無(wú)塵室FFU過濾單元送風(fēng)方式在凈化空調(diào)系統(tǒng)

無(wú)塵室FFU過濾單元送風(fēng)方式在凈化空調(diào)系統(tǒng)
FFU送風(fēng)方式在凈化空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用：
1、隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，微電子工業(yè)對(duì)環(huán)境及其配套工程的要求越來(lái)越嚴(yán)格，其產(chǎn)品的成品率和可靠性主要取決于材料的純度和制造環(huán)境的潔凈度，對(duì)潔凈技術(shù)的要求越來(lái)越高。潔凈室（區(qū)）是指空氣懸浮粒子濃度、含菌濃度受控的房間（限定的空間）。

傳統(tǒng)的凈化空調(diào)系統(tǒng)主要采用集中送風(fēng)方式，即空氣處理設(shè)備（加熱器、冷卻器、加濕器。粗、中效過濾器等）和風(fēng)機(jī)均集中設(shè)置在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，高效過濾器布置在系統(tǒng)的末端，并以集中的送、回風(fēng)管道把空氣處理設(shè)備和潔凈室相連接。這種方式最大的缺點(diǎn)在于適應(yīng)性較差，如果房間的潔凈度需要調(diào)整，幾乎是不可能的。近年來(lái)，凈化空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)了一種新的送風(fēng)方式：風(fēng)機(jī)過濾單元（Fan Filter Unit簡(jiǎn)稱FFU）送風(fēng)方式。該方式空氣由FFU送到潔凈室，從回風(fēng)靜壓箱經(jīng)兩側(cè)夾道回至送風(fēng)靜壓箱，在回風(fēng)夾道設(shè)干式表冷器處理潔凈室內(nèi)負(fù)荷。新風(fēng)處理機(jī)可集中設(shè)在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，處理后新風(fēng)直接送入送風(fēng)靜壓箱。這種送風(fēng)方式適應(yīng)能力較強(qiáng)，在某半導(dǎo)體制造項(xiàng)目?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)采用了FFU送風(fēng)方式，本文結(jié)合該工程實(shí)例與傳統(tǒng)的集中送風(fēng)方式進(jìn)行比較。

2、某半導(dǎo)體制造項(xiàng)目?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)
該項(xiàng)目一期工程主廠房無(wú)塵室凈化區(qū)，凈化等級(jí)1000級(jí)（ISO6 級(jí)），局部100級(jí)（ISO5級(jí)）。凈化空調(diào)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的集中送風(fēng)方式，2011年該項(xiàng)目一期工程竣工，經(jīng)測(cè)試達(dá)到凈化等級(jí)要求。2013年因?yàn)楣に囎兓?，業(yè)主希望對(duì)生產(chǎn)區(qū)分隔進(jìn)行調(diào)整，并增加100級(jí)凈化面積，但由于要提高凈化等級(jí)，凈化送風(fēng)量須大幅度提高，對(duì)傳統(tǒng)的集中送風(fēng)方式來(lái)講，主要設(shè)備循環(huán)機(jī)組需要更換，風(fēng)道系統(tǒng)須重新設(shè)計(jì)，幾乎等于把原有系統(tǒng)作廢，并且上、下技術(shù)夾層高度已定，風(fēng)量加大，風(fēng)管變大，布置十分困難。最后，業(yè)主采取壓縮百級(jí)凈化面積，增加局部?jī)艋O(shè)備等措施，但效果不理想。2014年二期工程開工，主廠房潔凈區(qū)凈化等級(jí)100 級(jí)（ISO5級(jí)），局部1級(jí)（ISO3級(jí)）。空調(diào)、凈化參數(shù)見表1。

業(yè)主要求空調(diào)凈化系統(tǒng)有一定的靈活性和適應(yīng)性。二期工程空間布置采用開放式無(wú)隔間形式，凈化空調(diào)形式采用FFU送風(fēng)方式。開放式生產(chǎn)區(qū)采用垂直單向流，頂部均布FFU，F(xiàn)FU的覆蓋率為25%，風(fēng)速為0.38±0.05m/s；同時(shí)利用大量循環(huán)風(fēng)，循環(huán)風(fēng)與處理后的新風(fēng)混合經(jīng)干冷卻盤管冷卻后，進(jìn)入上部回風(fēng)靜壓室，經(jīng)FFU加壓。過濾后送入生產(chǎn)區(qū)，其氣流流程如下:
回風(fēng)→和新風(fēng)混合→干冷卻盤管→FFU→生產(chǎn)區(qū)→回風(fēng)格柵地板→回風(fēng)各凈化空調(diào)房間都送能滿足規(guī)范要求的新風(fēng)，新風(fēng)由新風(fēng)處理機(jī)集中處理后送至各凈化房間，新風(fēng)處理機(jī)裝置如下:
新風(fēng)入口→初效過濾器→中效過濾器→化學(xué)過濾器→一次加熱盤管→蒸汽加濕器→兩級(jí)冷卻盤管→風(fēng)機(jī)→二次加熱盤管→高效過濾器→送風(fēng)出口。

三、FFU通風(fēng)方式與傳統(tǒng)的集中送風(fēng)方式對(duì)比分析
（1）系統(tǒng)靈活，可隨時(shí)調(diào)整
FFU送風(fēng)方式中FFU的大小都以Ceiling Grid的模數(shù)（如1200×600）來(lái)布置，并且由于其特殊的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，可以隨時(shí)調(diào)整位置，以適應(yīng)生產(chǎn)布局的調(diào)整。本工程生產(chǎn)區(qū)采用開放式布置，如果今后需要分隔，可以很方便地進(jìn)行改造。另一方面，如果生產(chǎn)區(qū)的潔凈度需要調(diào)整，可以通過增減FFU數(shù)量改變循環(huán)風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。而這對(duì)于通常的集中送風(fēng)的凈化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)幾乎是不可能的。調(diào)整時(shí)只影響改造區(qū)的生產(chǎn)，對(duì)非改造區(qū)幾乎沒有影響。

（2）出風(fēng)均勻穩(wěn)定
FFU自帶風(fēng)機(jī)和控制單元，出風(fēng)很容易做到均勻穩(wěn)定，在集中送風(fēng)系統(tǒng)需要靠風(fēng)閥調(diào)節(jié)風(fēng)量，在一期工程施工中風(fēng)量平衡調(diào)節(jié)花了兩天多時(shí)間，并且有的區(qū)域并沒有完全滿足設(shè)計(jì)要求。按要求凈化空調(diào)運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)進(jìn)行風(fēng)量平衡的再調(diào)節(jié)，但根據(jù)回訪用戶得知，由于調(diào)整復(fù)雜，影響生產(chǎn)，沒有進(jìn)行此項(xiàng)工作。二期工程中每個(gè)FFU帶有控制單元，所有控制單元由計(jì)算機(jī)控制，可以做到實(shí)時(shí)地調(diào)整。

（3）經(jīng)濟(jì)性
過去，由于FFU的價(jià)格居高不下，造成FFU送風(fēng)方式造價(jià)很高。目前，許多國(guó)內(nèi)廠家紛紛推出FFU產(chǎn)品，大大降低了FFU送風(fēng)方式的造價(jià)。在上文介紹的某半導(dǎo)體制造項(xiàng)目二期工程中，經(jīng)測(cè)算，F(xiàn)FU送風(fēng)方式在空調(diào)系統(tǒng)方面的造價(jià)略高于集中送風(fēng)方式。在高級(jí)別的潔凈室中，F(xiàn)FU送風(fēng)方式所需要的上技術(shù)夾層高度比集中送風(fēng)方式要低，在該工程二期工程中，潔凈區(qū)工作層層高7.2m，下技術(shù)夾層5.5m，上技術(shù)夾層6.5m。如采用傳統(tǒng)的集送風(fēng)方式，經(jīng)測(cè)算，上技術(shù)夾層至少需要8m。這樣FFU送風(fēng)方式土建成本下降了，總成本低于傳統(tǒng)中送風(fēng)方式。在二期工程方案設(shè)計(jì)時(shí)，做了一個(gè)經(jīng)濟(jì)性比較。
（4）負(fù)壓密封
FFU送風(fēng)方式的靜壓箱為負(fù)壓，風(fēng)口安裝的密封相對(duì)容易一些，而且即使出現(xiàn)泄漏，也是從潔凈室向靜壓箱泄漏，不會(huì)形成對(duì)潔凈室的污染。當(dāng)然，F(xiàn)FU送風(fēng)方式也有自身的缺點(diǎn)。

在低級(jí)別的潔凈室（千級(jí)以上），采用FFU送風(fēng)系統(tǒng)需要大量的Ceiling Grid、FFU、架空地板，造價(jià)較高。而集中送風(fēng)方式對(duì)于低級(jí)別的潔凈室可采用上送側(cè)下回的氣流形式，不使用架空地板，甚至在10萬(wàn)級(jí)以上的潔凈室可采用上送上回的方式，連回風(fēng)夾道都省了。

針對(duì)這種問題，出現(xiàn)了FFU的簡(jiǎn)化系統(tǒng)，實(shí)際上就是集中送風(fēng)和FFU的組合。該種方式取消架空地板和干冷卻盤管，采用上送側(cè)下回的氣流形式，室內(nèi)負(fù)荷由循環(huán)機(jī)組處理。例如，在某硅晶片生產(chǎn)廠房檢查室中就采用了這種方式。該室凈化級(jí)別為5級(jí)，采用新風(fēng)機(jī)組+循環(huán)機(jī)組+FFU的空調(diào)方式。采用的氣流形式為頂部 FFU送風(fēng)，房間側(cè)下百葉風(fēng)口回風(fēng)。

FFU的另一個(gè)缺點(diǎn)是設(shè)備數(shù)量眾多而分散，不便于維護(hù)。而且FFU布置在吊頂上，維修有一定困難。而集中送風(fēng)方式因設(shè)備較為集中，數(shù)量也少，易于維護(hù)。FFU不適用于對(duì)噪音要求有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，目前單個(gè)FFU的噪音一般在50dB（A）以上，幾十個(gè)幾百個(gè)甚至幾千個(gè)FFU一起工作。在上文介紹的某半導(dǎo)體制造項(xiàng)目一期工程百級(jí)凈化區(qū)實(shí)測(cè)噪聲值在56~62dB（A）之間。在二期工程百級(jí)凈化區(qū)實(shí)測(cè)噪聲值在67~69dB（A）之間。目前噪聲問題還是FFU的一項(xiàng)研究課題。

四、結(jié)論
由于FFU送風(fēng)方式的靈活性，在微電子工業(yè)潔凈廠房中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。其應(yīng)用方式有很多種，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行不同的應(yīng)用，達(dá)到既保留其特點(diǎn)又減少其缺點(diǎn)的目的。在具體應(yīng)用時(shí)還有以下幾點(diǎn)應(yīng)該得到很好的解決:

（1）結(jié)合實(shí)際的工程特點(diǎn)選擇合適的FFU。FFU由于不同,自身的余壓差異比較大,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少風(fēng)道阻力，并且要對(duì)新風(fēng)進(jìn)行多級(jí)過濾,以確保FFU的風(fēng)量下降不至太快。

（2）FFU的電效率直接關(guān)系到系統(tǒng)的能耗，選型時(shí)必須優(yōu)先選用高效的FFU。

（3）考慮FFU的維護(hù)。高效過濾器從潔凈室里面更換，電機(jī)需要在吊頂上面維護(hù)，靜壓箱無(wú)足夠的高度無(wú)法上面維護(hù)時(shí)，必須考慮從潔室內(nèi)部維護(hù)的可能性。

（4）FFU送風(fēng)方式噪聲較大，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮消聲措施。

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