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电子无尘车间中 FFU 发热量如何计算才合理?
发表时间:2018-06-14 19:55

要:在施工图设计阶段中,电子工业无尘车间的冷热负荷计算是设计师关乎执行空调设计方案的重要依据,也是冷热源设备选取的根基。众所周知,电子工业洁净厂房的冷热负荷特点是工艺设备为主要发热源,其维护结构及人员、灯光的负荷比例所占很小。那么对于洁净等级要求高的生产区,数量庞大的 FFU 可视工艺设备的附属环境设备。其发热量要深入研究才能得到精准的负荷计算书。目前仍有设计师把 FFU 的名牌功率单乘以其布置数量的记作 FFU 发热量做法并称此做法符合能量守恒定律。作者不以为然。


引言

根据工业建筑特点,净化空调不同于舒适性空调,其冷热负荷的组成特点也有较大的区别。净化空调系统的主控参数比较严格,不仅体现温湿度精度控制,还体现在把控洁净度、噪声等级、防微震、工艺废气处理、严格的气流组织设计等方面。因此,净化空调系统的冷热负荷计算也有区别于常规冷热负荷计算的特点。分析其组成有,人员、设备发热量 (考虑冷却系统带走的热量)、维护结构传热量、FFU 发热量、照明传热量、新风折减的发热量(考虑电子厂房新风处理送风点)等。本文笔者单将 FFU 这项计算拿出来结合实际工程项目做比对得出结论。

1 理论基础

1)FFU 风机过滤单元物理特点。FFU 是由一个高性能、压出式、直驱式后径向叶轮风机/马达置于不锈钢/铝合/镀铝箱体中,配合一个高效过滤器或超高效过滤器。成品 FFU 要进行 COP 测试。

2)FFU 叶轮设计差别化不大,故其对应的风机效率主要落在了匹配的马达上。所以 FFU 主要发热源在电机马达上。

3)FFU 可以视同为一种自带过滤器的风机。然而风机所匹配的电机功率公式如下:

N=K*Nz

式中:K-电动机容量安全系数;见表 1。Nz-风机所需要的轴功率(kW);

4)常见的 FFU 风机/马达型号及参数(以直流为例)。

因直流风机/马达的特点有,a.更少的线路;b.更容易实现;c更容易安装和节省人力。所以选取常见的直流电机型号参数表研究如表 3。

2 理论分析

  • 风机的传动效率若我们按电动直联 100%考虑,不考虑此部分的内耗。那么查阅表 1,可知我们所匹配的电动机安全系数为 1.5 (以 风 量 2400m3/h 为 例 ,名 牌 功 率350W),那么至少这 350W 中有 33.7%是作为安全保障或电机保护的余量。
  • 2)FFU 的输入能耗,在不同的运行工况点,即不同的运行风量和总静压时,输入的能耗是不同的。在 FFU 正常运转时,输入的电压和电流的乘积为输入功率。在电子无尘车间工程中 FFU 很少在额定工况下运行的。所以,冷负荷的发热量按名牌功率计算是不靠近实际情况的。3)FFU 输入的能耗(电能)E,有三部分转化动能 Ek+势能 Ep+热力学能 U。在这三部分转化的过程中,转化是有损失的。这也就体现风机效率 η 等于输出功率除以轴功

    率。若轴功率按输入功率来计算的话,风机效率 η 为 85%的转化损失为 15%。输出的功率中,势能 Ep 是一直在维持的,不考虑此部分能最终转化为热力学能 U。那么还是以2400m3

    /h 为例,机外余压 50Pa 的话,势能 Ep 约占为 33W除以 350W 等于 9.52%的比例。还有一部分动能作为克服微观分子运动阻力。这样计算下来,结合工程上的实际操作我们按名牌功率的 50%计入发热量,也要胜过全盘计入的好。虽然与之工艺设备发热量比较小,但当 FFU 数量庞大时候,这部分冷负荷还是可以扣出来的。此举意义让节能行动从根基上开始。

    总之,以上三条论述,我们不能单单把名牌功率计作我们的发热量。那么有问题提出来了,这点影响到底有多大呢?以下结合实际工程做个对比。

    3 实际工程计算中的比较

    先看一例已经实际运行投产了的工程,某 8.5 代-TFT电子液晶面板厂房。业主反馈提到冷冻站房里有一台制冷机组基本处于停机状态。若要开启,并联运行的冷机效率又非常低,能源浪费。基于此情况反馈,立即自查分析设计师的负荷计算书。

    本工程原来设计二层和四层 FFU 负荷共计 11505kW,是按照当时的名牌功率 350W/台进行此项的计算的。根据理论基础和理论分析,结合工程做法以 350 瓦×0.5 等于 175W/台来调整这个工程此项的计算。更改本工程设计计算后,二层和四层 FFU 负荷共计仅 5753kW。不仅总的冷负荷降下来 5753kW,而且分配到每个净化空调计算区域里所占的比例也是可观的。到了空调系统末端干表冷控制的冷冻水流量缩减也是符合实际

    运行的。为此笔者呼吁,无尘车间的空调负荷计算,首位在工艺设备下足时间研究分析,其次净化配套的设备也要精细计算,尽量不用指标化。

    4 结束语

    1)对于洁净等级高或 FFU 布置数量多的电子无尘车间冷负荷计算时候,FFU 发热量计算应科学计量,不能以名牌功率累加。

    2)工艺性空调系统(净化)的虽然以工艺设备发热量为主,但设计师也不能在施工图阶段对其他项予以全部指标化计算。

    3) 当 FFU 可视为工艺设备环境附属设备的时候,更应该详细地理论计算结合已有工程运行数据分析得出准确性较高的计算书。

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