1、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
2、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
3、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
4、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.EN
5、UM1.5M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
6、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
7、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
8、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
9、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.
10、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
11、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7CIN12C0UT3.2.2.2FFU/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7C12C,DCC使用二次冰水13C18C,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13C18C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
12、一个重要的程序，若须于高精确度的温度控制时如22C05C45%RH3%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23C2C,45%RH5%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
13、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
14、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
15、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/
16、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.
17、2.3干式盘管(DCC)：A.干式盘管搭配个别区间的FFU做为C/R内显热交换的运转模式,由于DCC皆个自或以群组的方式搭配海控器及控制阀做温度控制，因此于C/R多区不同的C1.ING1.0DING时，可以获得较精确的温度控制，所以相较于AHU/DUCT系统，此项设备视必会大大的增加其初始建置成本。B.若考虑特别区间的生产环境条件时，可以将DCC引入更低温的冰水，以去除其因制程所产生的大设潜热，以达到更有效的温湿度控制。C.DCC的安装在考圻初期C/R建在时内部存在这高潜热的室内空气条件时，及惟恐VAU故障停机或控制失效或其它外在条件所导致错误条件的外气进入C/R时，势必在DCC表面结我而发生
18、滴水之虞，DCC皆须附上滴水盘,并于配管时安装一UTRAP以防不洁的外气因P1.ENUM上方的负压随冷凝排水管而被虹吸进入C/R内。3.3.2.4DCCPUMP：.DCC泵浦相较于H1.7D1.CT系统乃此一额外的设备，它是DCC做热交换其介质的动力来源。B.本系统不采用板式热交换器做二次冰水的来源，乃考试初期建置成本及板式热交换器日后清洁维护的问题，而采用水流温控器搭配于二次冰水管路的回水端安装一电动阀，以宜接混水的方式产生二次冰水。C.考址个别区间不同二次冰水的流址及管路系统的水黄平衡，须于DCC侧安装三通阀的方式或采用二通阀及于DCC泵的进出水端安装一BYPASS管路及二通阀，并于PUM
19、P之进出水端安装一压差传感器的施作方式，以做为水球平衡之用。D.本系统DCC泵浦乃采用BYPASS管路搭配二通阀做定流址的压差水呈平衡控制，未采用变转速的可变流品控制0E.考虑备机运转DCC泵浦须为为两组。3.4空调控制工程：3.4.1HUDUCT系统：3.4.1.1此一系统的控制模式较为单纯，就是温湿度及外气风后皆在空调箱内做调控，因此本个案乃采用数位宜接控制器(DDC)搭配相关的感测传讯器做控制。3.4.1.2此一系统较适合于单一制程的生产环境下操作，若于多元的制程生产条件下操作时，会产生温湿度及室内静压无法被区隔控制的问题。3.4.2FFU/DCC系统：此一系统被控制的空调机械设备分别为
20、1.MAU、2.DCC.3.DCC泵浦、4.多元生产区间的室内静压差控制、5FFU的运转监控。兹就明如下：3. 4.2.1MAU：此单元被控制的条件相较于AHU最大的差异在于MAU的风机可以在C/R最低的室内静压操作条件下，做适当的变频控制以达节能之效,然而相较于AHU/D1.CT系统内之风机必须做定风状的运转，否则做可变风后运转时势必影向换气次数以致于洁净度也会受到影向。3.4. 2.2DCC泵浦:A.定流后之压差平衡控制。B运转状态之监控模式。3. 4.2.3DCC：A.个别或群组之风侧温度感测传讯器及冰水侧之电动阀流进控制。B运转状态的监控模式。4. 4.2.4室内静压控制：.个别区间搭
21、配电动风门及静压感测传讯瑞之静乐控制。8. 运转状态的监控模式。9. 4.2.5FFU：A.此一系统可以做FFU的运转状态的监控模式，但此项功能绝IK必要，可依业主的需求做弹性调整。10. 5空调电力系统：11. 5.1HUDUCT系统：3.5. 1.1此一系统之主要用电需求设备，就是AHU内的风机、电热器、加湿器，因为C/R内之循环风设及外气风枇的动力主要来源皆来自单一风机，因此其风机的规格就相对大得多。3.5.1.2于加湿器、加热器因外气风社及内部的CoO1.NG1.OADNG相同，因此其设备一致，所以电力设备的规格无太大差异。3.5.2FFUDCC系统：3.5.2.1此一系统MAU内的风
22、机，就只是提供室内新鲜空气换气及维持适当的正压所需的风;也因此其风机的规格较小，所以其电力设备容后相对较小；由于制程排气尖雌峰的使用区间不一，因此可以增设变频器依风管静压的改变来做风机的可变风址调整。3.5.2.2由于增加FFU做为C/R内循环风景的动力来源,因此势必依FFU个区之电力回路增设电力回路控制盘及电力盘至FFU设备的二次侧管线系统。3.6HUDUCT系统及FFU/DCC系统的工料分析：3.6.1设计条件:.室内有效面积：745M2,有效容积:745M2（八）*3.5M（三）=2607.5MB.循环换气次数：3IMES/H0URC循环风号:112,835CMHD.室内静压：2mmaq
23、外气换气风量为2TMESH0URS2607.5CMII*2=5,215CMIIE.制程排气风量=3,950CMHF.外气风品=9,165CMHG.外气始值=141,874kca1.hrH.室内热负荷=100,046kca1.hO3 .6.3各系统的详细材料及工资数册与明细如附件（一），（二）明细表猊明：由以上之统计分析比较出，RVDCC系统除了风管工程与AHU/DUCT系统比较下可以减少建置成本之外，其它如装修工程增加1.92倍，空调机械设备增加1.65倍，空调电力工程增加2.5倍及空调控制工程增加3.2倍，总体上而言，以建立洁净度1000级的无尘室若使用FFU/DCC系统其初始建置成本是HU
24、DUCT系统的1.53倍左右。4 .汇整两项系统选择上相对优势条件：4.1 耗电板之电费分析：4.1.1AHU/DUCT系统:A.AHU风机之耗电量:30HP*2（台）*n=30（HP）*2（台）*746（W）*0.8=35.8KW加热器及加湿器：规格相同无差异。B.以每天运转12小时一年之电费：35.8（KW）*12（hour/day）*30（天/月）*12（月/年）*2.6（元/度)=402,105(元/年)4.1.2FFU/DCC系统：A. MAU风机之耗电量:：7.5(HP)*1()*11=7.5(HP)*746*0.8=5.6(KW)B. FFU风机之耗电过：180(Wfr)*135
25、t)*=180(W)*135(fr)*0.9=22(KW)C. DCC泵浦之耗电量:7.5(HP)*1(台)*Q=7.5(HP)*746(W)*0.8=4.5(KW)总计：A+B+C=32.1(KW)以每天运转12小时一年之电费：32.1.(KW)*12(hourday)*30(天/月)*12(月/年)*2.6(元/度)=360,547(元/年)4.1.3由4.1.1-4.1.2=41,558(元/年)，由此可以得知使用AHU/DUCT系统比FFU/DCC系统的电费为高，约增加124.2初始建置及使用空间分析：4.2.1FFU/DCC系统:使用FFU/DCC系统时须考虑到即设建筑物务必高度在
26、4.5M以上,最适当的高度在5.2M以上则更好，让P1.ENUM有足够的高度，使得循环风诂可以更均匀，且能使P1.ENUM内的制程管路及FFU得以容纳及获得更理想的维修空间。4.2.2HUDUCT系统：4.2.2.1此一系统，既设建筑物于上层PU天花板上方的净高度必须维持1.5M,如此得以安装双C辅助吊架及空调风管。4.2.2.2此一系统的AHU的风景为61000CMI1.规格尺寸相当大,因此必需规划空间得以容纳此一设备。4.2.2.3维修保养及运转风险上的评估：A.若考证生产制程因以上的设备的故障及维修而被中断的风险所须付出高额的代价时，就必需考他到使用AHU/DUCT系统势必再增设两台AH
27、U做为BAeKYP,因此所增加的成本，与FFU/DCC系统就只差1.25倍，而且既设空间是否足够得以容纳此一设备，更需慎思衡量的重点。B. FFU/DCC系统适合使用于同一洁净室内不同等级的制程条件下被灵活使用，然而AHU/DUCT系统适合被使用在单一制程条件下之洁净室。C. FFU/DCC系统适用在确效性更高的制程环境，而HUDUCT系统则因结构上的差异，对制程环境而言存在着更高的潜在风险。5.结论：由以上的分析我们可以清础的了解到，两项系统的取金在于主客观的条件分析，分以建置成本及运转维护而言使用AHU/DUCT是较为有利的，但若是以整个洁净室对制程环境下的风险及稳定性做为考M时，FFU/DCC系统是必要的选择
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