根据2006年建设部归口工业产品行业标准制订、修订计划,《风机过滤器机组》(FFU)已经立项,由中国建筑科学研究院空调所为主编单位。标准主编人按照进度要求,启动标准编制工作。
一、 编制背景:
FFU是FAN FILTER UNIT的缩写,中文称作“风机过滤器机组”,也就是将风机和高效过滤器(或超高效过滤器)组合在一起构成自身能提供动力的末端净化设备,过去在洁净工程中常用的带风机的高效过滤器的送风口,自净器,层流罩等都是FFU的一种。现在所说的FFU是具有标准模数尺寸,能按模数组合起来实现1级、10级、1000级等不同级别的洁净室的净化单元设备。目前,国内、外常用的模数有1200×600mm(4英尺×2英尺)、1200×900mm(4英尺×3英尺)、1200×1200mm(4英尺×4英尺)、其厚度多在250-400mm。作为洁净室的末端化设备FFU在市场上出现只是近十年的事情,早期在日本、韩国和我国台湾用的较多,伴随着国内大规模电子工厂的发展(芯片、集成电路、液晶、等离子、硬盘、光纤等),目前在国内工程上,采用也越来越多,发展速度越来越快,不仅在大面积高净化级别的单向流洁净室中得以采用,而且在大面积单向流和非单向流组合的洁净室中也得以采用,不仅在电子工业洁净室中广泛采用,在其他各种用途的洁净室中也有应用。FFU具有灵活性好、适应工艺变更能力强、负压密封,节省空调机房面积等优点。尤其是对于工艺变更的适应性,FFU更有其优越性。当工艺发展需要提高洁净级别时,采取增加FFU的数量就可达到提高洁净度的目的。不仅方便又不影响生产的正常进行。因此得到广大用户的认同。但FFU也存在投资高,运行费用高,噪声偏大等不足。目前国内高端FFU产品基本由进口、合资品牌垄断,我国缺乏自己品牌的高端产品。
而且,作为一个产品,虽然有业内统一的模数、规格等,但国内外的文献中均没有产品标准文件。对于产品的关键参数(如风量、风速均匀度、压头、噪声、振动、功率)的检测方法不统一,所以无法在统一的标准下衡量各FFU产品的标准质量。
本标准的编写将立足于现有产品(国外、合资、国内),以净化理论为基础,借鉴国内外行业标准的制订方法,认真分析和总结,统一认识,最后形成统一的产品行业标准,填补国内该产品的行业标准空白,从而规范该产品的设计和制作。该产品的标准的最终形成,必将会有利于规范市场,推动风机过滤器机组这一行业产品向着健康方向发展。
二、技术难点、重点:
风机过滤器机组的技术要求,风量、噪声的检验方法。
各风机过滤器机组生产厂家均有自己的技术要求,但缺乏统一的标准,即各性能参数必须达到什么样的要求,才能算合格的产品,而这些参数的试验确定,不能是各厂家自己说了算,必须在统一的方法下,检测出来的数据才可以统一衡量比较。什么样的技术要求,能兼顾外资、合资和国内产品,什么样的方法科学、准确、实用,能为各厂家采用,须进行大量的比较、实验,这些是本标准的难点、重点,尤其是没有很多可供参考的标准的情况下。
三、主要编制内容:
主要技术内容:风机过滤器机组的定义、分类、性能要求,材料要求,外形要求,生产环境,产品质量以及检验要求等要求。
四、编制大纲
1.前言
1.1背景。
1.2参考的国外文献及标准
1.3起草单位及人员
2.范围
本标准规定了风机过滤器机组的定义、产品的分类与标记、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和储存等。
3.规范性引用文件
JGJ 71 洁净室施工及验收规范
GB 191 包装储运图示标志
GB/T 1184 形状和位置公差 未注公差值
GB 13554 高效空气过滤器
GB 6168 层流洁净工作台检验标准
GB/T1236 工业通风机 用标准化风道进行性能试验
4.术语和定义
4.1风机过滤器机组
4.2 高效过滤器
4.3超高效过滤器
4.4余压
5.分类与标记
6.要求
6.1外观、材料、工艺要求
6.2性能要求
6.3生产环境要求
7.试验方法
7.1一般要求
7.2试验仪器
7.3试验方法
8.检验规则
8.1出厂检验
8.2型式检验
9.包装、运输、储存
10.1包装
10.2随机文件与附件
10.3运输
10.4储存
10.附录
五、 与有关法律法规、规范标准的协调情况
我国还无该产品的标准和规范。我国目前正在编制国家标准《电子工厂洁净厂房设计规范》中对风机过滤器机组的设置要求,做了简单规定。
六、 拟采用国外先进标准的编号和名称
1.美国IEST-RP-CC002.2 Contamination Control Division Recommended Practice 002.2
2.ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environments
七、 现有工作基础
1、编制有关的规范标准:
主编单位是我国最早开展空气净化技术研究和工程应用的单位之一,有多部专著详细介绍空气洁净技术应用。主编单位同时也是《医院洁净手术部建筑技术规范》、《生物安全洁净室建筑技术规范》、《洁净室施工验收规范》、《疾病预防控制机构建设规范》、《高效空气过滤器》、《高效空气过滤器性能试验方法 透过率和阻力》《一般通风用空气过滤器》等标准规范的主编单位,《综合医院建筑设计规范》、《传染病医院建筑设计规范》的参编单位。
2、风机过滤器机组理论研究和应用:
⑴. 在编国家标准《电子工厂洁净厂房设计规范》对风机过滤器机组的设置规定是:
1 根据空气洁净度等级和送风量合理选用;
2 按洁净室内生产工艺对气流流型的要求,合理布置;
3 振动及终阻力时,其迭加噪声应满足生产工艺对气流流型的要求,合理布置;
4 送风量应能调节;
5 应便于安装、维修及过滤器更换。满布时(或布置率较高时)其外壳强度应满足检修要求。
⑵. 风机过滤器机组的构成和原理:
FFU就是将风机和过滤器(高效过滤器(HEPA)或超高效过滤器(ULPA))组合在一起构成自身能提供动力的末端净化设备。FFU一般由以下四部分组成:风机、过滤器、机壳、电器控制元件,最多由以下几部分组成(按从上到下、从内到外的顺序),视不同厂家组成部分可能有所减少。1、初效过滤器, 2、外壳体, 3、风管连接部件, 4、电机, 5、叶,轮6、气流均衡装置, 7、高效过滤器,8、金属防护网,9、刀缘,10、控制元件。通俗地讲,就是带高效过滤器的风机箱。
⑶. 风机过滤器机组起源和特点:
早在二十世纪六十年代,第一个层流室的建立就已经开始出现FFU的应用了。FFU最早出现于一些有高洁净度(≥100级 联邦标准209E)要求的改造项目当中,用来解决以下三方面的问题:
第一、洁净室吊顶空间不够
在一些有高洁净度要求的场合,洁净室吊顶上部的送风静压箱有一个很大的作用就是来平衡洁净室的横断面上的压力,但是当使用FFU的时侯,洁净室的吊顶被分成了若干模块,我们可以通过调节每个模块(即FFU)来满足吊顶上部送风静压箱的压力平衡的要求,从而大大降低了对该静压箱高度的要求。在一些改造项目当中,当受层高限制时,FFU有效地解决了这一问题。
第二、洁净室静压不足
在一些改造项目中,由于条件限制,使得送风阻力很大,单独用空调机组的送风压力来克服有困难,由于FFU自带动力,可以很好地解决这一问题。
第三、空调机房面积不够
有一些改造项目,由于空调机房面积较小,不可能容纳大的空调机组,此时,用FFU的自带动力来弥补这一缺陷,从而可以减小使用的空调机组。这一优势也被应用到一些洁净度要求较低(如 1000级 10000级 联邦标准209E)的场合。
FFU具有以下特点:
第一、灵活性。
因为FFU是自带动力的,它不受区域的限制。在一个偌大的洁净厂房里,可根据需要,分区控制。而且,随着半导体生产工艺的变化,厂房布局必然要作相应调整,FFU的灵活性使得这样的调整变得轻松,而且不会带来二次投资。
第二、可再利用性。
从理论上讲,一时不用的FFU设备,可以拆下来,密封好,妥善保管,留待下次使用。
第三、负压通风。
这是FFU的独特特点。由于它本身能够提供静压,使得送风静压箱相对于洁静厂房负压。这样,静压箱内的颗粒就不会受到压力的作用泄漏到洁净区里,使得密封变得很简单而且安全。
四、缩短建设周期。
使用FFU省掉了风管的制作和安装,因为风管在洁净工程中,占掉很大的建设周期,任何一个投资者都希望投资能尽快带来收益,选用FFU成为了一种可能。
第五、减少运行成本。虽然在选用FFU时,初期投资要比使用风管通风高,但它在后期运行中,突出的表现出灵活、维护简单等特点。
⑷. 风机过滤器机组存在的问题:
第一、噪声问题。
最早,FFU单台噪声在60dB(A)以上,上千台迭加在一起噪声很大。
第二、压力平衡。
在很大的静压箱里,每一个不同角落的风机是否能得到均衡的压力,这在当时也是不能够得到保证的。另外,一些产品机外余压不足,造成风速偏小。
第三、使用寿命问题。
FFU本身造价就比较高,如果它的电机寿命不能保证的话,更换又会带来附加投资。这些都是造成当时的企业不选择使用FFU的主要原因。对于高效过滤器的更换也一直是比较复杂的问题。
第四、控制问题。
对于几千台FFU的控制,十分复杂,需要对单台FFU的状态,能耗,调速均需监控。
第五、能耗问题。
如果单台FFU的能耗能下降,对于几千台的大规模电子厂,能节省大量能源。
随着技术的提高,一些问题得到解决,首先是噪声问题得到了控制,大规模的FFU洁净厂房都可以把噪声控制在65dB(A)以下,这符合工业厂房的标准。其次随着自动控制的发展,监测和调节各个角落的静压也变得容易起来。最后电机的寿命随着技术的提高也得到了质的飞跃,能耗下降。现在,随着半导体电子技术的发展,越来越密集的集成电路也要求越来越高的洁净等级。
⑸. 目前风机过滤器机组的性能特性:
国内研究文献对部分FFU产品的试验数据:
第一、FFU机组内的高效过滤器的初阻力均不相同,大约在120—150Pa之间。
第二、当高效过滤器为初阻力,且保证FFU送风断面风速为0.35m/s时,不同FFU的机外余压均在100Pa左右,有的高达130Pa。
当FFU送风断面风速为0.45m/s时,各机组的机外余压,都能在60Pa以上。
当FFU送风断面风速为0.45m/s时,被测的FFU的机外余压都是足以克服循环通道上的阻力。
第三、FFU的声压级噪声大多在57dB(A)~59dB(A)之间。比较好的品牌其噪声在54dB(A)。
第四、各不同品牌的FFU的能耗大多在160~180W,只有个别品牌的能耗大,高达350W是一般能耗的一倍。