一、電子行業(yè)潔凈室的特點(diǎn)
電子行業(yè)潔凈室除了要具有高效的凈化空氣特點(diǎn)和功能外，還需考慮以下幾點(diǎn)：
1、氣流分布要求很均勻
潔凈空調(diào)室為維持室內(nèi)高潔凈度，必須去除室內(nèi)所產(chǎn)生的微塵粒子，因此對氣流組織有嚴(yán)格的要求。對于ISO3～I(xiàn)SO6級(jí)(1～1000級(jí))的潔凈室目前采用上頂棚送風(fēng)、下地板回風(fēng)的垂直單向流氣流組織。對于ISO7～I(xiàn)SO8級(jí)(10000～100000級(jí))的潔凈室常采用上頂棚送風(fēng)、下側(cè)回風(fēng)口的非單向流氣流組織。
2、恒溫恒濕控制精度高
由于電子產(chǎn)品的制造工藝對溫、濕度變化極為敏感，所以在潔凈室工藝區(qū)域的空氣參數(shù)須嚴(yán)格控制在極小的范圍內(nèi)。潔凈空調(diào)系統(tǒng)目前普遍采用了控制靈活、性能可靠的直接數(shù)字控制系統(tǒng)，當(dāng)室內(nèi)空氣參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可通過DDC控制系統(tǒng)來自動(dòng)調(diào)節(jié)各閥門開大或關(guān)小。這樣就不至于使房間溫、濕度波動(dòng)太大，影響產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。
3、新風(fēng)量大，換氣次數(shù)高
在電子產(chǎn)品制造過程中需使用有毒的化學(xué)品，會(huì)產(chǎn)生有毒的廢氣，必須排出室外。為保持潔凈室內(nèi)正壓和滿足衛(wèi)生條件，必須補(bǔ)充大量新風(fēng)。為了保持高潔凈度，潔凈室應(yīng)有較高的換氣次數(shù)，同時(shí)室內(nèi)的空氣流速不能太大，一般在0.4m/s以下。
4、潔凈室空調(diào)冷負(fù)荷大但濕負(fù)荷很小，熱濕比值接近無限大
電子行業(yè)的潔凈室一般都置于建筑物的中部，雖然通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱量較小，但潔凈室內(nèi)工藝設(shè)備的發(fā)熱量相當(dāng)大，即全年需要排除室內(nèi)余熱量。潔凈室內(nèi)一般無散濕源，工作人員也是密封在防塵服中。為了減少靜電現(xiàn)象，空氣不能太干燥，這就要求空調(diào)系統(tǒng)處理室內(nèi)回風(fēng)時(shí)不能是減濕過程。
二、FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)

上圖所示是電子行業(yè)潔凈室目前較常用的FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)示意圖。大循環(huán)量的回風(fēng)的冷卻由排數(shù)少、迎面風(fēng)速低、水溫為12～17℃的換熱盤管承擔(dān)，回風(fēng)從回風(fēng)道到頂棚時(shí)經(jīng)換熱盤管除去濕熱。由于該換熱器的盤管溫度高于回風(fēng)的露點(diǎn)溫度，換熱器的表面沒有液體水析出，故稱其為干盤管。室外新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)機(jī)組、粗中效過濾、預(yù)熱、降焓、減濕、再熱、高效過濾后送入頂棚。模塊化小型FFU安裝在頂棚框架上，空氣由FFU的風(fēng)機(jī)加壓后經(jīng)過HEPA或ULPA過濾送入室內(nèi)。
FFU系統(tǒng)與其它方式相比有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、靈活性大，滿布率高
對IC工廠而言潔凈空調(diào)系統(tǒng)的靈活性是很重要的。如果車間內(nèi)潔凈度隨工藝變化而需作區(qū)域性調(diào)整時(shí)，可通過改變FFU風(fēng)量或置換盲板來改變局部地區(qū)的潔凈度。當(dāng)密集布滿時(shí)，滿布率可達(dá)85.5%。
2、FFU上部頂棚為負(fù)壓，可起負(fù)壓密封作用
頂棚內(nèi)呈負(fù)壓，潔凈室內(nèi)空氣壓力大于頂棚內(nèi)空間的壓力。如果FFU與支架密封處有縫隙，負(fù)壓使得未經(jīng)高效過濾的空氣不能進(jìn)入室內(nèi)，對保證潔凈室的潔凈度有利。
3、風(fēng)系統(tǒng)阻力小，出風(fēng)口風(fēng)速低
FFU的迎風(fēng)面積較大，空氣流動(dòng)阻力在50Pa左右；回風(fēng)道截面積大，回風(fēng)道阻力小于15Pa；多孔地板及隔柵等的阻力較小?；仫L(fēng)全部阻力(包括多孔地板、隔柵風(fēng)道)、FFU阻力及末級(jí)過濾器的阻力，總和小于250Pa。FFU出口風(fēng)速一般為0.38～0.45m/s。
4、單位風(fēng)量能耗低
采用FFU后不需要增設(shè)加壓風(fēng)機(jī)，不需專設(shè)機(jī)房，同時(shí)避免了送風(fēng)管路的阻力。當(dāng)FFU采用DC/EC(電子整流)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率可達(dá)75%～80%，每臺(tái)可根據(jù)過濾器壓降進(jìn)行調(diào)速控制以節(jié)約能耗。所以單位風(fēng)量的能耗一般比大型離心風(fēng)機(jī)的集中系統(tǒng)低。

FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程如上圖所示。室外新風(fēng)W經(jīng)新風(fēng)機(jī)組凈化、降溫、減濕、再熱處理后送入頂棚。為使?jié)崈羰业臏貪穸瓤刂频酶椒€(wěn)，通常將處理后的新風(fēng)調(diào)整到潔凈室的要求狀態(tài)N，由DDC實(shí)現(xiàn)凈化新風(fēng)的準(zhǔn)確控制。由于新風(fēng)機(jī)組采用了噴淋潔凈水的噴淋段和再熱段，所以L點(diǎn)應(yīng)是新風(fēng)機(jī)器露點(diǎn)，位于N點(diǎn)的垂直下方。經(jīng)過安裝在回風(fēng)道上的FFU處理后的H狀態(tài)回風(fēng)在頂棚內(nèi)與經(jīng)過新風(fēng)機(jī)組處理的新風(fēng)混合，形成0狀態(tài)的送風(fēng)，再由FFU加壓過濾送入潔凈室內(nèi)。送入室內(nèi)的潔凈空氣吸收顯熱后變?yōu)槭覂?nèi)狀態(tài)N，一部分由工藝設(shè)備的排風(fēng)裝置排到室外，另一部分再經(jīng)FFU處理后回用。整個(gè)空氣處理過程如下圖所示。

三、FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是確定換氣次數(shù)。由于按室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算得出的風(fēng)量一般與按室內(nèi)允許含塵濃度計(jì)算得出的總風(fēng)量不同，所以對應(yīng)于換氣次數(shù)也就有兩個(gè)不同的值。在設(shè)計(jì)FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算出這兩個(gè)換氣次數(shù)，然后取較大值。如果確定的換氣次數(shù)對于空調(diào)冷負(fù)荷來說有較多的富余量，則可由DDC調(diào)整FFU的進(jìn)水溫度和出風(fēng)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫、濕度參數(shù)的確定。
1、確定空氣處理過程中的各狀態(tài)點(diǎn)
W點(diǎn)為室外空氣狀態(tài)點(diǎn)，取決于工程所在地的氣象條件。工程設(shè)計(jì)時(shí)Δt₀可根據(jù)具體情況試算，一般情況下可在6～8℃范圍內(nèi)確定一個(gè)Δt₀初算值。根據(jù)Δt₀就可以確定送風(fēng)狀態(tài)O點(diǎn)。L點(diǎn)為新風(fēng)機(jī)組的機(jī)器零點(diǎn)。
2、根據(jù)潔凈室空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算總風(fēng)量和換氣次數(shù)
由空調(diào)冷負(fù)荷要求的總風(fēng)量為：

式中，L₁為空調(diào)冷負(fù)荷要求的總風(fēng)量（m3/h）；
    Q為潔凈室空調(diào)冷負(fù)荷（kW）；
    h_N為室內(nèi)空氣焓值（kJ/kg）；
    h_o為送風(fēng)焓值（kJ/kg）。
選用的FFU臺(tái)數(shù)為：

式中，A_FFU為FFU臺(tái)數(shù)（臺(tái)）；
    l_FFU為單臺(tái)FFU的風(fēng)量（m3/min）。
由于FFU電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱量較大，相當(dāng)于增加了室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，所以必須增加一部分風(fēng)量用于排除FFU產(chǎn)生的熱量。因此，在初步計(jì)算出通風(fēng)量和FFU臺(tái)數(shù)后，還要根據(jù)FFU產(chǎn)生的熱量用上式修正確定總風(fēng)量和FFU臺(tái)數(shù)。選定FFU的過濾器型號(hào)后，就可以從產(chǎn)品性能表中查到FFU對粒徑≥0.5um塵粒的計(jì)數(shù)總效率。
空調(diào)冷負(fù)荷要求的換氣次數(shù)為：

式中，n₁為空調(diào)冷負(fù)荷要求的換氣次數(shù)（次/h）；
    V為潔凈室體積（m3）。
3、根據(jù)新風(fēng)量選擇新風(fēng)機(jī)組
對于電子行業(yè)潔凈室來說，室內(nèi)日工作人員較少，一般可以根據(jù)正壓和補(bǔ)充排風(fēng)的要求確定新風(fēng)量，即：

式中，L_x為新風(fēng)量（m3/h）；
    L_P為工藝設(shè)備的排風(fēng)量（m3/h）。
新風(fēng)機(jī)組的制冷量為：

式中，Q_X為新風(fēng)機(jī)組的制冷量（kW）；
    h_W為室外空氣焓值（kJ/kg）；
    h_L為新風(fēng)機(jī)組的機(jī)器露點(diǎn)焓值（kJ/kg）。
根據(jù)計(jì)算得出的新風(fēng)量和負(fù)荷選擇新風(fēng)機(jī)組，并確定新風(fēng)機(jī)組的初效、中效、高效濾網(wǎng)的過濾效率。
4、根據(jù)回風(fēng)風(fēng)量計(jì)算FFU的負(fù)荷
送風(fēng)量減去新風(fēng)量即是回風(fēng)量，由此得到回風(fēng)的比例，然后確定回風(fēng)經(jīng)過FFU的狀態(tài)點(diǎn)H，回風(fēng)比與其它狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)的關(guān)系式為：

式中，S為循環(huán)風(fēng)（回風(fēng)）的比例；
    h_H為經(jīng)過FFU處理后的空氣焓值（kJ/kg）。
FFU的負(fù)荷為Q_g=L_h（h_N-h_H）*1.2/3600
式中，Q_g為FFU的負(fù)荷（kW）；
    L_h為潔凈室的回風(fēng)量（m3 /h）。
根據(jù)FFU的負(fù)荷和潔凈室的回風(fēng)量選擇FFU的型號(hào)、臺(tái)數(shù)，并進(jìn)一步算出FFU的風(fēng)壓損失、水量、冷量、回水溫度。FFU的進(jìn)水溫度一般高于室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)N的露點(diǎn)溫度。
5、室內(nèi)人員發(fā)塵量計(jì)算
室內(nèi)發(fā)塵源主要包括人和建筑表面、設(shè)備表面以及工藝過程。潔凈室內(nèi)的灰塵主要來自于人，一般占總量的80%～90%，室內(nèi)人員的發(fā)塵量可用下式計(jì)算：

式中，G為室內(nèi)人員的發(fā)塵量［pc/（m3.min）］；
    q為室內(nèi)人員密度（人/m3）；
    β為勞動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)，一般為5，強(qiáng)度高為7，強(qiáng)度低為3。
6、FFU的送風(fēng)含塵濃度
確定了FFU的過濾效率和新風(fēng)機(jī)組的過濾效率后，可由下式計(jì)算FFU的送風(fēng)含塵濃度。

式中，N_s為FFU的送風(fēng)含塵濃度（pc/L）；
    S為循環(huán)風(fēng)（回風(fēng)）的比例；
    α_FFU 為FFU對粒徑≥0.5um塵粒的計(jì)數(shù)總效率；
    α_c為新風(fēng)機(jī)組粗效空氣過濾器對粒徑≥0.5um塵粒的計(jì)數(shù)總效率；
    α_z為新風(fēng)機(jī)組中效空氣過濾器對粒徑≥0.5um塵粒的計(jì)數(shù)總效率；
    α_m為新風(fēng)機(jī)組末級(jí)空氣過濾器對粒徑≥0.5um塵粒的計(jì)數(shù)總效率；
    N_r為回風(fēng)濃度（pc/L），工程設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可采用室內(nèi)平均含塵濃度N；
    M為大氣塵濃度（pc/L）。
7、根據(jù)潔凈室含塵濃度計(jì)算換氣次數(shù)
潔凈室的換氣次數(shù)可根據(jù)其含塵濃度采用下式計(jì)算：

式中，n_c為潔凈室含塵濃度計(jì)算的換氣次數(shù)（次/h）；
    N為潔凈室要求達(dá)到的含塵濃度（pc/L）；
    Ψ為潔凈室不*分布系數(shù)。
比較n_c和n₁，取其中大值作為確定的換氣次數(shù)。如果選用了n_c，還要重新確定FFU的臺(tái)數(shù)。
潔凈室不*分布系數(shù)（頂送風(fēng)口）