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凈化車間暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方案【詳解】
2020-08-18 09:00
暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑能耗約60%，所以暖通空調(diào)的節(jié)能在建筑節(jié)能方面尤為重要。而凈化車間的凈化空調(diào)系統(tǒng)比普通空調(diào)系統(tǒng)更加復(fù)雜，投資更大，主要體現(xiàn)在潔凈空調(diào)送風(fēng)量大、風(fēng)機壓損大、冷熱負荷大、恒溫恒濕要求等因素。使得凈化空調(diào)系統(tǒng)比普通空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗高出十余倍左右，增加工廠企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的成本費用。
因此，在滿足企業(yè)高精產(chǎn)品生產(chǎn)需求和符合行業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范的情況下，采用凈化空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方案措施，將大大降低企業(yè)的運行成本。
首先我們了解一下凈化車間空調(diào)系統(tǒng)的特點（也是潔凈空調(diào)能耗的主要部分）。
一：風(fēng)量大，風(fēng)機壓頭高。
凈化車間通過循環(huán)過濾足夠的風(fēng)量來達到潔凈度的標準。風(fēng)量一般按照室內(nèi)換氣次數(shù)來計算，通常是房間體積的10倍，甚至幾十倍，尤其是百級、十級等單向流潔凈室，換氣次數(shù)達到房間體積的幾百倍。凈化風(fēng)量通過初、中、高三級過濾器過濾和通過較長的風(fēng)管輸送管道送到車間，克服這些阻力和其他系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備和配件的相關(guān)阻力，壓力損失大概1000Pa左右。那么空氣處理機組要提供這么大的壓頭，則需要相匹配的功率提供動力。
二：溫濕度控制要求高。
凈化車間的恒溫恒濕要求是為了滿足工藝生產(chǎn)的需求，如在某些電子產(chǎn)品的制造中，對溫濕度的控制要求非常嚴格，在醫(yī)用和實驗動物等方面，對溫濕度的控制精度也有明確的要求。為了實現(xiàn)恒溫恒濕，那么要求空氣處理機組中至少要具備制冷、制熱、加濕、除濕等功能段，而且需要精密控制的方式；并且水流量采用比例積分控制，加濕量也要采用比例積分或者是PID調(diào)節(jié)的方式，以便實現(xiàn)更高的控制精度。
三：空調(diào)冷熱負荷大。
因為一般凈化車間的生產(chǎn)設(shè)備多，設(shè)備功率大，散熱量大；第二補償室內(nèi)排風(fēng)和保持正壓值所需要的新風(fēng)較大；第三維護結(jié)構(gòu)散熱和生產(chǎn)人員散熱等負荷；所以凈化車間空調(diào)系統(tǒng)的冷熱負荷比普通空調(diào)大得多，增加制冷設(shè)備的規(guī)模和運行能耗。
了解了凈化車間空調(diào)系統(tǒng)耗能的主要部分，則可以從這些原因出發(fā)，根據(jù)不同級別的潔凈凈化車間，不同的生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)工藝要求，制定與之相適應(yīng)的節(jié)能措施。以下提出幾點節(jié)能措施進行分析。
一:滿足生產(chǎn)工藝需求條件下，選擇較低的潔凈級別和換氣次數(shù)。
這個需要客戶和設(shè)計施工方溝通確認，選擇符合自己產(chǎn)品生產(chǎn)的環(huán)境要求即可。并不是意味著凈化級別越高就越好，因為與之對應(yīng)的則是高投資和高耗能運行。另外，同級別的凈化車間，一些供應(yīng)商因缺乏經(jīng)驗，生搬硬套設(shè)計規(guī)范的換氣次數(shù)，往往取得較高的換氣次數(shù)，比如，規(guī)范上靜態(tài)潔凈萬級車間換氣次數(shù)為15-25次/h，這個范圍只是作為我們設(shè)計的一個參考值，如果不將客戶的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和流程、環(huán)境因素等綜合考慮在內(nèi)，盲目地選取較高的換氣次數(shù)，雖然達到了凈化要求，但是卻增加了投資和運行功率。因此，我們?yōu)榭蛻籼峁┑姆?wù)是滿足工藝生產(chǎn)需求，選擇適合的潔凈級別和換氣次數(shù)，提供節(jié)能的凈化系統(tǒng)方案。
二：凈化風(fēng)量和滿足空調(diào)冷熱負荷的風(fēng)量分開。
對于凈化級別較高的車間，如凈化千級、百級和更高凈化級別的車間；或者車間面積較大、層高較高的車間，這些車間需要的凈化風(fēng)量遠遠高于滿足溫濕度要求所需的空調(diào)送風(fēng)量。如果選擇凈化風(fēng)量同時作為空調(diào)風(fēng)量，即凈化風(fēng)量和空調(diào)風(fēng)量不分開的情況，則所有的回風(fēng)都要經(jīng)過組合風(fēng)柜集中處理，大風(fēng)量經(jīng)過空氣處理設(shè)備時，阻力會很大，風(fēng)機耗能增大。同時，為了除濕，所有回風(fēng)都要處理到露點狀態(tài)，之后為了不使室內(nèi)溫度過低，還需要對送風(fēng)進行再熱。冷熱抵消，造成不必要的浪費。而如果把空調(diào)和凈化兩部分風(fēng)量分開處理，凈化風(fēng)量就只進行過濾處理，可大大縮短凈化風(fēng)量輸送管道長度；而對于空調(diào)風(fēng)量，由于風(fēng)量變小，可以節(jié)省空氣冷熱處理，并且同時可以減小輸送斷面和輸送耗能。
三：減少新風(fēng)量的損耗。
在凈化車間空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)負荷占較大比重，因此，減少新風(fēng)量，對降低潔凈空調(diào)系統(tǒng)能耗有著重要意義。凈化車間的新風(fēng)量主要由排風(fēng)量和維持室內(nèi)正壓所需的新風(fēng)決定。要減少系統(tǒng)的新風(fēng)量，首先要減少系統(tǒng)的排風(fēng)量。在 IC 工廠中，由于半導(dǎo)體生產(chǎn)中大量使用酸、堿及有機溶劑，會產(chǎn)生各種有毒有害氣體。因此安裝排氣罩或者直接設(shè)備排風(fēng)，進行局部排風(fēng)的方式，用少的風(fēng)量，控制有害氣體的擴散，并將其排至室外。從而減少補充的新風(fēng)量。第二點，減少車間風(fēng)量的泄露。維持正壓風(fēng)量與潔凈室的控制壓差和潔凈室的密封性有關(guān)。壓差主要由潔凈室的性質(zhì)和規(guī)范決定，因此，要減少維持正壓風(fēng)量，主要應(yīng)提高系統(tǒng)的密封性。對此，應(yīng)在設(shè)計到施工過程，對潔凈車間密封性嚴格把控，比如減少門窗的數(shù)量、門窗應(yīng)具有良好的密封性能（增加門下密封條等措施），進出潔凈間的門應(yīng)及時關(guān)上等；施工過程彩鋼板板縫結(jié)合度和打膠密封工藝質(zhì)量把控、穿彩板的空洞密封等措施。
四：空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的合理選型。
凈化車間的單位冷負荷比普通舒適性空調(diào)高出幾倍到十倍不等。除了處理比較大的凈化風(fēng)量因素外，另外一個主要因素是，車間設(shè)備散熱量大，包括生產(chǎn)設(shè)備散熱、組合風(fēng)柜風(fēng)機、FFU等空調(diào)設(shè)備散熱和照明散熱等因素。因此需要投入較大的制冷量。對此，應(yīng)仔細計算車間所需的冷負荷，通過和客戶詳細溝通，得到具體的設(shè)備功率和數(shù)量，計算準確的冷負荷。避免不切實際，盲目放大車間的空調(diào)制冷量，而增加前期空調(diào)設(shè)備的投入和后期余量的浪費，增加空調(diào)能耗運行費用。同樣，關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)水泵、風(fēng)機的揚程和風(fēng)壓的規(guī)格計算，首先要合理設(shè)計和布置水系統(tǒng)和風(fēng)管系統(tǒng)，盡量減少管道阻力。
第二，需要對水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)進行精確的水力計算，得出準確的水泵揚程和風(fēng)機壓頭，避免揚程和壓頭過大，增加運行費用。
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