隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，尤其是軍事工業(yè)、航天、電子和生物醫(yī)藥等工業(yè)的發(fā)展，促使?jié)崈艏夹g(shù)的發(fā)展也隨之突飛猛進(jìn)。現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)和現(xiàn)代化科學(xué)實驗活動 要求微型化、精密化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性。電子計算機(jī)就是微型化產(chǎn)品中*具代表性的產(chǎn)品之一，電子管到半導(dǎo)體分離器件到集成電路再到超大規(guī)模集成電 路。特別是20世紀(jì)80年代大規(guī)模集成電路和超大集成電路的迅速發(fā)展，大大促進(jìn)潔凈技術(shù)的發(fā)展。
一、概念及原理
Fan Filter Unit（風(fēng)機(jī)過濾單元機(jī)組）簡稱FFU，是由高效過濾器（HEPA）或超高效過濾器（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應(yīng)的FFU。FFU的潔凈方式可以實現(xiàn)空氣潔凈度等級要求在ISO3∽ISO9（即1級∽100萬級）之間的潔凈室。
常見的潔凈室空氣處理方式有兩種，分別是MAU+AHU+HEPA（以下簡稱AHU系統(tǒng)）和MAU+FFU+DC干盤管（以下簡稱FFU系統(tǒng)）。通過對 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)空氣在通過回風(fēng)夾道時與安裝在夾道中的DC干盤管進(jìn)行熱量交換。
二、特點(diǎn)及應(yīng)用
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110w∽190w之間，雖然在選用FFU時，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100m2、潔凈室內(nèi)高為3m、空氣潔凈度 等級要求為ISO6（即1000級）的潔凈室為例：《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范（GB500073—2001）》規(guī)定空氣潔凈等級為ISO6的潔凈室的換氣次數(shù)為 50∽60次/h。我們在這里取換氣次數(shù)為55次/h， 則總循環(huán)風(fēng)量為16500CMH，補(bǔ)新風(fēng)量我們?nèi)?000CMH。
方案1AHU系統(tǒng)中：MAU的全壓損失為700Pa,功率為2.2kw;AHU的全壓損失為1300Pa，功率為15kw；整個系統(tǒng)的總功率為17.2kw。
方案2FFU系統(tǒng)中：MAU的全壓損失為800Pa,功率為2.2kw；FFU(規(guī)格為1200×600，風(fēng)量1200CMH)有14個，單個FFU的功率為190W,FFU總功率為2.66kw；整個系統(tǒng)的總功率為4.86kw。
通過對方案1、2的功率比較，我們得出一個結(jié)論：FFU在系統(tǒng)充當(dāng)循環(huán)風(fēng)柜和高效過濾器的集合體，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)約型社會的主題，并給廠方在節(jié)約生產(chǎn)成本方面找到一個新的方向。
低噪音：《中戶人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)城市區(qū)域噪聲標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：工業(yè)區(qū)晝間65db(A)、夜間55db(A)。目前市場上風(fēng)機(jī)的噪音值一般是在 65∽90db(A)，有的甚至?xí)_(dá)到100db(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的噪音值一般是在 45∽55db(A)，這樣就不會擔(dān)心其噪聲會超標(biāo)。
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，對潔凈室空氣 潔凈度等級的要求越來越高，因此潔凈室空氣潔凈度等級升級是不可避免的趨勢。如果原有的潔凈空調(diào)方式是MAU+AHU+HEPA的話，所謂潔凈室升級就意 味著重建，因為改造關(guān)系到施工難度以及在施工過程對原有的天花板及天花板管道的破壞，*后的投資與重建的投資相差不大，而且對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，潔凈室升級就是在潔凈天花上增加相應(yīng)的FFU個數(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)品的市場占有率很大程度都取決于進(jìn)入市場的時間，進(jìn)入越早越容易占有市場、越早見到利潤，而且任何一個投資者在都希望在*短的時間得到回報， 這就更加能體現(xiàn)FFU系統(tǒng)的優(yōu)勢。
另外，例如在某個生產(chǎn)工序上需要的空氣潔凈度等級是潔凈室達(dá)不到的，且升級潔凈室等級又過于浪費(fèi)或者是沒有必要時，我們就可以利用FFU的特性，制作一個提高局部潔凈度等級的潔凈室送風(fēng)單元（例如FFU層流罩）。
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)錯綜交雜，給檢查維修得來很多不便。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改造留出了很多有效空間。
易安裝：通常采用FFU系統(tǒng)的潔凈室天花板都是用吊頂骨架來固定的，我們在選擇潔凈天花板時，只要將其尺寸、吊頂骨架的間距與FFU的外形尺寸剛好吻合，這樣安裝時只要將FFU擺放在吊頂骨架上，不但安裝簡單快捷，而且是在潔凈室內(nèi)與天花板一致的尺寸，整齊美觀。
三、FFU的控制系統(tǒng)
FFU系統(tǒng)的控制有多檔開關(guān)控制、無級調(diào)速控制、遙控控制、計算機(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FFU控制系統(tǒng)要求來選擇經(jīng)濟(jì)、合理的控制方式。
多檔開關(guān)控制系統(tǒng)就是安裝一個速度控制開關(guān)和一個電源開關(guān)來實現(xiàn)對FFU的管理與控制。其優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速穩(wěn)定、投資成本低；缺點(diǎn)：控制起來相當(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)的開關(guān)以及調(diào)速命令通過紅外信號或者射頻信號來傳達(dá)，以實現(xiàn)對FFU的控制與管理。遙控控制也可根據(jù)需要對其FFU進(jìn)行單臺控制或 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)備都會產(chǎn)生較強(qiáng)電磁信號，以 使FFU的遙控收到干擾，執(zhí)行錯誤的操作。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。
計算機(jī)群控系統(tǒng)是基于RS485總線設(shè)計，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)）*多可管理9臺主路由器，每臺主路由器可管理31臺從路由器，從路由器*多不超過255臺，每臺從路由器可控制31臺FFU控制模塊，系統(tǒng)*多可控制7905臺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、能實現(xiàn)較復(fù)雜的控制；采用集散式控制，能實現(xiàn)對FFU的集中控制和監(jiān)測；能實現(xiàn)對不同系統(tǒng)的FFU分區(qū)分系統(tǒng)控制，并能實現(xiàn)對單臺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。
四、技術(shù)要點(diǎn)
從潔凈室對空氣潔凈度等級的要求以及生產(chǎn)工藝對潔凈室環(huán)境溫、濕度的要求來看，選擇FFU系統(tǒng)只是一個項目的開始。以筆者所在公司多年從事電子廠房潔凈 室設(shè)計及施工經(jīng)驗得出，要做一個節(jié)能的高質(zhì)量空氣潔凈度等級的潔凈室，必須要有凈化空調(diào)的專業(yè)知識、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 建造高等級潔凈室的一個重要保證。
另外，在設(shè)計階段同樣需要注意：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，否則可能會導(dǎo)致裝機(jī)容量及投資 過大，造成沒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進(jìn)行詳細(xì)計算后得出所需 風(fēng)量的結(jié)果，并結(jié)合相關(guān)的專業(yè)知識進(jìn)行選擇決定的。
五、工程案例
某電子企業(yè)的千級潔凈室，面積為780m2,由三個小潔凈室組成，分別是潔凈室A面積310m2、潔凈室B面積325m2、潔凈室C面積145m2，潔 凈區(qū)高2.5m；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)計計算的主要數(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℃，空氣相對濕度67℅；冬季干球溫度5℃，濕球溫度3℃，空氣相對濕度70℅。
根據(jù)空調(diào)冷負(fù)荷計算得出潔凈室A冷負(fù)荷為103kw；潔凈室B冷負(fù)荷為112kw；潔凈室C冷負(fù)荷為50kw。本工程中采用FFU，其風(fēng)量為 1200CMH/H，功率為0.17kw；潔凈室A選用FFU 數(shù)量為44個；潔凈室B選用FFU數(shù)量為54個；潔凈室C選用FFU數(shù)量為24個。新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)量分別為MAU-A風(fēng)量6000CMH，MAU-B風(fēng)量 8000CMH，MAU-C風(fēng)量3000CMH。整個系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)總功率為29.94kw。具體的MAU+FFU+DC干盤管的平面布置見下圖：
本工程范圍內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)控制并入整個廠房的中央空調(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FFU的運(yùn)行能實現(xiàn)時時監(jiān)控，采用了FFU計算機(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46500CMH；潔凈室B為48500CMH；潔凈室C為22000CMH；系統(tǒng)新風(fēng)量為12000CMH；整個系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)總功率為80.5kw。
FFU系統(tǒng)的總循環(huán)風(fēng)量為146400CMH、新風(fēng)量為17000CMH、總功率為29.94kw；AHU系統(tǒng)的總循環(huán)風(fēng)量為117000CMH、新風(fēng) 量12000CMH、總功率為80.5kw，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、占用空調(diào)機(jī)房的面積小。
六、結(jié)論
綜合上所述：現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，對潔凈室的空氣潔凈度等級要求將越來越高。而隨著高效過濾器、超高效過濾器技術(shù)的成熟，F(xiàn)FU系統(tǒng)理論的提高和實際 應(yīng)用經(jīng)驗的積累，以及制造水平的發(fā)展，使得FFU系統(tǒng)滿足ISO3∽ISO9（即1級∽100 萬級）空氣潔凈等級的潔凈室使用要求的同時，為將來潔凈室的升級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)在能源方面的開支，符 合目前節(jié)能的主流方向。而且在潔凈室升級時的施工難度、施工時間（停產(chǎn)時間） 以及二次投資方面都比AHU系統(tǒng)低得多。通過對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)用會有更廣闊的前景。
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