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    FFU測試標準及性能標準
    發布時間:2012-01-02 01:10:41   瀏覽:21942

    FFU測試標準及性能標準

    FFU的測試標準包括的內容比較多,其中最為重要的一方面就是噪音問題,本文將重點說明FFU的相關測試標準及性能標準供大家參考!

       FFU的使用大概始于1980年代,到1990年代幾乎新建的無塵車間(特別是亞太地區)均屬FFU型態,而且因為大量的使用,也使得技術的發展更趨成熟、先進,近年來導入的直流無刷機種與微環境無塵設計便是明顯的例證。

    FFU產品技術基本上是送風機技術的延伸,而由于無塵室對振動及噪音問題相當敏感,因此在扇葉與風道的設計及整體組裝質量的要求上比一般送風機高,不過從設計的觀點而論,氣動效率(aerodynamic efficiency)高的扇葉與風道,加上注重整體組裝的質量,即能同時達到振動與噪音的抑制及提升能源效率的目的。提升能源效率并不僅是一個美麗的口號,對于自然資源缺乏及面對激烈國際競爭的我國實具有重大、深遠的影響。

       能源高效使用不但社會整體經濟成本降低,同時也能降低對自然環境的沖擊,而從終端使用者的角度來看,高能源使用效率可降低生產成本,是面對國際競爭的利器,同時也是技術密集度高的產業永續發展的保障,因此國際上咸認提升能源效率乃無悔措施(policy of no regret)。

    目前市場上FFU品牌正逐漸增多,我國市場目前則仍以國外產品占大部份,特別是在大型、新建的無塵室部份。FFU既然是送風機技術的延伸,在目前尚未有國際性標準的測試方法下,可暫時引用送風機性能的標準測試方法,以做為國內技術開發與性能比較的工具。

     

    圖7是FFU在工研院能資所AMCA實驗室進行氣動性能(aerodynamic performance)與噪音(聲功率,sound power)測試的情形,圖8是FFU在最大風量運轉時振動量的量測情形,國內外許多廠商均曾委托進行以上的測試。

     

    而不論從原理或實際應用面來看,經驗都顯示送風機的氣動性能及噪音標準測試方法皆符合FFU性能測試的需求,而FFU的濾除效率即濾網的濾除效率,其它如出風均勻度(uniformity)及平行度(inclination)等必須另以標準方法或現場測試獲得。

     

    圖9顯示自市場搜集之不同廠牌與尺寸FFU氣動性能實測結果比較,不同FFU之間差距相當明顯,這可能是許多使用者意想不到的;另外,同廠牌與尺寸的FFU也可能因內部設計不同而使得性能有差別。圖9中的平均面速系由流量除以濾網有效通流面積獲得,而兩條紅線內、藍線以上區間則是一般FFU的參考操作規格區,編號ERL的風機-濾網機組則是工研院能資所與國內華拓及弘祿公司合作開發的機種。就如送風機揚程(head)不夠在一般空調通風系統造成風量不足一般,FFU的壓力不夠便無法有效保持層流與濾除的功用,而即使剛啟用時足夠,設計師如果無法準確掌握機組效能,未來也可能因系統阻抗(resistance)稍增便不夠,如此對制程良率會有潛在的威脅。

     

    圖10、11分別是不同FFU電功率(power)與電效率(electric efficiency)的比較,就如氣動性能的不一致,電效率高低差亦可達2~3倍!圖11中電效率乃有效做功(壓力與風量的乘積)除以FFU電功率(馬達入力)而得,因此差異可能來自氣動力設計、馬達或兩者。FFU電功率因尺寸及使用馬達種類而異,大概在100~300瓦之間,而氣動性能如果是在圖9建議的區間內,應盡量選用電效率大于15%的交流機種或電效率大于20%的直流機種,以節省操作成本。直流無刷機種雖然表現較突出,但交流定頻機種只要馬達設計好,幾乎可達同樣的高效率,且定頻運轉下經濟效益可比直流無刷機種高(因初期成本差異所造成),因此直流無刷機種的真正優勢在變頻運轉(含區域調控)上。

     

    單位風量耗能 500M2廠房電力需求 500M2廠房每年耗能 比 較

    最差值 32watts/cmm 3,840kw 3,400萬瓩小時 100%

    平均值 14watts/cmm 1,680kw 1,500萬瓩小時 44%

    ITRI 4'X2' 10.5watts/cmm 1,260kw 1,100萬瓩小時 33%

    最佳值 9watts/cmm 1,080kw 950萬瓩小時 28%

     

    表1是以一相同樓板面積、層流設計無塵室為例,假設運轉模式為365天、每天24小時,FFU運轉點固定在(10 mmAq, 0.4 m/s)的用電量比較,任何使用者都無法漠視其中能源消耗量的差異。

     

    圖12是不同FFU比聲功率(specific sound power level)的比較,由于每臺FFU的氣動性能曲線(圖9)不盡相同,聲功率測試結果不能直接比較,必須依下式轉換為比聲功率后再行比較:

     

    SSWL=SWL-10LOG(Q)-20LOG(P)

    其中SSWL、SWL、Q、P分別代表比聲功率、聲功率、流量及壓力。比聲功率值代表FFU在每一操作點上,產生單位風量與壓力時發出的聲功率。由于無塵室對噪音的敏感,許多FFU在內部風道上裝貼有吸音材料,就污染防治及經濟效益面而論并非最佳的做法,而工研院能資所與國內廠商合作開發之FFU,就是以低噪音的風道設計替代吸音材料而成,并因此獲得多國專利(圖13),正式應用于一Class 10無塵實驗室(見圖14)。圖15是部份FFU振動量測的結果,除極少數機種之外,大部份被測FFU整體振動量并無太大分別。

     

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