潔凈室中使用FFU有何優(yōu)勢(shì)

本文介紹FFU應(yīng)用在潔凈室中的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合工程實(shí)例予以說(shuō)明。

1 什么是FFU？

Fan Filter Unit（風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元機(jī)組）簡(jiǎn)稱FFU，是由高效過(guò)濾器（HEPA）或超高效過(guò)濾器（ULPA）、微型風(fēng)機(jī)、殼體組合而成的凈化空調(diào)末端，其用于亂流及層流潔凈室內(nèi)。FFU通常都是與吊頂骨架配合使用，根據(jù)吊頂骨架的不同選擇與之對(duì)應(yīng)的FFU。FFU的潔凈方式可以實(shí)現(xiàn)空氣潔凈度等級(jí)要求在ISO3~ISO9（即1級(jí)~100萬(wàn)級(jí)）之間的潔凈室。

常見(jiàn)的潔凈室空氣處理方式有兩者，分別是MAU＋AHU＋HEPA（以下簡(jiǎn)稱AHU系統(tǒng)）和MAU＋FFU＋DC干盤管（以下簡(jiǎn)稱FFU系統(tǒng)，見(jiàn)圖1）。通過(guò)對(duì)兩種方式的比較得出：FFU在凈化空調(diào)系統(tǒng)中充當(dāng)了凈化循環(huán)機(jī)組，潔凈室的循環(huán)風(fēng)量等于潔凈室內(nèi)FFU的風(fēng)量總和。潔凈室的空氣是由FFU從潔凈天花夾層中送進(jìn)潔凈室內(nèi)，并通過(guò)回風(fēng)夾道將循環(huán)空

氣再送回到天花夾層；循環(huán)空氣在通過(guò)回風(fēng)夾道時(shí)與安裝在夾道中的DC干盤管進(jìn)行熱量交換。

2 FFU的特點(diǎn)

FFU的特點(diǎn)：低能耗、低噪音、方便靈活、節(jié)約空間、易安裝。

低能耗：從FFU的組成部件來(lái)看，需要消耗能量的只有微型風(fēng)機(jī)，而微型風(fēng)機(jī)的功率一般都是在110 w ~190 w之間，雖然在選用FFU時(shí)，初期投資要比使用風(fēng)管通風(fēng)高，但它在后期運(yùn)行中，突出的表現(xiàn)出節(jié)能、免維護(hù)等特點(diǎn)。通常潔凈室的循環(huán)風(fēng)量是很大的，以面積為100 m2、潔凈室內(nèi)高為3 m、空氣潔凈度等級(jí)要求為ISO6（即1000級(jí)）的潔凈室為例：《潔凈

廠房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500073—2001）》規(guī)定空氣潔凈等級(jí)為ISO6的潔凈室的換氣次數(shù)為50次/時(shí) ~ 60次/時(shí)。我們?cè)谶@里取換氣次數(shù)為55次/時(shí)，則總循環(huán)風(fēng)量為16 500 CMH，補(bǔ)新風(fēng)量我們?nèi)? 000 CMH。

方案1：AHU系統(tǒng)中：MAU的全壓損失為700 Pa，

功率為2.2 kW；AHU的全壓損失為1 300 Pa，功率為15 kW；整個(gè)系統(tǒng)的總功率為17.2 kW。

方案2：FFU系統(tǒng)中：MAU的全壓損失為800 Pa，功率為2.2 kW；FFU（規(guī)格為1 200 × 600，風(fēng)量1 200CMH）有14個(gè)，單個(gè)FFU的功率為190 W，F(xiàn)FU總功率為2.66 kW；整個(gè)系統(tǒng)的總功率為4.86 kW。通過(guò)對(duì)方案1、方案2的功率比較，我們得出一個(gè)結(jié)論：FFU在系統(tǒng)充當(dāng)循環(huán)風(fēng)柜和高效過(guò)濾器的集合體，而且其消耗的功率遠(yuǎn)比循環(huán)風(fēng)柜AHU功率的

要小，符合現(xiàn)在大力提倡節(jié)約型社會(huì)的主題，并給廠方在節(jié)約生產(chǎn)成本方面找到一個(gè)新的方向。

2.1 低噪音

《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)城市區(qū)域噪聲標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：工業(yè)區(qū)晝間65 db（A）、夜間55 db（A）。目前市場(chǎng)上風(fēng)機(jī)的噪音值一般在65 db（A）~ 90 db（A）左右，有的甚至?xí)_(dá)到100 db（A）以上，如果采用AHU系統(tǒng)就很容易噪聲超標(biāo)，造成噪聲污染。而FFU的噪音值一般在45 db（A）~ 55 db（A），這樣就不會(huì)擔(dān)心其噪聲會(huì)超標(biāo)。

2.2 方便靈活

由于FFU是自帶微型風(fēng)機(jī)的，它不受區(qū)域的限制，可根據(jù)需要分區(qū)控制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)潔凈室空氣潔凈度等級(jí)的要求越來(lái)越高，因此潔凈室空氣潔凈度等級(jí)升級(jí)是不可避免的趨勢(shì)。如果原有的潔凈空調(diào)方式是MAU＋AHU＋HEPA的話，所謂潔凈室升級(jí)就意味著重建，因?yàn)楦脑礻P(guān)系到施工難度以及在施工過(guò)程對(duì)原有的天花及天花管道的破壞，最后的投資與重建的投資相差不大，而且對(duì)潔凈室溫濕度的控制提出了更高的要求。另外也不利于節(jié)能。但如果原系統(tǒng)采用的是MAU＋FFU＋DC干盤管的空調(diào)方式，由于潔凈室循環(huán)風(fēng)的總量是FFU的風(fēng)量總和，且FFU的安裝是配合吊頂骨架的，潔凈室升級(jí)就是在潔凈天花上增加相應(yīng)的FFU個(gè)數(shù)。由于系統(tǒng)風(fēng)管很少，省掉了風(fēng)管的制作與安裝，施工的難度大大降低，施工工期也大幅度縮短。一種產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率很大程度都取決于進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間，進(jìn)入越早越容易占有市場(chǎng)、越早見(jiàn)到利潤(rùn)，而且任何一個(gè)投

資者在都希望在最短的時(shí)間得到回報(bào)，這就更加能體現(xiàn)FFU系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。另外，例如在某個(gè)生產(chǎn)工序上需要的空氣潔凈度等級(jí)是潔凈室達(dá)不到的，且升級(jí)潔凈室等級(jí)又過(guò)于浪費(fèi)或者是沒(méi)有必要時(shí)，我們就可以利用FFU的特性，制作一個(gè)提高局部潔凈度等級(jí)的潔凈室送風(fēng)單

元（例如FFU層流罩）。

2.3 節(jié)約空間

由于AHU系統(tǒng)風(fēng)管很多，再加上給排水、消防以及工藝等眾多管線就使得潔凈室天花內(nèi)錯(cuò)綜交雜，給檢查維修得來(lái)很多不便。FFU系統(tǒng)由于只有新風(fēng)送風(fēng)管且不多，這樣天花內(nèi)的空間就少了很多管線且整齊有序，自然占用的空間也就減少了，給日后的檢查維修和潔凈室升級(jí)改造留出了很多有效空間。

2.4 易安裝

通常采用FFU系統(tǒng)的潔凈室天花都是用吊頂骨架來(lái)固定的，我們?cè)谶x擇潔凈天花時(shí)，只要將其尺寸、吊頂骨架的間距與FFU的外形尺寸剛好吻合，這樣安裝時(shí)只要將FFU擺放在吊頂骨架上，不但安裝簡(jiǎn)單快捷，而且是在潔凈室內(nèi)與天花一致的尺寸，整齊美觀。

3 FFU的控制系統(tǒng)

FFU系統(tǒng)的控制有多檔開(kāi)關(guān)控制、無(wú)級(jí)調(diào)速控制、遙控控制、計(jì)算機(jī)群控等多種控制方式。一般根據(jù)潔凈廠房中央空調(diào)系統(tǒng)控制方式、潔凈室內(nèi)FFU的數(shù)量以及甲方對(duì)FFU控制系統(tǒng)要求來(lái)選擇經(jīng)濟(jì)、合理的控制方式。

多檔開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)就是安裝一個(gè)速度控制開(kāi)關(guān)和一個(gè)電源開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)FFU的管理與控制。其優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速穩(wěn)定、投資成本低；缺點(diǎn)：控制起來(lái)相當(dāng)不便，需要工作人員在天花夾層內(nèi)調(diào)速。

遙控控制是將微型風(fēng)機(jī)的開(kāi)關(guān)以及調(diào)速命令通過(guò)紅外信號(hào)或者射頻信號(hào)來(lái)傳達(dá)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)FFU的控制與管理。遙控控制也可根據(jù)需要對(duì)其FFU進(jìn)行單臺(tái)控制或者分組控制，但這樣就要求采用不同的遙控器。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速穩(wěn)定、控制方便、投資成本較低；缺點(diǎn)：由于廠內(nèi)有很多控制設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)電磁信號(hào)，以使FFU的遙控收到干擾，執(zhí)行錯(cuò)誤的操作。因此采用這類控制方式要視環(huán)境而定，不是所有的廠房都適用。

計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)是基于RS485總線設(shè)計(jì)，采用主機(jī)（PC機(jī)）—RS232/485轉(zhuǎn)換接口—主路由器—從路由器—FFU控制模塊4層結(jié)構(gòu)，主控（PC機(jī)）最多可管理9臺(tái)主路由器，每臺(tái)主路由器可管理31臺(tái)從路由器，從路由器最多不超過(guò)255臺(tái)，每臺(tái)從路由器可控制31臺(tái)FFU控制模塊，系統(tǒng)最多可控制7905臺(tái)FFU風(fēng)機(jī)。這類控制方式的優(yōu)點(diǎn)：控制容易、調(diào)速范圍寬、能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制；采用集散式控制，能實(shí)現(xiàn)對(duì)FFU的集中控制和監(jiān)測(cè)；能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同系統(tǒng)的FFU分區(qū)分系統(tǒng)控制，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)FFU進(jìn)行監(jiān)控；智能化控制系統(tǒng)具有節(jié)能功能。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試難度系數(shù)大、投資成本大。 FFU計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)如圖2所示。

4 技術(shù)要點(diǎn)

從潔凈室對(duì)空氣潔凈度等級(jí)的要求以及生產(chǎn)工藝對(duì)潔凈室環(huán)境溫、濕度的要求來(lái)看，選擇FFU系統(tǒng)只是一個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)始。以筆者所在公司多年從事電子廠房潔凈室設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)得出，要做一個(gè)節(jié)能的高質(zhì)量空氣潔凈度等級(jí)的潔凈室，必須要有凈化空調(diào)的專業(yè)知識(shí)、了解中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗組成和空氣處理的詳細(xì)過(guò)程，以及熟悉直接數(shù)字式控制系統(tǒng)（DDC）在中央空調(diào)系統(tǒng)中的運(yùn)用才能夠?qū)崿F(xiàn)的。另外，由于潔凈室的施工流程與普通的空調(diào)工程有所不同，所以工程的施工技術(shù)也是建造高等級(jí)潔凈室的一個(gè)重要保證。

另外，在設(shè)計(jì)階段同樣需要注意：由于潔凈室的溫濕度以及空氣潔凈度等級(jí)的要求不同，所以合理正確的選擇系統(tǒng)也是很重要的，否則可能會(huì)導(dǎo)致裝機(jī)容量及投資過(guò)大，造成沒(méi)有必要的能源和資金浪費(fèi)，甚至系統(tǒng)不能全面滿足潔凈室的要求。合理的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)是依據(jù)潔凈室空調(diào)負(fù)荷和空氣潔凈度等級(jí)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算后得出所需風(fēng)量的結(jié)果，并結(jié)合相關(guān)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行選擇決定的。

5 工程案例

某電子企業(yè)的千級(jí)潔凈室，面積為780 m2，由3個(gè)小潔凈室組成，分別是潔凈室A面積310 m2、潔凈室B面積325 m2、潔凈室C面積145 m2，潔凈區(qū)高2.5 m；采用的空調(diào)方式為MAU＋FFU＋DC干盤管。新風(fēng)由MAU處理后直接送入潔凈天花夾層，回風(fēng)是通過(guò)潔凈室兩側(cè)的回風(fēng)夾道以及中間回風(fēng)柱進(jìn)入天花夾層。設(shè)計(jì)計(jì)算的主要數(shù)據(jù)如下：潔凈室內(nèi)的溫度要求22±2 ℃，空氣相對(duì)濕度為55℅±5℅；室外空氣狀態(tài)參數(shù)為廣東省廣州地區(qū)的空氣參數(shù)：夏季干球溫度33.5 ℃，濕球溫度27.7 ℃，空氣相對(duì)濕度67℅；冬季干球溫度5 ℃，濕球溫度3 ℃，空氣相對(duì)濕度70℅。根據(jù)空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算得出潔凈室A冷負(fù)荷為103 kW；潔凈室B冷負(fù)荷為112 kW；潔凈室C冷負(fù)荷為50kW。本工程中采用FFU，其風(fēng)量為1200 CMH/h，功率為0.17 kW；潔凈室A選用FFU數(shù)量為44個(gè)；潔凈室B選用FFU數(shù)量為54個(gè)；潔凈室C選用FFU數(shù)量為24個(gè)。新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)量分別為MAU-A風(fēng)量6 000 CMH，MAU-B風(fēng)量8 000 CMH，MAU-C風(fēng)量3 000 CMH。整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)總功率為29.94 kW。

本工程范圍內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)控制并入整個(gè)廠房的中央空調(diào)DDC（直接數(shù)字控制器）控制系統(tǒng)中，但是考慮到本系統(tǒng)FFU的數(shù)量不少，且甲方要求對(duì)FFU的運(yùn)行能實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)監(jiān)控，采用了FFU計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)。本工程如果采用AHU系統(tǒng)，潔凈室送風(fēng)的AHU風(fēng)量就分別為潔凈室A為46 500 CMH；潔凈室B為48 500 CMH；潔凈室C為22 000 CMH；系統(tǒng)新風(fēng)

量為12 000 CMH；整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)總功率為80.5 kW。FFU系統(tǒng)的總循環(huán)風(fēng)量為146 400 CMH、新風(fēng)量為17 000 CMH、總功率為29.94 kW；AHU系統(tǒng)的總循環(huán)風(fēng)量為117 000 CMH、新風(fēng)量12 000 CMH、總功率為80.5 kW，且 AHU系統(tǒng)中的組合式風(fēng)柜的風(fēng)量大，風(fēng)柜的外形尺寸大，占用的空調(diào)機(jī)房面積也大。FFU系統(tǒng)的總功率節(jié)約62.8%。相比之下，F(xiàn)FU系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)量大、耗能低、容易升級(jí)、占用空調(diào)機(jī)房的面積小。

6 結(jié)論

綜合上所述：現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)潔凈室的空氣潔凈度等級(jí)要求將越來(lái)越高。而隨著高效過(guò)濾器、超高效過(guò)濾器技術(shù)的成熟，F(xiàn)FU系統(tǒng)理論的提高和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，以及制造水平的發(fā)展，使得FFU系統(tǒng)滿足ISO3~ISO9（即1級(jí)~100萬(wàn)級(jí)）空氣潔凈等級(jí)的潔凈室使用要求的同時(shí)，為將來(lái)潔凈室的升級(jí)安排上提供了更好的方向。FFU系統(tǒng)比AHU系統(tǒng)更少能耗，降低企業(yè)在能源方面的開(kāi)支，符合目前節(jié)能的主流方向。而且在潔凈室升級(jí)時(shí)的施工難度、施工時(shí)間（停產(chǎn)時(shí)間）以及二次投資方面都比AHU系統(tǒng)低得多。通過(guò)對(duì)FFU的特點(diǎn)及控制方式的分析，我們相信FFU在潔凈室的應(yīng)用會(huì)有更廣闊的前景。