引言

MAU+FFU+DC系統(tǒng)即是組合式新風(fēng)機(jī)組（Make-up Air Unit）+ 風(fēng)機(jī)過濾器單元（Fan Filter Unit）+ 干盤管（Dry coil）系統(tǒng)。

最常見的形式如圖1 所示。

圖1 MAU+FFU+DC系統(tǒng)圖

? ??由于其具有溫度分區(qū)域控制、布局靈活、FFU負(fù)壓密封、節(jié)約回風(fēng)輸送能等特點，十分適合電子廠房熱濕比大（熱負(fù)荷極大、而散熱量?。?、回風(fēng)量大、大面積凈化的特點，因而廣泛應(yīng)用在電子潔凈廠房設(shè)計中。

? ??在實際設(shè)計、工程安裝過程中，筆者接觸這類系統(tǒng)也不少，發(fā)現(xiàn)目前很多類似項目在設(shè)計工程中缺乏明確的依據(jù)、數(shù)據(jù)作為參考（規(guī)范沒有詳細(xì)的規(guī)定及要求），甚至很多項目存在設(shè)計與規(guī)范有抵觸的現(xiàn)象。

? ? 因此，有必要對一些問題做進(jìn)一步探討。

1 FFU靜壓箱內(nèi)壓力問題

1.1?負(fù)壓形成的主要因素

? ? FFU上部靜壓箱相對于室內(nèi)為負(fù)壓，可起到負(fù)壓密封的作用。這也是FFU系統(tǒng)的一個公認(rèn)的優(yōu)點。當(dāng)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(fù)壓（為此筆者曾做過測試）。特別是MAU+FFU+DC系統(tǒng)中FFU靜壓箱內(nèi)，由于回風(fēng)經(jīng)過干盤管，存在較大風(fēng)壓損失（有資料或者普遍認(rèn)為30Pa ~50Pa，第2 節(jié)將做具體分析）；在保證室內(nèi)一定正壓值的情況下（如按照規(guī)范潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)不小于10Pa）勢必造成FFU 靜壓箱內(nèi)相對于室外成負(fù)壓。

? ? 例如：若潔凈室內(nèi)保證+10Pa（相對室外非潔凈區(qū)），回風(fēng)孔板和回風(fēng)夾道風(fēng)壓損失5Pa，若干盤管風(fēng)壓損失為40Pa，則可知靜壓箱內(nèi)壓力為-35Pa（相對室外非潔凈區(qū)）。

? ??因此，我們可得到一個結(jié)論，同時也有一個問題。

? ? 第一，造成靜壓箱內(nèi)負(fù)壓的主要原因是干盤管的風(fēng)壓損失（回風(fēng)夾道和孔板阻力損失相對小得多）。

? ? 第二，靜壓箱內(nèi)（相對室外非潔凈區(qū)）負(fù)壓是否合理？

1.2?對靜壓箱內(nèi)負(fù)壓的討論

? ??FFU上部靜壓箱相對于室內(nèi)為負(fù)壓，可起到負(fù)壓密封的作用，這對保證潔凈區(qū)內(nèi)的潔凈度無疑是起積極作用的。

? ? 但是相對于室外非潔凈區(qū)（一般是技術(shù)夾層）為負(fù)壓，必然導(dǎo)致室外空氣直接泄漏到靜壓箱內(nèi)，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(dāng)于將FFU 置于負(fù)壓段（相對室外非潔凈區(qū)）。這與GB50073《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》條款有所沖突。

? ??其一，第6.4.1條規(guī)定中效（高中效）空氣過濾器宜集中設(shè)置在空調(diào)系統(tǒng)的正壓段，其原因是因為考慮到負(fù)壓段易漏氣（見條文說明）；何況FFU內(nèi)一般都是高效或者超高效過濾器。

? ? 其二，MAU+FFU+DC系統(tǒng)新風(fēng)，都是經(jīng)過高效過濾器過濾后與潔凈回風(fēng)在靜壓箱內(nèi)混合，說明靜壓箱內(nèi)仍然是潔凈區(qū)，至少是準(zhǔn)潔凈區(qū)（這個可以通過計算可知）。第6.2.2要求，不同等級的潔凈室以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的壓差，應(yīng)不小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差，應(yīng)不小于10Pa。

? ??在工程設(shè)計中，必須從經(jīng)濟(jì)性（包括造價與運(yùn)行）、先進(jìn)性（技術(shù)方面）、節(jié)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(shù)設(shè)計工程設(shè)計中規(guī)范在選擇技術(shù)手段、確定某個參數(shù)的時候都是遵循這個原則的，因此，F(xiàn)FU靜壓箱內(nèi)相對于室外成一定的負(fù)壓具有合理的（見下面具體的計算分析），這也與工程設(shè)計指導(dǎo)思想是一致的。

? ??問題關(guān)鍵是如何確定這個負(fù)壓值？

? ??我們暫且稱為經(jīng)濟(jì)值，這個值的合理性、經(jīng)濟(jì)性才是我們最關(guān)心的。

? ??下面先舉一個具體的例子。某項目采用MAU+FFU+DC系統(tǒng)，其中一個房間的參數(shù)如表1所列，房間空調(diào)設(shè)備布局如圖2 所示。

? ? 很明顯如果遵照規(guī)范，F(xiàn)FU上部靜壓箱相對于室外不能為負(fù)壓，而且還應(yīng)該保證應(yīng)不小于10 Pa的正壓。

? ??假定潔凈室內(nèi)為15Pa （相對室外非潔凈區(qū)），反推一下，要保證靜壓箱內(nèi)為10 Pa（相對室外），則回風(fēng)干盤管、回風(fēng)夾道、地格柵風(fēng)壓損失之和必須小于等于5Pa。若先不考慮回風(fēng)夾道及地格柵損失，僅以干盤管阻力損失為5Pa計算（計算方法見本文第2節(jié)），得出迎面風(fēng)速約為0.34kg/(m2.s)，按此風(fēng)速，從新選擇干盤管，則至少需要13臺相同型號的干盤管,是原設(shè)計的3倍多。而要保證如此小的壓力損失，地格柵（回風(fēng)有效）面積、回風(fēng)夾道面積也必然大大增加。

? ??從上例看出，如果依照規(guī)范保持靜壓箱內(nèi)正壓，這種情況必然會造成初投資極大增加，凈化面積減少（回風(fēng)夾道增加），使得MAU+FFU+DC系統(tǒng)造價更加昂貴，也不利于MAU+FFU+DC系統(tǒng)的推廣使用，因此這是十分不合理的。

? ??規(guī)范第6.4.1條規(guī)定條文說明，因為考慮到負(fù)壓段易漏氣，影響過濾器使用壽命。一般國內(nèi)潔凈室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，以初、中、高效過濾器配置的系統(tǒng)，使用壽命也僅在1~3年。因此，如果所漏入靜壓內(nèi)風(fēng)量，使FFU過濾器使用壽命能在正常設(shè)計壽命范圍內(nèi)，筆者認(rèn)為這個泄漏風(fēng)量就是可以接受的。在1.3節(jié)將具體做詳細(xì)計算分析。

? ??既然如此，筆者認(rèn)為，此處壓差值的設(shè)定可不執(zhí)行《規(guī)范》規(guī)定；或者說規(guī)范應(yīng)根據(jù)不同系統(tǒng)形式，在此做出調(diào)整或更為詳細(xì)合理的規(guī)定。

? ? 這里還必須說明，上述例子，在不增加DC 數(shù)量的情況下，通過提高室內(nèi)的壓力設(shè)定值，依然可以保證FFU靜壓箱內(nèi)相對室外為正壓值。例如，若潔凈室內(nèi)保證+45Pa（相對室外非潔凈區(qū)），回風(fēng)孔板和回風(fēng)夾道風(fēng)壓損失5Pa，若干盤管風(fēng)壓損失為30Pa，則可知靜壓箱內(nèi)壓力為+10Pa（相對室外非潔凈區(qū)）。

? ? 但是，這樣一來有3 個問題：第一，這樣必然使得新風(fēng)量大大增加，新風(fēng)表冷量和輸送能都要增加。顯然MAU+FFU+DC 系統(tǒng)失去了其優(yōu)點之一。第二，潔凈室壓差過大也影響到門的開啟，一般設(shè)置為小于50Pa。第三，若一個凈化區(qū)域存在幾個不同等級潔凈區(qū)，按照上述，最低級別相對非潔凈區(qū)壓差就應(yīng)該保持在+45Pa，則其它高級別區(qū)域則應(yīng)該按照規(guī)范以5Pa的梯度往上遞增。顯然這使得第一、二條的問題更加嚴(yán)重。

? ??因此，筆者在以下計算分析中，暫未從提高潔凈室相對壓差考慮干盤管風(fēng)阻的設(shè)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(shè)計人員去思考。

1.3?合理性、經(jīng)濟(jì)性值

? ??根據(jù)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內(nèi)高效過濾器使用壽命，可以采用如下公式計算：

（1）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(fēng)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(huán)風(fēng)比例；Nr為回風(fēng)濃度，對于濃度最高的10 萬級潔凈室，也不會超過0.001 mg/m3~0.01 mg/m3；ηn為過濾器前的新風(fēng)通路上的過濾器計重效率；ηr為過濾器前的回風(fēng)通路上的過濾器計重效率。

? ? 對于不同的系統(tǒng)，ηn和ηr是不同的，N1也不同。對于MAU+FFU+DC系統(tǒng)而言（典型形式如圖1 所示），過濾器前空氣的含塵濃度應(yīng)包括3 個部分：

一是由回風(fēng)帶入部分，

二是由新風(fēng)帶入部分，

三是由于FFU靜壓箱相對于室外為負(fù)壓，外界空氣直接漏入部分。因此，可以表達(dá)為：

N1= M（1-S）（1-ηn）+NrS(1-ηr)+ MSl?

（3）根據(jù)S 的定義，我們可以把Sl叫做漏風(fēng)比例；漏風(fēng)占總風(fēng)量的比值。

由于MAU+FFU+DC系統(tǒng)新風(fēng)通路上裝有高效過濾器，一般對于高效過濾器可認(rèn)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(tǒng)，F(xiàn)FU 靜壓箱內(nèi)空氣的含塵濃度計算式。

FFU靜壓箱漏風(fēng)量的計算，一般有換氣次數(shù)法和縫隙法兩種計算方法。采用縫隙法計算滲透風(fēng)量，既考慮了潔凈室維護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性，又考慮了室內(nèi)維持不同壓差值所需要的正壓風(fēng)量，因而比較準(zhǔn)確可靠。其次，F(xiàn)FU靜壓箱一般都是由保準(zhǔn)寬度凈化彩鋼板構(gòu)成，其縫隙長度可以比較準(zhǔn)確的計算出。因此，可以采用縫隙法計算FFU靜壓箱漏風(fēng)量。

? ??對于不同壓差及不同材料縫隙的漏風(fēng)量給出了實驗值，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(fù)壓值情況下，F(xiàn)FU 過濾器使用壽命。

? ??① FFU 靜壓箱縫隙長度的計算。

注意，這里縫隙長度只能計算靜壓箱與非潔凈區(qū)直接接觸的部分，不包括與潔凈室直接接觸部分。

如圖2，其靜壓箱頂板采用彩鋼板為：寬1.150m，長度為3m。頂板豎向接縫為12條，每條長度6.2m，橫向接縫7條，每條長度為32.6m，則靜壓箱頂面接縫長度為302.6m。靜壓箱高度為2m，同樣采用1.15m寬彩鋼板，其接縫長度為204m。靜壓箱接縫總長506.6 m。

注：表中風(fēng)量暫未考慮房間及靜壓箱漏風(fēng)量。

圖2 房間設(shè)備布置平面圖

表2 不同壓差下單位長度漏風(fēng)量

一般潔凈室所采用彩鋼板寬度均為1.15m，受強(qiáng)度影響，每塊板子一般也不超過4m，因此本例計算結(jié)果具有普遍性，其數(shù)據(jù)可作為參考。

② FFU靜壓箱漏風(fēng)量的計算。

由表2及①節(jié)所得出接縫長度，計算結(jié)果見表3。

圖2 房間設(shè)備布置平面圖

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

其結(jié)果如表4 所列。

④ 結(jié)果分析。

由表4計算結(jié)果可以看出，當(dāng)FFU 靜壓箱負(fù)壓值大于等于20Pa 時，F(xiàn)FU過濾器使用壽命已經(jīng)不足2年，因此，單從FFU 使用壽命看，筆者認(rèn)為靜壓箱負(fù)壓值最好控制在小于等于20Pa范圍內(nèi)。當(dāng)負(fù)壓值在這個范圍內(nèi)時，可認(rèn)為FFU使用壽命理論上能達(dá)到正常值（一般國內(nèi)潔凈室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，以初、中、高效過濾器配置的系統(tǒng)，使用壽命也僅在1~3 年），因此筆者認(rèn)為這時的負(fù)壓值是合理的。

????2?干盤管選擇

? ??由1.1已知道，干盤管是造成FFU 靜壓箱負(fù)壓（相對室外非潔凈區(qū)）的主要因素，而負(fù)壓值大小決定了FFU過濾器使用壽命及干盤管面積大小。通過上述分析，F(xiàn)FU靜壓箱負(fù)壓值需控制在小于等于20Pa范圍內(nèi)。此時在保證FFU過濾器使用壽命下，干盤管面積最小（即投資最少）。

? ? 空氣流動阻力與表面式空氣加熱器的型式、結(jié)構(gòu)和空氣質(zhì)量流速等因素有關(guān)，通常由實驗確定其經(jīng)驗公式。

? ??式中：C、y分別為與表面式空氣加熱器結(jié)構(gòu)有關(guān)的實驗數(shù)據(jù)；vρ為管外空氣質(zhì)量流速kg/(m2.s)；vρ=G/f；G 為空氣質(zhì)量流量kg/s；F為表面式空氣加熱器通風(fēng)的有效面積，m2。

? ??國產(chǎn)部分表面式空氣加熱器的阻力計算公式可由參考文獻(xiàn)表3.1-7計算。

? ? 以B型或U-Ⅱ表冷為例，干工況時空氣壓力損失計算為：

若潔凈室內(nèi)為10Pa（相對室外非潔凈區(qū)），使FFU 靜壓箱負(fù)壓值控制在小于等于20Pa，則干盤管空氣阻力損失應(yīng)小于等于30Pa。

? ??由式（6）反算可得到干盤管最大允許流速為：0.97kg/(m2.s)。仍以此流速為1.2 例子計算選擇干盤管，僅需要6 臺同型號的干盤管（即只比原來多2臺）。從增加投資來看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1.2計算結(jié)果，因此是合理的。在保證FFU過濾器正常使用壽命前提下，干盤管風(fēng)速控制在0.97 kg/(m2.s)附近是經(jīng)濟(jì)、合理的。

? ??因而，值得引起注意的是：一般認(rèn)為，在空調(diào)工程設(shè)計中，空氣的質(zhì)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(tǒng)干盤管的選型計算。

? ??3?結(jié)論

（1）在MAU+FFU+DC系統(tǒng)中，造成FFU 靜壓箱內(nèi)負(fù)壓（相對于非潔凈區(qū)大氣）的主要原因是干盤管的風(fēng)壓損失。在設(shè)計過程中，合理確定FFU靜壓箱相對壓力值，影響到FFU過濾器壽命及系統(tǒng)造價。

（2）本文通過計算分析，F(xiàn)FU 靜壓箱負(fù)壓值控制在小于等于20Pa范圍內(nèi)，可在保證FFU正常使用壽命前提下，最大程度節(jié)約DC 數(shù)量，可以作為工程設(shè)計參考。

（3）對于FFU靜壓箱成內(nèi)負(fù)壓與規(guī)范有相抵觸的情況，通過理論計算分析，筆者認(rèn)為，此處可不執(zhí)行《規(guī)范》規(guī)定。也希望規(guī)范在下次規(guī)范的修訂時，能根據(jù)不同系統(tǒng)形式，在此做出調(diào)整或更為詳細(xì)合理的規(guī)定。

（4）工程設(shè)計過程中，在選擇干盤管時，千萬不能忽略干盤管的風(fēng)阻。