當(dāng)前的電子廠房潔凈室潔凈等級大部份在1000級（ISO6級）—10000級（ISO7級）之間，其相當(dāng)?shù)膿Q氣次數(shù)平均在25—60次/H,要求的潔凈室環(huán)境參數(shù)比較嚴(yán)格，大部份要求為室內(nèi)溫度22±2℃，相對濕度55±5%，潔凈室內(nèi)工藝設(shè)備發(fā)熱量大，部份工藝設(shè)備排除熱量所需的排風(fēng)量也很大。由于要求高，發(fā)熱量大，導(dǎo)致電子廠房潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的能耗是很驚人的，所以在設(shè)計之初對于潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的方式選擇就需要認(rèn)真考慮。
根據(jù)筆者的實際工程經(jīng)驗，目前大多數(shù)已建成的電子廠房中，潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)一般都會使用常規(guī)凈化空調(diào)方式---新風(fēng)機組+混風(fēng)機組+高效過濾器（HEPA），而另一種凈化空調(diào)方式---新風(fēng)機組+干盤管+FFU（FFU為英文縮寫，全稱為FanFilter Unit, 中文意思為風(fēng)機過濾器單元）比較少見，原因有：（1）常規(guī)凈化方式一直沿用，不愿更新改變；（2）部分企業(yè)認(rèn)為新風(fēng)機組+干盤管+FFU方式的潔凈空調(diào)系統(tǒng)是用于高潔凈度(≥100級)要求的項目中，擔(dān)心用于1000級—10000級項目時造價會偏高。為此，本文著重從兩種空調(diào)方式的特點及能耗方面進(jìn)行分析探討，說明新風(fēng)機組+干盤管+FFU方式的潔凈空調(diào)系統(tǒng)在電子廠房是確實可行的，并總結(jié)此凈化空調(diào)方式在設(shè)計過程中需要注意的一些問題。
一、兩種凈化空調(diào)方式的分析比較
1.1 新風(fēng)機組+混風(fēng)機組+高效過濾器（HEPA）空調(diào)方式介紹
該空調(diào)方式指的是室外新風(fēng)經(jīng)過新風(fēng)機組處理后送入混風(fēng)機組，混風(fēng)機組把回風(fēng)與新風(fēng)混合并處理至所要求的空氣參數(shù)后直接用風(fēng)管送風(fēng)到各終端高效過濾器（HEPA）,通常新風(fēng)機組將新風(fēng)處理到室內(nèi)焓值，不承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷，只承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷，由混風(fēng)機組承擔(dān)室內(nèi)的濕負(fù)荷和顯熱負(fù)荷，空調(diào)方式示意圖見圖1。
1.2新風(fēng)機組+干盤管+FFU空調(diào)方式介紹
所謂干盤管，是因為在這種系統(tǒng)中冷凍盤管僅承擔(dān)顯熱負(fù)荷，其冷凍水進(jìn)水溫度一般在13℃以上，也就是說在室內(nèi)空氣的露點溫度以上，盤管一般不可能產(chǎn)生冷凝水,屬于干工況運行,所以其叫干盤管，而13℃的冷凍水常用的制取方法為利用水--水板式換熱器把冷水機組的7℃/12℃冷凍水轉(zhuǎn)換過來。所謂FFU，中文意思為風(fēng)機過濾器單元，確切地說是一種自帶動力、具有高效過濾功能的模塊化的末端送風(fēng)裝置，許多凈化設(shè)備生產(chǎn)廠家都有FFU的詳細(xì)介紹，這里不再贅述。新風(fēng)機組+干盤管+FFU空調(diào)方式指的是室外新風(fēng)經(jīng)過新風(fēng)機組處理后送入潔凈室的天花技術(shù)夾層內(nèi)，干盤管負(fù)責(zé)處理空氣至所要求的參數(shù),然后用FFU來循環(huán)空氣從而達(dá)到潔凈度要求的換氣量,通常新風(fēng)機組將新風(fēng)處理到室內(nèi)露點溫度，承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷及室內(nèi)濕負(fù)荷，干盤管承擔(dān)室內(nèi)的顯熱負(fù)荷,FFU負(fù)荷循環(huán)及過濾空氣。即濕度由新風(fēng)機組負(fù)責(zé),溫度由干盤管負(fù)責(zé),潔凈度由FFU負(fù)責(zé)，空調(diào)方式示意圖見圖2。
1.3兩種凈化空調(diào)方式的初投資比較
部分企業(yè)認(rèn)為新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化方式比常規(guī)凈化空調(diào)方式的初投資要高，現(xiàn)比較如下：
（1）由于干盤管與FFU制造技術(shù)的發(fā)展與普及，生產(chǎn)廠家的飛速增長，促使它們的價格相比前些年已經(jīng)大幅度下降，品牌選擇也開闊得多，不僅有外國進(jìn)口的產(chǎn)品，而且國內(nèi)眾多廠家的新產(chǎn)品也均可以選擇；
（2）新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化方式相比于常規(guī)凈化方式，其空調(diào)風(fēng)柜僅為規(guī)格很小的新風(fēng)機組，不含混風(fēng)機組，所以空調(diào)風(fēng)柜房的面積可以相應(yīng)縮小，節(jié)省了建筑空間，而且新風(fēng)管占用潔凈室吊頂空間較少，節(jié)省了吊頂空間；
（3）相比于常規(guī)凈化方式，新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化方式由于使用天花板技術(shù)夾層，所以其在圍護結(jié)構(gòu)方面的價格會稍高；
（4）相比于常規(guī)凈化方式，新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化方式由于整體用電功率較少，所以其在空調(diào)配電方面用到的電線電纜型號較小，開關(guān)及變頻器等也可縮小型號,造價下降；
（5）新風(fēng)機組+干盤管+FFU的凈化方式所需要的風(fēng)管量是很少的，僅為新風(fēng)機組的新風(fēng)管，而常規(guī)的凈化方式中需要的風(fēng)管量就很多，它包括新風(fēng)機組的送風(fēng)管、混風(fēng)機組的送風(fēng)管及回風(fēng)管(都是大規(guī)格的風(fēng)管)。總體來說，新風(fēng)機組+干盤管+FFU的凈化方式的初投資與常規(guī)凈化方式的初投資基本持平。
1.4兩種凈化空調(diào)方式的運行能耗比較
運行能耗的比較主要體現(xiàn)在用電量方面，其中新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化方式的用電量主要包括：新風(fēng)機組，F(xiàn)FU，干盤管水泵三個方面。而常規(guī)凈化方式中用電量主要包括：新風(fēng)機組，混風(fēng)機組?？梢钥闯?，兩個系統(tǒng)的比較就在于FFU+ 干盤管水泵與混風(fēng)機組之間，可以很明顯地看出混風(fēng)機組的用電量會高出很多，因為單個FFU的功率在0.2kw左右，而干盤管水泵是一個小水泵，功率也不會大，兩種設(shè)備加起來的用電量不多。而常規(guī)凈化方式的混風(fēng)機組由于需處理整個系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)量，還要負(fù)擔(dān)末端高效過濾器的阻力，送回風(fēng)管的阻力，其功率動輒就會有幾十千瓦，所以常規(guī)凈化方式的運行費用是大大高于新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化方式的。一般認(rèn)為新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化方式的運行費用大約是常規(guī)凈化方式的60%---80%.
1.5兩種凈化空調(diào)方式的比較匯總表
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序號 |
項目 |
新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化方式 |
新風(fēng)機組+混風(fēng)機組+高效過濾器凈化方式 |
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1 |
組成設(shè)備 |
使用新風(fēng)機組，干盤管，F(xiàn)FU，板式換熱器，干盤管水泵，設(shè)備投資費稍高 |
使用新風(fēng)機組，混風(fēng)機組，高效過濾器，設(shè)備投資費稍低 |
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2 |
風(fēng)柜房建筑空間及潔凈室吊頂空間 |
風(fēng)柜房只是含新風(fēng)機組，節(jié)省了建筑空間，只含新風(fēng)管，占用潔凈室吊頂空間較少 |
風(fēng)柜房放置新風(fēng)機組及混風(fēng)機組，占用建筑空間較多，含送風(fēng)管與回風(fēng)管，占用潔凈室吊頂空間較多 |
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3 |
圍護結(jié)構(gòu) |
增加了天花技術(shù)夾層的圍護結(jié)構(gòu)的費用 |
沒有天花技術(shù)夾層此項費用 |
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4 |
空調(diào)配電 |
總體用電功率較少，用到的電線電纜型號較小，開關(guān)及變頻器等也可縮小型號 |
總體用電功率較大，導(dǎo)致電線電纜、開關(guān)及變頻器等都要選大，空調(diào)配電方面費用較高 |
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5 |
風(fēng)管工程量 |
風(fēng)管工程量很少，僅為新風(fēng)機組的送風(fēng)管 |
風(fēng)管工程量很多，包括新風(fēng)機組的送風(fēng)管、混風(fēng)機組的送風(fēng)管及回風(fēng)管 |
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6 |
安裝難度及施工期 |
設(shè)備較輕型，風(fēng)管工程量少， 潔凈室吊頂空間較多，安裝容易，施工期短 |
混風(fēng)機組較大型，風(fēng)管工程量很多，潔凈室吊頂內(nèi)送回風(fēng)管較大，出現(xiàn)管線交叉情況較多，吊頂空間較少，安裝困難，施工期較長 |
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7 |
運行能耗 |
FFU與干盤管水泵加起來的總體功率也不會大，運行費用較低 |
混風(fēng)機組的功率動輒就會有幾十千瓦，運行費用很高 |
二、新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化空調(diào)方式的現(xiàn)實可行性
從上述的比較中我們可以看出：新風(fēng)機組+干盤管+FFU 凈化空調(diào)方式的初投資并不一定比新風(fēng)機組+混風(fēng)機組+高效過濾器這種常規(guī)的凈化空調(diào)方式的初投資高，如果設(shè)計合理，初投資往往與常規(guī)凈化方式基本持平,但是再考慮電子廠房中凈化空調(diào)系統(tǒng)所占的用電量是很大的，一個凈化空調(diào)方式選擇的著重點應(yīng)該放在運行能耗處，而且潔凈室的使用班數(shù)基本上地連續(xù)班數(shù)的，凈化空調(diào)設(shè)備均是長時間運行，于是選擇能耗低的凈化方式是現(xiàn)實可行的，往往一個低能耗的凈化方式在兩到三年內(nèi)就可以把初投資所高出的那一部份完全節(jié)省回來。所以, 新風(fēng)機組+干盤管+FFU 這種凈化空調(diào)方式是值得推廣與實行的。
三、新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化空調(diào)方式在設(shè)計過程中需要注意的一些問題
新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化空調(diào)方式跟常規(guī)方式的設(shè)計基本相同，無論是室內(nèi)負(fù)荷的計算，凈化循環(huán)風(fēng)量的選擇，正壓風(fēng)量的選擇，加濕量的選擇都是大同小異，也有很多學(xué)術(shù)論文在這方面的設(shè)計有詳細(xì)介紹，筆者在這里著重提一下需特別注意的一些問題：
（1）新風(fēng)機組處理的新風(fēng)焓差較大，處理后空氣的溫度也較低,在通常的冷水溫度下運行，需要增加盤管的排數(shù)來增大換熱面積，因此，新風(fēng)機組盤管的排管數(shù)比常規(guī)方式的盤管排管數(shù)要多，而且處理后空氣溫度較低，所以新風(fēng)機組的箱體保溫厚度以及新風(fēng)管的保溫層厚度比常規(guī)方式的厚度要厚；
（2）干盤管干工況運行時進(jìn)水溫度是需根據(jù)室內(nèi)空氣的露點溫度而確定的，并不是一個定值，需要按照潔凈室的實際溫濕度要求情況確定的，而且在不同工況下，干盤管的冷量是變化的，但目前大多數(shù)盤管生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說明書中僅僅提及標(biāo)準(zhǔn)工況下的冷量，而干盤管是處在非標(biāo)準(zhǔn)工況下運行的，所以要特別注意干盤管的冷量取值，可以通過相關(guān)論文的介紹方法來計算所得，或者由盤管生產(chǎn)廠家來提供非標(biāo)準(zhǔn)工況下的冷量值；
（3）使用此凈化空調(diào)方式，如果凈化區(qū)域中局部房間的溫濕度條件不同或者局部房間內(nèi)的工藝設(shè)備發(fā)熱量不同，則必須對該局部房間進(jìn)行單獨隔斷，再設(shè)置一套獨立的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行獨立的溫濕度控制，這樣設(shè)置有助于溫濕度精度的控制及運行時能源的節(jié)約；
（4）按照設(shè)計理論來說，干盤管是在干工況下運行的，是不會有冷凝水的，但是一個凈化房間在剛開空調(diào)機的時候，干盤管在進(jìn)入正常干工況之前的那一段時間內(nèi)是在濕工況下運行的，即使凝結(jié)水量很少，還是建議要設(shè)置凝結(jié)水盤及排水管，保證不滴水漏水，而且如果干盤管需要清洗或者排空,也有排水設(shè)施可用，設(shè)置凝結(jié)水盤及排水管的費用也不高，所以盡量考慮設(shè)置凝結(jié)水盤及排水管；
（5）當(dāng)一個大面積凈化房間采用新風(fēng)機組+干盤管+FFU凈化空調(diào)方式時，F(xiàn)FU的使用量比較多，單獨逐一來管理控制是很不方便的，為了管理方便，建議采用FFU群控這種新型的管理技術(shù)，其能夠在電腦上觀察到FFU的運行、停止、故障等各種狀態(tài)，也可以在電腦上進(jìn)行開停、調(diào)速等控制，可以極大的減少對FFU的管理工作量。
四、結(jié)語
由于電子電路行業(yè)的飛速發(fā)展，潔凈室的使用將會越來越廣泛，而凈化空調(diào)方式的選擇則顯得尤為重要，由于常規(guī)系統(tǒng)（新風(fēng)機組+混風(fēng)機組+高效過濾器）存在著運行能耗高、建筑空間要求大、管線交叉多等缺點，我們有理由推薦使用新型凈化空調(diào)方式（新風(fēng)機組+干盤管+FFU），其節(jié)能效果是明顯優(yōu)于常規(guī)系統(tǒng)的，建筑空間要求小，管線也不多，并且綜合造價和成本與常規(guī)系統(tǒng)相差已經(jīng)不大，相信在不久的將來會更低，所以新風(fēng)機組+干盤管+FFU 凈化空調(diào)方式的實施是具有現(xiàn)實可行性的。
隨著空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，凈化空調(diào)的設(shè)計方式必然會更多，只要我們認(rèn)真了解系統(tǒng)，有針對性地進(jìn)行研究，相信電子廠房凈化空調(diào)方式的選擇會不斷更新，并且能夠不斷完善，能夠再進(jìn)一步的降低能源成本。