在進入主題之前,先讓我們來認識「無塵室」。
無塵室,字面上的意思就是「沒有灰塵的空間」,這裡的灰塵不只是灰塵,還包含了懸浮粒子、微生物、化學揮發性氣體等污染物。由於許多精密產業(例如半導體、生物技術、精密機械等)的產品只能在特定溫度或濕度等條件下的環境製造,任何一點微小的污染物都可能會影響產品品質,因此,選擇一個單純且可以有效控制污染源的無塵室,是十分必要的。
不同的產品需求,可以搭配不同等級的無塵室;無塵室通常配備有各種設備,其中,為了加強對環境控制的精確程度,FFU 風機濾網機組更是無塵室中不可或缺的重要角色。FFU 究竟是什麼?原理為何?有哪些類型呢?
一起跟著本文來了解它,並為自己的產業選擇最合適的 FFU 吧!
FFU 風機濾網機組是什麼?運作原理為何?
FFU 風機濾網機組的功能
FFU(Fan Filter Unit)又稱「風機過濾機組」,是一種結合送風機與高效濾網氣流循環的無塵室設備,主要用來過濾空氣中的粉塵顆粒、調節無塵室溫度,並維持無塵室的正壓環境,為產業所需的作業環境提供氣流循環,以及低污染源的潔淨空氣。
FFU 風機濾網機組應用領域
隨著疫情後期迎來的 5G 與 AI 時代來臨,無論是半導體、封測、面板或記憶體等高科技電子產業,都處在景氣擴張、訂單與收益持續成長的階段,而 FFU 身為無塵室中的核心空調設備,需要無塵室的產業基本上也都需要裝設 FFU,除了無塵室之外,它也被廣泛用於藥廠、醫療院所、食品業、航空業、以及科技製程研究單位等機構。
FFU的構造及運作原理
在無塵室內能常見 MAU+FFU+DCC 組合系統(簡稱 FFU 系統)協作的空調方式,其中 MAU(Make-up Air Unit)為「外氣空調箱」,主要負責控制露點、製造無塵的空氣、進一步確保無塵室保持正壓;而 DCC(Dry Cooling Coil)則為「乾式冷卻盤管」,主要負責控制室內溫度,以及消除由人類或機械產生的熱能。
作FFU 系統主要的運作原理為:
- 將室外的風經過 MAU
- 由 MAU 負責將外氣過濾、加濕、除濕、冷卻、再加熱
- 由 MAU 初步過濾微塵,控制空氣的濕度後,送入潔淨室的迴風夾道
- DCC 乾盤管將迴風管道內的迴風降溫,調整至無塵室所需之規格與參數
- 運用 FFU 風機的過濾網來循環空氣,帶走微塵與熱量,帶動無塵室的氣流循環
- 最後,空氣達到潔淨度要求之換氣量,供應回無塵室內的 Fab 區
由於無塵室的空調系統需要由外界引入恆溫恆濕的新鮮空氣,必須透過 MAU 進行冷凝除濕、將空氣調節至符合無塵室的需求條件,而 DCC 則是配合 MAU 的出風溫度,隨時反映無塵室的熱負載。因此,儘管對無塵室環境影響最大的是 MAU,然而 DCC 也是系統中不可或缺的一部份。
FFU 有哪些優勢?與 AHU 系統差在哪裡?
同為常見的空氣處理設備,FFU 與 AHU(Air Handling Unit)差在哪裡?又有哪些優勢呢?
AHU 通常被用於大型建築物、工業場所和醫療設施等中央空調系統,由多項零件組成,包含風扇、冷卻管和過濾器等。它的主要功能為控制溫度、濕度和通風,透過冷卻、加熱、濾淨和除濕等過程,維持室內空氣的舒適度和品質。
FFU 則較常被應用在無塵室、實驗室與微奈米技術環境等,需要高度潔淨空氣的場域,透過高效的過濾系統,有效去除微生物與懸浮粒子等污染源,確保環境達到產業所需的潔淨程度。FFU 具備獨立的風扇和過濾系統,可以直接安裝在天花板或牆壁上,儘管風量較 AHU 小,卻可以提供穩定的乾淨空氣,對於空氣品質要求極高的產業來說,會是更合適的選擇。
FFU 規格有哪些?各有哪些優缺點
如果以「供電方式」區分的話,FFU 還可分交流式(AC FFU)與直流式(DC FFU),近年來也出現了電子整流式(EC FFU),三者的區別可以參考以下表格:
類型 | 交流式(AC FFU) | 直流式(DC FFU) | 電子整流(EC FFU) |
開關
與監控 |
僅供群組 | 可以群組/個人 | 可以群組/個人 |
轉速
或風量 |
無定風量輸出能力 | 可調整轉速
保持風車效率及風量 |
高效能馬達輸出
客製化的轉速調控 |
初設成本 | 較低 | 較高 | / |
運轉成本 | 較高 | 較低 | / |
其他 | 僅有如警報逃脫等
較為基本的控制能力 |
可透過監控電腦集中控制、並詳細顯示風機運行狀態 | 節能省電、高效率,且可以連續不間斷的工作 |
AC 風扇風量穩定,能順利排出熱空氣並吸入冷空氣,是俗稱的散熱風扇,然而使用起來較為耗電;DC 風扇效能高、耗損少,比起 AC 較為省電,不過風量相對不穩定。而近年來的技術趨勢 EC 風扇,不只具備靈活接入 AC 電源的能力,亦可透過電子整流的方式將 AC 電流轉為 DC 電流,融合了前兩者的優點,提供更高的轉速、減少軸承磨損進而延長使用壽命、甚至是有效降低能源耗損,達到節電減碳的環保功效,使得 EC 風扇成為目前市面上較受歡迎的風機選項。
如何挑選適合的 FFU?
在挑選適合自身產業的 FFU 之前,必須先了解它由哪些構造所組成。
FFU 由風機、高效過濾器(濾網)與箱體,這三大部分所構成,三者的良莠會直接影響整台 FFU 的性能與價格。為了減少 FFU 的故障頻率,並維持無塵室的正常運作,在挑選時建議分別從這三者的特性來進行綜合考量。
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風機
- 風機的類別依照供電方式,分為交流式與直流式,兩者的比較與優劣可見前段中的表格,像是 AC FFU 初期的架設成本較低,但維運成本較高,且可操控的能力較為限縮,不同產業或公司可以依照自身的需求(成本考量或品質考量)來選擇適合的風機。
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箱體
- 箱體材質是也是影響 FFU 成本因素之一。常見的 FFU 板材,依照低價到高價分別有鍍鋁梓板、冷軋鋼板與不鏽鋼板(SUS201,SUS304,SUS316 等),不同材質會直接影響到 FFU 整體的成本。
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過濾器與濾網
- FFU 的過濾器從 H13 至 U15 有不同過濾效率,也有依照形狀與材質分為折景式、迷你折景式、尼龍過濾網、金屬過濾網等不同類別。想當然,過濾效率越高就越貴,但對空氣的清潔度管控也會越高,使用者可根據產業所需的無塵室條件來進行選擇。
除了從 FFU 最重要的三大部分來進行挑選,也有其他幾個因素可以拿來衡量。
近年來,環保議題受到廣泛關注,不僅政府與國際組織提倡節能減碳,許多身為產業龍頭的企業也紛紛採取綠色措施,因此 FFU 的節能性與運轉效率變得更加重要,一款高效且節能的 FFU 可以降低碳排放與能源消耗,為企業的永續發展盡一份力。
而由於 FFU 一次都是購入幾百台、幾千台,機械的噪音、震動程度以及馬達的耐久性也會影響整個工廠的運轉狀況。過大的噪音與震動程度可能會對工作環境中的員工產生負面影響,不只員工健康可能出問題,也會一定程度地降低工作效率;除此之外,為了減少維護和更換機械的頻率,同時確保設備能夠長時間穩定運轉,選擇具有足夠耐久性的馬達也是十分必要的。
因此,在購買 FFU 系統之前,除了風機、箱體、與過濾網等三大核心構造,上述也都是值得納入考量的幾項選擇因素。
多久該更換一次 FFU 濾網?
即使選擇好了最合適的 FFU 類別,也要記得定期維護,尤其必須注意定期更換濾網。
定期,通常指兩到三個月要檢查一下是否需要更換或清洗;而濾網分為初效、中效與高效濾網(高效濾網又分成 HEPA 或 ULPA 兩種),初效濾網一般可以使用 1-6 個月,就要清潔或替換掉,高效濾網則是可以使用 6-12 個月,但要特別注意,多數的高效濾網是不可清洗的,累積太多污染物就必須直接丟掉、更換新的濾網。
由於每個產業與公司使用無塵室的頻率與程度不同,當不確定是否要更換濾網的時候,可以用風速計測量主濾網出風口之平均風速,若平均風速已低於要求時,應予更換。
不過,若企業擁有多台 FFU,也可以用過往的 FFU 運轉時數為基準來計時,時間到即更換,或在出風口測量平均風速或主濾網前後之壓損等,建立或修正 FFU 的平均壽命時數。
FFU 為何選擇宇漢科技?
一般的 FFU 買家可能會遭遇貿易商無自家工廠、工廠無法提供客製化選項、或濾網尺寸不一致等問題。針對這點,宇漢科技擁有自家高效過濾網工廠,能夠確保 FFU 的高品質,提供 AC、DC、EC類別的 FFU,更可以依照客戶需求、客製化訂做 FFU 風機;除此之外,宇漢也販售其他無塵室設備,讓客戶直接在這裡購買初效、中效或高效濾網,從同一個來源滿足所有無塵室的需求,提供客戶優質、客製化、與多元化的保證,是購買 FFU 系統的不二選擇。