一文掌握洁净室中FFU的应用及设备选型安装

FFU 英文全称为（Fan Filter Unit），中文专业用语为风机过滤机组。FFU风机滤网机组可模块化连接使用，使用FFU广泛应用于洁净室、洁净工作台、洁净生产线、组装式洁净室和局部百级等应用场合。

FFU设有初、高效两级过滤网。风机从FFU顶部将空气吸入并经初、高效过滤器过滤，过滤后的洁净空气在整个出风面以0.45M/S±20%的风速匀速送出。适用于在各种环境中获得高级别的洁净环境。它为不同尺寸大小，不同洁净度等级的洁净室、微环境提供高质量的洁净空气。在新建洁净室、洁净厂房式改造翻新中，即可提高洁净度级别，降低噪音和振动，也可大大降低造价，安装维护方便，是洁净环境的理想部件。

FFU应用、分类与结构

无尘室概念

如：一个F5厂无尘室采用：MAU+FFU+DC系统即是组合式新风机组。（Make-up Air Unit）+ 风机过滤器单元（Fan Filter Unit）+ 干盘管（Dry coil）系统。布局如下图所示：

FFU应用

一般情况下，洁净室系统有：风管系统，FFU系统和轴流风机系统；

相比风管系统的优点：

⑴灵活性　⑵可再利用性　⑶负压通风　⑷缩短建设周期　⑸减少运行成本　⑹节省空间。

洁净等级在1000级（FS209E标准）或ISO6级以上的洁净室通常采用FFU布局，局部净化的环境或者洁净柜、洁净工作台等通常也是用FFU来实现。

为什么要使用FFU系统？

FFU本身的以下优点使得其迅速得到了应用：

1、更换、安装、移动灵活简便

FFU是自带动力，且是自成一体模块化，配套过滤器易于更换，故其不受区域的限制；在洁净厂房里，可根据需要，分区控制，依需更换、移动。

2、负压通风

这是FFU的独特特点。由于它本身能够提供静压，洁净室相对于外界是正压，这样，外部的颗粒就不会受到泄漏到洁净区里，使得密封变得很简单而且安全。

3、缩短建设周期

使用FFU省掉了风管的制作和安装，缩短建设周期。

4、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，突出的表现出节能、免维护等特点。

5、节约空间

相比较其它系统，FFU系统占用送风静压箱内较少层高，且基本不占用洁净室内空间。

FFU的分类

1.按照机箱外形尺寸分类

根据用以安装机组的吊顶龙骨中心线的距离，机箱模数尺寸主要分为：1200*600，代号为42;1200*900,代号为43;1200*1200，代号为44；600*600，代号为22；750*1500，代号为25；其它客户定制的非标尺寸（custom-size,用CS表示）。

2.FFU按机箱材质不同分类

按照机箱材质不同分类分为标准型涂层钢板（包括镀锌、镀铝锌、喷塑等），代号为G；不锈钢板，代号为S；铝板（铝合金板），代号为A；其他材质，代号为O。

3.FFU按照电机方式分类

按照电机方式分类，可分为交流电机和无刷直流电机。交流单相电机代号为A1；交流三相电机代号为A3；直流无刷电机代号为EC。

4.FFU按照控制方式不同分类

交流供电机组按照机组控制方式不同分为单工况机组，用S表示；多工况分档控制机组，用M表示；无级调控机组，包括调压或变频控制等此项可缺省。

5.FFU按照机组静压不同分类

按照机组静压不同分为标准静压型和高静压型。标准静压型代号为S；高静压型代号为H。标准静压型此项可缺省。

6.FFU按照过滤器效率不同

按照机组所带高效过滤器效率不同可分为高效过滤器，代号为H；超高效过滤器，代号为U；机组入口如带有粗效预过滤器代号为P，无预过滤器时可缺省。

FFU的结构

1.外观

分体式：使过滤器的更换变得方便,减小了安装过程中的劳动强度。

整体式：增加了FFU的密封性，有效防止了泄漏；有利于降低噪音；有利于减小振动。

2.FFU箱体的基本构造

FFU主要由四部分组成：

1）箱体

其材质常用镀锌铝合金涂层钢板，铝合金，不锈钢三种。作用一是支撑风机及导风圈，二是支撑导流板；

2）导流板

气流的均衡装置，内置于箱体内部，风机下方的四周；

3）风机

有单项交流(AC/1Phase），直流（EC/1Phase），三项交流（AC/3Phase）三种；

4）控制部件

对于交流FFU，其常用五档调速器或无极调速器；直流系统的控制芯片嵌在电机内部，借助于专用控制软件、电脑、控制网关及网络线路实现远程控制。

3.主要构造

1）箱体一般结构

2）风机

3）电机

无刷电机

结构上，无刷电机和有刷电机有相似之处，也有转子和定子，只不过和有刷电机的结构相反；有刷电机的转子是线圈绕组，和动力输出轴相连，定子是永磁磁钢；无刷电机的转子是永磁磁钢，连同外壳一起和输出轴相连，定子是绕组线圈，去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷，故称之为无刷电机。通常被使用在控制要求比较高，转速比较高的设备上，如航模，精密仪器仪表等对电机转速控制严格，转速达到很高的设备上。(www.iwuchen.com)

马达故障现象：

a.三相电缺相：可能供电网缺相

b.轴承损坏：机械故障等

c.过载：风扇被卡等

d.三相不平衡：三个回路负载不平衡。

4）过滤器

预过滤器：过滤大颗粒尘粒，不织布，初效滤网，滤网框架；

高效过滤器：HEPA/ULPA(高效/超高效)；例:H14,效率为99.999%@0.3um；

化学滤网(Chemical Filter)：除氨，硼，有机气体等，一般安装于进气口，同预过滤器安装方法。

FFU的基本参数与选型

制作设备一般规格如下：

◆尺寸：天板尺寸配套；

◆材质：环境需求，成本考量；

◆表面风速：0.35~0.45m/s，耗电量差异较大；

◆静压：克服风阻需求；

◆滤网：依洁净等级需求；

◆电机：电源特性，功率，轴承寿命；

◆噪音：要符合洁净室对噪音要求。

基本参数

1、面风速

一般介于0-0.6m/s之间，如是五档调速则是各档对应的风速大致是0.3-0.35-0.4-0.45-0.5m/s，无极调速则大致是0-0.6m/s。

2、功耗

交流系统一般在100-300瓦；直流系统在50-220瓦。直流系统较之交流功耗小30-50%。

3、风速均匀度

指FFU面风速的均匀度，高级别的洁净室对其要求尤其严格，否则极易引起扰流。优异的风机、过滤器及散流板设计、工艺水平决定该项参数的优劣，测试该项参数时，视FFU出风面的大小，均匀选取6-12个点测试面风速，其最大、最小值相比较平均值不得超过±20%。

4、机外静压

也称余压，该参数关系FFU的使用寿命，其与风机密切相关，一般要求在面风速0.45m/s时，机外静压不小于90Pa。

5、总静压

也称总压，即FFU在最大功率，风速为零时，其能提供的静压值，一般交流FFU的在300Pa左右，直流FFU的在500-800Pa，在一定风速下，一般可以这样计算： 总静压（TSP)=机外静压（ESP，FFU提供的克服外界管道、回风道阻力的静压）+过滤器压损（该风速下的过滤器阻力值） 。

6、噪音

一般噪音介于42-56 dBA之间，使用时比较关注在面风速0.45m/s，机外静压在100Pa时的噪音，同等规格尺寸的FFU，直流的比交流的要小1-2分贝。

7、振动速率：一般小于1.0mm/s。

8、FFU的基本尺寸

基本 模块 （ 即 天花 龙骨 的 中 心线 距离 ）		F F U 箱体尺寸 （ mm ） （ W × L ）	过滤器尺寸（ mm ） （ W × L)
公制 （mm ）	通常所说英 制 （ ft）
12 00 × 12 0 0	4 ×4	1 1 75 × 1 1 7 5	11 70 ×11 7 0
90 0 ×1200	3 ×4	8 7 5 ×1175	87 0 ×1170
60 0 ×1200	2 ×4	5 7 5 ×1175	57 0 ×1170
60 0 ×900	2 ×3	5 7 5 ×875	57 0 ×870
60 0 ×600	2 ×2	5 7 5 ×575	57 0 ×570

备注：

1、以上宽和长度尺寸国内外各个厂家已经通用，厚度上每个厂家有所不同。

2、除以上基本尺寸外，非标的规格可以定制，但在交货期或者价格上不如采用标准规格合适。

高效无隔板过滤器效率的选择

各种效率的过滤器

过滤器效率			建议使用环境
欧标 EN1 82 2	美国I E ST标准	C R AA标准草案	IS O14644	FS 209 E
H 13	99.99@0.3 μ m	MPPS效率 ≥99.95 %	5 级或以下	100 级或以下
H 14	99.999@0.3 μ m	MPPS效率 ≥99.995 %	5-6 级	100 / 1000 级
U 15	99.9995@0.12 μ m	MPPS效率 ≥99.9995 %	4-5 级	10 / 100 级
U 16	99.99995@0.12 μ m	MPPS效率 ≥99.99995 %	4 级	10 级
U 17	99.999995@0.12 μ m	MPPS效率 ≥99.999995 %	1-3 级	1 级

备注：

1、洁净室的级别同两个因素有关系：过滤器效率和换气次数（送风量）；采用高效率的过滤器而风量过低也无法达到相关级别。

2、以上EN1822是目前欧洲通行标准，国内欧美厂家也在使用；

3、以上CRAA系蔡杰博士主导下起草的中国制冷空调工业协会行业标准草案，目前正在推广之中。

4、其中的FS209E标准为美国联邦标准，目前已经废止，但目前国内还在广泛使用。

FFU风机的选择

FFU风机有直流风机（EC）和交流风机（AC）可选择。

1、AC风机的选择

AC-FFU使用手动调速器控制，因其前期投入比较少；常用在200台FFU以下的洁净室。

2、EC风机的选择

EC-FFU适用于FFU数量庞大的洁净厂房中，利用电脑软件对每台FFU的运行状态和故障进行智能化控制，节约维护成本，每套软件可以控制多个主网关，每个网关可以控制7935台FFU。

EC-FFU照比AC-FFU可以节能30%以上，对于数量庞大的FFU系统每年的能耗节省是非常可观的。同时EC-FFU还具有噪音低的特点。

不同配置的FFU的能耗比较

现依1175*1175规格FFU，选用交流、直流风机与效率H14的PTFE（厚度50mm）、玻璃纤维（厚度69mm）过滤器配置成四种不同的系统，在机外静压是90Pa的条件下，各系统能耗参数如下（根据现场状况的不同，相关技术参数会有些变化）：

参数 规格	E C - PTFE	E C -Gl a s s	A C - PTFE	A C -Gl a s s
面风速(m/ s )	0.30 - 0.40 - 0.45	0.30 - 0.40 - 0.45	0.30 - 0.40-0.45	0.30 - 0.40 - 0.45
风速调节方式	电脑控制	电脑控制	五档调速	五档调速
功率(W)	90 - 127 - 149	1 18 - 171 - 195	202 - 220 - 230	236 - 253 - 264
噪音 d B(A)	44.6 - 48.6 - 51.7	46.4 - 50.8 - 52.4	49.4 - 53.2-55.8	52.7 - 54 - 56
过滤器压损(Pa)	3 2- 45 - 49	70 - 95 - 111	30 - 44 - 48	68 - 90 - 107
机外静压(Pa)	90	90	90	90
总静压(Pa)	12 2- 135 - 139	160 - 185 - 201	120 - 134 - 138	158 - 180 - 197

1、直流系统运行比交流系统节能；

2、对于同种风机的FFU系统，使用PTFE过滤器的FFU系统比使用玻璃纤维过滤器的FFU系统节能。依0.45m/s的面风速计算，直流系统FFU，使用玻纤比使用PTFE功率高46w，即能耗高30.8%。

FFU的安装

一、安装的条件、环境及安装人员的服饰要求

1、安装时洁净室内必须已经密闭，新风空调送洁净风需3天左右，且室内保持清洁，无粉尘，所有龙骨已经安装并调平。

2、安装人员须配备洁净衣、洁净手套以防止人为的污染 FFU箱体及过滤器。

3、建议每组安装人员数量为6人。

二、FFU箱体与高效过滤器的安装

由于高效过滤器使用超细玻璃纤维滤纸，滤料容易折断损坏而造成泄漏。故搬运，拆包装，安装过程中不得摔倒或碰撞过滤器，严禁作业人员手指或其他物体接触过滤器滤料。(参考www.bacclean.com)

   FFU箱体与高效过滤器整体安装步骤：

步骤1：先在平整，宽敞的场地上铺上塑料薄膜，然后将FFU箱体竖立在塑料薄膜上（没有CLIP的一面向下），并将FFU两侧的6个CLIP的固定螺丝拧松。如下图所示：

步骤2：将高效过滤器紧贴着FFU箱体放好。由于过滤器边框内的滤芯是非常脆弱、易损的。故安装只能握紧其边框，轻拿轻放，不能接触其内部的滤芯，坚决避免碰撞滤芯。安装过滤器时要注意方向，使其出风面朝外即使过滤器边框标识的箭头向外（箭头的方向就是过滤器的出风的方向）。如下图所示：

步骤3：然后将CLIP 勾住高效过滤器的凹槽，并逐一安装固定，安装完毕，检查FFU 箱体与过滤器结合是否均匀，紧密。如下图所示：

FFU箱体与高效过滤器整体与龙骨之间的安装步骤：

步骤1：首先将FFU龙骨上的龙骨蝴蝶片取下。如下图所示：

步骤2：将FFU整体放在升降机上，并调节升降机位置，使升降机上FFU整体处于FFU龙骨中心位置；使用升降机慢慢将FFU整体升至FFU龙骨正上方。如下图所示：

步骤 3：将蝴蝶片安装回FFU龙骨上，如下图所示：

步骤 4：使用升降机慢慢将FFU整体放至蝴蝶片上，如下图所示：

步骤 5：移走升降机，完成FFU箱体及高效过滤器的安装，如下图所示：

步骤 6：安装完毕后，检查FFU整体与龙骨结合是否均匀，紧密。并进行接线。

接线注意事项

细节要求分强电和弱电两方面：

1.强电方面

FFU电气连接接口如下图：

每台FFU的强电连接按以下步骤：

在以上图中，红色，黄色，蓝色电源线分别为单相220V交流电源的火线，地线，零线。

步骤1～3为输入电源，步骤4～6为输出电源，输出电源用于连接到下一台FFU，作为下一台FFU的输入电源。通过这样的串接，可以将数台FFU的电源连接在一起。每台FFU的最大电流为1.5A，建议每一串电源线串接10台FFU，最后，第一台FFU可以选用16A的插头和插座接入强电桥架。

2.弱电方面

FFU之间用网络线连接。

网络线要求AMP六类或超六类屏蔽网线，水晶头为AMP屏蔽水晶头。如下图：

在以上图中，红色，黄色，蓝色电源线分别为单相220V交流电源的火线，地线，零线。

步骤1～3为输入电源，步骤4～6为输出电源，输出电源用于连接到下一台FFU，作为下一台FFU的输入电源。通过这样的串接，可以将数台FFU的电源连接在一起。每台FFU的最大电流为1.5A，建议每一串电源线串接10台FFU，最后，第一台FFU可以选用16A的插头和插座接入强电桥架。

2.弱电方面

FFU之间用网络线连接。

网络线要求AMP六类或超六类屏蔽网线，水晶头为AMP屏蔽水晶头。如下图：

   网络线的压制顺序由左到右为，桔白，桔，蓝白，蓝，绿白，绿，褐白，褐。如下图：

   压制网线时请注意要将网线中的铝薄与水晶头的金属部分充分接触，以达到屏蔽效果。如下如图：

    网线压制完毕后可以进行FFU的网络连接。

在FFU的电气连接图中有两个网络接口，分别为 NET1，NET2，都可以用于FFU的互相连接，不分输入和输出。将压制好的网线直接插入接口中即可。如下图。

   单个FFU的编号为Gxxx－Fxx,其中“G”代表该FFU所属的组，“F”代表该FFU在所属组中的编号，如“G147－F31”代表该台FFU是第147组的第31台。FFU的连接以组为单位，每组的数量最大不超过31台（可以少于31台），网络线从该组的第一台通过两个NET接口逐个连接到最后一台。然后将第一台FFU通过一根较长的网络线连接到控制室的网关上，即可完成一个组的连接。整个项目中有若干个组，具体数量可以参考FFU的布置图。

安装过程中的注意事项

每个组必须是单独的一路网络线，组和组之间不能够混接，每组的最后一台FFU不能连接到其他组中。

强电连接为了连接牢固，需要选用单芯1.5平方毫米的铜线，如下图：

电线插入连接端子后不能有裸露部分。

安装电线和网线时不能使蛮力。

强电线路和弱电线路在走线时需要尽量避免平行走线。以减少干扰。安装完毕后如下图：

以上为安装线路的一些细节要求和建议。

安装FFU箱体与高效过滤器所需要的工具：

塑料薄膜（保护FFU箱体用），升降机，十字螺丝刀，博士电动工具，梯子，网线钳，剥线钳，防护工具等。

总结：轻拿轻放（过滤器）；注意方向（过滤器、箱体的把手）。

常见问题简析

噪音往往超出设计师的预测：

测试时调节风量大小;使用吸音材;分析风车噪声有无特殊变化区域。

◆安装困难：

 a.FFU尺寸与T-Bar尺寸不符；

 b.100%覆盖区域,勾形扣片不能固定；

◆维修不便： 无足够操作空间顺利更换过滤器。

◆电机的选择:

a.采用三相交流电源电机,容易发生缺相，烧毁电机的情况;

b.采用单相交流电源电机,又会存在体积大，负载不平衡现象;

c.采用直流电机,存在造价高，运行维护成本高的情况;

d.若优先考虑电机效率,则应选择三相AC电机;

e.若考虑维护方便,则会选择单相AC电机;

f.若考虑洁净度需求,则会选择直流电机;

g.群组控制时,单相仅可单个三档调速,而三相可全组变频调速;

注：随着现代变频技术和缺相保护技术提高及应用,AC风机中三相电机将得到更广泛的应用,现阶段国内仍以单相电机为主。

生产商的销售情况：（来自网摘，不代表暖通南社意见）

a.Gebhardt的ACFFU销售比例:单相约17%,三相约83%;

b.AAF的AC FFU销售比例:单相约95%,三相约5%;

c.Envirco,Mayair只生产单相ACFFU;

d.Hitachi标准品为三相AC FFU, AC FFU销售比例:单相约80%,三相约20%;

◆谐波:

原因：主要为DC电机整流装置产生非基波频率的电压；

危害：会引起系统电流值升高；会使控制系统出现故障；会使电气件温度升高，减少使用寿命；

◆电源连结方式：

1.端子台：连接耗时,一般为标准配件,小型洁净室常应用;

2.插头:连接简单快速,一般为选购配件,大型洁净室常应用;

◆滤网：有无低硼或无硼的要求,PTFE型滤网为无硼型。

◆认证： 有无CE/UL/FM认证的需求,马达,滤网可作认证。