电子洁净厂房中FFU发热量计算探讨

张鹏飞

摘要：在施工图设计阶段中，电子工业洁净厂房的冷热负荷计算是设计师关乎执行空调设计方案的重要依据，也是冷热源设备选取的根基。众所周知，电子工业厂房的冷热负荷特点是工艺设备为主要发热源，其维护结构及人员、灯光的负荷比例所占很小。那幺对于洁净等级要求高的生产区，数量庞大的FFU可视工艺设备的附属环境设备。其发热量要深入研究才能得到精准的负荷计算书。目前仍有设计师把FFU的名牌功率单乘以其布置数量的记作FFU发热量做法并称此做法符合能量守恒定律。作者不以为然。

关键词：电子工业洁净厂房；FFU；负荷计算

中图分类号：TB657.2 文献标志码：A 文章编号：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

根据工业建筑特点，洁净空调不同于舒适性空调，其冷热负荷的组成特点也有较大的区别。洁净空调系统的主控参数比较严格，不仅体现温湿度精度控制，还体现在把控洁净度、噪声等级、防微震、工艺废气处理、严格的气流组织设计等方面。因此，洁净空调系统的冷热负荷计算也有区别于常规冷热负荷计算的特点。分析其组成有，人员、设备发热量（考虑冷却系统带走的热量）、维护结构传热量、FFU发热量、照明传热量、新风折减的发热量（考虑电子厂房新风处理送风点）等。本文笔者单将FFU这项计算拿出来结合实际工程项目做比对得出结论。

1 理论基础

（1）FFU风机过滤单元物理特点。FFU是由一个高性能、压出式、直驱式后径向叶轮风机/马达置于不锈钢/铝合金/镀铝锌箱体中，配合一个高效过滤器或超高效过滤器。成品FFU要进行COP测试。

（2）FFU叶轮设计差别化不大，故其对应的风机效率主要落在了匹配的马达上。所以FFU主要发热源在电机马达上。

（3）FFU可以视同为一种自带过滤器的风机。然而风机所匹配的电机功率公式如下：

N=K*Nz

式中：K-电动机容量安全系数；见表1。Nz-风机所需要的轴功率（kW）；

Q-风机所输入的风量，m3/h；P-风机所产生的风压，Pa；？浊-风机的效率；？浊m-风机的传动效率，见表2。

（4）常见的FFU风机/马达型号及参数（以直流为例）。因直流风机/马达的特点有，a.更少的线路；b.更容易实现；c更容易安装和节省人力。所以选取常见的直流电机型号参数表研究如表3。

2 理论分析

（1）风机的传动效率若我们按电动直联100%考虑，不考虑此部分的内耗。那幺查阅表1，可知我们所匹配的电动机安全系数为1.5（以风量2400m3/h为例，名牌功率350W），那幺至少这350W中有33.7%是作为安全保障或电机保护的余量。

（2）FFU的输入能耗，在不同的运行工况点，即不同的运行风量和总静压时，输入的能耗是不同的。在FFU正常运转时，输入的电压和电流的乘积为输入功率。在电子洁净厂房工程中FFU很少在额定工况下运行的。所以，冷负荷的发热量按名牌功率计算是不靠近实际情况的。

（3）FFU输入的能耗（电能）E，有三部分转化动能Ek+势能Ep+热力学能U。在这三部分转化的过程中，转化是有损失的。这也就体现风机效率？浊等于输出功率除以轴功率。若轴功率按输入功率来计算的话，风机效率？浊为85%的转化损失为15%。输出的功率中，势能Ep是一直在维持的，不考虑此部分能最终转化为热力学能U。那幺还是以2400m3/h为例，机外余压50Pa的话，势能Ep约占为33W除以350W等于9.52%的比例。还有一部分动能作为克服微观分子运动阻力。这样计算下来，结合工程上的实际操作我们按名牌功率的50%计入发热量，也要胜过全盘计入的好。虽然与之工艺设备发热量比较小，但当FFU数量庞大时候，这部分冷负荷还是可以扣出来的。此举意义让节能行动从根基上开始。

总之，以上三条论述，我们不能单单把名牌功率计作我们的发热量。那幺有问题提出来了，这点影响到底有多大呢？以下结合实际工程做个对比。

3 实际工程计算中的比较

先看一例已经实际运行投产了的工程，某8.5代-TFT电子液晶面板厂房。业主反馈提到冷冻站房里有一台制冷机组基本处于停机状态。若要开启，并联运行的冷机效率又非常低，能源浪费。基于此情况反馈，立即自查分析设计师的负荷计算书。见图1。

本工程原来设计二层和四层FFU负荷共计11505kW，是按照当时的名牌功率350W/台进行此项的计算的。

根据理论基础和理论分析，结合工程做法以350瓦×0.5等于175W/台来调整这个工程此项的计算。见图2。

更改本工程设计计算后，二层和四层FFU负荷共计仅为5753kW。不仅总的冷负荷降下来5753kW，而且分配到每个洁净空调计算区域里所占的比例也是可观的。到了空调系统末端干表冷控制的冷冻水流量缩减也是符合实际运行的。为此笔者呼吁，洁净厂房的空调负荷计算，首位在工艺设备下足时间研究分析，其次净化配套的设备也要精细计算，尽量不用指标化。

4 结束语

（1）对于洁净等级高或FFU布置数量多的电子洁净厂房冷负荷计算时候，FFU发热量计算应科学计量，不能以名牌功率累加。

（2）工艺性空调系统（净化）的虽然以工艺设备发热量为主，但设计师也不能在施工图阶段对其他项予以全部指标化计算。

（3）当FFU可视为工艺设备环境附属设备的时候，更应该详细地理论计算结合已有工程运行数据分析得出准确性较高的计算书。

参考文献：

[1]陆耀庆.实用供热通风空调设计手册（第二版）[M].中国建筑工业出版社，2008.

[2]沈维值，蒋智敏，童钧耕.工程热力学（第三版）[M].高等教育出版社，2000.

[3]GB50073-2008.电子工业洁净厂房设计规范[S].2009.

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[6]住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施[M].中国计划出版社发行，2009.