电子行业FFU如何设计

一、电子行业洁净室的特点电子行业洁净室除了要具有高效的净化空气特点和功能外，还需考虑以下几点：

1、气流分布要求很均匀洁净空调室为维持室内高洁净度，必须去除室内所产生的微尘粒子，因此对气流组织有严格的要求。对于ISO3～ISO6级(1～1000级)的洁净室目前采用上顶棚送风、下地板回风的垂直单向流气流组织。对于ISO7～ISO8级(10000～100000级)的洁净室常采用上顶棚送风、下侧回风口的非单向流气流组织。

2、恒温恒湿控制精度高由于电子产品的制造工艺对温、湿度变化极为敏感，所以在洁净室工艺区域的空气参数须严格控制在极小的范围内。洁净空调系统目前普遍采用了控制灵活、性能可靠的直接数字控制系统，当室内空气参数达不到设计要求时，可通过DDC控制系统来自动调节各阀门开大或关小。这样就不至于使房间温、湿度波动太大，影响产品质量和成品率。

3、新风量大，换气次数高在电子产品制造过程中需使用有毒的化学品，会产生有毒的废气，必须排出室外。为保持洁净室内正压和满足卫生条件，必须补充大量新风。为了保持高洁净度，洁净室应有较高的换气次数，同时室内的空气流速不能太大，一般在0.4m/s以下。

4、洁净室空调冷负荷大但湿负荷很小，热湿比值接近无限大

电子行业的洁净室一般都置于建筑物的中部，虽然通过围护结构的得热量较小，但洁净室内工艺设备的发热量相当大，即全年需要排除室内余热量。洁净室内一般无散湿源，工作人员也是密封在防尘服中。为了减少静电现象，空气不能太干燥，这就要求空调系统处理室内回风时不能是减湿过程。

二、FFU洁净空调系统

上图所示是电子行业洁净室目前较常用的FFU洁净空调系统示意图。大循环量的回风的冷却由排数少、迎面风速低、水温为12～17℃的换热盘管承担，回风从回风道到顶棚时经换热盘管除去湿热。由于该换热器的盘管温度高于回风的露点温度，换热器的表面没有液体水析出，故称其为干盘管。室外新风经新风机组、粗中效过滤、预热、降焓、减湿、再热、高效过滤后送入顶棚。模块化小型FFU安装在顶棚框架上，空气由FFU的风机加压后经过HEPA或ULPA过滤送入室内。

FFU系统与其它方式相比有以下优点：1、灵活性大，满布率高对IC工厂而言洁净空调系统的灵活性是很重要的。如果车间内洁净度随工艺变化而需作区域性调整时，可通过改变FFU风量或置换盲板来改变局部地区的洁净度。当密集布满时，满布率可达85.5%。

2、FFU上部顶棚为负压，可起负压密封作用顶棚内呈负压，洁净室内空气压力大于顶棚内空间的压力。如果FFU与支架密封处有缝隙，负压使得未经高效过滤的空气不能进入室内，对保证洁净室的洁净度有利。

3、风系统阻力小，出风口风速低FFU的迎风面积较大，空气流动阻力在50Pa左右；回风道截面积大，回风道阻力小于15Pa；多孔地板及隔栅等的阻力较小。回风全部阻力(包括多孔地板、隔栅风道)、FFU阻力及末级过滤器的阻力，总和小于250Pa。FFU出口风速一般为0.38～0.45m/s。

4、单位风量能耗低采用FFU后不需要增设加压风机，不需专设机房，同时避免了送风管路的阻力。当FFU采用DC/EC(电子整流)电动机时，电动机的效率可达75%～80%，每台可根据过滤器压降进行调速控制以节约能耗。所以单位风量的能耗一般比大型离心风机的集中系统低。

FFU洁净空调系统的空气处理过程如上图所示。室外新风W经新风机组净化、降温、减湿、再热处理后送入顶棚。为使洁净室的温湿度控制得更平稳，通常将处理后的新风调整到洁净室的要求状态N，由DDC实现净化新风的准确控制。由于新风机组采用了喷淋洁净水的喷淋段和再热段，所以L点应是新风机器露点，位于N点的垂直下方。经过安装在回风道上的FFU处理后的H状态回风在顶棚内与经过新风机组处理的新风混合，形成0状态的送风，再由FFU加压过滤送入洁净室内。送入室内的洁净空气吸收显热后变为室内状态N，一部分由工艺设备的排风装置排到室外，另一部分再经FFU处理后回用。整个空气处理过程如下图所示。

三、FFU洁净空调系统设计FFU洁净空调系统设计的核心是确定换气次数。由于按室内空调冷负荷计算得出的风量一般与按室内允许含尘浓度计算得出的总风量不同，所以对应于换气次数也就有两个不同的值。在设计FFU洁净空调系统时，应分别计算出这两个换气次数，然后取较大值。如果确定的换气次数对于空调冷负荷来说有较多的富余量，则可由DDC调整FFU的进水温度和出风参数来实现室内温、湿度参数的确定。

1、确定空气处理过程中的各状态点W点为室外空气状态点，取决于工程所在地的气象条件。工程设计时Δt0可根据具体情况试算，一般情况下可在6～8℃范围内确定一个Δt0初算值。根据Δt0就可以确定送风状态O点。L点为新风机组的机器零点。

2、根据洁净室空调冷负荷计算总风量和换气次数由空调冷负荷要求的总风量为：

式中，L1为空调冷负荷要求的总风量（m3/h）；

Q为洁净室空调冷负荷（kW）；

hN为室内空气焓值（kJ/kg）；

ho为送风焓值（kJ/kg）。

选用的FFU台数为：

式中，AFFU为FFU台数（台）；

lFFU为单台FFU的风量（m3/min）。由于FFU电动机的发热量较大，相当于增加了室内空调冷负荷，所以必须增加一部分风量用于排除FFU产生的热量。因此，在初步计算出通风量和FFU台数后，还要根据FFU产生的热量用上式修正确定总风量和FFU台数。选定FFU的过滤器型号后，就可以从产品性能表中查到FFU对粒径≥0.5um尘粒的计数总效率。

空调冷负荷要求的换气次数为：

式中，n1为空调冷负荷要求的换气次数（次/h）；

V为洁净室体积（m3）。

3、根据新风量选择新风机组对于电子行业洁净室来说，室内日工作人员较少，一般可以根据正压和补充排风的要求确定新风量，即：

式中，Lx为新风量（m3/h）；

LP为工艺设备的排风量（m3/h）。

新风机组的制冷量为：

式中，QX为新风机组的制冷量（kW）；

hW为室外空气焓值（kJ/kg）；

hL为新风机组的机器露点焓值（kJ/kg）。

根据计算得出的新风量和负荷选择新风机组，并确定新风机组的初效、中效、高效滤网的过滤效率。

4、根据回风风量计算FFU的负荷送风量减去新风量即是回风量，由此得到回风的比例，然后确定回风经过FFU的状态点H，回风比与其它状态点参数的关系式为：

式中，S为循环风（回风）的比例；

hH为经过FFU处理后的空气焓值（kJ/kg）。

FFU的负荷为Qg=Lh（hN-hH）*1.2/3600

式中，Qg为FFU的负荷（kW）；

Lh为洁净室的回风量（m3

/h）。

根据FFU的负荷和洁净室的回风量选择FFU的型号、台数，并进一步算出FFU的风压损失、水量、冷量、回水温度。FFU的进水温度一般高于室内空气状态点N的露点温度。

5、室内人员发尘量计算室内发尘源主要包括人和建筑表面、设备表面以及工艺过程。洁净室内的灰尘主要来自于人，一般占总量的80%～90%，室内人员的发尘量可用下式计算：

式中，G为室内人员的发尘量［pc/（m3.min）］；

q为室内人员密度（人/m3）；

β为劳动强度系数，一般为5，强度高为7，强度低为3。

6、FFU的送风含尘浓度确定了FFU的过滤效率和新风机组的过滤效率后，可由下式计算FFU的送风含尘浓度。

式中，Ns为FFU的送风含尘浓度（pc/L）；

S为循环风（回风）的比例；

αFFU

为FFU对粒径≥0.5um尘粒的计数总效率；

αc为新风机组粗效空气过滤器对粒径≥0.5um尘粒的计数总效率；

αz为新风机组中效空气过滤器对粒径≥0.5um尘粒的计数总效率；

αm为新风机组末级空气过滤器对粒径≥0.5um尘粒的计数总效率；

Nr为回风浓度（pc/L），工程设计计算时可采用室内平均含尘浓度N；

M为大气尘浓度（pc/L）。