電子潔凈廠房中FFU發(fā)熱量計(jì)算探討

張鵬飛

摘 要：在施工圖設(shè)計(jì)階段中，電子工業(yè)潔凈廠房的冷熱負(fù)荷計(jì)算是設(shè)計(jì)師關(guān)乎執(zhí)行空調(diào)設(shè)計(jì)方案的重要依據(jù)，也是冷熱源設(shè)備選取的根基。眾所周知，電子工業(yè)廠房的冷熱負(fù)荷特點(diǎn)是工藝設(shè)備為主要發(fā)熱源，其維護(hù)結(jié)構(gòu)及人員、燈光的負(fù)荷比例所占很小。那么對于潔凈等級要求高的生產(chǎn)區(qū)，數(shù)量龐大的FFU可視工藝設(shè)備的附屬環(huán)境設(shè)備。其發(fā)熱量要深入研究才能得到精準(zhǔn)的負(fù)荷計(jì)算書。目前仍有設(shè)計(jì)師把FFU的名牌功率單乘以其布置數(shù)量的記作FFU發(fā)熱量做法并稱此做法符合能量守恒定律。作者不以為然。

關(guān)鍵詞：電子工業(yè)潔凈廠房；FFU；負(fù)荷計(jì)算

中圖分類號：TB657.2 文獻(xiàn)標(biāo)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(jù)工業(yè)建筑特點(diǎn)，潔凈空調(diào)不同于舒適性空調(diào)，其冷熱負(fù)荷的組成特點(diǎn)也有較大的區(qū)別。潔凈空調(diào)系統(tǒng)的主控參數(shù)比較嚴(yán)格，不僅體現(xiàn)溫濕度精度控制，還體現(xiàn)在把控潔凈度、噪聲等級、防微震、工藝廢氣處理、嚴(yán)格的氣流組織設(shè)計(jì)等方面。因此，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷計(jì)算也有區(qū)別于常規(guī)冷熱負(fù)荷計(jì)算的特點(diǎn)。分析其組成有，人員、設(shè)備發(fā)熱量（考慮冷卻系統(tǒng)帶走的熱量）、維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量、FFU發(fā)熱量、照明傳熱量、新風(fēng)折減的發(fā)熱量（考慮電子廠房新風(fēng)處理送風(fēng)點(diǎn)）等。本文筆者單將FFU這項(xiàng)計(jì)算拿出來結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目做比對得出結(jié)論。

1 理論基礎(chǔ)

（1）FFU風(fēng)機(jī)過濾單元物理特點(diǎn)。FFU是由一個(gè)高性能、壓出式、直驅(qū)式后徑向葉輪風(fēng)機(jī)/馬達(dá)置于不銹鋼/鋁合金/鍍鋁鋅箱體中，配合一個(gè)高效過濾器或超高效過濾器。成品FFU要進(jìn)行COP測試。

（2）FFU葉輪設(shè)計(jì)差別化不大，故其對應(yīng)的風(fēng)機(jī)效率主要落在了匹配的馬達(dá)上。所以FFU主要發(fā)熱源在電機(jī)馬達(dá)上。

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

N=K*Nz

式中：K-電動機(jī)容量安全系數(shù)；見表1。Nz-風(fēng)機(jī)所需要的軸功率（kW）；

Q-風(fēng)機(jī)所輸入的風(fēng)量，m3/h；P-風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)壓，Pa；？濁-風(fēng)機(jī)的效率；？濁m-風(fēng)機(jī)的傳動效率，見表2。

（4）常見的FFU風(fēng)機(jī)/馬達(dá)型號及參數(shù)（以直流為例）。因直流風(fēng)機(jī)/馬達(dá)的特點(diǎn)有，a.更少的線路；b.更容易實(shí)現(xiàn)；c更容易安裝和節(jié)省人力。所以選取常見的直流電機(jī)型號參數(shù)表研究如表3。

2 理論分析

（1）風(fēng)機(jī)的傳動效率若我們按電動直聯(lián)100%考慮，不考慮此部分的內(nèi)耗。那么查閱表1，可知我們所匹配的電動機(jī)安全系數(shù)為1.5（以風(fēng)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(jī)保護(hù)的余量。

（2）FFU的輸入能耗，在不同的運(yùn)行工況點(diǎn)，即不同的運(yùn)行風(fēng)量和總靜壓時(shí)，輸入的能耗是不同的。在FFU正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(yùn)行的。所以，冷負(fù)荷的發(fā)熱量按名牌功率計(jì)算是不靠近實(shí)際情況的。

（3）FFU輸入的能耗（電能）E，有三部分轉(zhuǎn)化動能Ek+勢能Ep+熱力學(xué)能U。在這三部分轉(zhuǎn)化的過程中，轉(zhuǎn)化是有損失的。這也就體現(xiàn)風(fēng)機(jī)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(jì)算的話，風(fēng)機(jī)效率？濁為85%的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為熱力學(xué)能U。那么還是以2400m3/h為例，機(jī)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(yùn)動阻力。這樣計(jì)算下來，結(jié)合工程上的實(shí)際操作我們按名牌功率的50%計(jì)入發(fā)熱量，也要勝過全盤計(jì)入的好。雖然與之工藝設(shè)備發(fā)熱量比較小，但當(dāng)FFU數(shù)量龐大時(shí)候，這部分冷負(fù)荷還是可以扣出來的。此舉意義讓節(jié)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(jì)作我們的發(fā)熱量。那么有問題提出來了，這點(diǎn)影響到底有多大呢？以下結(jié)合實(shí)際工程做個(gè)對比。

3 實(shí)際工程計(jì)算中的比較

先看一例已經(jīng)實(shí)際運(yùn)行投產(chǎn)了的工程，某8.5代-TFT電子液晶面板廠房。業(yè)主反饋提到冷凍站房里有一臺制冷機(jī)組基本處于停機(jī)狀態(tài)。若要開啟，并聯(lián)運(yùn)行的冷機(jī)效率又非常低，能源浪費(fèi)?；诖饲闆r反饋，立即自查分析設(shè)計(jì)師的負(fù)荷計(jì)算書。見圖1。

本工程原來設(shè)計(jì)二層和四層FFU負(fù)荷共計(jì)11505kW，是按照當(dāng)時(shí)的名牌功率350W/臺進(jìn)行此項(xiàng)的計(jì)算的。

根據(jù)理論基礎(chǔ)和理論分析，結(jié)合工程做法以350瓦×0.5等于175W/臺來調(diào)整這個(gè)工程此項(xiàng)的計(jì)算。見圖2。

更改本工程設(shè)計(jì)計(jì)算后，二層和四層FFU負(fù)荷共計(jì)僅為5753kW。不僅總的冷負(fù)荷降下來5753kW，而且分配到每個(gè)潔凈空調(diào)計(jì)算區(qū)域里所占的比例也是可觀的。到了空調(diào)系統(tǒng)末端干表冷控制的冷凍水流量縮減也是符合實(shí)際運(yùn)行的。為此筆者呼吁，潔凈廠房的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算，首位在工藝設(shè)備下足時(shí)間研究分析，其次凈化配套的設(shè)備也要精細(xì)計(jì)算，盡量不用指標(biāo)化。

4 結(jié)束語

（1）對于潔凈等級高或FFU布置數(shù)量多的電子潔凈廠房冷負(fù)荷計(jì)算時(shí)候，F(xiàn)FU發(fā)熱量計(jì)算應(yīng)科學(xué)計(jì)量，不能以名牌功率累加。

（2）工藝性空調(diào)系統(tǒng)（凈化）的雖然以工藝設(shè)備發(fā)熱量為主，但設(shè)計(jì)師也不能在施工圖階段對其他項(xiàng)予以全部指標(biāo)化計(jì)算。

（3）當(dāng)FFU可視為工藝設(shè)備環(huán)境附屬設(shè)備的時(shí)候，更應(yīng)該詳細(xì)地理論計(jì)算結(jié)合已有工程運(yùn)行數(shù)據(jù)分析得出準(zhǔn)確性較高的計(jì)算書。

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