولية باستخدام PID التكيفي

• يتحكم في خرج ملف التسخين/التبريد

• يثبت درجة حرارة الهواء النقي عند ±0.5 درجة مئوية

• يستجيب ديناميكيًا لتقلبات الحمل

(2) FFU: توزيع تدفق الهواء لتقليل التدرجات الحرارية

تؤثر FFUs بشكل غير مباشر على درجة الحرارة عن طريق تحسين تنظيم تدفق الهواء:

• تخطيط مصفوفة موحد

• سرعة الوجه النموذجية: 0.3–0.5 م/ث

• يقلل من الطبقات المحلية والانحراف الحراري

(3) DCC: تعويض الحرارة الحسية في الوقت الفعلي

يستهدف الحرارة المتولدة عن طريق:

• آلات التصوير الحجري

• المفاعلات الحيوية

• معدات النقش

يقوم DCC بضبط تدفق الماء المبرد لضمان:

• خطأ توحيد درجة حرارة الغرفة ≤ ±0.2 درجة مئوية

حالة حقيقية
حققت شركة تصنيع أشباه الموصلات مقاس 12 بوصة ±0.1 درجة مئوية استقرارًا في درجة الحرارة، مما أدى إلى تحسين إنتاجية التصوير الحجري بنسبة ~3% بعد تطبيق التحكم المنسق MAU–DCC.

2. التحكم في الرطوبة: تحقيق التوازن بين استقرار المنتج وحماية المعدات

تؤثر الرطوبة على:

• تآكل الأدوات الدقيقة

• الكهرباء الساكنة في البيئات الجافة

• النمو الميكروبي

• العمليات البيولوجية والصيدلانية الحساسة

(1) MAU: التعديل الرئيسي

مجهزة بـ:

• مرطبات البخار/الأقطاب الكهربائية

• مكثفات أو مزيلات الرطوبة الدوارة

تصل دقة الرطوبة إلى ±2%RHالتحكم البيئي الذكي والرشيق

2. خوارزميات التحكم التكيفي
يجب أن تظل رطوبة ورشة عمل التجفيف بالتجميد عند 30–40%RH لمنع امتصاص الرطوبة.

(2) FFU: التوزيع المساعد

يعزز توحيد الرطوبة عن طريق القضاء على:

• الزوايا الميتة

• مناطق الهواء الراكد

• مناطق الرطوبة المحلية العالية

(3) منطق ربط MAU + DCC

• تنظم MAU الرطوبة

• يقلل DCC درجة حرارة سطح الملف عند الحاجة

• يجب أن تظل درجة حرارة الملف 1–2 درجة مئوية فوق نقطة الندى لتجنب التكثف

3. التحكم في النظافة: الترشيح متعدد المراحل لمنع التلوث

النظافة هي جوهر أداء الغرفة النظيفة. يضمن النظام التحكم في الجسيمات من خلال إدارة العمليات الكاملة:

ترشيح MAU

• مرشح أولي G4

• مرشح متوسط الكفاءة F8
  يزيل الجسيمات الكبيرة (مثل PM10) لتقليل الحمل على FFUs.

ترشيح المرحلة النهائية FFU

• HEPA ≥99.97% @ 0.3μm

• ULPA ≥99.999% @ 0.12μm

تضمن FFUs نظافة ISO Class 5 أو أفضل.

تنظيم تدفق الهواء

• تدفق أحادي الاتجاه الرأسي من مصفوفة FFU

• تغطية FFU عادةً 60–100%

• الملوثات تدفع إلى الأسفل نحو العوائد

• تشكل تأثير المكبس

مستقر
مرجع البيانات عند 0.45 م/ث

• سرعة FFU، يمكن تقليل تركيز الجسيمات ≥0.5μm إلى:

<35 جسيمًا/قدم مكعب (ISO Class 5)

4. التحكم في الضغط: منع التدفق العكسي والتلوث المتبادل

يمنع الضغط الإيجابي دخول الهواء الملوث إلى المساحات الخاضعة للتحكم.

استراتيجيات التحكم الرئيسية:

• (1) تنظيم حجم الهواء النقي MAU

• تراقب مستشعرات فرق الضغط فروق الضغطفرق ضغط الغرفة المطلوب:

10–30 باسكال

(2) تقسيم الضغط الهرمي

• بين مناطق ISO Class 5 و ISO Class 7:فرق الضغط:

5–10 باسكال

(3) حماية الضغط في حالات الطوارئ

• إذا انخفض الضغط عن الحد:

• يقوم النظام بتشغيل الإنذارات

• تبدأ المروحة الاحتياطية تلقائيًا

يمنع إيقاف التشغيل أو أحداث التلوث

ثالثًا: تقنيات التحكم الذكية: من التحكم اليدوي إلى التشغيل المستقل

تعتمد أنظمة الغرف النظيفة التقليدية بشكل كبير على التعديلات اليدوية. يعتمد نظام MAU + FFU + DCC الحديث تقنيات ذكية لتحقيق التحكم الدقيق الآلي.

1. منصة مراقبة مركزية (PLC/DCS)

• تدمج أكثر من 30 معلمة:

• درجة الحرارة / الرطوبة

• فروق الضغط

• حالة مروحة FFU

بيانات الماء المبرد DCC

• يدعم:

• المراقبة في الوقت الفعلي

• تحليل الاتجاه

مراجعة المنحنى التاريخي

2. خوارزميات التحكم التكيفي
مثال:

• عندما يبدأ جهاز النقش لأشباه الموصلات ويدخل حملًا حراريًا، يقوم النظام تلقائيًا بما يلي:

• يزيد من تدفق ملف التبريد

• يعزز خرج DCCيعيد الاستقرار في غضون

10 ثوانٍ

3. الصيانة التنبؤية

• يراقب:

• تيار مروحة FFU

• انخفاض ضغط المرشح

أداء ملف DCC

• يتوقع:

• شيخوخة المحرك

• انسداد المرشح

مقاومة غير طبيعية

4. تحسين الطاقة

• ينظم الذكاء الاصطناعي بذكاء:

• كمية تشغيل FFU

• نسبة الهواء النقي

مطابقة حمل درجة الحرارة والرطوبة

• النتائج:

• توفير الطاقة بنسبة 20–30%

مثالي لغرف أشباه الموصلات النظيفة الكبيرة

رابعًا: تشغيل النظام والتحسين: ضمان الأداء الأمثل

1. تشغيل الوحدة الواحدة

• MAU:

• تشغيل محول المروحة (30–100 هرتز)

• فحص مقاومة المرشح (≤10% انحراف)

اختبار استجابة T/H

• FFU:

• توحيد سرعة الرياح (±10%)

• اختبار تسرب HEPA

مستوى الضوضاء ≤65 ديسيبل

• DCC:

• دقة تدفق المياه ±5%

التحقق من تبادل الحرارة للملف

2. التشغيل المتكامل

• محاكاة السيناريوهات المتطرفة:

• درجة حرارة عالية / رطوبة عالية

الحمل الحراري الكامل للمعدات

• استخدام أدوات قياس متقدمة:

• عداد جسيمات 0.1µm

• مسجل بيانات بفاصل زمني 10 ثوانٍ

50+ نقاط أخذ عينات

• 3. التحسين المستمر

• التحكم المتغير في FFU لتقليل الحمل أثناء التشغيل الجزئي

  • دورات استبدال المرشح:

  • أولي: 1–3 أشهر

  • متوسط: 6–12 شهرًا

HEPA: 2–3 سنوات

الخلاصة: التحكم المتقدم للتصنيع عالي الدقةنظام الغرفة النظيفة MAU + FFU + DCC هو العمود الفقري التكنولوجي الذي يمكّن الغرف النظيفة من الانتقال من الامتثال الأساسي إلى التحكم البيئي الذكي والرشيق

.

من خلال التعاون متعدد الطبقات لدرجة الحرارة والرطوبة والنظافة والضغط - بدعم من المراقبة الذكية والتحكم التكيفي - يضمن النظام بيئة نظيفة مستقرة وعالية الأداء ومناسبة للتطبيقات المتطورة في أشباه الموصلات والتكنولوجيا الحيوية والتصنيع الدقيق.

• بصفتنا مزودًا محترفًا لحلول هندسة الغرف النظيفة، فإننا نقدم:

• تصميم النظام

• اختيار المعدات

• التكامل الذكي

• التشغيل والتحسين

دعم دورة الحياة