電子行業FFU如何設計？

一、電子行業潔凈室的特點
電子行業潔凈室除了要具有高效的凈化空氣特點和功能外，還需考慮以下幾點：
1、氣流分布要求很均勻
潔凈空調室為維持室內高潔凈度，必須去除室內所產生的微塵粒子，因此對氣流組織有嚴格的要求。對于ISO3～ISO6級(1～1000級)的潔凈室目前采用上頂棚送風、下地板回風的垂直單向流氣流組織。對于ISO7～ISO8級(10000～100000級)的潔凈室常采用上頂棚送風、下側回風口的非單向流氣流組織。
2、恒溫恒濕控制精度高
由于電子產品的制造工藝對溫、濕度變化極為敏感，所以在潔凈室工藝區域的空氣參數須嚴格控制在極小的范圍內。潔凈空調系統目前普遍采用了控制靈活、性能可靠的直接數字控制系統，當室內空氣參數達不到設計要求時，可通過DDC控制系統來自動調節各閥門開大或關小。這樣就不至于使房間溫、濕度波動太大，影響產品質量和成品率。
3、新風量大，換氣次數高
在電子產品制造過程中需使用有毒的化學品，會產生有毒的廢氣，必須排出室外。為保持潔凈室內正壓和滿足衛生條件，必須補充大量新風。為了保持高潔凈度，潔凈室應有較高的換氣次數，同時室內的空氣流速不能太大，一般在0.4m/s以下。
4、潔凈室空調冷負荷大但濕負荷很小，熱濕比值接近無限大
電子行業的潔凈室一般都置于建筑物的中部，雖然通過圍護結構的得熱量較小，但潔凈室內工藝設備的發熱量相當大，即全年需要排除室內余熱量。潔凈室內一般無散濕源，工作人員也是密封在防塵服中。為了減少靜電現象，空氣不能太干燥，這就要求空調系統處理室內回風時不能是減濕過程。
二、FFU潔凈空調系統

上圖所示是電子行業潔凈室目前較常用的FFU潔凈空調系統示意圖。大循環量的回風的冷卻由排數少、迎面風速低、水溫為12～17℃的換熱盤管承擔，回風從回風道到頂棚時經換熱盤管除去濕熱。由于該換熱器的盤管溫度高于回風的露點溫度，換熱器的表面沒有液體水析出，故稱其為干盤管。室外新風經新風機組、粗中效過濾、預熱、降焓、減濕、再熱、高效過濾后送入頂棚。模塊化小型FFU安裝在頂棚框架上，空氣由FFU的風機加壓后經過HEPA或ULPA過濾送入室內。
FFU系統與其它方式相比有以下優點：
1、靈活性大，滿布率高
對IC工廠而言潔凈空調系統的靈活性是很重要的。如果車間內潔凈度隨工藝變化而需作區域性調整時，可通過改變FFU風量或置換盲板來改變局部地區的潔凈度。當密集布滿時，滿布率可達85.5%。
2、FFU上部頂棚為負壓，可起負壓密封作用
頂棚內呈負壓，潔凈室內空氣壓力大于頂棚內空間的壓力。如果FFU與支架密封處有縫隙，負壓使得未經高效過濾的空氣不能進入室內，對保證潔凈室的潔凈度有利。
3、風系統阻力小，出風口風速低
FFU的迎風面積較大，空氣流動阻力在50Pa左右；回風道截面積大，回風道阻力小于15Pa；多孔地板及隔柵等的阻力較小。回風全部阻力(包括多孔地板、隔柵風道)、FFU阻力及末級過濾器的阻力，總和小于250Pa。FFU出口風速一般為0.38～0.45m/s。
4、單位風量能耗低
采用FFU后不需要增設加壓風機，不需專設機房，同時避免了送風管路的阻力。當FFU采用DC/EC(電子整流)電動機時，電動機的效率可達75%～80%，每臺可根據過濾器壓降進行調速控制以節約能耗。所以單位風量的能耗一般比大型離心風機的集中系統低。

FFU潔凈空調系統的空氣處理過程如上圖所示。室外新風W經新風機組凈化、降溫、減濕、再熱處理后送入頂棚。為使潔凈室的溫濕度控制得更平穩，通常將處理后的新風調整到潔凈室的要求狀態N，由DDC實現凈化新風的準確控制。由于新風機組采用了噴淋潔凈水的噴淋段和再熱段，所以L點應是新風機器露點，位于N點的垂直下方。經過安裝在回風道上的FFU處理后的H狀態回風在頂棚內與經過新風機組處理的新風混合，形成0狀態的送風，再由FFU加壓過濾送入潔凈室內。送入室內的潔凈空氣吸收顯熱后變為室內狀態N，一部分由工藝設備的排風裝置排到室外，另一部分再經FFU處理后回用。整個空氣處理過程如下圖所示。

三、FFU潔凈空調系統設計
FFU潔凈空調系統設計的核心是確定換氣次數。由于按室內空調冷負荷計算得出的風量一般與按室內允許含塵濃度計算得出的總風量不同，所以對應于換氣次數也就有兩個不同的值。在設計FFU潔凈空調系統時，應分別計算出這兩個換氣次數，然后取較大值。如果確定的換氣次數對于空調冷負荷來說有較多的富余量，則可由DDC調整FFU的進水溫度和出風參數來實現室內溫、濕度參數的確定。
1、確定空氣處理過程中的各狀態點
W點為室外空氣狀態點，取決于工程所在地的氣象條件。工程設計時Δt₀可根據具體情況試算，一般情況下可在6～8℃范圍內確定一個Δt₀初算值。根據Δt₀就可以確定送風狀態O點。L點為新風機組的機器零點。
2、根據潔凈室空調冷負荷計算總風量和換氣次數
由空調冷負荷要求的總風量為：

式中，L₁為空調冷負荷要求的總風量（m3/h）；
    Q為潔凈室空調冷負荷（kW）；
    h_N為室內空氣焓值（kJ/kg）；
    h_o為送風焓值（kJ/kg）。
選用的FFU臺數為：

式中，A_FFU為FFU臺數（臺）；
    l_FFU為單臺FFU的風量（m3/min）。
由于FFU電動機的發熱量較大，相當于增加了室內空調冷負荷，所以必須增加一部分風量用于排除FFU產生的熱量。因此，在初步計算出通風量和FFU臺數后，還要根據FFU產生的熱量用上式修正確定總風量和FFU臺數。選定FFU的過濾器型號后，就可以從產品性能表中查到FFU對粒徑≥0.5um塵粒的計數總效率。
空調冷負荷要求的換氣次數為：

式中，n₁為空調冷負荷要求的換氣次數（次/h）；
    V為潔凈室體積（m3）。
3、根據新風量選擇新風機組
對于電子行業潔凈室來說，室內日工作人員較少，一般可以根據正壓和補充排風的要求確定新風量，即：

式中，L_x為新風量（m3/h）；
    L_P為工藝設備的排風量（m3/h）。
新風機組的制冷量為：

式中，Q_X為新風機組的制冷量（kW）；
    h_W為室外空氣焓值（kJ/kg）；
    h_L為新風機組的機器露點焓值（kJ/kg）。
根據計算得出的新風量和負荷選擇新風機組，并確定新風機組的初效、中效、高效濾網的過濾效率。
4、根據回風風量計算FFU的負荷
送風量減去新風量即是回風量，由此得到回風的比例，然后確定回風經過FFU的狀態點H，回風比與其它狀態點參數的關系式為：

式中，S為循環風（回風）的比例；
    h_H為經過FFU處理后的空氣焓值（kJ/kg）。
FFU的負荷為Q_g=L_h（h_N-h_H）*1.2/3600
式中，Q_g為FFU的負荷（kW）；
    L_h為潔凈室的回風量（m3 /h）。
根據FFU的負荷和潔凈室的回風量選擇FFU的型號、臺數，并進一步算出FFU的風壓損失、水量、冷量、回水溫度。FFU的進水溫度一般高于室內空氣狀態點N的露點溫度。
5、室內人員發塵量計算
室內發塵源主要包括人和建筑表面、設備表面以及工藝過程。潔凈室內的灰塵主要來自于人，一般占總量的80%～90%，室內人員的發塵量可用下式計算：

式中，G為室內人員的發塵量［pc/（m3.min）］；
    q為室內人員密度（人/m3）；
    β為勞動強度系數，一般為5，強度高為7，強度低為3。
6、FFU的送風含塵濃度
確定了FFU的過濾效率和新風機組的過濾效率后，可由下式計算FFU的送風含塵濃度。

式中，N_s為FFU的送風含塵濃度（pc/L）；
    S為循環風（回風）的比例；
    α_FFU 為FFU對粒徑≥0.5um塵粒的計數總效率；
    α_c為新風機組粗效空氣過濾器對粒徑≥0.5um塵粒的計數總效率；
    α_z為新風機組中效空氣過濾器對粒徑≥0.5um塵粒的計數總效率；
    α_m為新風機組末級空氣過濾器對粒徑≥0.5um塵粒的計數總效率；
    N_r為回風濃度（pc/L），工程設計計算時可采用室內平均含塵濃度N；
    M為大氣塵濃度（pc/L）。
7、根據潔凈室含塵濃度計算換氣次數
潔凈室的換氣次數可根據其含塵濃度采用下式計算：

式中，n_c為潔凈室含塵濃度計算的換氣次數（次/h）；
    N為潔凈室要求達到的含塵濃度（pc/L）；
    Ψ為潔凈室不*分布系數。
比較n_c和n₁，取其中大值作為確定的換氣次數。如果選用了n_c，還要重新確定FFU的臺數。
潔凈室不*分布系數（頂送風口）