FFU（Fan Filter Unit）風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元是凈化車間的核心設(shè)備，通過(guò) **“風(fēng)機(jī) + 高效過(guò)濾器”的一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)局部或全區(qū)域的空氣凈化 **。以下是其工作原理、關(guān)鍵作用及應(yīng)用場(chǎng)景：

一、FFU 的核心組成與工作原理

1. 基本結(jié)構(gòu)

• 風(fēng)機(jī)：通常采用后傾離心風(fēng)機(jī)或無(wú)刷直流風(fēng)機(jī)（EC 風(fēng)機(jī)），提供穩(wěn)定風(fēng)壓（100-500Pa）。

• 過(guò)濾器：頂部集成高效（HEPA）或超高效（ULPA）過(guò)濾器，過(guò)濾效率≥99.97%@0.3μm（HEPA）或≥99.9995%@0.12μm（ULPA）。

• 外殼：采用鍍鋅鋼板或鋁合金材質(zhì)，表面靜電噴涂（防腐），厚度 0.8-1.2mm。

2. 工作流程

• 空氣從底部吸入，經(jīng)初效預(yù)過(guò)濾（如 G4 級(jí)）去除大顆粒灰塵。

• 風(fēng)機(jī)將空氣加壓后，通過(guò)高效過(guò)濾器攔截≥0.3μm 的微塵和細(xì)菌。

• 凈化后的空氣以均勻風(fēng)速（通常 0.3-0.5m/s）送至工作區(qū)域，形成垂直或水平單向流。

二、FFU 在凈化車間中的核心作用

1. 高效除塵與除菌

• 顆粒物控制：

• 可將百級(jí)潔凈區(qū)（ISO 5 級(jí)）的≥0.5μm 粒子數(shù)控制在3,520 個(gè) /m3 以下（優(yōu)于國(guó)標(biāo)要求）。

• 對(duì)病毒載體（如新冠病毒氣溶膠，直徑約 0.1-1μm）的過(guò)濾效率＞99.9%。

• 微生物去除：

• 高效過(guò)濾器可攔截細(xì)菌芽孢（如枯草芽孢桿菌，直徑約 1μm），配合UV 紫外燈（可選配），滅菌率≥99%。

2. 靈活構(gòu)建潔凈環(huán)境

• 模塊化設(shè)計(jì)：

• 標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1175×575mm或1200×1200mm，可根據(jù)車間布局陣列式拼接（如滿布率 30%-80%）。

• 適用于改造項(xiàng)目（如舊廠房升級(jí)為萬(wàn)級(jí)潔凈車間），無(wú)需大規(guī)模土建。

• 分區(qū)控制：

• 通過(guò)變頻調(diào)速（如 0-10V 信號(hào)調(diào)節(jié)），不同區(qū)域可設(shè)置不同風(fēng)速（如光刻區(qū) 0.45m/s，緩沖區(qū) 0.3m/s）。

3. 節(jié)能與運(yùn)行成本優(yōu)化

• EC 風(fēng)機(jī)優(yōu)勢(shì)：

• 相比傳統(tǒng) AC 風(fēng)機(jī)，能耗降低30%-50%（如單臺(tái) 1200×1200mm 的 FFU 功率僅 200-300W）。

• 支持智能群控，根據(jù)實(shí)時(shí)粒子濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速（如無(wú)人時(shí)段降速運(yùn)行）。

• 維護(hù)簡(jiǎn)便：

• 過(guò)濾器更換周期約1-2 年（視環(huán)境而定），采用快拆式結(jié)構(gòu)，單人 10 分鐘內(nèi)可完成更換。

4. 改善氣流組織

• 消除死角：

• 垂直單向流 FFU 可形成活塞流，將污染物快速帶至地面回風(fēng)口（如百級(jí)區(qū)換氣次數(shù)≥50 次 /h）。

• 水平單向流適用于狹長(zhǎng)區(qū)域（如流水線），風(fēng)速均勻度≤±15%。

• 壓差平衡：

• 通過(guò)調(diào)整不同區(qū)域 FFU 的數(shù)量或風(fēng)速，維持5-10Pa 的壓差梯度（如潔凈區(qū)→非潔凈區(qū)）。

三、不同行業(yè)的 FFU 應(yīng)用場(chǎng)景

1. 電子半導(dǎo)體行業(yè)

• 百級(jí)潔凈區(qū)：

• 芯片制造（如光刻、刻蝕工序）：FFU 滿布率≥60%，配合高架地板（回風(fēng)），形成垂直單向流。

• 攝像頭模組組裝：局部百級(jí)層流罩（FFU + 亞克力圍簾），風(fēng)速 0.4±0.05m/s，防止微塵污染鏡頭。

• 節(jié)能策略：

• 采用DC 無(wú)刷電機(jī) FFU，搭配PLC 智能控制系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)時(shí)段自動(dòng)啟停（如夜班降速 50%）。

2. 醫(yī)藥與醫(yī)療器械行業(yè)

• 無(wú)菌灌裝線：

• 灌裝區(qū)上方設(shè)置FFU + 層流罩，確保 A 級(jí)潔凈環(huán)境（動(dòng)態(tài)粒子數(shù)≤3,520 個(gè) /m3）。

• 層流罩邊緣設(shè)負(fù)壓回風(fēng)槽，防止外部氣流卷入。

• 生物安全實(shí)驗(yàn)室：

• PCR 實(shí)驗(yàn)室的擴(kuò)增區(qū)采用獨(dú)立 FFU 系統(tǒng)，與其他區(qū)域物理隔離，避免氣溶膠污染。

3. 食品與飲料行業(yè)

• 烘焙食品冷卻：

• 冷卻隧道頂部安裝FFU 陣列，風(fēng)速 0.3-0.4m/s，將沉降菌控制在≤5cfu / 皿（優(yōu)于國(guó)標(biāo) 10cfu / 皿）。

• 酸奶灌裝：

• 灌裝間采用FFU + 活性炭過(guò)濾器，去除空氣中的異味和霉菌孢子，濕度控制在 40%-60% RH（防霉）。

4. 實(shí)驗(yàn)室與科研機(jī)構(gòu)

• 精密儀器室：

• 電子顯微鏡室配置FFU + 初效過(guò)濾風(fēng)口，防止灰塵沉積在鏡頭上，溫濕度控制在 20±1℃，50±5% RH。

• 動(dòng)物房：

• SPF 級(jí)實(shí)驗(yàn)鼠飼養(yǎng)區(qū)采用FFU + 高效過(guò)濾器，新風(fēng)經(jīng)過(guò)三級(jí)過(guò)濾（初效→中效→高效），氨濃度≤14mg/m3。

四、FFU 選型與安裝要點(diǎn)

1. 選型參數(shù)

• 潔凈度等級(jí)：

• 百級(jí)區(qū)（ISO 5 級(jí)）：建議 FFU 滿布率≥60%，配合高架地板。

• 萬(wàn)級(jí)區(qū)（ISO 7 級(jí)）：滿布率 30%-40%，采用亂流混合送風(fēng)。

• 風(fēng)速與風(fēng)量：

• 計(jì)算公式：風(fēng)量（m3/h）= 面積（㎡）× 凈高（m）× 換氣次數(shù)。

• 例如：100㎡萬(wàn)級(jí)車間（凈高 3m），換氣次數(shù) 20 次 /h，則總風(fēng)量 = 100×3×20=6,000m3/h，需配置 12 臺(tái) 1200×600mm 的 FFU（單臺(tái)風(fēng)量 500m3/h）。

2. 安裝注意事項(xiàng)

• 吊頂結(jié)構(gòu)：

• 采用T 型龍骨吊頂（承重≥150kg/㎡），F(xiàn)FU 通過(guò)吊鉤或螺栓固定，與吊頂板無(wú)縫銜接。

• 檢修口尺寸≥600×600mm，便于過(guò)濾器更換。

• 電氣連接：

• 每臺(tái) FFU 獨(dú)立電源插頭（如 IEC320-C14），或采用母線槽供電（減少布線）。

• 配置漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)，接地電阻≤1Ω。

3. 維護(hù)與監(jiān)測(cè)

• 過(guò)濾器更換：

• 初效過(guò)濾器（G4）：每 3 個(gè)月清洗或更換。

• 高效過(guò)濾器（H13）：當(dāng)阻力超過(guò)初始值的 1.5 倍時(shí)更換（通常 1-2 年）。

• 性能監(jiān)測(cè)：

• 安裝壓差表（量程 0-500Pa），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)濾器阻力。

• 定期用粒子計(jì)數(shù)器檢測(cè)潔凈度（如每月 1 次）。

五、FFU 與傳統(tǒng)凈化系統(tǒng)對(duì)比

六、典型案例分析

1. 某芯片制造車間

• 配置：

• 3000㎡光刻區(qū)，采用1200×1200mm FFU滿布（約 2,000 臺(tái)），配合MAU 新風(fēng)機(jī)組（三級(jí)過(guò)濾）。

• 風(fēng)速 0.45m/s，潔凈度穩(wěn)定在 ISO 4 級(jí)（優(yōu)于百級(jí)）。

• 成效：

• 微塵污染導(dǎo)致的芯片良率提升至98%（改造前 95%）。

• 采用 EC 風(fēng)機(jī)后，年電費(fèi)節(jié)省120 萬(wàn)元（相比 AC 風(fēng)機(jī)）。

2. 某醫(yī)藥凍干生產(chǎn)線

• 改造方案：

• 將原有集中式系統(tǒng)升級(jí)為FFU 層流罩（灌裝區(qū)）+亂流混合送風(fēng)（緩沖區(qū)）。

• 新增PLC 智能控制，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)調(diào)節(jié) FFU 風(fēng)速（如非生產(chǎn)時(shí)段降速 50%）。

• 成效：

• 沉降菌檢測(cè)從原來(lái)的8-10cfu / 皿降至**≤1cfu / 皿**。

• 運(yùn)行能耗降低40%，過(guò)濾器更換周期延長(zhǎng) 1 倍（從 8 個(gè)月到 16 個(gè)月）。

七、總結(jié)

FFU 的核心優(yōu)勢(shì)在于 **“高效凈化 + 靈活控制”**，尤其適用于：

1. 對(duì)潔凈度要求極高的場(chǎng)景（如芯片、無(wú)菌藥品）。

2. 需頻繁調(diào)整布局的實(shí)驗(yàn)室或研發(fā)中心。

3. 節(jié)能需求強(qiáng)烈的項(xiàng)目（如 24 小時(shí)運(yùn)行的車間）。

選型時(shí)需結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如 GB 50073、ISO 14644）和工藝特殊性，通過(guò)合理配置滿布率、選擇 EC 風(fēng)機(jī)和智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)性能與成本的最優(yōu)平衡。