MAU+FFU+DCC在洁净厂房中的应用

1 引言
    为了保证生产产品的高精度、高纯度和高成品率，对空气的洁净度有了更高的要求。洁净室在电子、光伏、航天、医药等诸多行业都得到了广泛的应用。
    2 电子行业洁净室的特点
电子行业洁净室在气流组织、洁净等级和温湿度控制上都有它显著的特点：
    （1）气流分布要求很均匀。洁净厂房为维持室内高洁净度，必须带走室内所产生的微尘粒子，因此对气流组织有严格的要求。
    （2）温湿度要求精度高并且恒定。由于电子产品的制造工艺对温、湿度的变化极为敏感，所以在洁净室里的工艺区域，空气参数必须严格控制在极小的范围内。
    （3）洁净室内新风量大、换气次数高。电子行业的洁净室内有诸如烘箱之类的工艺设备，产热极大，这些热量主要依靠工艺冷却水和工艺热排风带走，房间内的各种大风量排风意味着需要补充大量经热湿处理过的新风来维持室内正压。同时，为了维持房间高洁净度就需要较多的换气次数来过滤尘埃粒子。
    （4）洁净室空调冷负荷大并且湿负荷很小，热湿比值接近+∞。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。
    3 MAU+FFU+DCC洁净空调系统
    MAU+FFU+DCC系统即组合式新风机组（Make-up Air Unit）+ 风机过滤器单元（Fan Filter Unit）+ 干盘管（Dry Cooling Coil）系统。这种空调方式是将室外新风经过新风机组处理后送入洁净室的回风夹道内，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负责循环及过滤空气。即湿度由新风机组负责，温度由干盘管负责，洁净度由FFU负责的空气处理系统。MAU+FFU+DCC系统与其他方式相比有以下几条优点：
    （1）灵活性大，满布率高。对电子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须作区域性调整时，可通过改变FFU风量或置换盲板来改变局部地区的洁净度。当密集布置时，满布率可达85.5%。
    （2）FFU上部顶棚为负压，可起密封的作用。顶棚内呈负压，洁净室内空气压力大于顶棚内的空间。如果FFU与支架密封处有缝隙，则由于顶棚内为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）空气流动系统的阻力小，出风口的风速低。干盘管的迎风面积较大，空气流动阻力在50Pa左右，回风夹道截面积亦大，回风夹道阻力在15Pa以内，多孔地板及格栅等的阻力也较小，回风全部阻力总和在250Pa以内。
    （4）单位风量的能耗较低。采用FFU后不需要再增设加压风机，风机化整为零，不需专设机房，同时取消了送风管路的阻力。当FFU采用DC/EC（电子整流）电机时，出口风速可在0.25～0.45m/s调整，电机的效率可达75%～80%，还可根据过滤器降压进行单独的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要低。
    4  MAU+FFU+DCC洁净空调系统工程设计
    MAU+FFU+DCC洁净空调系统工程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总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+DDC洁净空调系统时，应分别计算出这两个换气次数，然后取用较大值。

    如果最终确定的换气次数对于空调冷负荷来说有较多的富裕量，则可由DDC自控调整干盘管的进水温度和出风参数来实现室内温、湿度参数的稳定。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产生的热量修正确定总风量和FFU台数。

    根据新风风量选择新风机组，新风风量应满足卫生、正压和补充排风的要求。室内正压值由安装在墙板上的泄压阀调整。对于电子行业洁净室来说，室内的工作人员较少，一般可根据正压和补充排风的要求确定最大的新风风量。根据新风风量和负荷选择新风机组，并确定新风机组的过滤效率。根据回风风量计算干盘管的负荷，送风量减去新风量即是回风量，由此得到回风的比例，根据干盘管的负荷和洁净室的回风量选择干盘管的型号、台数。干盘管的进水温度
    一般应高于室内空气的露点温度。

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。确定了FFU的过滤效率和新风机组的过滤效率后，便可以计算出FFU的送风含尘浓度，根据洁净室含尘浓度可以计算出换气次数，换气次数确定后便可以重新确定FFU的台数。

5  工程设计实例

北京某液晶面板企业1000级洁净室，面积为4万m2，体积为57.8万m3。采用MAU+FFU+DCC空调系统，回风夹道回风，新风经净化处理后进人顶棚。主要数据如下。

（1）各空气状态点参数
各空气状态点参数如下，室外空气：干球温度35.8℃，湿球温度27.6℃，焓值87.57kJ/kg；室内空气：干球温度23℃，相对湿度55%，焓值47.74kJ/kg；新风机组机器露点温度13.5℃，相对湿度95%，焓值38.81kJ/kg。

（2）根据空调冷负荷计算的总风量和换气次数
室内空调的冷负荷为28698kW。初选FFU的尺寸为1200*1200mm，风速为0.38m/s，风量31.21m3/min，FFU的过滤效率为99.99%，总循环风量1778.77万m3/h，计算FFU数量为9500台。由除热要求的换气次数为30.77次/h。

（3）新风机组的参数及干盘管的负荷
新风量为90万m3/h，新风机组的初效、中效、高效滤网的过滤效率分别为35%、85%、95%。回风量1688.77万m3/h，回风比s=0.949。计算出干盘管空气露点温度13.5℃，焓值41.72kJ/kg。干盘管的总负荷为36421kW。

（4）据洁净室含尘浓度计算的换气次数
室内操作人员的发尘量为G=5064粒/（m3•min），室内平均含尘浓度11766粒/m3，FFU的送风含尘浓度8.786粒/m3。按均匀分布理论计算的换气次数为25.84次/h，取ψ=l.19，则按不均匀分布理论计算的换气次数为30.75次/h，比较后确定该洁净室的换气次数为30.77次/h。
    洁净室实际安装的FFU数量为9538台，3000*1600mm的干盘管470台，350*1600mm的干盘管54台。经第三方测试结果显示，洁净室各项指标均达到了设计标准，满足工艺要求。

6  结论

MAU+FFU+DCC洁净空调系统是目前电子产业广泛应用的一种洁净室空调技术，尤其是洁净级别较高的垂直单向流洁净室。随着人们对于MAU+FFU+DCC这种空调系统理论分析的提高和实际应用经验的积累，以及制造水平的发展，系统成本也会得到很好的控制，应用也将会有更广阔的前景。