风机过滤器测试标准、验证以及应用的发展

2007年09月28日　　　　
劳伦斯·伯克利国家实验室（LBNL）即将完成其2英尺x4英尺的风机过滤器产品（FFU）第二阶段的研究和验证项目，市场上使用的FFU的第一个实验室测试方法就是LBNL开发的。
FFU为洁净环境提供循环空气并且提供微粒过滤控制。FFU安装在洁净室的天花板上（25%到100%的覆盖率），尺寸一般为2×4英尺或是4×4英尺，洁净室（微环境）中的大部分能源都消耗在它上面。
LBNL已经开发并执行了一系列标准实验室测试，同时也公布了各式各样2×4英尺的FFU的数据。迄今为止，FFU性能的标准测试报告为供应商提供了严格的、有用的数据，有利于终端客户更好的理解。更重要的是，能够定量的表征FFU产品在各种工作条件下的性能。


研究的发现
在参照工业领域无数同伴使用过的方法后，FFU的标准能耗和气流测试方法是在一定范围内的操作条件下，根据整个再循环系统的实际流量（或流速）和压力损失来制定，量化FFU的全压效率和功耗。LBNL已经测试了亚洲、欧洲和北美的制造商的十七种不同FFU。
在这些FFU中，我们发现每个FFU电功率的需求范围在100W到400W之间，巨大（超过十倍）的效率差别主要取决于操作条件，而这些操作条件是由FFU所需的压力升高和流量决定的。
除此之外，对于一个给定的典型操作条件，由于三个或是多个因素的影响，从一个产品到另一个产品，我们也在能源效率水平上观察到了变化。举例来说，全压效率是限定一个产品能源效率水平的准绳，它定义为产品实际的压力功率和总的电功需求的比率。[6]
图1中的两条曲线显示了FFU效率水平，这个百分等级函数是从实际标准测试数据中计算出来的。两条曲线分别对应两个不同的操作条件，它们表明了从一个产品到另一个产品之间能源效率存在显着不同。在同一操作条件下，效率最高的产品（如图右侧所示，如99%）的效率水平是效率最低的产品（如图左侧所示，如1%）的效率水平的三倍多。

标准的采用和市场影响
LBNL标准从过去到现在一直被特定的人群和业主所采用，可以更好的评估FFU的性能。测试结果可用于选择和购买能源性能更好的、经过改良的FFU。除此以外，标准测试的成果现在被用在公用事业中，以促进节能FFU产品的应用。一个成功的能源补贴计划可以帮助公用事业为最终用户带来财税激励，促使他们指定和购买节能的FFU。另外，一些终端用户积极追求减少洁净室操作成本和生命周期成本的方法，希望通过选择节能的FFU来实现。例如，在设计和建造大型洁净室时，北美和亚洲的一些大公司（包括Texas Instruments）要求FFU供应商或是投标公司根据LBLN标准执行和报告性能测试，LBNL标准使得性能数据的规定和对比有了统一的方法。
在洁净室应用中确认和选择节能产品，并在其生命周期内维持和改进污染控制的有效性，能够节约能源成本。通过这个研究和验证项目，对最终用户或是洁净室业主来说，他们能够更好的了解能源性能，在新工厂建造或改造时，可以帮助他们规划和选择产品。举例来说，他们要求供应商提供一个根据LBNL标准获得的产品性能指标。同样，也能促使更多的FFU生产商定量的了解产品的性能，还能促进生产商改进他们的FFU的设计、操作和控制，更好的服务于业界。再者，公用事业公司或是其他的公共利益项目也会使用这个结果和建议，用来建立能源补贴基准，或是贯彻执行其它计划，鼓励使用高效的产品。最后，很重要的是，该项工作将继续加强发展行业标准，比如IEST-RP-CC036.1。

评估和发展FFU技术
比起几年前，现在的能源的消耗将近是原来的二至三倍，工业界和全世界范围的洁净室业主都在致力于降低高昂的水电费用，减少开支。因此在以后的几年中，对于众多的洁净室管理者和设计者而言，洁净室设计的趋势将变得更加明确，即能源和资源保护，同时，合并也必不可少。
未来洁净室操作中存在的日益增长的能源消耗问题，不仅会推动最终用户在其洁净室应用中去寻求和选择高效的FFU，而且同样也会刺激许多供应商更好的了解他们的产品，并致力于发展未来洁净室的高效FFU。
除此之外，用户对FFU操作的整个运转期间的气流均匀性和能源消耗，以及使用FFU控制污染的洁净室的可靠性和控制性也越来越关注。
当污染控制工业朝着更严格的污染控制的方向发展，并且不断要求更高的节能效率时，在实际的洁净室中制定高效的FFU发展和执行战略是非常重要的。以下是一些需要持续进行的重要活动：在技术、专业社团和所有行业中传播新的测试和成果方面的知识；为使用者和制造商选择高效的FFU和改进FFU性能提供技术协助；帮助公用事业建立并且实施能源补贴计划，促进FFU的发展；与相关的专业团体和标准开发团体进一步互动，吸收并且采纳精确的标准。
作者简介
Tengfang(Tim)Xu博士，专业工程师，是劳伦斯·伯克利国家实验室环境能源技术公司项目经理。他的联系方式是：TTXU@LBL.Gov