电子洁净厂房净化空调方式如何选择?

电子洁净厂房净化空调方式如何选择?

      摘要：本文详细比较新风机组+混风机组+高效过滤器与新风机组+干盘管+FFU这两种净化空调方式的特点，从初投资及运行能耗进行分析，说明新风机组+干盘管+FFU这种净化空调方式是现实可行的，并根据实际经验总结在设计过程中需要注意的一些问题。

　　关键词：净化空调方式；初投资；运行能耗；现实可行

　　引言

　　当前的电子厂房洁净室洁净等级大部份在1000级（ISO6级）—10000级（ISO7级）之间，其相当的换气次数平均在25—60次/H,要求的洁净室环境参数比较严格，大部份要求为室内温度22±2℃，相对湿度55±5%，洁净室内工艺设备发热量大，部份工艺设备排除热量所需的排风量也很大。由于要求高，发热量大，导致电子厂房洁净室空调系统的能耗是很惊人的，所以在设计之初对于洁净室空调系统的方式选择就需要认真考虑。

　　根据笔者的实际工程经验，目前大多数已建成的电子厂房中，洁净室的空调系统一般都会使用常规净化空调方式---新风机组+混风机组+高效过滤器（HEPA），而另一种净化空调方式---新风机组+干盘管+FFU（FFU为英文缩写，全称为FanFilter Unit, 中文意思为风机过滤器单元）比较少见，原因有：（1）常规净化方式一直沿用，不愿更新改变；（2）部分企业认为新风机组+干盘管+FFU方式的洁净空调系统是用于高洁净度(≥100级)要求的项目中，担心用于1000级—10000级项目时造价会偏高。为此，本文着重从两种空调方式的特点及能耗方面进行分析探讨，说明新风机组+干盘管+FFU方式的洁净空调系统在电子厂房是确实可行的，并总结此净化空调方式在设计过程中需要注意的一些问题。

　　一、两种净化空调方式的分析比较

　　1.1 新风机组+混风机组+高效过滤器（HEPA）空调方式介绍

　　该空调方式指的是室外新风经过新风机组处理后送入混风机组，混风机组把回风与新风混合并处理至所要求的空气参数后直接用风管送风到各终端高效过滤器（HEPA）,通常新风机组将新风处理到室内焓值，不承担室内负荷，只承担新风负荷，由混风机组承担室内的湿负荷和显热负荷，空调方式示意图见图1。

      1.2 新风机组+干盘管+FFU空调方式介绍

　　所谓干盘管，是因为在这种系统中冷冻盘管仅承担显热负荷，其冷冻水进水温度一般在13℃以上，也就是说在室内空气的露点温度以上，盘管一般不可能产生冷凝水,属于干工况运行,所以其叫干盘管，而13℃的冷冻水常用的制取方法为利用水--水板式换热器把冷水机组的7℃/12℃冷冻水转换过来。所谓FFU，中文意思为风机过滤器单元，确切地说是一种自带动力、具有高效过滤功能的模块化的末端送风装置，许多净化设备生产厂家都有FFU的详细介绍，这里不再赘述。新风机组+干盘管+FFU空调方式指的是室外新风经过新风机组处理后送入洁净室的天花技术夹层内，干盘管负责处理空气至所要求的参数,然后用FFU来循环空气从而达到洁净度要求的换气量,通常新风机组将新风处理到室内露点温度，承担新风负荷及室内湿负荷，干盘管承担室内的显热负荷,FFU负荷循环及过滤空气。即湿度由新风机组负责,温度由干盘管负责,洁净度由FFU负责，空调方式示意图见图2。

　　1.3 两种净化空调方式的初投资比较

　　部分企业认为新风机组+干盘管+FFU净化方式比常规净化空调方式的初投资要高，现比较如下：

　　（1）由于干盘管与FFU制造技术的发展与普及，生产厂家的飞速增长，促使它们的价格相比前些年已经大幅度下降，品牌选择也开阔得多，不仅有外国进口的产品，而且国内众多厂家的新产品也均可以选择；

　　（2）新风机组+干盘管+FFU净化方式相比于常规净化方式，其空调风柜仅为规格很小的新风机组，不含混风机组，所以空调风柜房的面积可以相应缩小，节省了建筑空间，而且新风管占用洁净室吊顶空间较少，节省了吊顶空间；

　　（3）相比于常规净化方式，新风机组+干盘管+FFU净化方式由于使用天花板技术夹层，所以其在围护结构方面的价格会稍高；

　　（4）相比于常规净化方式，新风机组+干盘管+FFU净化方式由于整体用电功率较少，所以其在空调配电方面用到的电线电缆型号较小，开关及变频器等也可缩小型号,造价下降；

　　（5）新风机组+干盘管+FFU的净化方式所需要的风管量是很少的，仅为新风机组的新风管，而常规的净化方式中需要的风管量就很多，它包括新风机组的送风管、混风机组的送风管及回风管(都是大规格的风管)。总体来说，新风机组+干盘管+FFU的净化方式的初投资与常规净化方式的初投资基本持平。

　　1.4 两种净化空调方式的运行能耗比较

　　运行能耗的比较主要体现在用电量方面，其中新风机组+干盘管+FFU净化方式的用电量主要包括：新风机组，FFU，干盘管水泵三个方面。而常规净化方式中用电量主要包括：新风机组，混风机组。可以看出，两个系统的比较就在于FFU+ 干盘管水泵与混风机组之间，可以很明显地看出混风机组的用电量会高出很多，因为单个FFU的功率在0.2kw左右，而干盘管水泵是一个小水泵，功率也不会大，两种设备加起来的用电量不多。而常规净化方式的混风机组由于需处理整个系统的循环风量，还要负担末端高效过滤器的阻力，送回风管的阻力，其功率动辄就会有几十千瓦，所以常规净化方式的运行费用是大大高于新风机组+干盘管+FFU净化方式的。一般认为新风机组+干盘管+FFU净化方式的运行费用大约是常规净化方式的60%---80%.

　　1.5 两种净化空调方式的比较汇总表

　　二、新风机组+干盘管+FFU净化空调方式的现实可行性

　　从上述的比较中我们可以看出：新风机组+干盘管+FFU 净化空调方式的初投资并不一定比新风机组+混风机组+高效过滤器这种常规的净化空调方式的初投资高，如果设计合理，初投资往往与常规净化方式基本持平,但是再考虑电子厂房中净化空调系统所占的用电量是很大的，一个净化空调方式选择的着重点应该放在运行能耗处，而且洁净室的使用班数基本上地连续班数的，净化空调设备均是长时间运行，于是选择能耗低的净化方式是现实可行的，往往一个低能耗的净化方式在两到三年内就可以把初投资所高出的那一部份完全节省回来。所以, 新风机组+干盘管+FFU 这种净化空调方式是值得推广与实行的。

　　三、新风机组+干盘管+FFU净化空调方式在设计过程中需要注意的一些问题

　　新风机组+干盘管+FFU净化空调方式跟常规方式的设计基本相同，无论是室内负荷的计算，净化循环风量的选择，正压风量的选择，加湿量的选择都是大同小异，也有很多学术论文在这方面的设计有详细介绍，笔者在这里着重提一下需特别注意的一些问题：

　　（1）新风机组处理的新风焓差较大，处理后空气的温度也较低,在通常的冷水温度下运行，需要增加盘管的排数来增大换热面积，因此，新风机组盘管的排管数比常规方式的盘管排管数要多，而且处理后空气温度较低，所以新风机组的箱体保温厚度以及新风管的保温层厚度比常规方式的厚度要厚；

　　（2）干盘管干工况运行时进水温度是需根据室内空气的露点温度而确定的，并不是一个定值，需要按照洁净室的实际温湿度要求情况确定的，而且在不同工况下，干盘管的冷量是变化的，但目前大多数盘管生产厂家的产品说明书中仅仅提及标准工况下的冷量，而干盘管是处在非标准工况下运行的，所以要特别注意干盘管的冷量取值，可以通过相关论文的介绍方法来计算所得，或者由盘管生产厂家来提供非标准工况下的冷量值；

　　（3）使用此净化空调方式，如果净化区域中局部房间的温湿度条件不同或者局部房间内的工艺设备发热量不同，则必须对该局部房间进行单独隔断，再设置一套独立的空调系统进行独立的温湿度控制，这样设置有助于温湿度精度的控制及运行时能源的节约；

　　（4）按照设计理论来说，干盘管是在干工况下运行的，是不会有冷凝水的，但是一个净化房间在刚开空调机的时候，干盘管在进入正常干工况之前的那一段时间内是在湿工况下运行的，即使凝结水量很少，还是建议要设置凝结水盘及排水管，保证不滴水漏水，而且如果干盘管需要清洗或者排空,也有排水设施可用，设置凝结水盘及排水管的费用也不高，所以尽量考虑设置凝结水盘及排水管；

　　（5）当一个大面积净化房间采用新风机组+干盘管+FFU净化空调方式时，FFU的使用量比较多，单独逐一来管理控制是很不方便的，为了管理方便，建议采用FFU群控这种新型的管理技术，其能够在电脑上观察到FFU的运行、停止、故障等各种状态，也可以在电脑上进行开停、调速等控制，可以极大的减少对FFU的管理工作量。

　　四、结语

　　由于电子电路行业的飞速发展，洁净室的使用将会越来越广泛，而净化空调方式的选择则显得尤为重要，由于常规系统（新风机组+混风机组+高效过滤器）存在着运行能耗高、建筑空间要求大、管线交叉多等缺点，我们有理由推荐使用新型净化空调方式（新风机组+干盘管+FFU），其节能效果是明显优于常规系统的，建筑空间要求小，管线也不多，并且综合造价和成本与常规系统相差已经不大，相信在不久的将来会更低，所以新风机组+干盘管+FFU 净化空调方式的实施是具有现实可行性的。

　　随着空调技术的发展，净化空调的设计方式必然会更多，只要我们认真了解系统，有针对性地进行研究，相信电子厂房净化空调方式的选择会不断更新，并且能够不断完善，能够再进一步的降低能源成本。

　　参考文献

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　　［6］陈霖新　洁净厂房的设计与施工　北京：化学工业出版社，2002年

　　［7］严德隆　洁净室技术应用中当前的几个热点问题　洁净与空调技术，2002年,(4)

　　［8］倪美琴，杨卫波，谢治祥　风机盘管干工况运行时冷量计算方法的研究　暖通空调，2008年第38卷第8期

　　［9］张昌　电子行业干盘管----FFU洁净空调系统　建筑热能通风空调，2005年,(2)

　　［10］空气调节设计手册（第二版）北京：中国建筑工业出版社，2004年