FFU送风方式在净化空调系统中的应用

发布日期:2021-06-12　浏览次数：614

随着生产工艺的不断发展，微电子工业对环境及其配套工程的要求越来越严格，其产品的成品率和可靠性主要取决于材料的纯度和制造环境的洁净度，对洁净技术的要求越来越高。洁净室（区）是指空气悬浮粒子浓度、含菌浓度受控的房间（限定的空间）。

传统的净化空调系统主要采用集中送风方式，即空气处理设备（加热器、冷却器、加湿器。粗、中效过滤器等）和风机均集中设置在空调机房内，高效过滤器布置在系统的末端，并以集中的送、回风管道把空气处理设备和洁净室相连接。这种方式最大的缺点在于适应性较差，如果房间的洁净度需要调整，几乎是不可能的。近年来，净化空调系统出现了一种新的送风方式：风机过滤单元（Fan Filter Unit简称FFU）送风方式。该方式空气由FFU送到洁净室，从回风静压箱经两侧夹道回至送风静压箱，在回风夹道设干式表冷器处理洁净室内负荷。新风处理机可集中设在空调机房内，处理后新风直接送入送风静压箱。这种送风方式适应能力较强，在某半导体制造项目净化空调系统采用了FFU送风方式，本文结合该工程实例与传统的集中送风方式进行比较。

2、某半导体制造项目净化空调系统

该项目一期工程主厂房净化区，净化等级1000级（ISO6 级），局部100级（ISO5级）。净化空调系统采用传统的集中送风方式， 2011年该项目一期工程竣工，经测试达到净化等级要求。2013年因为工艺变化，业主希望对生产区分隔进行调整，并增加100级净化面积，但由于要提高净化等级，净化送风量须大幅度提高，对传统的集中送风方式来讲，主要设备循环机组需要更换，风道系统须重新设计，几乎等于把原有系统作废，并且上、下技术夹层高度已定，风量加大，风管变大，布置十分困难。最后，业主采取压缩百级净化面积，增加局部净化设备等措施，但效果不理想。2014年二期工程开工，主厂房洁净区净化等级100 级（ISO5级），局部1级（ISO3级）。空调、净化参数见表1。

（表1）

业主要求空调净化系统有一定的灵活性和适应性。二期工程空间布置采用开放式无隔间形式，净化空调形式采用FFU送风方式。开放式生产区采用垂直单向流，顶部均布FFU，FFU的覆盖率为25%，风速为0.38±0.05m/s；同时利用大量循环风，循环风与处理后的新风混合经干冷却盘管冷却后，进入上部回风静压室，经FFU加压。过滤后送入生产区，其气流流程如下:

回风→和新风混合→干冷却盘管→FFU→生产区→回风格栅地板→回风

各净化空调房间都送能满足规范要求的新风，新风由新风处理机集中处理后送至各净化房间，新风处理机装置如下:

新风入口→初效过滤器→中效过滤器→化学过滤器→一次加热盘管→蒸汽加湿器→两级冷却盘管→风机→二次加热盘管→高效过滤器→送风出口。

系统原理图见图1。

（图1）

三、FFU通风方式与传统的集中送风方式对比分析

（1）系统灵活，可随时调整

FFU送风方式中FFU的大小都以Ceiling Grid的模数（如1200×600）来布置，并且由于其特殊的节点构造，可以随时调整位置，以适应生产布局的调整。本工程生产区采用开放式布置，如果今后需要分隔，可以很方便地进行改造。另一方面，如果生产区的洁净度需要调整，可以通过增减FFU数量改变循环风量来实现。而这对于通常的集中送风的净化系统来说几乎是不可能的。调整时只影响改造区的生产，对非改造区几乎没有影响。

（2）出风均匀稳定

FFU自带风机和控制单元，出风很容易做到均匀稳定，在集中送风系统需要靠风阀调节风量，在一期工程施工中风量平衡调节花了两天多时间，并且有的区域并没有完全满足设计要求。按要求净化空调运行一段时间后，应进行风量平衡的再调节，但根据回访用户得知，由于调整复杂，影响生产，没有进行此项工作。二期工程中每个FFU带有控制单元，所有控制单元由计算机控制，可以做到实时地调整。

（3）经济性

过去，由于FFU的价格居高不下，造成FFU送风方式造价很高。目前，许多国内厂家纷纷推出FFU产品，大大降低了FFU送风方式的造价。在上文介绍的某半导体制造项目二期工程中，经测算，FFU送风方式在空调系统方面的造价略高于集中送风方式。在高级别的洁净室中，FFU送风方式所需要的上技术夹层高度比集中送风方式要低，在该工程二期工程中，洁净区工作层层高7.2m，下技术夹层5.5m，上技术夹层6.5m。如采用传统的集送风方式，经测算，上技术夹层至少需要8m。这样FFU送风方式土建成本下降了，总成本低于传统中送风方式。在二期工程方案设计时，做了一个经济性比较（见表2）。

（表二）

（4）负压密封

FFU送风方式的静压箱为负压，风口安装的密封相对容易一些，而且即使出现泄漏，也是从洁净室向静压箱泄漏，不会形成对洁净室的污染。当然，FFU送风方式也有自身的缺点。

在低级别的洁净室（千级以上），采用FFU送风系统需要大量的Ceiling Grid、FFU、架空地板，造价较高。而集中送风方式对于低级别的洁净室可采用上送侧下回的气流形式，不使用架空地板，甚至在10万级以上的洁净室可采用上送上回的方式，连回风夹道都省了。

针对这种问题，出现了FFU的简化系统，实际上就是集中送风和FFU的组合。该种方式取消架空地板和干冷却盘管，采用上送侧下回的气流形式，室内负荷由循环机组处理。例如，在某硅晶片生产厂房检查室中就采用了这种方式。该室净化级别为5级，采用新风机组+循环机组+FFU的空调方式。采用的气流形式为顶部 FFU送风，房间侧下百叶风口回风。系统原理图见图2。

FFU的另一个缺点是设备数量众多而分散，不便于维护。而且FFU布置在吊顶上，维修有一定困难。而集中送风方式因设备较为集中，数量也少，易于维护。FFU不适用于对噪音要求有严格要求的场合，目前单个FFU的噪音一般在50dB（A）以上，几十个几百个甚至几千个FFU一起工作。在上文介绍的某半导体制造项目一期工程百级净化区实测噪声值在56~62dB（A）之间。在二期工程百级净化区实测噪声值在67~69dB（A）之间。目前噪声问题还是FFU的一项研究课题。

四、结论

由于FFU送风方式的灵活性，在微电子工业洁净厂房中得到越来越多的应用。其应用方式有很多种，应根据项目的实际情况进行不同的应用，达到既保留其特点又减少其缺点的目的。在具体应用时还有以下几点应该得到很好的解决:

（1）结合实际的工程特点选择合适的FFU。FFU由于品牌的不同,自身的余压差异比较大,系统设计时应尽量减少风道阻力，并且要对新风进行多级过滤,以确保FFU的风量下降不至太快。

（2）FFU的电效率直接关系到系统的能耗，选型时必须优先选用高效的FFU。

（3）考虑FFU的维护。高效过滤器从洁净室里面更换，电机需要在吊顶上面维护，静压箱无足够的高度无法上面维护时，必须考虑从洁室内部维护的可能性。

（4）FFU送风方式噪声较大，设计时必须考虑消声措施。

五、参考文献

[1]陈霖新等。洁净厂房的设计与施工[M]。北京:化学工业出版社,2003。

[2]张利群FFU的应用[J]。洁净与空调技术，2003,(3): 46-49。

[3]周翔FFU应用方式及相关的问题[J]。洁净与空调技术，2002,(2):34-37。

[4]原作：汪小霞