科技廠房設計工具書:空調篇

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Douglas Yang
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具体描述

  科技製造業的廠房機電設計對於生產品質良率有非常重要的關鍵,它關係著運轉成本、生產環境的穩定成本,決定著科技業長遠而持續的產值毛利。
 
  不論是精密零組件、醫藥和生物科技……各種高科技的生產或研發都需要在一個絕對穩定的空間環境進行製造或實驗,以確保精準的品質及安全的狀態。而空調的規劃設計與無塵室的興建,除了硬體上的建材、設備、管線之外,整體環境的空氣、溫度、溼度等穩定控制維持的技術,對於原料和物件本質特性的變異,有許多的交叉因素如何去運算調控才能維持生產研發目的需求的精準環境?本書都有鉅細靡遺的範例詳解說明。
 
  本書分享提供不只是在建廠工程、廠務以及該相關領域提供給前端的科技研發工程師必須知悉的技能知識,也讓後端生產線上的工程師和維護技師可藉由這本書了解整廠環境設置的綜觀條件與個別工作職掌的關係要務。
好的,这是一本关于先进制造业车间环境控制与精益生产集成的专业技术书籍的详细简介,重点涵盖了与传统“空调篇”设计不同的前沿领域和跨学科应用。 --- 创新制造空间:高可靠性洁净室与环境工程集成设计指南 书籍核心主题: 本书深入探讨了在21世纪高精度制造、生物医药研发及高端电子产业对生产环境的极致需求下,如何超越传统HVAC(暖通空调)的范畴,实现生产工艺、设备热负荷管理、洁净度控制、能源效率与操作人员舒适度的多目标优化集成设计。 目标读者群体: 资深设备工程师、工厂设计顾问、工艺流程规划师、工程项目经理、以及从事前沿制造系统研究的科研人员。 第一部分:现代制造环境的根本性转变与挑战 (The Paradigm Shift) 1.1 迎接超精密制造的能耗与环境挑战: 本章分析了当前半导体、光刻技术、精密光学组件制造等领域对温湿度波动容忍度的极限(例如:$pm 0.1^{circ} ext{C}$ 甚至更高控制精度)。重点阐述了这些工艺对粒子控制(ISO 1至ISO 3级洁净度)的要求如何驱动系统设计从简单的空气处理转向复杂的气流组织与污染源捕获。讨论了异种设备的集成化(如高热负荷的反应堆、超低温存储系统)如何挑战传统集中式空调系统的负荷平衡能力。 1.2 洁净室设计哲学:从“过滤”到“过程流控制”: 深入剖析了洁净室设计的最新趋势。我们不再仅仅关注送风量和换气次数,而是侧重于过程气流动力学模拟(CFD)的应用。详细介绍了如何通过优化吊顶设计、隔断策略和回风口布局,确保关键操作区域(KZA)的空气流向是单向、无扰动且能有效稀释和清除工艺产生的污染物,而非简单地稀释室内整体浓度。 1.3 跨学科集成设计的必要性: 强调了环境系统设计必须与工艺设备布局、自动化物流系统(AGV/AMR路径规划)及公用工程(超纯水、工艺气体)的管线敷设进行协同设计。任何一方的独立优化都可能导致系统瓶颈或昂贵的后期返工。 第二部分:高级环境控制策略与热负荷管理 (Advanced Control & Thermal Management) 2.1 局部环境控制系统(LEC)与区域化处理: 本书重点介绍了取代传统全室恒温恒湿的先进策略——局部环境控制(LEC)。针对高热流密度设备(如激光器、电子束设备),详细设计了独立的、高精度控制的微环境系统。包括: 箱体内部环境优化: 对设备本体的冷却系统、惰性气体保护层进行热力学建模。 工作站级气流屏蔽技术: 采用导流罩、微型空气幕和垂直层流工作站(Downflow Booths)的应用边界与性能评估。 2.2 变负荷条件下的动态能耗优化: 针对制造业中设备开关机、班次交接带来的巨大负荷波动,本书提供了动态控制模型: 预测性负荷管理: 如何利用MES(制造执行系统)数据预测未来几小时的工艺负荷,提前调整冷冻机组、AHU(空气处理机组)的运行状态,避免能源浪费。 分级送风与休眠模式: 针对非生产时段(如维护、夜间待机),设计可信赖的“降级运行”模式,在保证关键设备温度稳定的前提下,大幅度降低通风能耗。 2.3 关键参数的超高精度控制技术: 超越常规的温度/湿度控制,本书深入探讨了对环境敏感工艺所需的额外参数控制: 静电控制(ESD): 结合湿度和材料选择,对厂房表面电阻率的工程化要求。 振动隔离与声学环境: 高精度测量、定位系统(如E-beam)对低频振动的敏感性,以及如何通过结构设计和主动减振系统来满足要求。 第三部分:洁净度验证、监测与生命周期管理 (Validation & Lifecycle Management) 3.1 粒子污染源识别与控制工程: 详述了如何将颗粒物追踪与源头分析整合到设计阶段。重点介绍了人员操作、设备维护、材料进出是主要的污染输入点。设计环节如何通过优化人员进入流程(气闸室设计、气流平衡)和设备检修通道布局,将污染引入降至最低。 3.2 智能监测网络与数据驱动的维护: 本书强调了物联网(IoT)技术在环境系统中的应用: 分布式传感器网络部署: 关键位置的温湿度、压差、粒子计数器(PMC)的数据实时采集与校准标准。 AI辅助的异常检测: 如何建立环境数据的基线模型,并利用机器学习算法,在系统性能衰退早期(如过滤器堵塞、风机轴承磨损前)发出预警,实现预测性维护,而非被动维修。 3.3 设施的灵活可重构性(Modularity and Flexibility): 鉴于高科技行业技术迭代速度快,新设备不断涌现,本书探讨了如何设计“面向未来变化的工厂”: 模块化公用工程接入点: 预先规划能源、气体、冷却水的接入面板,使得工艺设备更换时,基础设施的改造最小化。 可移动式洁净区系统: 介绍轻量化、快速部署的模块化洁净室结构,适应中试放大或快速产品线切换的需求。 结论:面向工业 4.0 的环境集成平台 本书最终将所有环境工程、工艺需求、能源管理整合到一个统一的数字孪生(Digital Twin)概念框架中。成功的设计不再是静态的蓝图,而是一个可以实时模拟、自我诊断并持续优化的动态系统,确保先进制造环境在最高效率下达到最高的工艺可靠性。 ---

著者信息

作者簡介
 
Douglas Yang
 
  高科技廠房設計工程顧問,實際參與許多科技製造業與生技研發廠房之設計監造經歷,包含早期的光碟片製造、現代的晶片封裝測試、面板產業,藥品製造,化學廠的儲存…….等。
 
  每一個經手廠房的生產線製程設計皆是一再全新技術的升級和突破,在設廠期間隨即修正廠房施工與生產製造時的各種環境影響,對於高科技廠房設計的各種需求應變,其中有各種製程、設備與環境關係的數據,不僅在廠房設計之初、生產運轉維護、甚至未來變更之需,都需要有先例提供啟發,透過這本書的編撰將實務經驗彙整成具有參考價值的技術邏輯專書,提供先例與規格數據給相關專業人士,也藉此把這門完整技術與邏輯,分享傳承給科技台灣。

图书目录

 
Chapter A.無塵室設計 Clean Room Design
A.1.無塵室規範 Code
A.1.1.無塵等級規則
A.1.2.無塵室粒子
A.1.3.無塵室運轉
A.2.無塵室-高科技產業
A.2.1.無塵室設計-換氣次數
A.2.2.無塵室-氣流
A.2.3.無塵室-覆蓋率
A.2.4.換氣次數與自凈時間
A.2.5.無塵室壓力設定
A.3.無塵室設計-生技產業
A.3.1.藥廠 Pharmacy
A.3.2.手術室潔淨度
A.3.3.生物性危害
A.4.無塵室天花板
A.4.1.T-Grid材料
A.4.2.盲板
A.5.無塵室庫板
A.5.1.庫板表面材料
A.5.2.庫板填充材
A.5.3.無塵室視窗
A.5.4.無塵室門
A.5.5.庫板規格
A.6.風車濾網機組 FFU
A.6.1.風車濾網機組規格
A.6.2.EC motro
A.6.3.濾網規格
A.6.4.大樣圖 Detail Drawing
A.6.5.FFU 型錄
A.7.HEPA Box
A.7.1.HEPA BOX風量
A.7.2.HEPA Box組成
A.8.無塵室地板 Floor
A.8.1.環氧樹脂地板 Epoxy Floor
A.8.2.導電PVC地磚
A.8.3.高架地板 Raise Floor
A.9.無塵室附屬設備
A.9.1.空氣浴塵機 Air Shower
A.9.2.傳遞箱 Pass Box
A.9.3.無塵無菌操作棚 Clean Booth
A.9.4.洗手機 Clean Wash Hand
A.9.5.雜項 Miscellaneous
A.10. 無塵室內的正壓
A.10.1.正壓量計算
A.10.2.空氣氣洗環境
A.11. 無塵室管理 CR Management
A.11.1.無塵室服裝
A.11.2.無塵室管制
A.11.3.無塵室量測
A.12. 例題-無塵室設計
A.12.1.例題-FFU系統
A.12.2.例題-AHU系統
 
Chapter B.空調箱設備 MAU/AHU Equipments
B.1.空調箱
B.1.1.空調箱組成元件
B.1.2.外氣空調箱-MAU
B.1.3.空調箱箱體 Housing
B.2.濾網 Filter
B.2.1.解釋名詞
B.2.2.濾網標準
B.2.3.濾網規格
B.3.盤管 Coil
B.3.1.盤管材料
B.3.2.盤管設計
B.3.3.盤管尺寸
B.3.4.鰭片的種類
B.3.5.盤管計算
B.3.6.盤管選機案例
B.3.7.電熱盤管 Heater Coil – Electrical
B.4.加濕器 Humidity
B.4.1.加濕概念
B.4.2.加濕器設備
B.4.3.水洗設備 Air Washer
B.4.4.除濕轉輪
B.5.除水器 Drop Eliminator
B.6.空調箱基礎座
B.6.1.設備機座
B.6.2.設備基礎
B.7.IAQ 室內空氣品質
B.7.1.CO2的知識
B.7.2.環境空氣質量標準
B.7.3.外氣吸口位置
B.7.4.外氣需求量
B.7.5.混合空氣
B.8.通風/排氣風量
B.8.1.ASHRAE 最小排氣率
B.8.2.建築技術規則
B.8.3.工業安全
 
Chapter C.空調階段設備 HVAC Stage Equipments
C.1.乾盤管
C.1.1.設計流程
C.1.2.乾盤管尺寸
C.1.3.冷卻能力
C.1.4.循環風量
C.1.5.壓損
C.1.6.盤管選機
C.2.小型送風機 FCU
C.2.1.FCU 設備規格
C.2.2.FCU 設計及配置
C.2.3.FCU 配管型式
C.3.變風量設備
C.3.1.VAV系統配置
C.3.2.VAV設備組成
C.3.3.VAV設備元件
C.3.4.VAV的控制模式
C.3.5.Fan Powered風機動力型
C.3.6.CAV-定風量
C.3.7.系統控制
C.3.8.變風量設備安裝
C.3.9.型錄資料
C.4.電氣室相關-空調熱負荷
C.4.1.電氣室
C.4.2.網路及通訊機房 CIM
C.5.環境溫控-影響因素
C.5.1.馬達溫升
C.5.2.風管溫升
 
Chapter D.空調終端設備 HVAC Terminal Equipment
D.1.風知識
D.1.1.實際風速與蒲福風級
D.1.2.室外風的聲音
D.1.3.風壓力計算
D.1.4.玻璃強度
D.2.通風百業 Louver
D.2.1.百業的基礎
D.2.2.百業的型式
D.2.3.百業的試驗
D.2.4.百業設計
D.2.5.百頁的型錄
D.3.風門 Damper
D.3.1.風門組成部分說明
D.3.2.風門重量
D.3.3.風門規格
D.3.4.空調風門 HVAC Damper
D.3.5.釋壓風門 Pressure Relief
D.3.6.風門試驗
D.4.逆止風門 Backdraft Damper
D.5.防火風門/排煙閘門
D.6.風門驅動器 Damper Actuator
D.6.1.風門驅動器
D.6.2.選擇扭力方法
D.6.3.驅動器安裝
D.7.洩漏 Leakage
D.7.1.風門洩漏
D.7.2.風管洩漏
D.7.3.空調箱洩漏
D.8.送/回風口 Diffuser and Grill
D.8.1.解釋名詞
D.8.2.風口型式
D.8.3.舒適度
D.8.4.等溫氣流 ISOTHERMAL AIR JETS
D.8.5.風口安裝位置的氣流
D.8.6.送風口的位置選擇
D.8.7.風口的規格 Specification
 
Chapter E.保溫材料 Insulation Material
E.1.保溫材料
E.1.1.解釋名詞
E.1.2.保溫材照片
E.1.3.保溫與保冷材料分類
E.2.保溫材料
E.2.1.保麗龍
E.2.2.PU
E.2.3.PE
E.2.4.NBR
E.2.5.玻璃棉
E.2.6.岩棉
E.2.7.無塵室專用
E.3.保溫厚度計算
E.3.1.風管保溫
E.3.2.水管保溫
E.3.3.材料規格
E.4.保溫材料安裝
E.4.1.風管保溫安裝
E.4.2.水管保溫安裝
 
Chapter F.噪音基礎 Acoustic – Noise Control
F.1.解釋名詞
F.1.1.聲學公式
F.1.2.聲音量測
F.2.噪音對人的影響
F.2.1.八音頻
F.2.2.噪音影響
F.2.3.環保署-噪音分類
F.2.4.環保署-噪音標準
F.2.5.噪音量測原則
F.3.噪音防制
F.3.1.吸音
F.3.2.隔音
F.3.3.隔音能力(效果) STC
F.3.4.建築防音工法及效果
F.3.5.機電隔振
F.4.機電工程常見的噪音
F.4.1.變壓器噪音
F.4.2.水噪音
F.4.3.空調噪音
F.4.4.機房噪音
F.4.5.振動噪音
F.4.6.消音器
F.4.7.風管噪音
 
Chapter G.空氣基礎 Air Basic
G.1.標準
G.1.1.Code
G.1.2.Stanard
G.2.常用標準
G.3.空氣標準
G.3.1.空調工程系統
G.3.2.化學工程系統
G.3.3.環境變化
G.4.空調單位名詞
G.4.1.壓力
G.4.2.溫度
G.4.3.濕度比
G.4.4.密度
G.4.5.比熱
G.4.6.熱容量
G.4.7.熱焓
G.5.空氣線圖
G.5.1.美規與歐規的空氣線圖
G.5.2.空氣線圖公式
G.5.3.濕空氣性質的計算
G.5.4.空氣線圖應用
G.5.5.雷諾數
G.5.6.柏努力定律 Bernoullis
G.5.7.熱力性質
 
Chapter H.熱負荷基礎 Heat Load Basic
H.1.熱傳學
H.1.1.傳導熱
H.1.2.對流熱
H.1.3.輻射熱
H.2.熱阻
H.2.1.電學與熱阻-相似公式
H.2.2.熱阻應用於HVAC
H.3.熱傳導係數-內政部
H.3.1.建材熱傳導係數
H.3.2.常用開窗之窗框及玻璃部位熱傳透率 Ui
H.3.3.常用外牆熱傳透率
H.3.4.常用屋頂熱傳透率
H.4.玻璃
H.4.1.單層玻璃:日射透過率ηi值
H.4.2.膠合玻璃:日射透過率ηi值
H.4.3.雙層玻璃、玻璃磚:日射透過率ηi值
H.5.熱負荷-簡易計算法
H.5.1.計算表格
H.5.2.例題-簡易說明
H.6.環境需求經驗值
H.6.1.一般空調
H.6.2.高科技產業
H.6.3.生技產業
H.6.4.圖書館
H.6.5.中國大陸
 
Chapter I.單位轉換 Unit Conversion
I.1.單位縮寫
I.2.線-面-體積
I.2.1.長度
I.2.2.面積
I.2.3.體積
I.3.速度-流量
I.3.1.速度
I.3.2.流量
I.4.溫度
I.5.重、力、壓力
I.5.1.重量 Weight
I.5.2.力 Force
I.5.3.壓力
I.6.熱-功率、能量
I.6.1.功率
I.6.2.能量
 
參考資料

图书序言

  • ISBN:9789860658460
  • 叢書系列:職場智庫
  • 規格:平裝 / 392頁 / 21 x 29.7 x 1.96 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

序文
 
  本書介紹 ”科技廠房-設計工具書”,包含:空調-無塵室(第一冊)、製程(第二冊)、配管(第三冊)與電力-消防(第四冊)的相關設備與設計例題;目標是朝向專業設計、彙整基本理論知識的工具書,希望讀者能以查表方式,進行無塵室機電工程的規劃設計與計算。
 
  高科技廠房的設計,國內缺乏技術資料統整的參考工具書,筆者在編著時擷取個人在工作時期的經驗資料彙整,並參考製造商設備型錄與國內、外相關規範,結合實務工程規劃經驗與知識整合的工具書,支援工程技術人員執行專案時之參考書籍。
 
  本書的技術資料參考國內、外的Code、Standard與國內重要經典科技書籍及學術的論文。[例如]參考:ASHRAE、SMACNA、AMCA、ISO,NFPA、FM、ACGIH、ASTM、ASME、NEBB、IEEE、EN、GB,…….等,不盡詳載-可參考附錄的重要參考書籍。在編著過程中筆者將技術資料來源列入”取材”或”參考資料”的說明中,讀者可依循深入研讀。
 
  個人重要資歷:
  (1) 怡威建材股份有限公司
  (2) 力新工業技師事務所
  (3) M+W Zander,M+W GROUP
  (4) 睿迪工程科技股份有限公司
 
  本書紀錄的內容,總覺得不夠詳盡,望先進批評指教,本人將持續改善及請益缺失,希望提供後學者參考。感謝。
 
  寫書歷程,感謝-帶我入門的公司,感謝-給我工作與學習機會的公司,感謝-讓我有機會寫書的公司,感謝-協助提供建議的同好,謝謝。

用户评价

评分

哇,这本《科技厂房设计工具书:空调篇》真是让人眼前一亮!我最近正好在做一个关于高精度洁净室项目的方案,对空调系统的设计要求简直是苛刻到了极致。这本书的实用性简直是没话说,尤其是在处理复杂工艺对环境参数的特殊要求方面,它提供的设计思路非常清晰、系统。比如,对于不同等级的洁净度(比如ISO 5级和更高级别)所需的气流组织和末端设备选型,书里都有非常详尽的对比和案例分析。我特别欣赏它对动态负载计算的深入探讨,很多标准规范里只是简单提一下,但这本书却结合了实际厂房的运行特点,给出了非常贴合实际的修正系数和计算模型,这对于避免过度设计或设计不足至关重要。另外,对于非常规的化学品处理区域,如何设计防爆、防腐蚀的通风和空调系统,书中的章节给出了不少经验之谈,这些可都是教科书上学不到的“干货”。如果你的项目涉及到半导体、生物制药或者精密仪器制造,这本书里的内容绝对能帮你快速建立起一个可靠的设计框架,避免走弯路。

评分

从排版和可读性来看,《科技厂房设计工具书:空调篇》也做得相当出色,这一点对于这种技术性极强的书籍来说非常重要。它的图表清晰、注释明确,大量使用了三维示意图来辅助解释复杂的空间关系和气流组织模型,这比单纯的二维平面图要直观得多。我发现,书中很多关键公式和设计参数都被提取出来,制作成了易于查阅的附表,这对于快速核算或快速出初步方案时极其方便,省去了翻阅冗长规范的麻烦。另外,它对不同国家和地区的标准(如ASHRAE、JIS等)的引用和对比也做得很好,使得我们的设计方案更具国际视野和包容性。总体而言,这本书不是那种摆在书架上落灰的理论大部头,而是真正可以放在工位旁,随时翻开就能找到答案、指导行动的实战手册,是科技厂房空调设计人员案头必备的“兵器谱”。

评分

说实话,当我拿到这本《科技厂房设计工具书:空调篇》时,我原本是抱着怀疑态度的,因为市面上很多号称“工具书”的其实更像是理论综述。但翻阅后发现,我的顾虑完全是多余的。这本书的结构组织非常巧妙,它把复杂的空调系统拆解成了“工艺需求分析”、“系统选型”、“管路布置”和“自控集成”等若干模块,每一模块的论述都极其聚焦和详尽。举个例子,在管路布置章节,它不仅展示了常见的布置图例,还特别提到了在超净厂房中,如何通过精确的坡度控制和无死角设计来防止积水和污染物的滞留,这对于保障产品质量是决定性的。对于我们施工管理人员来说,这本书也是一本极佳的现场指导手册,很多设计规范里含糊不清的地方,书里的图示和说明都给出了明确的施工标准和验收要点,大大减少了现场返工的概率。它的内容厚度,绝对配得上它所覆盖的专业领域。

评分

我以一个资深暖通工程师的视角来看待这本书,它的专业深度完全达到了我预期的“工具书”标准,甚至在某些细分领域超出了预期。这本书最让我称赞的一点是它对“能效比”和“运行可靠性”的平衡处理。在目前的行业趋势下,单纯追求低初投资的设计方案已经不被接受,绿色节能才是王道。书中关于热回收技术在大型高新厂房中的应用、变风量(VAV)系统在非均匀负载环境下的优化控制策略,讲解得非常透彻。它不只是告诉我们“怎么做”,更重要的是解释了“为什么这样做最合理”,背后的热力学和流体力学原理都穿插得恰到好处,让我们这些一线设计人员能够融会贯通。我尤其关注了其中关于冷源系统冗余配置的部分,针对关键生产线的“N+1”甚至“N+2”模式,书里详细分析了不同冷水机组、冷却塔组合的运行切换逻辑和控制策略,非常有助于我们制定符合 SLA 要求的可靠性方案。

评分

这本书的价值对于初入行的新人来说是无价之宝,但对于经验丰富的老手而言,它同样是梳理知识体系、跟进最新技术的重要参考。我印象最深的是它对“特殊气体处理和排风系统”这一块的深度挖掘。在高科技制造过程中,常常需要处理腐蚀性、易燃易爆或有毒的工艺废气,这部分内容的空调设计往往是整个项目风险最高的环节。书中详尽列举了不同等级的化学品对应的排风风速标准、材质选择(如FRP、衬胶钢管等),以及最重要的——如何设计可靠的洗涤塔系统和应急泄压装置。这些内容远超普通暖通设计范畴,已经触及到安全工程和环保工程的核心。通过阅读这部分,我更新了我们公司内部关于危险化学品房间通风的安全标准,从中获得的启示价值,远超购书的成本。这本书真正体现了“工具书”应该具备的、解决实际痛点的能力。

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