洁净室使用FFU+DCC系统与AHU+风管系统的差异分析.docx

洁净室使用FFU+DCC系统与AHU+风管系统的差异分析1.前言:近来由于风扇过滤网组(FFU)搭配二次冰水系统干式盘管(DCC),被应用在洁净室里做为内部洁净度的换气循环，由于在使用上具有相当的灵活性及稳定性，且具有相对稳定的温度控制，乂因FFU的价格口益低廉，所以此一系统已被广泛的运用在209E-C1.ASSToo以上的洁净室里，然而此一施工方法在现场施作上，还是存在着某些客观条件的限制，尤其在C1.ASS-1000级的洁净室里，由于其换气次数皆被设计在每小时五十一五十次之间，因此若采用FFU/DCC系统或AHU/DUCT系统皆存在其相对的优缺点，所以就洁净度为C1.ASS-1000等级的洁净室而言，其建造若采用AHU/DUCT系统，若以传统的施工惯例而言，其成本是相对较低的，但是由于近年来国产FFU的质量口趋稳定，且价格也相对低廉，有鉴于此，学生本次制作专题的目的在于针对一实际的个案,欲在其钢架主体的建筑物里建立一C1.ASSToOO级的洁净室，若以在同样的需求的设计条件下，比较其使用FFU/DCC系统及AH1.7DUCT系统，在工法、效益、成本及口后维护上做以下的分析比较：1.1.摘要：(1)装修工程：墙板，天花板施作工法上的差异，及客观条件上的分析。(2)空调系统：空调机械设备的布置，安装，工法等客观条件的分析。(3)空调电力系统：比较两种系统工料成本的差异分析。(4)控制系统：比较两种系统温湿度、静压控制上的差异分析。(5)材料及工资成本的分析比较。(6)汇整两个系统在选择上的相对优势的条件。2 .工程内容概述：本个案空调区间范围依功能上的使用区分，可分为办公区及制程生产区，而制程生产区乂区分为无尘室区及非无尘室区，兹因本专题的研究目的在于分析洁净室100O级的部份，使用AUU/DUCT系统及FFU/DCC系统的差异分析，因此公用设备系统的部份，如冰水主机，冷却水塔及其它附属设备如A/S、P/B,冷却负荷的计算、泵浦扬程的计算等在此就不在细述。3 .差异分析：3.1装修工程：3.1.1库板工程：3.1.1.1AHU/DUCT系统:A.使用此系统的天花板为单层PU天花板，所以其风管及相关制程管路可安装于PU天花板上方，且不考虑使用FFU/DCC系统P1.ENUM内FFU的维修空间，循环风景的风道，因此其墙板的高度就只单纯考虑C/R内部制程所需的高度，所以其C/R的净高度较低。B.因不考虑DCC的安装尺寸及面积，所以其回风堵的尺寸较小，可以减少库板的使用晶，及回风墙占据C/R内的面积。3.1.1.2FFU/DCC系统:A使用此一系统，为考后FFU安装及日后FFU的维修空间及循环风道,于C/RCEI1.INGT-GR1D上层PU天花板最好能保持1.5M的高度，此一空间称为P1.ENUM,因为一般C/R制程所需的净高在3M3.5M之间，若再加上P1.ENUM1.5M的高度时，已到达一般建筑物室内高度的极限，因此此系统的风管及其相关制程管路皆被安装在穿越P1.ENUH的空间里，所以此一系统的全高墙板的高度大约在5.2M,因此使得库板的使用后增加，且因库板的高度较高施工也较不易；乂因相关制程管路系统在穿越隔间墙时衍生/许多库板开孔气密的收边的问题。B.为考后DCC的面积及FFU的压损问题，回风墙的宽度须批配DCC的尺寸，所以回风墙的尺寸不能太窄，如此势必增加回风堵的尺寸，进而造成库板的使用后增加，且相对也增加其占用C/R的空间。3.1.2天花板工程:3.1.2.1AHU/DUCT系统:A.使用此一系统因不考虑FFU安装及口后FFU的维修空间及循环风道的空间，因此使用单层PU天花板，因为此一天花板只考虑HEPA-BOX及相关安于上方的管路系统及施工维修人员的负荷，因此库板的尺寸可以较大，相对于PU天花板上方辅助吊架的吊点跨距可以加大，相对的也减少辅助吊架及T-GR1.D的用料，由于一般标准的双层天花板库板的宽度为900MM长度为1200MM,而单层天花板其长度可以到2400MM的跨距。B.因为库板的组装尺寸加大，相对的可以减少工时及库板的接健数易，如此便可以降低修补气密的数比，因此针对库板而言相对的其气密性及防水性也较好。C.因为安装HEPA-BOX于天花板上方，所以PU天花板必须切割开孔及收边，因此势必增加这方面的工科。D.因HEPA-BOX安装于PU天花板上方，且于HEPA-BOX与PU天花板的收边料之气密施作只靠气密条接绪，因此对于防水性较差的建筑物而言，因相关管路冷凝水经由气密条接绪处湛入C/R的风险是存在的。E.为考证CzR内温度大约在22C上下条件的热传效应，因此为避免于既设建筑物内在气密条件较差的情况下，因高含湖心的外气进入,惟恐因温差热传形成冷凝水在PU天花板上方时，因此在T-GRID的结构上及其表面与PU库板的接合面必需良好的断热考后。3.1.2.2FFU/DCC系统：A.使用此一系统为考眠FFU的安装及循环风道,须建置一P1.ENW的空间，因此C/R势必建M一双层天花板的架构，上层为PU天花板做为隔蹄无尘室与非无尘区的空间，下层天花板FC/R内为安装FFU的支撑及隔C/R与P1.ENUM的空间。B.上层天花板为考录下层天花板的吊点尺寸，因此其库板的规格尺寸为900mm*1200mm,且为考求FFU本身的荷重及P1.ENUM上方相关管路系统的荷重时，PU天花板上方辅助吊架的间隔最好是1200mmv1600mm安装一支双C辅助吊架。C因建置上层PU天花板时，其库板组立的尺寸变小，相对也增加工时及铝质T-GRID及双C辅助吊架的工料。D.因FFU安装于下层天花板上，若上层PU天花板之断热及气密施作良好，可以免去因上层PU天花板上方管路湛水及雨天漏水而湛入C/R内之风险。3.2空调工程：3.2.1风管工程：3.2.1.1AHU/DUCT系统：A.此一系统由于C/R内之洁净度换气风盘及去除热负荷，皆依赖空调箱(AHU),因此此系统的风管尺寸相对较大，及为考MHEPA-BoX的安装位置，其势必安装于单层天花板的上方，因此上层天板的上方须有足够的空间得以安装风管。B.因风管曝露于非无尘区，且因速接于HEPA-BOX的开孔甚多，因此造成许多HEAT-GAIN使得冷冻机相对耗能。C.因外气及循环风显为同一系统的风管，为维持C/R之精确正压较不易获得，所在不同等级的无尘里所要建立不同的静压的压差控制较为不易。D.7；要以电动风门建立臼动压差控制，也会因为于同一区间进回风口的数后繁多而难以建立。3.2.1.2FFU/DCC系统:A.此一系统由于其风管不必考虑循环风显，只考虑外气风用以维持C/R内适当的正压枇，因此相对其风管尺寸较小。B.因风管尺寸较小，若P1.ENW有足够的空间，可考虑将风管直接安装于P1.E1.M内部，且风管不用保温，又可以减少风管HETGAIN造成冷冻机耗能的问题。C.因风管只考虑外气的关系，因此于同一区间内可设置单一外气入口，如此可以获得较简单的风球调整，以维持C/R内较精确的正压值。0.因外气为单一入口，若采用电动风门配合室内静压传器或以风机变频控制，较易获得良好的静压控制。3.2.2.水管工程：3.2.2.1AHU/DUCT系统：A.此一系统之热负荷皆依赖空调箱内的盘管做热交换，因此空调机设备的配管就只针对AHU既可，因此这方面的配管较少。B.因空调做外气的降温除却使用的一次冰水为7CIN12C0UT°3.2.2.2FFU/DCC系统：A.此一系统的空调机械设备之冰水供应须考虑到外气空调箱(MAU)及C/R之DCC两项设备，VAU使用一次冰水7°C12C,DCC使用二次冰水13C18'C,MAU针对外气的冷却除湿及加热加湿,DCC则针对C/R所产生的显热荷负之去除。B.因为二次冰水的温度为13C'18'C因此需使用一套热交换器来产生，或使一组水流用温度传感器及电动阀安装于回水侧，以直接混水的方式产生。C.为考M:DCC获得良好精确的温度控制，因此完工后的水址平衡是一个重要的程序，若须于高精确度的温度控制时如22C±05C45%RH±3%时，控制阀需使工业级的阀体因其反应时间较短，配管也必需采个别的逆回水配管，及搭配个别的温控器于DCC的出风I，如于其它恒温恒湿的控制较不严谨的区间23C±2C,45%RH±5%的区间，配管以群组采逆回水的方式配管，电动阀及温控器也是以群搭配的方式安装3.3空调机械设备：3.3.1HUDUCT系统3.3.1.1空调箱(AHU)：因洁净室之换气风址及维持正压之风址皆由此提供，因此其外型尺寸、及风机、盘管、皆因风吊：的关系其尺寸相对变大，所以必需提供一适当的空间做为机房，无平面适当的空间而需吊挂于挑高的空间时，必需建立一维修平台以利日后维修。3.3.1.2HEPA-BOX:为维持C/R的洁净度，于进入C/R内的外气及循环风陆之入口处皆须安装HEPA-BOX来过滤微尘粒子(本个案采用抛弃式)，为考址成本及避免上层PU天花板开孔数吊:过多，进而破坏上层PU天花板的结构强度，因此本个案之HEPA采多褶高风易型，每片于额定乐损其风计为2000CMH,虽然此型HEPA的压损较大，但对于使用单一大型风机的AHU而言是不会产生太大的差异。由于此一系统搭配使用高风量型的HEPA与目前市面上所售FF使用HEPA其风后大约为1000CMH来比较的话，如此便可以减少一半左右FFU的数;W,因此于初始的建置成本便可以大大的降低。3.3.1.3风设调整设备:为调整个别区间的风斌，及考虑个别HEPA-BoX需要维修时，须于个别HEPA-BOX的入口端安装风门，及于回风墙入口端安装可调风冠型的格栅。3.3.2FFU/DCC系统：3.3.2.1外气空调箱(MAU)：为维持C/R内正压值及提供其所需恒温恒湿加热、加湿器及冷却除冷盘管，因相较于不用提供AHU/DUCT系统需循环风后，因此空调箱内HEPA的数状及冷却除湿盘的尺寸也相对减少，因此系统较适合使用多元制程之温湿度条件下使用，由于空调箱尺寸变小，相对的其机房的使用空间也较小。3.3.2.2风扇过滤网组(FFU)：由于此一系统C/R内个别的区间之洁净度皆麓FFU在个别的区间做换气循环，因此同一洁净室内可以分为多区不同的制程条件下使用,大大的增加其使用调整的灵活度，尤其在要求精确度较高的生产条件下，更可以增设小型的空调箱另行做不同区间的温湖度控制。A.由于目前市面上FFU的规格其所用的风机机外静压皆在IOmmaq左右，而FFU在此静压条件下的表面出风速为0.350.4ms之间的风址约在100oCMH,因此相较于HUDUCT系统的HEPA-BOX的出风量2000CMH,在相同的换气次数之下,明显的此一系统的FFU的数量视必会增加一倍，因此其初始建置成本，包括FFU的数比、及电力、监控、控制盘，皆是此一系统额外增加的费用。B.且使FFU/DCC系统还有另一个更有利的条件，就是在同一C/R内因不同的生产作业的时间条件下，可以让不需同时进行生产作业的区域内的Ffushutdown以做节能，但此一操作方式必须在恢窗生产作业之前提前让FFU先行运转，以恢俣必需的生产作业的环境。C.使用FFU的另一优点就是若非系统的力电完全中断，否则FFU难以发生完全停机的状况，进而严重的影响到制程的生产作业，相较于HUDUCT的系统，若考虑于全天候的生产作业时，所造成生产作业会被全部中断之虞的风险考吊:时，视必增加一组AHU做为故障或维修停机做为备机之用，相对于本系统只需提供一组规格容进较小的MAU而言，无论其成本或使用空间上的考品，是值得加以衡品，不单是以初始建置成本来断定其存在的价值。3.3.2.3干式盘管(DCC)：A.干式盘管搭配个别区间