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(shí)驗(yàn)活動(dòng)要求微型化、精密化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性。電子計(jì)算機(jī)就是微型化產(chǎn)品中最具代表性的產(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(jiǎn)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(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IS03~IS09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(jiǎn)稱AHU系統(tǒng))和MAU+FFU+DC干盤管(以下簡(jiǎn)稱FFU系統(tǒng))。通過對(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(shí)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的190w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100m2、潔凈室內(nèi)高為3m、空氣潔凈度等級(jí)要求為ISO 3(即1000級(jí))的潔凈室為例：《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500073一2001)1規(guī)定空氣潔凈等級(jí)為ISO3的潔凈室的換氣次數(shù)為50~60次/h。我們?cè)谶@里取換氣次數(shù)為55次/h，則總循環(huán)風(fēng)量為1500CMH，補(bǔ)新風(fēng)量我們?nèi)?/span>3000CMH。
方案1 AHU 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(gè)系統(tǒng)的總功率為17.2kw。
方案2 FFU 系統(tǒng)中：MAU 的全壓損失為800Pa，功率為2.2kw；FFU(風(fēng)量1200CMH)有14個(gè)，單個(gè)FFU的功率為190W，FFU總功率為2.16 kw：整個(gè)系統(tǒng)的總功率為4.8kw。
通過對(duì)方案1、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。
低噪音：《中戶人民共和國(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：65db(A)、夜間55db(A)。目前市場(chǎng)上風(fēng)機(jī)的噪音值一般是在65的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(huì)擔(dān)心其噪聲會(huì)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(duì)潔凈室空氣潔凈度等級(jí)的要求越來越高，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程對(duì)原有的天花板及天花板管道的破壞，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)又過于浪費(fèi)或者是沒有必要時(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)。
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。
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?cè)谶x擇潔凈天花板時(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(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(gè)速度控制開關(guān)和一個(gè)電源開關(guān)來實(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(hào)或者射頻信號(hào)來傳達(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。
四、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、濕度的要求來看，選擇FFU系統(tǒng)只是一個(gè)項(xiàng)目的開始。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(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。
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