MAU FFU DC 系統即是組合式新風機組（Make-up Air Unit） 風機過濾器單元（Fan FilterUnit） 幹盤管（Dry coil）系統。最常見的形式如圖1 所示。

圖1 MAU FFU DC系統圖

由于其具有溫度分區域控制、布局靈活、FFU負壓密封、節約回風輸送能等特點，十分适合電子廠房熱濕比大（熱負荷極大、而散熱量小）、回風量大、大面積淨化的特點，因而廣泛應用在電子潔淨廠房設計中。在實際設計、工程安裝過程中，筆者接觸這類系統也不少，發現目前很多類似項目在設計工程中缺乏明确的依據、數據作為參考（規範沒有詳細的規定及要求），甚至很多項目存在設計與規範有抵觸的現象。因此，有必要對一些問題做進一步探讨。

1 FFU靜壓箱内壓力問題

1.1 負壓形成的主要因素

FFU上部靜壓箱相對于室内為負壓，可起到負壓密封的作用。這也是FFU 系統的一個公認的優點。當然在MAU FFU DC 亦是如此。

但是，一般工程項目中FFU靜壓箱相對于室外亦是負壓（ 為此筆者曾做過測試）。特别是MAU FFU DC系統中FFU靜壓箱内，由于回風經過幹盤管，存在較大風壓損失（有資料或者普遍認為30 Pa ~50 Pa，第2節将做具體分析）；在保證室内一定正壓值的情況下（如按照規範潔淨區與非潔淨區不小于10 Pa）勢必造成FFU 靜壓箱内相對于室外成負壓。例如：若潔淨室内保證 10 Pa（相對室外非潔淨區），回風孔闆和回風夾道風壓損失5 Pa，若幹盤管風壓損失為40 Pa，則可知靜壓箱内壓力為- 35 Pa（相對室外非潔淨區）。

因此，我們可得到一個結論，同時也有一個問題。第一，造成靜壓箱内負壓的主要原因是幹盤管的風壓損失（回風夾道和孔闆阻力損失相對小得多）。第二，靜壓箱内（相對室外非潔淨區）負壓是否合理？

1.2 對靜壓箱内負壓的讨論

FFU上部靜壓箱相對于室内為負壓，可起到負壓密封的作用，這對保證潔淨區内的潔淨度無疑是起積極作用的。但是相對于室外非潔淨區（一般是技術夾層）為負壓，必然導緻室外空氣直接洩漏到靜壓箱内，影響FFU過濾器使用壽命，這無疑是有害的或者叫做不利因素。

這種情況，其實就相當于将FFU 置于負壓段（相對室外非潔淨區）。這與GB 50073-2001《潔淨廠房設計規範》條款有所沖突。

其一，第6.4.1 條規定中效（高中效）空氣過濾器宜集中設置在空調系統的正壓段，其原因是因為考慮到負壓段易漏氣（見條文說明）；何況FFU内一般都是高效或者超高效過濾器。其二，MAU FFU DC 系統新風，都是經過高效過濾器過濾後與潔淨回風在靜壓箱内混合，說明靜壓箱内仍然是潔淨區，至少是準潔淨區（這個可以通過計算可知）。第6.2.2要求，不同等級的潔淨室以及潔淨區與非潔淨區之間的壓差，應不小于5 Pa，潔淨區與室外的壓差，應不小于10 Pa。

在工程設計中，必須從經濟性（包括造價與運行）、先進性（技術方面）、節能等多方面加以綜合比較，才能得出合理與否。不能單純從某一方面去看，大多數設計工程設計中規範在選擇技術手段、确定某個參數的時候都是遵循這個原則的，因此，FFU靜壓箱内相對于室外成一定的負壓具有合理的（見下面具體的計算分析），這也與工程設計指導思想是一緻的。問題關鍵是如何确定這個負壓值？我們暫且稱為經濟值，這個值的合理性、經濟性才是我們最關心的。

下面先舉一個具體的例子。某項目采用MAU FFU DC系統，其中一個房間的參數如表1所列，房間空調設備布局如圖2所示。

很明顯如果遵照規範，FFU上部靜壓箱相對于室外不能為負壓，而且還應該保證應不小于10 Pa的正壓。

假定潔淨室内為15 P a （相對室外非潔淨區），反推一下，要保證靜壓箱内為10 Pa（相對室外），則回風幹盤管、回風夾道、地格栅風壓損失之和必須小于等于5 Pa。若先不考慮回風夾道及地格栅損失，僅以幹盤管阻力損失為5 Pa計算（計算方法見本文第2節），得出迎面風速約為0 . 3 4kg/(m2.s)，按此風速，從新選擇幹盤管，則至少需要13台相同型号的幹盤管,是原設計的3倍多。而要保證如此小的壓力損失，地格栅（回風有效）面積、回風夾道面積也必然大大增加。

從上例看出，如果依照規範保持靜壓箱内正壓，這種情況必然會造成初投資極大增加，淨化面積減少（回風夾道增加），使得MAU FFU DC系統造價更加昂貴，也不利于MAU FFU DC系統的推廣使用，因此這是十分不合理的。

規範第6.4.1 條規定條文說明，因為考慮到負壓段易漏氣，影響過濾器使用壽命。一般國内潔淨室空調系統設計中，以初、中、高效過濾器配置的系統，使用壽命也僅在1~3 年。因此，如果所漏入靜壓内風量，使FFU過濾器使用壽命能在正常設計壽命範圍内，筆者認為這個洩漏風量就是可以接受的。在1.3節将具體做詳細計算分析。

既然如此，筆者認為，此處壓差值的設定可不執行《規範》規定；或者說規範應根據不同系統形式，在此做出調整或更為詳細合理的規定。

這裡還必須說明，上述例子，在不增加DC 數量的情況下，通過提高室内的壓力設定值，依然可以保證FFU靜壓箱内相對室外為正壓值。例如，若潔淨室内保證 45 Pa（相對室外非潔淨區），回風孔闆和回風夾道風壓損失5 Pa，若幹盤管風壓損失為30 Pa，則可知靜壓箱内壓力為 10 Pa（相對室外非潔淨區）。

但是，這樣一來有3 個問題：第一，這樣必然使得新風量大大增加，新風表冷量和輸送能都要增加。顯然MAU FFU DC 系統失去了其優點之一。第二，潔淨室壓差過大也影響到門的開啟，一般設置為小于50 Pa。第三，若一個淨化區域存在幾個不同等級潔淨區，按照上述，最低級别相對非潔淨區壓差就應該保持在 45 Pa，則其它高級别區域則應該按照規範以5 Pa的梯度往上遞增。顯然這使得第一、二條的問題更加嚴重。

因此，筆者在以下計算分析中，暫未從提高潔淨室相對壓差考慮幹盤管風阻的設置問題。實際工程中也沒有遇見這種做法，但是，這可以作為一個保留手段，值得廣大設計人員去思考。

1.3 合理性、經濟性值

根據上面的思想，下面我們從理論上試計算FFU 靜壓箱在不同壓力時FFU 的理論使用壽命。

FFU使用壽命，即是FFU内高效過濾器使用壽命，可以采用如下公式計算：

式中：T 為過濾器使用壽命，d；P為過濾器容塵，量g；N1為過濾器前空氣的含塵濃度，mg/m3；Q為過濾器的風量，m3/h；t 為過濾器一天的工作時間，h ；η為計算過濾器的計重效率。其中：

N1= M(1-S)(1- ηn) NrS(1- ηr) （2）

式中：M 為大氣含塵濃度，mg/m3；S為循環風比例；Nr為回風濃度，對于濃度最高的10 萬級潔淨室，也不會超過0.001 mg/m3~0.01 mg/m3；ηn為過濾器前的新風通路上的過濾器計重效率；ηr為過濾器前的回風通路上的過濾器計重效率。

對于不同的系統，ηn和ηr是不同的N1也不同。對于MAU FFU DC系統而言（典型形式如圖1所示），過濾器前空氣的含塵濃度應包括3 個部分：一是由回風帶入部分，二是由新風帶入部分，三是由于 FFU 靜壓箱相對于室外為負壓，外界空氣直接漏入部分。因此，可以表達為：

N1= M（1-S）（1- ηn） NrS(1- ηr) MSl （3）

根據S 的定義，我們可以把Sl叫做漏風比例；漏風占總風量的比值。

由于MAU FFU DC系統新風通路上裝有高效過濾器，一般對于高效過濾器可認為η≈ 1，因此ηn = 1 ，式（3）可以寫成：

N1= NrS（1- ηr） MSl （4）

（4）式即MAU FFU DC 系統，FFU 靜壓箱内空氣的含塵濃度計算式。

FFU靜壓箱漏風量的計算，一般有換氣次數法和縫隙法兩種計算方法[4]。采用縫隙法計算滲透風量，既考慮了潔淨室維護結構的氣密性，又考慮了室内維持不同壓差值所需要的正壓風量，因而比較準确可靠。其次，FFU靜壓箱一般都是由保準寬度淨化彩鋼闆構成，其縫隙長度可以比較準确的計算出。因此，可以采用縫隙法計算FFU靜壓箱漏風量。

對于不同壓差及不同材料縫隙的漏風量[4]給出了實驗值，可按照表2選取。

下面仍然以圖2所示房間為例，計算FFU靜壓箱不同負壓值情況下，FFU 過濾器使用壽命。

① FFU 靜壓箱縫隙長度的計算。注意，這裡縫隙長度隻能計算靜壓箱與非潔淨區直接接觸的部分，不包括與潔淨室直接接觸部分。如圖2，其靜壓箱頂闆采用彩鋼闆為：寬1.150 m，長度為3 m。頂闆豎向接縫為12 條，每條長度6.2 m，橫向接縫7 條，每條長度為32.6 m，則靜壓箱頂面接縫長度為302.6 m。靜壓箱高度為2 m，同樣采用1.15 m 寬彩鋼闆，其接縫長度為204 m。靜壓箱接縫總長506.6 m。

一般潔淨室所采用彩鋼闆寬度均為1.15 m，受強度影響，每塊闆子一般也不超過4 m，因此本例計算結果具有普遍性，其數據可作為參考。

② FFU靜壓箱漏風量的計算。由表2及①節所得出接縫長度，計算結果見表3。

③ FFU 過濾器使用壽命計算。新風（室外大氣）計重濃度一般取值M = 0.3 mg/m3，Nr取 0.005mg /m3 [ 3 ]，由公式（1）及（4）可計算，其結果如表4 所列。

④ 結果分析。由表4計算結果可以看出，當FFU 靜壓箱負壓值大于等于20 Pa 時，FFU 過濾器使用壽命已經不足2年，因此，單從FFU 使用壽命看，筆者認為靜壓箱負壓值最好控制在小于等于20 Pa 範圍内。當負壓值在這個範圍内時，可認為FFU使用壽命理論上能達到正常值（一般國内潔淨室空調系統設計中，以初、中、高效過濾器配置的系統，使用壽命也僅在1~3 年），因此筆者認為這時的負壓值是合理的。

2 幹盤管選擇

由1.1 已知道，幹盤管是造成FFU 靜壓箱負壓（相對室外非潔淨區）的主要因素，而負壓值大小決定了FFU過濾器使用壽命及幹盤管面積大小。通過上述分析，FFU靜壓箱負壓值需控制在小于等于20 Pa 範圍内。此時在保證FFU 過濾器使用壽命下，幹盤管面積最小（即投資最少）。

空氣流動阻力與表面式空氣加熱器的型式、結構和空氣質量流速等因素有關，通常由實驗确定其經驗公式。

式中：C、y 分别為與表面式空氣加熱器結構有關的實驗數據；v ρ為管外空氣質量流速kg/(m2.s) ；vρ =G/f；G 為空氣質量流量kg/s；F為表面式空氣加熱器通風的有效面積，m2。

國産部分表面式空氣加熱器的阻力計算公式可由參考文獻表3.1-7計算。

以B 型或U- Ⅱ表冷為例，幹工況時空氣壓力失計算為：

若潔淨室内為10 Pa（相對室外非潔淨區），使FFU 靜壓箱負壓值控制在小于等于20 Pa，則幹盤管空氣阻力損失應小于等于30 Pa。

由式（6）反算可得到幹盤管最大允許流速為：0.97 kg/(m2.s)。仍以此流速為1.2 例子計算選擇幹盤管，僅需要6 台同型号的幹盤管（即隻比原來多2 台）。從增加投資來看，遠遠小于1.2 計算結果，因此是合理的。在保證FFU過濾器正常使用壽命前提下，幹盤管風速控制在0.97 kg/(m2.s)附近是經濟、合理的。

因而，值得引起注意的是：一般認為，在空調工程設計中，空氣的質量流速通常取為6~ 10kg/(m2.s)。通過上述分析計算，此值不能用于MAU FFU DC 系統幹盤管的選型計算。

3 結論

（1）在MAU FFU DC 系統中，造成FFU 靜壓箱内負壓（相對于非潔淨區大氣）的主要原因是幹盤管的風壓損失。在設計過程中，合理确定FFU靜壓箱相對壓力值，影響到FFU過濾器壽命及系統造價。

（2）本文通過計算分析，FFU 靜壓箱負壓值控制在小于等于20 Pa 範圍内，可在保證FFU 正常使用壽命前提下，最大程度節約DC 數量，可以作為工程設計參考。

（3）對于FFU 靜壓箱成内負壓與規範有相抵觸的情況，通過理論計算分析，筆者認為，此處可不執行《規範》規定。也希望規範在下次規範的修訂時，能根據不同系統形式，在此做出調整或更為詳細合理的規定。

（4）工程設計過程中，在選擇幹盤管時，千萬不能忽略幹盤管的風阻。

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