電子潔凈廠房中FFU發熱量計算探討

張鵬飛

摘 要：在施工圖設計階段中，電子工業潔凈廠房的冷熱負荷計算是設計師關乎執行空調設計方案的重要依據，也是冷熱源設備選取的根基。眾所周知，電子工業廠房的冷熱負荷特點是工藝設備為主要發熱源，其維護結構及人員、燈光的負荷比例所占很小。那么對于潔凈等級要求高的生產區，數量龐大的FFU可視工藝設備的附屬環境設備。其發熱量要深入研究才能得到精準的負荷計算書。目前仍有設計師把FFU的名牌功率單乘以其布置數量的記作FFU發熱量做法并稱此做法符合能量守恒定律。作者不以為然。

關鍵詞：電子工業潔凈廠房；FFU；負荷計算

中圖分類號：TB657.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）16-0023-03

Abstract： In the stage of construction drawing design， the calculation of cooling and heating load of clean workshops in electronic industry is an important basis for designers to carry out the design scheme of air conditioning， and is also the basis for the selection of cold and heat source equipment. As we all know， the characteristic of cold and heat load of electronic industrial workshop is that process equipment is the main heat source， and the ratio of maintenance structure， personnel and lighting load is very small. Thus， a large number of FFU visualized processing devices are attached to the environmental equipment because of the high requirement for cleanliness in the production area. It is necessary to study the calorific value in order to get accurate load calculation data. There are still designers of FFU power sources who record the amount of their layout as FFU calorific amount， and who think this is in accordance with the law of energy conservation. The author disagrees with this.

Keywords： clean workshop in electronic industry； FFU； load calculation

引言

根據工業建筑特點，潔凈空調不同于舒適性空調，其冷熱負荷的組成特點也有較大的區別。潔凈空調系統的主控參數比較嚴格，不僅體現溫濕度精度控制，還體現在把控潔凈度、噪聲等級、防微震、工藝廢氣處理、嚴格的氣流組織設計等方面。因此，潔凈空調系統的冷熱負荷計算也有區別于常規冷熱負荷計算的特點。分析其組成有，人員、設備發熱量（考慮冷卻系統帶走的熱量）、維護結構傳熱量、FFU發熱量、照明傳熱量、新風折減的發熱量（考慮電子廠房新風處理送風點）等。本文筆者單將FFU這項計算拿出來結合實際工程項目做比對得出結論。

1 理論基礎

（1）FFU風機過濾單元物理特點。FFU是由一個高性能、壓出式、直驅式后徑向葉輪風機/馬達置于不銹鋼/鋁合金/鍍鋁鋅箱體中，配合一個高效過濾器或超高效過濾器。成品FFU要進行COP測試。

（2）FFU葉輪設計差別化不大，故其對應的風機效率主要落在了匹配的馬達上。所以FFU主要發熱源在電機馬達上。

（3）FFU可以視同為一種自帶過濾器的風機。然而風機所匹配的電機功率公式如下：

N=K*Nz

式中：K-電動機容量安全系數；見表1。Nz-風機所需要的軸功率（kW）；

Q-風機所輸入的風量，m3/h；P-風機所產生的風壓，Pa；？濁-風機的效率；？濁m-風機的傳動效率，見表2。

（4）常見的FFU風機/馬達型號及參數（以直流為例）。因直流風機/馬達的特點有，a.更少的線路；b.更容易實現；c更容易安裝和節省人力。所以選取常見的直流電機型號參數表研究如表3。

2 理論分析

（1）風機的傳動效率若我們按電動直聯100%考慮，不考慮此部分的內耗。那么查閱表1，可知我們所匹配的電動機安全系數為1.5（以風量2400m3/h為例，名牌功率350W），那么至少這350W中有33.7%是作為安全保障或電機保護的余量。

（2）FFU的輸入能耗，在不同的運行工況點，即不同的運行風量和總靜壓時，輸入的能耗是不同的。在FFU正常運轉時，輸入的電壓和電流的乘積為輸入功率。在電子潔凈廠房工程中FFU很少在額定工況下運行的。所以，冷負荷的發熱量按名牌功率計算是不靠近實際情況的。

（3）FFU輸入的能耗（電能）E，有三部分轉化動能Ek+勢能Ep+熱力學能U。在這三部分轉化的過程中，轉化是有損失的。這也就體現風機效率？濁等于輸出功率除以軸功率。若軸功率按輸入功率來計算的話，風機效率？濁為85%的轉化損失為15%。輸出的功率中，勢能Ep是一直在維持的，不考慮此部分能最終轉化為熱力學能U。那么還是以2400m3/h為例，機外余壓50Pa的話，勢能Ep約占為33W除以350W等于9.52%的比例。還有一部分動能作為克服微觀分子運動阻力。這樣計算下來，結合工程上的實際操作我們按名牌功率的50%計入發熱量，也要勝過全盤計入的好。雖然與之工藝設備發熱量比較小，但當FFU數量龐大時候，這部分冷負荷還是可以扣出來的。此舉意義讓節能行動從根基上開始。

總之，以上三條論述，我們不能單單把名牌功率計作我們的發熱量。那么有問題提出來了，這點影響到底有多大呢？以下結合實際工程做個對比。

3 實際工程計算中的比較

先看一例已經實際運行投產了的工程，某8.5代-TFT電子液晶面板廠房。業主反饋提到冷凍站房里有一臺制冷機組基本處于停機狀態。若要開啟，并聯運行的冷機效率又非常低，能源浪費。基于此情況反饋，立即自查分析設計師的負荷計算書。見圖1。

本工程原來設計二層和四層FFU負荷共計11505kW，是按照當時的名牌功率350W/臺進行此項的計算的。

根據理論基礎和理論分析，結合工程做法以350瓦×0.5等于175W/臺來調整這個工程此項的計算。見圖2。

更改本工程設計計算后，二層和四層FFU負荷共計僅為5753kW。不僅總的冷負荷降下來5753kW，而且分配到每個潔凈空調計算區域里所占的比例也是可觀的。到了空調系統末端干表冷控制的冷凍水流量縮減也是符合實際運行的。為此筆者呼吁，潔凈廠房的空調負荷計算，首位在工藝設備下足時間研究分析，其次凈化配套的設備也要精細計算，盡量不用指標化。

4 結束語

（1）對于潔凈等級高或FFU布置數量多的電子潔凈廠房冷負荷計算時候，FFU發熱量計算應科學計量，不能以名牌功率累加。

（2）工藝性空調系統（凈化）的雖然以工藝設備發熱量為主，但設計師也不能在施工圖階段對其他項予以全部指標化計算。

（3）當FFU可視為工藝設備環境附屬設備的時候，更應該詳細地理論計算結合已有工程運行數據分析得出準確性較高的計算書。

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