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FFU測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及性能標(biāo)準(zhǔn)

FFU的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)包括的內(nèi)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(diǎn)說明FFU的相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及性能標(biāo)準(zhǔn)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(qū))均屬FFU型態(tài)，而且因?yàn)榇罅康氖褂茫彩沟眉夹g(shù)的發(fā)展更趨成熟、先進(jìn)，近年來導(dǎo)入的直流無刷機(jī)種與微環(huán)境無塵設(shè)計(jì)便是明顯的例證。

FFU產(chǎn)品技術(shù)基本上是送風(fēng)機(jī)技術(shù)的延伸，而由于無塵室對(duì)振動(dòng)及噪音問題相當(dāng)敏感，因此在扇葉與風(fēng)道的設(shè)計(jì)及整體組裝質(zhì)量的要求上比一般送風(fēng)機(jī)高，不過從設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)而論，氣動(dòng)效率(aerodynamic efficiency)高的扇葉與風(fēng)道，加上注重整體組裝的質(zhì)量，即能同時(shí)達(dá)到振動(dòng)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(gè)美麗的口號(hào)，對(duì)于自然資源缺乏及面對(duì)激烈國際競(jìng)爭(zhēng)的我國實(shí)具有重大、深遠(yuǎn)的影響。

   能源高效使用不但社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)成本降低，同時(shí)也能降低對(duì)自然環(huán)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(chǎn)成本，是面對(duì)國際競(jìng)爭(zhēng)的利器，同時(shí)也是技術(shù)密集度高的產(chǎn)業(yè)永續(xù)發(fā)展的保障，因此國際上咸認(rèn)提升能源效率乃無悔措施(policy of no regret)。

目前市場(chǎng)上FFU品牌正逐漸增多，我國市場(chǎng)目前則仍以國外產(chǎn)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(fēng)機(jī)技術(shù)的延伸，在目前尚未有國際性標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法下，可暫時(shí)引用送風(fēng)機(jī)性能的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，以做為國內(nèi)技術(shù)開發(fā)與性能比較的工具。

圖7是FFU在工研院能資所AMCA實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行氣動(dòng)性能(aerodynamic performance)與噪音(聲功率，sound power)測(cè)試的情形，圖8是FFU在最大風(fēng)量運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)量的量測(cè)情形，國內(nèi)外許多廠商均曾委托進(jìn)行以上的測(cè)試。

而不論從原理或?qū)嶋H應(yīng)用面來看，經(jīng)驗(yàn)都顯示送風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能及噪音標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法皆符合FFU性能測(cè)試的需求，而FFU的濾除效率即濾網(wǎng)的濾除效率，其它如出風(fēng)均勻度(uniformity)及平行度(inclination)等必須另以標(biāo)準(zhǔn)方法或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得。

圖9顯示自市場(chǎng)搜集之不同廠牌與尺寸FFU氣動(dòng)性能實(shí)測(cè)結(jié)果比較，不同F(xiàn)FU之間差距相當(dāng)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(nèi)部設(shè)計(jì)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(wǎng)有效通流面積獲得，而兩條紅線內(nèi)、藍(lán)線以上區(qū)間則是一般FFU的參考操作規(guī)格區(qū)，編號(hào)ERL的風(fēng)機(jī)-濾網(wǎng)機(jī)組則是工研院能資所與國內(nèi)華拓及弘祿公司合作開發(fā)的機(jī)種。就如送風(fēng)機(jī)揚(yáng)程(head)不夠在一般空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)造成風(fēng)量不足一般，F(xiàn)FU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(shí)足夠，設(shè)計(jì)師如果無法準(zhǔn)確掌握機(jī)組效能，未來也可能因系統(tǒng)阻抗(resistance)稍增便不夠，如此對(duì)制程良率會(huì)有潛在的威脅。

圖10、11分別是不同F(xiàn)FU電功率(power)與電效率(electric efficiency)的比較，就如氣動(dòng)性能的不一致，電效率高低差亦可達(dá)2~3倍！圖11中電效率乃有效做功(壓力與風(fēng)量的乘積)除以FFU電功率(馬達(dá)入力)而得，因此差異可能來自氣動(dòng)力設(shè)計(jì)、馬達(dá)或兩者。FFU電功率因尺寸及使用馬達(dá)種類而異，大概在100~300瓦之間，而氣動(dòng)性能如果是在圖9建議的區(qū)間內(nèi)，應(yīng)盡量選用電效率大于15%的交流機(jī)種或電效率大于20%的直流機(jī)種，以節(jié)省操作成本。直流無刷機(jī)種雖然表現(xiàn)較突出，但交流定頻機(jī)種只要馬達(dá)設(shè)計(jì)好，幾乎可達(dá)同樣的高效率，且定頻運(yùn)轉(zhuǎn)下經(jīng)濟(jì)效益可比直流無刷機(jī)種高(因初期成本差異所造成)，因此直流無刷機(jī)種的真正優(yōu)勢(shì)在變頻運(yùn)轉(zhuǎn)(含區(qū)域調(diào)控)上。

單位風(fēng)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(shí) 100％

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

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

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

表1是以一相同樓板面積、層流設(shè)計(jì)無塵室為例，假設(shè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式為365天、每天24小時(shí)，F(xiàn)FU運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)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F(xiàn)FU比聲功率(specific sound power level)的比較，由于每臺(tái)FFU的氣動(dòng)性能曲線(圖9)不盡相同，聲功率測(cè)試結(jié)果不能直接比較，必須依下式轉(zhuǎn)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(diǎn)上，產(chǎn)生單位風(fēng)量與壓力時(shí)發(fā)出的聲功率。由于無塵室對(duì)噪音的敏感，許多FFU在內(nèi)部風(fēng)道上裝貼有吸音材料，就污染防治及經(jīng)濟(jì)效益面而論并非最佳的做法，而工研院能資所與國內(nèi)廠商合作開發(fā)之FFU，就是以低噪音的風(fēng)道設(shè)計(jì)替代吸音材料而成，并因此獲得多國專利(圖13)，正式應(yīng)用于一Class 10無塵實(shí)驗(yàn)室(見圖14)。圖15是部份FFU振動(dòng)量測(cè)的結(jié)果，除極少數(shù)機(jī)種之外，大部份被測(cè)FFU整體振動(dòng)量并無太大分別。

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