يؤثر اختيار وحدة فلتر المروحة (FFU) بشكل مباشر على تأثير التنقية وتكلفة التشغيل واستقرار غرفة التنظيف، ويحتاج إلى تقييم شامل مع سيناريوهات تطبيق محددة. فيما يلي العوامل الأساسية التي يجب أخذها في الاعتبار على سبيل الأولوية عند الاختيار:
I. متطلبات النظافة
هذا هو الأساس الأساسي للاختيار، وتحديد نوع المرشح ومعايير أدائه:
حجم الجسيمات وكفاءة الترشيح
إذا كانت هناك حاجة إلى غرفة نظيفة من الفئة 1000 إلى 100,000 (مثل التجميع الإلكتروني العام ومعالجة الأغذية)، فإن مرشح HEPA (بكفاءة ≥99.97% لجسيمات 0.3 ميكرومتر) كافٍ.
إذا كانت الفئة 1 إلى 100 مطلوبة (كما هو الحال في تصنيع رقاقات أشباه الموصلات وورش التعقيم في الطب الحيوي)، يجب اختيار مرشحات ULPA (بكفاءة ≥99.999% لجسيمات 0.12 ميكرومتر).
معايير درجة نظافة الهواء: من الضروري الرجوع إلى معايير مثل ISO 14644-1 وFS 209E، وتحديد الحد الأقصى المسموح به لتركيز الجسيمات في المنطقة المستهدفة بوضوح، ثم عكس متطلبات كفاءة الترشيح لوحدة التصفية الحرارية.
II. حجم الهواء ومعدل تغير الهواء
إن حجم الهواء هو معلمة الأداء الأساسية لوحدة التزويد بالوقود الحر، ويجب أن يتطابق مع متطلبات الحجم ومعدل تغير الهواء في غرفة التنظيف
حساب معدل تغير الهواء يتم تحديد الحد الأدنى لمعدل تغير الهواء بناءً على مستوى النظافة (على سبيل المثال، ≥300 مرة/ساعة للفئة 100 و≥150 مرة/ساعة للفئة 10000)، ثم يتم حساب إجمالي حجم الهواء المطلوب من خلال المعادلة "حجم الهواء = حجم الغرفة × معدل تغير الهواء"، ويتم تحديد حجم الهواء وكمية التركيب لكل وحدة من وحدات التزويد بالوقود الحر وفقًا لذلك.
نطاق ضبط حجم الهواء: في بعض السيناريوهات (مثل بدء تشغيل المعدات وإيقاف تشغيلها، وتغييرات الموظفين)، يلزم ضبط ديناميكي لحجم الهواء. يُفضَّل اختيار وحدات التزويد بالوقود الحراري المزودة بتنظيم سرعة غير متدرج (مثل موديلات مراوح التيار المستمر بدون فرش) لضمان إمكانية ضبط حجم الهواء في نطاق 30% إلى 100%، مع مراعاة كل من الحفاظ على الطاقة واستقرار النظافة.
ثالثاً أنواع المراوح واستهلاك الطاقة
المروحة هي المكون الرئيسي المستهلكة للطاقة في وحدة التزويد بالطاقة، ويؤثر نوعها بشكل مباشر على تكلفة التشغيل
مراوح الطرد المركزي: تتميز بضغط هواء مرتفع وحجم هواء مستقر، مما يجعلها مناسبة للغرف النظيفة الكبيرة أو السيناريوهات التي تحتاج إلى التغلب على مقاومة النظام العالية (مثل مجاري الهواء الطويلة والمرشحات المتعددة). ومع ذلك، فهي تتميز باستهلاك معتدل للطاقة ومستويات ضوضاء أعلى قليلاً (حوالي 55 إلى 65 ديسيبل).
مراوح التدفق المحوري: لديها حجم هواء كبير ولكن ضغط هواء منخفض، مما يجعلها مناسبة للغرف النظيفة البسيطة ذات المقاومة المنخفضة. وتتميز باستهلاك منخفض نسبيًا للطاقة وضوضاء منخفضة (حوالي 50 إلى 60 ديسيبل)، ولكن ثبات حجم الهواء فيها ضعيف وتتأثر كفاءة الترشيح فيها بشكل كبير بالبيئة.
مراوح تيار مستمر بدون فرش: تتميز بكفاءة عالية ومحافظة على الطاقة (30% إلى 50% أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من مراوح التيار المتردد التقليدية)، وعمر خدمة طويل (≥ 50,000 ساعة)، ودقة تنظيم عالية للسرعة، وضوضاء منخفضة (حوالي 50 إلى 60 ديسيبل). وهي الخيار المفضل للغرف النظيفة المتطورة (كما هو الحال في صناعات أشباه الموصلات والصناعات الدوائية). على الرغم من أن تكلفتها الأولية مرتفعة نسبيًا، إلا أنها توفر أداءً أفضل من حيث التكلفة على المدى الطويل.
رابعاً - بيئة التركيب والأبعاد
يجب أن يتطابق حجم وحدة التزويد بالوقود الحراري وطريقة تركيبها مع تصميم غرفة التنظيف
الأبعاد الخارجية: تشمل الأبعاد الموحدة الشائعة 1200×600 مم، 1200×1200 مم، 600×600 مم، إلخ. يجب أن تتطابق مع مسافات عارضة السقف (مثل شبكة 600×600 مم) أو إطار التركيب لتجنب صعوبات التركيب أو تسرب الهواء الناجم عن عدم تطابق الحجم.
طريقة التثبيت
مثبتة في السقف: مناسبة للغرف النظيفة الموحدة، من الضروري التأكد من قدرة السقف على تحمل الأحمال (يبلغ وزن وحدة التثبيت الحراري الواحدة من 20 إلى 40 كجم تقريبًا).
نوع الدعامة: مناسبة للمناطق غير القياسية أو التجديدات المؤقتة، ويجب مراعاة قدرة التحميل وثبات الأقواس.
مجموعة التدفق الصفحي: يتم توصيل عدة وحدات تدفق صفحي معًا لتشكيل غطاء تدفق صفحي. من الضروري التأكد من أن نقاط الربط محكمة الإغلاق لتجنب حدوث دوائر قصيرة في تدفق الهواء.
تحديد ارتفاع المساحة: يجب أن يتطابق ارتفاع وحدة التثبيت الحراري نفسها (حوالي 300 إلى 500 مم) مع الارتفاع الواضح من السقف إلى الأرض لتجنب التأثير على تشغيل الأفراد أو تشغيل المعدات.
V. وضع التحكم والمتطلبات الذكية
حدد وضع التحكم بناءً على حجم غرفة التنظيف ومتطلبات الإدارة:
تحكم يدوي واحد: مناسب للغرف النظيفة الصغيرة (مثل المختبرات)، بتكلفة منخفضة. يمكن ضبط سرعة الرياح في كل وحدة من وحدات التزويد بالوقود الحراري بشكل مستقل من خلال مقبض، ولكنها ليست ملائمة للإدارة المركزية ولها استهلاك طاقة مرتفع نسبيًا.
تحكم مركزي: يمكن إدارة وحدات التزويد بالوقود الحر المتعدد بشكل موحد من خلال PLC أو شاشة تعمل باللمس أو نظام تحكم مركزي، مما يتيح مراقبة سرعة الرياح وضغط الرياح وحالة العطل في الوقت الفعلي. وهي تدعم بدء التشغيل والتوقف وتنظيم السرعة على دفعات، مما يجعلها مناسبة للغرف النظيفة الكبيرة (مثل المصانع الإلكترونية)، وتسهيل الحفاظ على الطاقة والصيانة.
تحكم متشابك ذكي: من خلال دمج أجهزة مثل مستشعرات الضغط التفاضلي وعدادات الجسيمات، يمكنه تحقيق الضبط التلقائي (مثل زيادة حجم الهواء تلقائيًا عند انخفاض مستوى النظافة)، ويمكن توصيله بنظام MES الخاص بالمصنع. وهي مناسبة للسيناريوهات ذات المتطلبات العالية للغاية لاستقرار النظافة (مثل مناطق الطباعة الحجرية لأشباه الموصلات). الاستثمار الأولي مرتفع ولكنه يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف العمالة.
فاي. الضوضاء والاهتزازات
يبقى مشغلو غرف التنظيف في الداخل لفترات طويلة من الوقت ويحتاجون إلى التحكم في الضوضاء والاهتزازات الصادرة عن وحدة التزويد بالمواد الغذائية
متطلبات الضوضاء: بالنسبة لغرف التنظيف العامة، يجب أن يكون مستوى الضوضاء ≤65 ديسيبل (بالنسبة للورش الدقيقة، يجب أن يكون ≤60 ديسيبل). عند اختيار الطراز، يجب إعطاء الأولوية للمراوح منخفضة الضوضاء (مثل مراوح التيار المستمر بدون فرش)، ومن الضروري التحقق مما إذا كانت المعدات مجهزة بوسادات ممتصة للصدمات وهياكل الحد من الضوضاء لتجنب تضخيم الضوضاء بسبب انتقال الاهتزاز.
التحكم في الاهتزاز: قد يؤثر الاهتزاز الناتج عن المروحة أثناء التشغيل على المعدات الدقيقة (مثل ماكينات الطباعة الليثوغرافية الضوئية). من الضروري اختيار مروحة ذات دقة توازن ديناميكية عالية أو استخدام أقواس ممتصة للصدمات لتقليل انتقال الاهتزاز.
سابعاً. الصيانة والعمر الافتراضي
يجب مراعاة تكاليف الاستخدام طويل الأجل وملاءمة الصيانة على المدى الطويل مسبقاً
استبدال المرشح: عادةً ما يكون العمر الافتراضي لمرشحات HEPA/ULPA من سنة إلى 3 سنوات (حسب تركيز الغبار البيئي). عند اختيار النوع، من الضروري التأكد من أن استبدال المرشح مناسب (مثل هيكل الدرج أو الفتح الجانبي) لتجنب التفكيك المعقد الذي قد يؤدي إلى تعطل مفرط.
العمر الافتراضي للمروحة: يمكن أن يصل العمر الافتراضي لمروحة التيار المستمر بدون فرش إلى أكثر من 50,000 ساعة، بينما يصل عمر مروحة التيار المتردد إلى ما يقرب من 20,000 إلى 30,000 ساعة. يجب أن يعتمد الاختيار على دورة استهلاك المعدات لتقليل تكرار الاستبدال في المرحلة اللاحقة.
توريد الأجزاء الضعيفة: اختر العلامات التجارية ذات الحصة السوقية الكبيرة لضمان توفير إمدادات كافية من الأجزاء الضعيفة مثل المراوح والمحركات والمرشحات، وبالتالي تقليل وقت انتظار الصيانة.
ثامناً. ميزانية التكاليف
من الضروري تحقيق التوازن بين تكلفة الشراء الأولية وتكلفة التشغيل على المدى الطويل
بالنسبة للسيناريوهات منخفضة التكلفة (مثل المناطق النظيفة المؤقتة)، يمكن اختيار HEPA + مروحة طرد مركزي AC + تحكم يدوي. التكلفة منخفضة نسبيًا ولكن استهلاك الطاقة مرتفع.
بالنسبة للسيناريوهات المتطورة (مثل ورش أشباه الموصلات)، يوصى باختيار مروحة ULPA + مروحة تيار مستمر بدون فرش + تحكم ذكي. الاستثمار الأولي مرتفع، ولكنه يتمتع بأداء جيد في توفير الطاقة، وعمر خدمة طويل، وتكلفة إجمالية أقل على المدى الطويل.
في الختام، يجب أن يستند اختيار وحدة التزويد بالوقود الحراري إلى متطلبات النظافة باعتبارها الأساس، ويجب اتخاذ قرار شامل من خلال مراعاة عوامل مثل حجم الهواء واستهلاك الطاقة وبيئة التركيب والمتطلبات الذكية. عند الضرورة، يمكن التحقق من عقلانية الاختيار من خلال الاختبارات في الموقع أو حسابات المحاكاة.
I. متطلبات النظافة
هذا هو الأساس الأساسي للاختيار، وتحديد نوع المرشح ومعايير أدائه:
حجم الجسيمات وكفاءة الترشيح
إذا كانت هناك حاجة إلى غرفة نظيفة من الفئة 1000 إلى 100,000 (مثل التجميع الإلكتروني العام ومعالجة الأغذية)، فإن مرشح HEPA (بكفاءة ≥99.97% لجسيمات 0.3 ميكرومتر) كافٍ.
إذا كانت الفئة 1 إلى 100 مطلوبة (كما هو الحال في تصنيع رقاقات أشباه الموصلات وورش التعقيم في الطب الحيوي)، يجب اختيار مرشحات ULPA (بكفاءة ≥99.999% لجسيمات 0.12 ميكرومتر).
معايير درجة نظافة الهواء: من الضروري الرجوع إلى معايير مثل ISO 14644-1 وFS 209E، وتحديد الحد الأقصى المسموح به لتركيز الجسيمات في المنطقة المستهدفة بوضوح، ثم عكس متطلبات كفاءة الترشيح لوحدة التصفية الحرارية.
II. حجم الهواء ومعدل تغير الهواء
إن حجم الهواء هو معلمة الأداء الأساسية لوحدة التزويد بالوقود الحر، ويجب أن يتطابق مع متطلبات الحجم ومعدل تغير الهواء في غرفة التنظيف
حساب معدل تغير الهواء يتم تحديد الحد الأدنى لمعدل تغير الهواء بناءً على مستوى النظافة (على سبيل المثال، ≥300 مرة/ساعة للفئة 100 و≥150 مرة/ساعة للفئة 10000)، ثم يتم حساب إجمالي حجم الهواء المطلوب من خلال المعادلة "حجم الهواء = حجم الغرفة × معدل تغير الهواء"، ويتم تحديد حجم الهواء وكمية التركيب لكل وحدة من وحدات التزويد بالوقود الحر وفقًا لذلك.
نطاق ضبط حجم الهواء: في بعض السيناريوهات (مثل بدء تشغيل المعدات وإيقاف تشغيلها، وتغييرات الموظفين)، يلزم ضبط ديناميكي لحجم الهواء. يُفضَّل اختيار وحدات التزويد بالوقود الحراري المزودة بتنظيم سرعة غير متدرج (مثل موديلات مراوح التيار المستمر بدون فرش) لضمان إمكانية ضبط حجم الهواء في نطاق 30% إلى 100%، مع مراعاة كل من الحفاظ على الطاقة واستقرار النظافة.
ثالثاً أنواع المراوح واستهلاك الطاقة
المروحة هي المكون الرئيسي المستهلكة للطاقة في وحدة التزويد بالطاقة، ويؤثر نوعها بشكل مباشر على تكلفة التشغيل
مراوح الطرد المركزي: تتميز بضغط هواء مرتفع وحجم هواء مستقر، مما يجعلها مناسبة للغرف النظيفة الكبيرة أو السيناريوهات التي تحتاج إلى التغلب على مقاومة النظام العالية (مثل مجاري الهواء الطويلة والمرشحات المتعددة). ومع ذلك، فهي تتميز باستهلاك معتدل للطاقة ومستويات ضوضاء أعلى قليلاً (حوالي 55 إلى 65 ديسيبل).
مراوح التدفق المحوري: لديها حجم هواء كبير ولكن ضغط هواء منخفض، مما يجعلها مناسبة للغرف النظيفة البسيطة ذات المقاومة المنخفضة. وتتميز باستهلاك منخفض نسبيًا للطاقة وضوضاء منخفضة (حوالي 50 إلى 60 ديسيبل)، ولكن ثبات حجم الهواء فيها ضعيف وتتأثر كفاءة الترشيح فيها بشكل كبير بالبيئة.
مراوح تيار مستمر بدون فرش: تتميز بكفاءة عالية ومحافظة على الطاقة (30% إلى 50% أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من مراوح التيار المتردد التقليدية)، وعمر خدمة طويل (≥ 50,000 ساعة)، ودقة تنظيم عالية للسرعة، وضوضاء منخفضة (حوالي 50 إلى 60 ديسيبل). وهي الخيار المفضل للغرف النظيفة المتطورة (كما هو الحال في صناعات أشباه الموصلات والصناعات الدوائية). على الرغم من أن تكلفتها الأولية مرتفعة نسبيًا، إلا أنها توفر أداءً أفضل من حيث التكلفة على المدى الطويل.
رابعاً - بيئة التركيب والأبعاد
يجب أن يتطابق حجم وحدة التزويد بالوقود الحراري وطريقة تركيبها مع تصميم غرفة التنظيف
الأبعاد الخارجية: تشمل الأبعاد الموحدة الشائعة 1200×600 مم، 1200×1200 مم، 600×600 مم، إلخ. يجب أن تتطابق مع مسافات عارضة السقف (مثل شبكة 600×600 مم) أو إطار التركيب لتجنب صعوبات التركيب أو تسرب الهواء الناجم عن عدم تطابق الحجم.
طريقة التثبيت
مثبتة في السقف: مناسبة للغرف النظيفة الموحدة، من الضروري التأكد من قدرة السقف على تحمل الأحمال (يبلغ وزن وحدة التثبيت الحراري الواحدة من 20 إلى 40 كجم تقريبًا).
نوع الدعامة: مناسبة للمناطق غير القياسية أو التجديدات المؤقتة، ويجب مراعاة قدرة التحميل وثبات الأقواس.
مجموعة التدفق الصفحي: يتم توصيل عدة وحدات تدفق صفحي معًا لتشكيل غطاء تدفق صفحي. من الضروري التأكد من أن نقاط الربط محكمة الإغلاق لتجنب حدوث دوائر قصيرة في تدفق الهواء.
تحديد ارتفاع المساحة: يجب أن يتطابق ارتفاع وحدة التثبيت الحراري نفسها (حوالي 300 إلى 500 مم) مع الارتفاع الواضح من السقف إلى الأرض لتجنب التأثير على تشغيل الأفراد أو تشغيل المعدات.
V. وضع التحكم والمتطلبات الذكية
حدد وضع التحكم بناءً على حجم غرفة التنظيف ومتطلبات الإدارة:
تحكم يدوي واحد: مناسب للغرف النظيفة الصغيرة (مثل المختبرات)، بتكلفة منخفضة. يمكن ضبط سرعة الرياح في كل وحدة من وحدات التزويد بالوقود الحراري بشكل مستقل من خلال مقبض، ولكنها ليست ملائمة للإدارة المركزية ولها استهلاك طاقة مرتفع نسبيًا.
تحكم مركزي: يمكن إدارة وحدات التزويد بالوقود الحر المتعدد بشكل موحد من خلال PLC أو شاشة تعمل باللمس أو نظام تحكم مركزي، مما يتيح مراقبة سرعة الرياح وضغط الرياح وحالة العطل في الوقت الفعلي. وهي تدعم بدء التشغيل والتوقف وتنظيم السرعة على دفعات، مما يجعلها مناسبة للغرف النظيفة الكبيرة (مثل المصانع الإلكترونية)، وتسهيل الحفاظ على الطاقة والصيانة.
تحكم متشابك ذكي: من خلال دمج أجهزة مثل مستشعرات الضغط التفاضلي وعدادات الجسيمات، يمكنه تحقيق الضبط التلقائي (مثل زيادة حجم الهواء تلقائيًا عند انخفاض مستوى النظافة)، ويمكن توصيله بنظام MES الخاص بالمصنع. وهي مناسبة للسيناريوهات ذات المتطلبات العالية للغاية لاستقرار النظافة (مثل مناطق الطباعة الحجرية لأشباه الموصلات). الاستثمار الأولي مرتفع ولكنه يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف العمالة.
فاي. الضوضاء والاهتزازات
يبقى مشغلو غرف التنظيف في الداخل لفترات طويلة من الوقت ويحتاجون إلى التحكم في الضوضاء والاهتزازات الصادرة عن وحدة التزويد بالمواد الغذائية
متطلبات الضوضاء: بالنسبة لغرف التنظيف العامة، يجب أن يكون مستوى الضوضاء ≤65 ديسيبل (بالنسبة للورش الدقيقة، يجب أن يكون ≤60 ديسيبل). عند اختيار الطراز، يجب إعطاء الأولوية للمراوح منخفضة الضوضاء (مثل مراوح التيار المستمر بدون فرش)، ومن الضروري التحقق مما إذا كانت المعدات مجهزة بوسادات ممتصة للصدمات وهياكل الحد من الضوضاء لتجنب تضخيم الضوضاء بسبب انتقال الاهتزاز.
التحكم في الاهتزاز: قد يؤثر الاهتزاز الناتج عن المروحة أثناء التشغيل على المعدات الدقيقة (مثل ماكينات الطباعة الليثوغرافية الضوئية). من الضروري اختيار مروحة ذات دقة توازن ديناميكية عالية أو استخدام أقواس ممتصة للصدمات لتقليل انتقال الاهتزاز.
سابعاً. الصيانة والعمر الافتراضي
يجب مراعاة تكاليف الاستخدام طويل الأجل وملاءمة الصيانة على المدى الطويل مسبقاً
استبدال المرشح: عادةً ما يكون العمر الافتراضي لمرشحات HEPA/ULPA من سنة إلى 3 سنوات (حسب تركيز الغبار البيئي). عند اختيار النوع، من الضروري التأكد من أن استبدال المرشح مناسب (مثل هيكل الدرج أو الفتح الجانبي) لتجنب التفكيك المعقد الذي قد يؤدي إلى تعطل مفرط.
العمر الافتراضي للمروحة: يمكن أن يصل العمر الافتراضي لمروحة التيار المستمر بدون فرش إلى أكثر من 50,000 ساعة، بينما يصل عمر مروحة التيار المتردد إلى ما يقرب من 20,000 إلى 30,000 ساعة. يجب أن يعتمد الاختيار على دورة استهلاك المعدات لتقليل تكرار الاستبدال في المرحلة اللاحقة.
توريد الأجزاء الضعيفة: اختر العلامات التجارية ذات الحصة السوقية الكبيرة لضمان توفير إمدادات كافية من الأجزاء الضعيفة مثل المراوح والمحركات والمرشحات، وبالتالي تقليل وقت انتظار الصيانة.
ثامناً. ميزانية التكاليف
من الضروري تحقيق التوازن بين تكلفة الشراء الأولية وتكلفة التشغيل على المدى الطويل
بالنسبة للسيناريوهات منخفضة التكلفة (مثل المناطق النظيفة المؤقتة)، يمكن اختيار HEPA + مروحة طرد مركزي AC + تحكم يدوي. التكلفة منخفضة نسبيًا ولكن استهلاك الطاقة مرتفع.
بالنسبة للسيناريوهات المتطورة (مثل ورش أشباه الموصلات)، يوصى باختيار مروحة ULPA + مروحة تيار مستمر بدون فرش + تحكم ذكي. الاستثمار الأولي مرتفع، ولكنه يتمتع بأداء جيد في توفير الطاقة، وعمر خدمة طويل، وتكلفة إجمالية أقل على المدى الطويل.
في الختام، يجب أن يستند اختيار وحدة التزويد بالوقود الحراري إلى متطلبات النظافة باعتبارها الأساس، ويجب اتخاذ قرار شامل من خلال مراعاة عوامل مثل حجم الهواء واستهلاك الطاقة وبيئة التركيب والمتطلبات الذكية. عند الضرورة، يمكن التحقق من عقلانية الاختيار من خلال الاختبارات في الموقع أو حسابات المحاكاة.
