洁净室中使用(yòng)FFU有(yǒu)何优势

本文(wén)介绍FFU应用(yòng)在洁净室中的优势，并结合工程实例予以说明。

1 什么是FFU？

Fan Filter Unit（风机过滤单元机组）简称FFU，是由高效过滤器（HEPA）或超高效过滤器（ULPA）、微型风机、壳體(tǐ)组合而成的净化空调末端，其用(yòng)于乱流及层流洁净室内。FFU通常都是与吊顶骨架配合使用(yòng)，根据吊顶骨架的不同选择与之对应的FFU。FFU的洁净方式可(kě)以实现空气洁净度等级要求在ISO3~ISO9（即1级~100万级）之间的洁净室。

常见的洁净室空气处理(lǐ)方式有(yǒu)两者，分(fēn)别是MAU＋AHU＋HEPA（以下简称AHU系统）和MAU＋FFU＋DC干盘管（以下简称FFU系统，见图1）。通过对两种方式的比较得出：FFU在净化空调系统中充当了净化循环机组，洁净室的循环风量等于洁净室内FFU的风量总和。洁净室的空气是由FFU从洁净天花(huā)夹层中送进洁净室内，并通过回风夹道将循环空

气再送回到天花(huā)夹层；循环空气在通过回风夹道时与安装在夹道中的DC干盘管进行热量交换。

2 FFU的特点

FFU的特点：低能(néng)耗、低噪音、方便灵活、节约空间、易安装。

低能(néng)耗：从FFU的组成部件来看，需要消耗能(néng)量的只有(yǒu)微型风机，而微型风机的功率一般都是在110 w ~190 w之间，虽然在选用(yòng)FFU时，初期投资要比使用(yòng)风管通风高，但它在后期运行中，突出的表现出节能(néng)、免维护等特点。通常洁净室的循环风量是很(hěn)大的，以面积為(wèi)100 m2、洁净室内高為(wèi)3 m、空气洁净度等级要求為(wèi)ISO6（即1000级）的洁净室為(wèi)例：《洁净

厂房设计规范（GB500073—2001）》规定空气洁净等级為(wèi)ISO6的洁净室的换气次数為(wèi)50次/时 ~ 60次/时。我们在这里取换气次数為(wèi)55次/时，则总循环风量為(wèi)16 500 CMH，补新(xīn)风量我们取3 000 CMH。

方案1：AHU系统中：MAU的全压损失為(wèi)700 Pa，

功率為(wèi)2.2 kW；AHU的全压损失為(wèi)1 300 Pa，功率為(wèi)15 kW；整个系统的总功率為(wèi)17.2 kW。

方案2：FFU系统中：MAU的全压损失為(wèi)800 Pa，功率為(wèi)2.2 kW；FFU（规格為(wèi)1 200 × 600，风量1 200CMH）有(yǒu)14个，单个FFU的功率為(wèi)190 W，FFU总功率為(wèi)2.66 kW；整个系统的总功率為(wèi)4.86 kW。通过对方案1、方案2的功率比较，我们得出一个结论：FFU在系统充当循环风柜和高效过滤器的集合體(tǐ)，而且其消耗的功率遠(yuǎn)比循环风柜AHU功率的

要小(xiǎo)，符合现在大力提倡节约型社会的主题，并给厂方在节约生产成本方面找到一个新(xīn)的方向。

2.1 低噪音

《中华人民(mín)共和國(guó)國(guó)家标准城市區(qū)域噪声标准》规定：工业區(qū)昼间65 db（A）、夜间55 db（A）。目前市场上风机的噪音值一般在65 db（A）~ 90 db（A）左右，有(yǒu)的甚至会达到100 db（A）以上，如果采用(yòng)AHU系统就很(hěn)容易噪声超标，造成噪声污染。而FFU的噪音值一般在45 db（A）~ 55 db（A），这样就不会担心其噪声会超标。

2.2 方便灵活

由于FFU是自带微型风机的，它不受區(qū)域的限制，可(kě)根据需要分(fēn)區(qū)控制。随着科(kē)學(xué)技术的不断进步，特别是集成電(diàn)路技术的飞速发展，对洁净室空气洁净度等级的要求越来越高，因此洁净室空气洁净度等级升级是不可(kě)避免的趋势。如果原有(yǒu)的洁净空调方式是MAU＋AHU＋HEPA的话，所谓洁净室升级就意味着重建，因為(wèi)改造关系到施工难度以及在施工过程对原有(yǒu)的天花(huā)及天花(huā)管道的破坏，最后的投资与重建的投资相差不大，而且对洁净室温湿度的控制提出了更高的要求。另外也不利于节能(néng)。但如果原系统采用(yòng)的是MAU＋FFU＋DC干盘管的空调方式，由于洁净室循环风的总量是FFU的风量总和，且FFU的安装是配合吊顶骨架的，洁净室升级就是在洁净天花(huā)上增加相应的FFU个数。由于系统风管很(hěn)少，省掉了风管的制作与安装，施工的难度大大降低，施工工期也大幅度缩短。一种产品的市场占有(yǒu)率很(hěn)大程度都取决于进入市场的时间，进入越早越容易占有(yǒu)市场、越早见到利润，而且任何一个投

资者在都希望在最短的时间得到回报，这就更加能(néng)體(tǐ)现FFU系统的优势。另外，例如在某个生产工序上需要的空气洁净度等级是洁净室达不到的，且升级洁净室等级又(yòu)过于浪费或者是没有(yǒu)必要时，我们就可(kě)以利用(yòng)FFU的特性，制作一个提高局部洁净度等级的洁净室送风单

元（例如FFU层流罩）。

2.3 节约空间

由于AHU系统风管很(hěn)多(duō)，再加上给排水、消防以及工艺等众多(duō)管線(xiàn)就使得洁净室天花(huā)内错综交杂，给检查维修得来很(hěn)多(duō)不便。FFU系统由于只有(yǒu)新(xīn)风送风管且不多(duō)，这样天花(huā)内的空间就少了很(hěn)多(duō)管線(xiàn)且整齐有(yǒu)序，自然占用(yòng)的空间也就减少了，给日后的检查维修和洁净室升级改造留出了很(hěn)多(duō)有(yǒu)效空间。

2.4 易安装

通常采用(yòng)FFU系统的洁净室天花(huā)都是用(yòng)吊顶骨架来固定的，我们在选择洁净天花(huā)时，只要将其尺寸、吊顶骨架的间距与FFU的外形尺寸刚好吻合，这样安装时只要将FFU摆放在吊顶骨架上，不但安装简单快捷，而且是在洁净室内与天花(huā)一致的尺寸，整齐美观。

3 FFU的控制系统

FFU系统的控制有(yǒu)多(duō)档开关控制、无级调速控制、遥控控制、计算机群控等多(duō)种控制方式。一般根据洁净厂房中央空调系统控制方式、洁净室内FFU的数量以及甲方对FFU控制系统要求来选择经济、合理(lǐ)的控制方式。

多(duō)档开关控制系统就是安装一个速度控制开关和一个電(diàn)源开关来实现对FFU的管理(lǐ)与控制。其优点：结构简单、调速稳定、投资成本低；缺点：控制起来相当不便，需要工作人员在天花(huā)夹层内调速。

遥控控制是将微型风机的开关以及调速命令通过红外信号或者射频信号来传达，以实现对FFU的控制与管理(lǐ)。遥控控制也可(kě)根据需要对其FFU进行单台控制或者分(fēn)组控制，但这样就要求采用(yòng)不同的遥控器。优点：结构简单、调速稳定、控制方便、投资成本较低；缺点：由于厂内有(yǒu)很(hěn)多(duō)控制设备都会产生较强電(diàn)磁信号，以使FFU的遥控收到干扰，执行错误的操作。因此采用(yòng)这类控制方式要视环境而定，不是所有(yǒu)的厂房都适用(yòng)。

计算机群控系统是基于RS485总線(xiàn)设计，采用(yòng)主机（PC机）—RS232/485转换接口—主路由器—从路由器—FFU控制模块4层结构，主控（PC机）最多(duō)可(kě)管理(lǐ)9台主路由器，每台主路由器可(kě)管理(lǐ)31台从路由器，从路由器最多(duō)不超过255台，每台从路由器可(kě)控制31台FFU控制模块，系统最多(duō)可(kě)控制7905台FFU风机。这类控制方式的优点：控制容易、调速范围宽、能(néng)实现较复杂的控制；采用(yòng)集散式控制，能(néng)实现对FFU的集中控制和监测；能(néng)实现对不同系统的FFU分(fēn)區(qū)分(fēn)系统控制，并能(néng)实现对单台FFU进行监控；智能(néng)化控制系统具有(yǒu)节能(néng)功能(néng)。缺点：结构复杂、调试难度系数大、投资成本大。 FFU计算机群控系统如图2所示。

4 技术要点

从洁净室对空气洁净度等级的要求以及生产工艺对洁净室环境温、湿度的要求来看，选择FFU系统只是一个项目的开始。以筆(bǐ)者所在公司多(duō)年从事電(diàn)子厂房洁净室设计及施工经验得出，要做一个节能(néng)的高质量空气洁净度等级的洁净室，必须要有(yǒu)净化空调的专业知识、了解中央空调系统的能(néng)耗组成和空气处理(lǐ)的详细过程，以及熟悉直接数字式控制系统（DDC）在中央空调系统中的运用(yòng)才能(néng)够实现的。另外，由于洁净室的施工流程与普通的空调工程有(yǒu)所不同，所以工程的施工技术也是建造高等级洁净室的一个重要保证。

另外，在设计阶段同样需要注意：由于洁净室的温湿度以及空气洁净度等级的要求不同，所以合理(lǐ)正确的选择系统也是很(hěn)重要的，否则可(kě)能(néng)会导致装机容量及投资过大，造成没有(yǒu)必要的能(néng)源和资金浪费，甚至系统不能(néng)全面满足洁净室的要求。合理(lǐ)的空调系统应是依据洁净室空调负荷和空气洁净度等级进行详细计算后得出所需风量的结果，并结合相关的专业知识进行选择决定的。

5 工程案例

某電(diàn)子企业的千级洁净室，面积為(wèi)780 m2，由3个小(xiǎo)洁净室组成，分(fēn)别是洁净室A面积310 m2、洁净室B面积325 m2、洁净室C面积145 m2，洁净區(qū)高2.5 m；采用(yòng)的空调方式為(wèi)MAU＋FFU＋DC干盘管。新(xīn)风由MAU处理(lǐ)后直接送入洁净天花(huā)夹层，回风是通过洁净室两侧的回风夹道以及中间回风柱进入天花(huā)夹层。设计计算的主要数据如下：洁净室内的温度要求22±2 ℃，空气相对湿度為(wèi)55℅±5℅；室外空气状态参数為(wèi)广东省广州地區(qū)的空气参数：夏季干球温度33.5 ℃，湿球温度27.7 ℃，空气相对湿度67℅；冬季干球温度5 ℃，湿球温度3 ℃，空气相对湿度70℅。根据空调冷负荷计算得出洁净室A冷负荷為(wèi)103 kW；洁净室B冷负荷為(wèi)112 kW；洁净室C冷负荷為(wèi)50kW。本工程中采用(yòng)FFU，其风量為(wèi)1200 CMH/h，功率為(wèi)0.17 kW；洁净室A选用(yòng)FFU数量為(wèi)44个；洁净室B选用(yòng)FFU数量為(wèi)54个；洁净室C选用(yòng)FFU数量為(wèi)24个。新(xīn)风机组的风量分(fēn)别為(wèi)MAU-A风量6 000 CMH，MAU-B风量8 000 CMH，MAU-C风量3 000 CMH。整个系统的风机总功率為(wèi)29.94 kW。

本工程范围内的空调系统控制并入整个厂房的中央空调DDC（直接数字控制器）控制系统中，但是考虑到本系统FFU的数量不少，且甲方要求对FFU的运行能(néng)实现时时监控，采用(yòng)了FFU计算机群控系统。本工程如果采用(yòng)AHU系统，洁净室送风的AHU风量就分(fēn)别為(wèi)洁净室A為(wèi)46 500 CMH；洁净室B為(wèi)48 500 CMH；洁净室C為(wèi)22 000 CMH；系统新(xīn)风

量為(wèi)12 000 CMH；整个系统的风机总功率為(wèi)80.5 kW。FFU系统的总循环风量為(wèi)146 400 CMH、新(xīn)风量為(wèi)17 000 CMH、总功率為(wèi)29.94 kW；AHU系统的总循环风量為(wèi)117 000 CMH、新(xīn)风量12 000 CMH、总功率為(wèi)80.5 kW，且 AHU系统中的组合式风柜的风量大，风柜的外形尺寸大，占用(yòng)的空调机房面积也大。FFU系统的总功率节约62.8%。相比之下，FFU系统循环风量大、耗能(néng)低、容易升级、占用(yòng)空调机房的面积小(xiǎo)。

6 结论

综合上所述：现代電(diàn)子产业飞速发展，对洁净室的空气洁净度等级要求将越来越高。而随着高效过滤器、超高效过滤器技术的成熟，FFU系统理(lǐ)论的提高和实际应用(yòng)经验的积累，以及制造水平的发展，使得FFU系统满足ISO3~ISO9（即1级~100万级）空气洁净等级的洁净室使用(yòng)要求的同时，為(wèi)将来洁净室的升级安排上提供了更好的方向。FFU系统比AHU系统更少能(néng)耗，降低企业在能(néng)源方面的开支，符合目前节能(néng)的主流方向。而且在洁净室升级时的施工难度、施工时间（停产时间）以及二次投资方面都比AHU系统低得多(duō)。通过对FFU的特点及控制方式的分(fēn)析，我们相信FFU在洁净室的应用(yòng)会有(yǒu)更广阔的前景。