摘要：本文詳細(xì)比較新風(fēng)機(jī)組+混風(fēng)機(jī)組+高效過(guò)濾器與新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU這兩種凈化空調(diào)方式的特點(diǎn)，從初投資及運(yùn)行能耗進(jìn)行分析，說(shuō)明新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU這種凈化空調(diào)方式是現(xiàn)實(shí)可行的，并根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的一些問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：凈化空調(diào)方式；初投資；運(yùn)行能耗；現(xiàn)實(shí)可行
當(dāng)前的電子廠房潔凈室潔凈等級(jí)大部份在1000級(jí)（ISO6級(jí)）—10000級(jí)（ISO7級(jí)）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(duì)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(jì)之初對(duì)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(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，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(huì)使用常規(guī)凈化空調(diào)方式—新風(fēng)機(jī)組+混風(fēng)機(jī)組+高效過(guò)濾器（HEPA），而另一種凈化空調(diào)方式—新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU（FFU為英文縮寫，全稱為FanFilter Unit, 中文意思為風(fēng)機(jī)過(guò)濾器單元）比較少見(jiàn)，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(jī)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(jí))要求的項(xiàng)目中，擔(dān)心用于1000級(jí)—10000級(jí)項(xiàng)目時(shí)造價(jià)會(huì)偏高。為此，本文著重從兩種空調(diào)方式的特點(diǎn)及能耗方面進(jìn)行分析探討，說(shuō)明新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU方式的潔凈空調(diào)系統(tǒng)在電子廠房是確實(shí)可行的，并總結(jié)此凈化空調(diào)方式在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的一些問(wèn)題。
該空調(diào)方式指的是室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)新風(fēng)機(jī)組處理后送入混風(fēng)機(jī)組，混風(fēng)機(jī)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(guò)濾器（HEPA）,通常新風(fēng)機(jī)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(jī)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(jiàn)圖1。
所謂干盤管，是因?yàn)樵谶@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(shuō)在室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度以上，盤管一般不可能產(chǎn)生冷凝水,屬于干工況運(yùn)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(jī)組的7℃/12℃冷凍水轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)。所謂FFU，中文意思為風(fēng)機(jī)過(guò)濾器單元，確切地說(shuō)是一種自帶動(dòng)力、具有高效過(guò)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(jī)組+干盤管+FFU空調(diào)方式指的是室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)新風(fēng)機(jī)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(lái)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(jī)組將新風(fēng)處理到室內(nèi)露點(diǎn)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(guò)濾空氣。即濕度由新風(fēng)機(jī)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(jiàn)圖2。
部分企業(yè)認(rèn)為新風(fēng)機(jī)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(zhǎng)，促使它們的價(jià)格相比前些年已經(jīng)大幅度下降，品牌選擇也開(kāi)闊得多，不僅有外國(guó)進(jìn)口的產(chǎn)品，而且國(guó)內(nèi)眾多廠家的新產(chǎn)品也均可以選擇；
（2）新風(fēng)機(jī)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(jī)組，不含混風(fēng)機(jī)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(jī)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(hù)結(jié)構(gòu)方面的價(jià)格會(huì)稍高；
（4）相比于常規(guī)凈化方式，新風(fēng)機(jī)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(hào)較小，開(kāi)關(guān)及變頻器等也可縮小型號(hào),造價(jià)下降；
（5）新風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)組的送風(fēng)管、混風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)管及回風(fēng)管(都是大規(guī)格的風(fēng)管)?？傮w來(lái)說(shuō)，新風(fēng)機(jī)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。
運(yùn)行能耗的比較主要體現(xiàn)在用電量方面，其中新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU凈化方式的用電量主要包括：新風(fēng)機(jī)組，F(xiàn)FU，干盤管水泵三個(gè)方面。而常規(guī)凈化方式中用電量主要包括：新風(fēng)機(jī)組，混風(fēng)機(jī)組。可以看出，兩個(gè)系統(tǒng)的比較就在于FFU+ 干盤管水泵與混風(fēng)機(jī)組之間，可以很明顯地看出混風(fēng)機(jī)組的用電量會(huì)高出很多，因?yàn)閱蝹€(gè)FFU的功率在0.2kw左右，而干盤管水泵是一個(gè)小水泵，功率也不會(huì)大，兩種設(shè)備加起來(lái)的用電量不多。而常規(guī)凈化方式的混風(fēng)機(jī)組由于需處理整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)量，還要負(fù)擔(dān)末端高效過(guò)濾器的阻力，送回風(fēng)管的阻力，其功率動(dòng)輒就會(huì)有幾十千瓦，所以常規(guī)凈化方式的運(yùn)行費(fèi)用是大大高于新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU凈化方式的。一般認(rèn)為新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU凈化方式的運(yùn)行費(fèi)用大約是常規(guī)凈化方式的60%—80%.
| 序號(hào) | 項(xiàng)目 | 新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU凈化方式 | 新風(fēng)機(jī)組+混風(fēng)機(jī)組+高效過(guò)濾器凈化方式 |
|---|---|---|---|
| 1 | 組成設(shè)備 | 使用新風(fēng)機(jī)組，干盤管，F(xiàn)FU，板式換熱器，干盤管水泵，設(shè)備投資費(fèi)稍高 | 使用新風(fēng)機(jī)組，混風(fēng)機(jī)組，高效過(guò)濾器，設(shè)備投資費(fèi)稍低 |
| 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(jī)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(jī)組及混風(fēng)機(jī)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 |
| 3 | 圍護(hù)結(jié)構(gòu) | 增加了天花技術(shù)夾層的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用 | 沒(méi)有天花技術(shù)夾層此項(xiàng)費(fèi)用 |
| 4 | 空調(diào)配電 | 總體用電功率較少，用到的電線電纜型號(hào)較小，開(kāi)關(guān)及變頻器等也可縮小型號(hào) | 總體用電功率較大，導(dǎo)致電線電纜、開(kāi)關(guān)及變頻器等都要選大，空調(diào)配電方面費(fèi)用較高 |
| 5 | 風(fēng)管工程量 | 風(fēng)管工程量很少，僅為新風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)管 | 風(fēng)管工程量很多，包括新風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)管、混風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)管及回風(fēng)管 |
| 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(jī)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(zhǎng) |
| 7 | 運(yùn)行能耗 | FFU與干盤管水泵加起來(lái)的總體功率也不會(huì)大，運(yùn)行費(fèi)用較低 | 混風(fēng)機(jī)組的功率動(dòng)輒就會(huì)有幾十千瓦，運(yùn)行費(fèi)用很高 |
從上述的比較中我們可以看出：新風(fēng)機(jī)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(jī)組+混風(fēng)機(jī)組+高效過(guò)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(jì)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(gè)凈化空調(diào)方式選擇的著重點(diǎn)應(yīng)該放在運(yùn)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，于是選擇能耗低的凈化方式是現(xiàn)實(shí)可行的，往往一個(gè)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(lái)。所以, 新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU 這種凈化空調(diào)方式是值得推廣與實(shí)行的。
新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU凈化空調(diào)方式跟常規(guī)方式的設(shè)計(jì)基本相同，無(wú)論是室內(nèi)負(fù)荷的計(jì)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(jì)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(wèn)題：
（1）新風(fēng)機(jī)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(yùn)行，需要增加盤管的排數(shù)來(lái)增大換熱面積，因此，新風(fēng)機(jī)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(jī)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(yùn)行時(shí)進(jìn)水溫度是需根據(jù)室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度而確定的，并不是一個(gè)定值，需要按照潔凈室的實(shí)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(shuō)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(yùn)行的，所以要特別注意干盤管的冷量取值，可以通過(guò)相關(guān)論文的介紹方法來(lái)計(jì)算所得，或者由盤管生產(chǎn)廠家來(lái)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(duì)該局部房間進(jìn)行單獨(dú)隔斷，再設(shè)置一套獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)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(yùn)行時(shí)能源的節(jié)約；
（4）按照設(shè)計(jì)理論來(lái)說(shuō)，干盤管是在干工況下運(yùn)行的，是不會(huì)有冷凝水的，但是一個(gè)凈化房間在剛開(kāi)空調(diào)機(jī)的時(shí)候，干盤管在進(jìn)入正常干工況之前的那一段時(shí)間內(nèi)是在濕工況下運(yùn)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(fèi)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(gè)大面積凈化房間采用新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU凈化空調(diào)方式時(shí)，F(xiàn)FU的使用量比較多，單獨(dú)逐一來(lái)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(yùn)行、停止、故障等各種狀態(tài)，也可以在電腦上進(jìn)行開(kāi)停、調(diào)速等控制，可以極大的減少對(duì)FFU的管理工作量。
由于電子電路行業(yè)的飛速發(fā)展，潔凈室的使用將會(huì)越來(lái)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(jī)組+混風(fēng)機(jī)組+高效過(guò)濾器）存在著運(yùn)行能耗高、建筑空間要求大、管線交叉多等缺點(diǎn)，我們有理由推薦使用新型凈化空調(diào)方式（新風(fēng)機(jī)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(jià)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(lái)會(huì)更低，所以新風(fēng)機(jī)組+干盤管+FFU 凈化空調(diào)方式的實(shí)施是具有現(xiàn)實(shí)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(jì)方式必然會(huì)更多，只要我們認(rèn)真了解系統(tǒng)，有針對(duì)性地進(jìn)行研究，相信電子廠房?jī)艋照{(diào)方式的選擇會(huì)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。
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