FFU送風方式在凈化空調系統中的應用

1、隨著生產工藝的不斷發展，微電子工業對環境及其配套工程的要求越來越嚴格，其產品的成品率和可靠性主要取決于材料的純度和制造環境的潔凈度，對潔凈技術的要求越來越高。潔凈室（區）是指空氣懸浮粒子濃度、含菌濃度受控的房間（限定的空間）。

傳統的凈化空調系統主要采用集中送風方式，即空氣處理設備（加熱器、冷卻器、加濕器。粗、中效過濾器等）和風機均集中設置在空調機房內，高效過濾器布置在系統的末端，并以集中的送、回風管道把空氣處理設備和潔凈室相連接。這種方式最大的缺點在于適應性較差，如果房間的潔凈度需要調整，幾乎是不可能的。近年來，凈化空調系統出現了一種新的送風方式：風機過濾單元（Fan Filter Unit簡稱FFU）送風方式。該方式空氣由FFU送到潔凈室，從回風靜壓箱經兩側夾道回至送風靜壓箱，在回風夾道設干式表冷器處理潔凈室內負荷。新風處理機可集中設在空調機房內，處理后新風直接送入送風靜壓箱。這種送風方式適應能力較強，在某半導體制造項目凈化空調系統采用了FFU送風方式，本文結合該工程實例與傳統的集中送風方式進行比較。

2、某半導體制造項目凈化空調系統

該項目一期工程主廠房凈化區，凈化等級1000級（ISO6 級），局部100級（ISO5級）。凈化空調系統采用傳統的集中送風方式， 2011年該項目一期工程竣工，經測試達到凈化等級要求。2013年因為工藝變化，業主希望對生產區分隔進行調整，并增加100級凈化面積，但由于要提高凈化等級，凈化送風量須大幅度提高，對傳統的集中送風方式來講，主要設備循環機組需要更換，風道系統須重新設計，幾乎等于把原有系統作廢，并且上、下技術夾層高度已定，風量加大，風管變大，布置十分困難。最后，業主采取壓縮百級凈化面積，增加局部凈化設備等措施，但效果不理想。2014年二期工程開工，主廠房潔凈區凈化等級100 級（ISO5級），局部1級（ISO3級）�？照{、凈化參數見表1。

業主要求空調凈化系統有一定的靈活性和適應性。二期工程空間布置采用開放式無隔間形式，凈化空調形式采用FFU送風方式。開放式生產區采用垂直單向流，頂部均布FFU，FFU的覆蓋率為25%，風速為0.38±0.05m/s；同時利用大量循環風，循環風與處理后的新風混合經干冷卻盤管冷卻后，進入上部回風靜壓室，經FFU加壓。過濾后送入生產區，其氣流流程如下:

回風→和新風混合→干冷卻盤管→FFU→生產區→回風格柵地板→回風

各凈化空調房間都送能滿足規范要求的新風，新風由新風處理機集中處理后送至各凈化房間，新風處理機裝置如下:

新風入口→初效過濾器→中效過濾器→化學過濾器→一次加熱盤管→蒸汽加濕器→兩級冷卻盤管→風機→二次加熱盤管→高效過濾器→送風出口。

三、FFU通風方式與傳統的集中送風方式對比分析

（1）系統靈活，可隨時調整

FFU送風方式中FFU的大小都以Ceiling Grid的模數（如1200×600）來布置，并且由于其特殊的節點構造，可以隨時調整位置，以適應生產布局的調整。本工程生產區采用開放式布置，如果今后需要分隔，可以很方便地進行改造。另一方面，如果生產區的潔凈度需要調整，可以通過增減FFU數量改變循環風量來實現。而這對于通常的集中送風的凈化系統來說幾乎是不可能的。調整時只影響改造區的生產，對非改造區幾乎沒有影響。

（2）出風均勻穩定

FFU自帶風機和控制單元，出風很容易做到均勻穩定，在集中送風系統需要靠風閥調節風量，在一期工程施工中風量平衡調節花了兩天多時間，并且有的區域并沒有完全滿足設計要求。按要求凈化空調運行一段時間后，應進行風量平衡的再調節，但根據回訪用戶得知，由于調整復雜，影響生產，沒有進行此項工作。二期工程中每個FFU帶有控制單元，所有控制單元由計算機控制，可以做到實時地調整。

（3）經濟性

過去，由于FFU的價格居高不下，造成FFU送風方式造價很高。目前，許多國內廠家紛紛推出FFU產品，大大降低了FFU送風方式的造價。在上文介紹的某半導體制造項目二期工程中，經測算，FFU送風方式在空調系統方面的造價略高于集中送風方式。在高級別的潔凈室中，FFU送風方式所需要的上技術夾層高度比集中送風方式要低，在該工程二期工程中，潔凈區工作層層高7.2m，下技術夾層5.5m，上技術夾層6.5m。如采用傳統的集送風方式，經測算，上技術夾層至少需要8m。這樣FFU送風方式土建成本下降了，總成本低于傳統中送風方式。在二期工程方案設計時，做了一個經濟性比較（見表2）。

（4）負壓密封

FFU送風方式的靜壓箱為負壓，風口安裝的密封相對容易一些，而且即使出現泄漏，也是從潔凈室向靜壓箱泄漏，不會形成對潔凈室的污染。當然，FFU送風方式也有自身的缺點。

在低級別的潔凈室（千級以上），采用FFU送風系統需要大量的Ceiling Grid、FFU、架空地板，造價較高。而集中送風方式對于低級別的潔凈室可采用上送側下回的氣流形式，不使用架空地板，甚至在10萬級以上的潔凈室可采用上送上回的方式，連回風夾道都省了。

針對這種問題，出現了FFU的簡化系統，實際上就是集中送風和FFU的組合。該種方式取消架空地板和干冷卻盤管，采用上送側下回的氣流形式，室內負荷由循環機組處理。例如，在某硅晶片生產廠房檢查室中就采用了這種方式。該室凈化級別為5級，采用新風機組+循環機組+FFU的空調方式。采用的氣流形式為頂部 FFU送風，房間側下百葉風口回風。系統原理圖見圖2。

FFU的另一個缺點是設備數量眾多而分散，不便于維護。而且FFU布置在吊頂上，維修有一定困難。而集中送風方式因設備較為集中，數量也少，易于維護。FFU不適用于對噪音要求有嚴格要求的場合，目前單個FFU的噪音一般在50dB（A）以上，幾十個幾百個甚至幾千個FFU一起工作。在上文介紹的某半導體制造項目一期工程百級凈化區實測噪聲值在56~62dB（A）之間。在二期工程百級凈化區實測噪聲值在67~69dB（A）之間。目前噪聲問題還是FFU的一項研究課題。

四、結論

由于FFU送風方式的靈活性，在微電子工業潔凈廠房中得到越來越多的應用。其應用方式有很多種，應根據項目的實際情況進行不同的應用，達到既保留其特點又減少其缺點的目的。在具體應用時還有以下幾點應該得到很好的解決:

（1）結合實際的工程特點選擇合適的FFU。FFU由于品牌的不同,自身的余壓差異比較大,系統設計時應盡量減少風道阻力，并且要對新風進行多級過濾,以確保FFU的風量下降不至太快。

（2）FFU的電效率直接關系到系統的能耗，選型時必須優先選用高效的FFU。

（3）考慮FFU的維護。高效過濾器從潔凈室里面更換，電機需要在吊頂上面維護，靜壓箱無足夠的高度無法上面維護時，必須考慮從潔室內部維護的可能性。

（4）FFU送風方式噪聲較大，設計時必須考慮消聲措施。