摘要:潔凈空調能耗遠高于常規(guī)的空調系統(tǒng)。針對潔凈空調的特點,?從空調系統(tǒng)的設計方案、空調設備的選型、空調系統(tǒng)平時的運行管理與維護等方面出發(fā),?結合相關規(guī)范參數(shù)提出節(jié)能措施。分析表明,?進行合理的室內參數(shù)設計、適當采用高效空調設備、加強空調系統(tǒng)的運轉及管理,?能有效降低潔凈空調系統(tǒng)的能耗。

關鍵詞:潔凈空調;節(jié)能;設計

0　前　言

隨著全球能源危機形勢的日益緊張,?節(jié)能減排已成為任何國家面對的問題之一,?節(jié)能降耗是每個行業(yè)當前面對的問題之一。潔凈空調系統(tǒng)主要應用于醫(yī)藥行業(yè)中,?由于對室內空氣品質要求高,?對電能的消耗遠大于普通的中央空調系統(tǒng)。根據有關報道,?其用電量約占整個企業(yè)總用電量的六成左右。因此,?降低潔凈空調系統(tǒng)的能耗,?已是當前研究熱點之一。

潔凈空調系統(tǒng)具有初投資大、運行能耗大的特點。因此,?它整個系統(tǒng)的節(jié)能,?既要從分析它的運行過程入手,?也要考慮降低初投資,?從而降低其生產能耗。降低其運行能耗,?首先需要一個節(jié)能合理的空調設計方案,?這包括空調分區(qū)、新風量的設計等等;其次也需要加強空調運行的管理控制和系統(tǒng)維護,?有時候,?人文習慣導致的能耗浪費也是非常可觀的;另外,?還要在空調設備選型方面進行考慮,?選用一些節(jié)能的高效設備。本文主要從上述方面提出潔凈空調系統(tǒng)的節(jié)能方案,?為廣大工程設計人員提供參考。

1　設計合理節(jié)能的空調系統(tǒng)

設計空調系統(tǒng),?首要是選用合理的室內設計參數(shù)。目前大多數(shù)空調系統(tǒng)總是采用非常保守的設計,?而隨著空調設備技術的進步,?室內參數(shù)已能夠更加精確地實現(xiàn)和維持,?因此,?室內參數(shù)的設計已不能按照傳統(tǒng)的觀念進行考慮,?設計人員需要具有節(jié)能意識。一個工程,?上馬投產之后再進行設備、安裝等方面的改造相對容易,?但要改變設計參數(shù)就不是那么容易的事了。因此,?設計節(jié)能空調,?設計參數(shù)尤為重要。這里的設計參數(shù)主要有:新風比(新風量)、換氣次數(shù)、室內溫濕度、單位面積冷(熱)負荷等。

1.1　選定合適的新風比

在潔凈空調中,?處理新風的耗能占了系統(tǒng)耗能的很大一部分。因此,?在滿足生產工藝和操作人員需要的情況下,?在《規(guī)范》允許的范圍內,?應盡可能采用低的新風比;潔凈空間內的回風溫、濕度接近送風溫、濕度要求,?而且較新風要潔凈,?能回風的凈化系統(tǒng),?盡可能多地采用回風,?提高系統(tǒng)的回風利用量,?不能回風或采用少量回風的系統(tǒng),?要進行能量回收。

新風量的確定,?可按《潔凈廠房設計規(guī)范》GBJ73—?84或《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設計規(guī)范》第2.2.4條之規(guī)定:潔凈室內應保持一定的新鮮空氣量,?其數(shù)值應取下列風量中的最大值:①非單向流潔凈室總送風量的10%?～?30%,?單向流潔凈室總送風

量的2%?～?4%;②補償室內排風和保持室內正壓值所需的新鮮空氣量;③保證室內每人每小時的新鮮空氣量不小于40 m3?。對于密閉程度高的,?新風量不能過低,?否則,?室內工作人員易產生“悶”的感覺。

1.2　在保證潔凈效果的前提下,?采用較低的換氣次數(shù)

在醫(yī)藥行業(yè),?新的《藥品生產質量管理規(guī)范》(即《GMP規(guī)范》, 1998版)中,?對各潔凈級別的換氣次數(shù)沒有做相應的規(guī)定,?設計人員不應照搬以前的《規(guī)范》或所謂的設計經驗,?一味地擴大換氣次數(shù),而應緊密結合當?shù)氐拇髿夂瑝m情況以及工程的裝修效果,?合理確定換氣次數(shù)。在南方等城市,?室外大氣含塵濃度低或者工程項目的裝修標準較高。室內塵粒少、工藝本身又較先進,?這類項目的潔凈空調可以適當降低換氣次數(shù)。《潔凈廠房設計規(guī)范》GBJ73—?84中關于換氣次數(shù)的推薦只能作為設計時的參考,?而不是必須遵守的規(guī)定。

1.3　合理選定室內溫濕度及單位面積冷(熱)負荷

潔凈室溫濕度的確定應與生產工藝的要求相適應,?在無特殊要求時,?潔凈室內的溫濕度取值盡量取《規(guī)范》上限,?同時要滿足人體的舒適要求。由于潔凈空調諸多參數(shù)的不確定性,?通過熱力計算取得潔凈廠房的單位面積冷(熱)負荷相對較難,?在實際運行中也并不準確,一般地,?是根據經驗數(shù)據,確定某一廠房的單位面積冷(熱)負荷。其中考慮的因素主要包括:當?shù)貧庀髼l件、換氣次數(shù)、新風比、圍護結構傳熱特性、工藝本身散熱量、空間高度、保溫材料等等。

2　選用高效節(jié)能的制冷設備

隨著潔凈空調技術的不斷發(fā)展,?國內外企業(yè)生產技術和產品質量的不斷提高,?各種節(jié)能設備、節(jié)能技術在潔凈空調中得到了一定應用,如變頻控制、各種自控閥門的應用等。

2.1　采用變頻調速風機

由于醫(yī)藥行業(yè)潔凈室的特殊性,?系統(tǒng)運行初期和末期的阻力等相差是比較大的,?如采用定頻風機初期阻力較小,?風機的送風量偏大,?通過調節(jié)風閥控制風量必然造成能源浪費;末期,?阻力加大,?風機的送風量銳減,?可能又達不到凈化要求。采用變頻調速風機的主要目的是保持系統(tǒng)的風量恒定,?從而使?jié)崈羰覊毫Ψ€(wěn)定,?避免影響凈化效果,?并達到節(jié)能的目的。

應當提出,?由于一般的舒適性空調只對室內溫濕度等參數(shù)有控制要求而不要求潔凈度,?其采用變頻調速風機的目的是在變風量狀態(tài)下運行從而節(jié)能;這與潔凈空調的風量恒定是顯然不同的。采用變頻調速風機的潔凈空調系統(tǒng)的初投資較不采用變頻調速的系統(tǒng)的初投資當然要大,?但由于其節(jié)能效果明顯,?其初投資的增加部分將在不長的時間內得以收回。據有關資料,?對醫(yī)藥企業(yè)制劑車間而言,空調用電量往往占總用電量的40%甚至更多,?通過變頻調速可以節(jié)省50%左右的空調能耗,?一般地,?增加變頻調速的額外投資可在兩年內收回。

2.2　空調機組加設能量回收段

對采用直排式空調系統(tǒng)(即全部不回風)或排風量較大的潔凈空調,?在空調機組內設置能量回收段是一種較好的、切實可行的節(jié)能措施。能量回收段的實質,?就是一個熱交換器,?即在排風的同時,利用熱交換的原理,?把排氣的能量回收,?進入到新風中相當于使新風得到了預處理。

2.3　應用新型保溫材料

可用于潔凈空調風管及換熱段配管的保溫材料很多,?通常有:用于保熱的巖棉、硅酸鋁、泡沫石棉超細玻璃棉等,?用于保冷的超細玻璃棉、橡膠海綿(NBR-PVC)聚苯乙烯和聚乙烯等。目前,?在風管保溫中常用的新型保溫材料有超細玻璃棉、橡膠海綿(NBR-PVC)。這兩種保溫材料,?除保溫效果較好外,?還具有良好的不燃或阻燃性能,?安裝也比較簡單。如橡膠海綿(NBR-PVC)保溫材料,?熱傳導系數(shù)為0.037 W/mK,?浸沒28 d吸水率<4%,?氧指數(shù)≥33,?燃燒性能達到難燃的B1級。

橡膠海綿(NBR-PVC)安裝也極為簡單,?風管外壁清潔后涂以專用膠水,?再將裁好的橡膠海綿(NBR-PVC)材料粘平即可,?無需防水、防潮層。該保溫材料外觀效果好,?不足之處是價格稍貴。

2.4　加強裝備水平,?采用先進生產工藝

潔凈空調節(jié)能的關鍵在空調機組,?機組中主要的節(jié)能控制點除了上述的變頻調速風機、電動水閥汽閥等,?還包括低阻高效的過濾器、傳熱性能好的換熱器以及機組本體保溫、密封等。先進的加工生產工藝對機組的能源利用水平也影響很大,?如換熱器的焊接、機組內壁的光滑度、風機的動平衡等。個別廠家出于價格競爭的考慮,?機組本體的保溫材料采用泡沫塑料,?達不到應有的保溫效果,?建議采用巖棉或聚氨酯發(fā)泡。

2.5　提高自動化控制水平

潔凈空調的自動控制系統(tǒng),?主要由溫度傳感器(新風、回風、送風、冷上水),?濕度傳感器(新風、回風、送風、室內),?壓力傳感器(送風、回風、室內、冷回水、蒸汽),?壓差開關報警器(過濾器、風機),?閥門驅動器(新風、回風)、水量調節(jié)閥、蒸汽調節(jié)閥(加熱加濕),流量計(冷水、蒸汽),?風機電機變頻器等自控元器件組成,?以實現(xiàn)溫濕度的顯示與自控、風量風壓的恒定、過濾器及風機前后壓差報警、換熱器水量控制、新回風量自控等功能。由于氣象條件的多變,室外空氣的參數(shù)也是多變的,?而潔凈空調設計時是以“室外計算參數(shù)”作為基準及系統(tǒng)處于最不利狀況下慮的,?在某些時期必然存在能源上的浪費,?對潔凈空調系統(tǒng)進行自動控制,?其節(jié)能效果是顯而易見的。

3　加強空調系統(tǒng)的管理與控制

空調系統(tǒng)設計并安裝好后,?其能耗還取決于另外一個因素,?即使用習慣。不同的人管理同一個空調系統(tǒng),?在滿足使用的前提下,?系統(tǒng)能耗可能差別很大。

3.1　使用過程中的節(jié)能方法

相對縮短潔凈空調系統(tǒng)的工作時間,?對降低能耗是最直接的方法。另外生產過程中的熱水和余汽應盡可能經專用通道排除,?以免給制冷系統(tǒng)增加負荷。潔凈空調系統(tǒng)在使用過程中,?要經常觀察系統(tǒng)的運行情況,?及時調整各種參數(shù)在理想的范圍,?不要錯誤地認為換氣次數(shù)越大凈化效果越好。例如某藥廠10萬級車間按設計換氣次數(shù)為30次/h把風量調整到20次/h,?經檢驗發(fā)現(xiàn)其潔凈情況相當好。進入潔凈區(qū)的工作人員應按一定程序換鞋更衣,?工作衣應選用防靜電衣,?口罩、帽子應選用不脫落纖維的材料制作。對于而言,?在眾多污染源中人是最大的污染源。所以,?在不影響生產的前提下盡量減少潔凈室內工作人員。進入人員各種動作應緩慢,?更不得大聲喧嘩。

3.2　維護方面的節(jié)能方法

新風口是為了保證潔凈廠房有足夠的氧氣而設置的,?應安裝在空氣干燥、遠離塵動作源的位置。一般情況下一個月更換一次就足夠了,北方地區(qū)和大工業(yè)城市可適當更換勤些。

中效過濾箱的作用是阻止回風口及經新風口漏阻的微粒。濾材是用無紡布制作的中效過濾袋。由于通過中效過濾箱的氣流大,?更換不方便,?不少人都在尋找提高袋效率、降低負荷、延長濾袋壽命的有效方法。本人最近查閱的有關資料顯示,?在有效過濾面積和過濾器迎風口面積相等的情況下,?隨著濾過袋數(shù)目增多,?過濾器阻力隨之增大。其次中效過濾袋應保持“?<”?形狀。對提高有效過濾面積、降低阻力、減少中效過濾箱電機負荷都是非常有效的方法。一般情況下,?中效過濾袋壽命為6?～?12個月,?定期檢查可用純化水手洗,?一般重復使用3次左右。

通過中效過濾箱的空氣,?經高效過濾器(終端過濾器)進入潔凈廠房內,?是過濾系統(tǒng)的最后一道防線。由于高效過濾器價較貴,?是一次性使用,?更換前用壓差計、風速儀和塵埃計數(shù)儀測量有關參數(shù),?是否更換。根據維護和使用情況,?潔凈室的高效過濾器使用壽命通常為3～?5年。

4　結束語

潔凈空調的節(jié)能潛力巨大,?應引起工程設計和管理人員的高度重視,?并采取積極措施。在工程項目設計階段,?從新風比、換氣次數(shù)、溫濕度等設計參數(shù)的確定上,?設計人員和管理人員均應樹立節(jié)能意識,?并積極選用能量回收段等節(jié)能設備,?積極應用變頻調速等節(jié)能技術,?努力提高潔凈空調的自動化控制水平;變頻調速風機增加了初投資,?但節(jié)能效果顯著,?從長遠利益來看,?是值得的。