FFU（Fan Filter Unit）風機過濾單元是凈化車間的核心設備，通過 **“風機 + 高效過濾器”的一體化設計，實現局部或全區域的空氣凈化 **。以下是其工作原理、關鍵作用及應用場景：

一、FFU 的核心組成與工作原理

1. 基本結構

• 風機：通常采用后傾離心風機或無刷直流風機（EC 風機），提供穩定風壓（100-500Pa）。

• 過濾器：頂部集成高效（HEPA）或超高效（ULPA）過濾器，過濾效率≥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，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，經初效預過濾（如 G4 級）去除大顆粒灰塵。

• 風機將空氣加壓后，通過高效過濾器攔截≥0.3μm 的微塵和細菌。

• 凈化后的空氣以均勻風速（通常 0.3-0.5m/s）送至工作區域，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：

• 可將百級潔凈區（ISO 5 級）的≥0.5μm 粒子數控制在3,520 個 /m3 以下（優于國標要求）。

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

• 微生物去除：

• 高效過濾器可攔截細菌芽孢（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. 靈活構建潔凈環境

• 模塊化設計：

• 標準尺寸為1175×575mm或1200×1200mm，可根據車間布局陣列式拼接（如滿布率 30%-80%）。

• 適用于改造項目（如舊廠房升級為萬級潔凈車間），無需大規模土建。

• 分區控制：

• 通過變頻調速（如 0-10V 信號調節），不同區域可設置不同風速（如光刻區 0.45m/s，緩沖區 0.3m/s）。

3. 節能與運行成本優化

• EC 風機優勢：

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

• 支持智能群控，根據實時粒子濃度自動調節風速（如無人時段降速運行）。

• 維護簡便：

• 過濾器更換周期約1-2 年（視環境而定），采用快拆式結構，單人 10 分鐘內可完成更換。

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口（如百級區換氣次數≥50 次 /h）。

• 水平單向流適用于狹長區域（如流水線），風速均勻度≤±15%。

• 壓差平衡：

• 通過調整不同區域 FFU 的數量或風速，維持5-10Pa 的壓差梯度（如潔凈區→非潔凈區）。

三、不同行業的 FFU 應用場景

1. 電子半導體行業

• 百級潔凈區：

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

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

• 節能策略：

• 采用DC 無刷電機 FFU，搭配PLC 智能控制系統，根據生產時段自動啟停（如夜班降速 50%）。

2. 醫藥與醫療器械行業

• 無菌灌裝線：

• 灌裝區上方設置FFU + 層流罩，確保 A 級潔凈環境（動態粒子數≤3,520 個 /m3）。

• 層流罩邊緣設負壓回風槽，防止外部氣流卷入。

• 生物安全實驗室：

• PCR 實驗室的擴增區采用獨立 FFU 系統，與其他區域物理隔離，避免氣溶膠污染。

3. 食品與飲料行業

• 烘焙食品冷卻：

• 冷卻隧道頂部安裝FFU 陣列，風速 0.3-0.4m/s，將沉降菌控制在≤5cfu / 皿（優于國標 10cfu / 皿）。

• 酸奶灌裝：

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

4. 實驗室與科研機構

• 精密儀器室：

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

• 動物房：

• SPF 級實驗鼠飼養區采用FFU + 高效過濾器，新風經過三級過濾（初效→中效→高效），氨濃度≤14mg/m3。

四、FFU 選型與安裝要點

1. 選型參數

• 潔凈度等級：

• 百級區（ISO 5 級）：建議 FFU 滿布率≥60%，配合高架地板。

• 萬級區（ISO 7 級）：滿布率 30%-40%，采用亂流混合送風。

• 風速與風量：

• 計算公式：風量（m3/h）= 面積（㎡）× 凈高（m）× 換氣次數。

• 例如：100㎡萬級車間（凈高 3m），換氣次數 20 次 /h，則總風量 = 100×3×20=6,000m3/h，需配置 12 臺 1200×600mm 的 FFU（單臺風量 500m3/h）。

2. 安裝注意事項

• 吊頂結構：

• 采用T 型龍骨吊頂（承重≥150kg/㎡），FFU 通過吊鉤或螺栓固定，與吊頂板無縫銜接。

• 檢修口尺寸≥600×600mm，便于過濾器更換。

• 電氣連接：

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

• 配置漏電保護開關，接地電阻≤1Ω。

3. 維護與監測

• 過濾器更換：

• 初效過濾器（G4）：每 3 個月清洗或更換。

• 高效過濾器（H13）：當阻力超過初始值的 1.5 倍時更換（通常 1-2 年）。

• 性能監測：

• 安裝壓差表（量程 0-500Pa），實時監測過濾器阻力。

• 定期用粒子計數器檢測潔凈度（如每月 1 次）。

五、FFU 與傳統凈化系統對比

六、典型案例分析

1. 某芯片制造車間

• 配置：

• 3000㎡光刻區，采用1200×1200mm FFU滿布（約 2,000 臺），配合MAU 新風機組（三級過濾）。

• 風速 0.45m/s，潔凈度穩定在 ISO 4 級（優于百級）。

• 成效：

• 微塵污染導致的芯片良率提升至98%（改造前 95%）。

• 采用 EC 風機后，年電費節省120 萬元（相比 AC 風機）。

2. 某醫藥凍干生產線

• 改造方案：

• 將原有集中式系統升級為FFU 層流罩（灌裝區）+亂流混合送風（緩沖區）。

• 新增PLC 智能控制，根據生產計劃自動調節 FFU 風速（如非生產時段降速 50%）。

• 成效：

• 沉降菌檢測從原來的8-10cfu / 皿降至**≤1cfu / 皿**。

• 運行能耗降低40%，過濾器更換周期延長 1 倍（從 8 個月到 16 個月）。

七、總結

FFU 的核心優勢在于 **“高效凈化 + 靈活控制”**，尤其適用于：

1. 對潔凈度要求極高的場景（如芯片、無菌藥品）。

2. 需頻繁調整布局的實驗室或研發中心。

3. 節能需求強烈的項目（如 24 小時運行的車間）。

選型時需結合行業標準（如 GB 50073、ISO 14644）和工藝特殊性，通過合理配置滿布率、選擇 EC 風機和智能控制系統，實現性能與成本的最優平衡。