摘要:潔凈空調(diào)能耗遠高于常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)。針對潔凈空調(diào)的特點, 從空調(diào)系統(tǒng)的設計方案、空調(diào)設備的選型、空調(diào)系統(tǒng)平時的運行管理與維護等方面出發(fā), 結(jié)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(nèi)參數(shù)設計、適當采用高效空調(diào)設備、加強空調(diào)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)及管理, 能有效降低潔凈空調(diào)系統(tǒng)的能耗。
關鍵詞:潔凈空調(diào);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(diào)系統(tǒng)主要應用于醫(yī)藥行業(yè)中, 由于對室內(nèi)空氣品質(zhì)要求高, 對電能的消耗遠大于普通的中央空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)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(diào)系統(tǒng)的能耗, 已是當前研究熱點之一。
潔凈空調(diào)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(chǎn)能耗。降低其運行能耗, 首先需要一個節(jié)能合理的空調(diào)設計方案, 這包括空調(diào)分區(qū)、新風量的設計等等;其次也需要加強空調(diào)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?？捎^的;另外, 還要在空調(diào)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(diào)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(diào)系統(tǒng)
設計空調(diào)系統(tǒng), 首要是選用合理的室內(nèi)設計參數(shù)。目前大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)總是采用非常保守的設計, 而隨著空調(diào)設備技術的進步, 室內(nèi)參數(shù)已能夠更加精確地實現(xiàn)和維持, 因此, 室內(nèi)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(chǎn)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(diào), 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(nèi)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(diào)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(chǎn)工藝和操作人員需要的情況下, 在《規(guī)范》允許的范圍內(nèi), 應盡可能采用低的新風比;潔凈空間內(nèi)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(nèi)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(nèi)排風和保持室內(nèi)正壓值所需的新鮮空氣量;③保證室內(nèi)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(nèi)工作人員易產(chǎn)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(chǎn)質(zhì)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(jīng)驗, 一味地擴大換氣次數(shù),而應緊密結(jié)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(nèi)塵粒少、工藝本身又較先進, 這類項目的潔凈空調(diào)可以適當降低換氣次數(shù)?！稘崈魪S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(nèi)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(chǎn)工藝的要求相適應, 在無特殊要求時, 潔凈室內(nèi)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(diào)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(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù),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(jié)構(gòu)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(diào)技術的不斷發(fā)展, 國內(nèi)外企業(yè)生產(chǎn)技術和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高, 各種節(jié)能設備、節(jié)能技術在潔凈空調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)只對室內(nèi)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(diào)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(diào)的風量恒定是顯然不同的。采用變頻調(diào)速風機的潔凈空調(diào)系統(tǒng)的初投資較不采用變頻調(diào)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(nèi)得以收回。據(jù)有關資料, 對醫(yī)藥企業(yè)制劑車間而言,空調(diào)用電量往往占總用電量的40%甚至更多, 通過變頻調(diào)速可以節(jié)省50%左右的空調(diào)能耗, 一般地, 增加變頻調(diào)速的額外投資可在兩年內(nèi)收回。
2.2 空調(diào)機組加設能量回收段
對采用直排式空調(diào)系統(tǒng)(即全部不回風)或排風量較大的潔凈空調(diào), 在空調(diào)機組內(nèi)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(zhì), 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(diào)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(chǎn)工藝
潔凈空調(diào)節(jié)能的關鍵在空調(diào)機組, 機組中主要的節(jié)能控制點除了上述的變頻調(diào)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(chǎn)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(nèi)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(diào)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(nèi)), 壓力傳感器(送風、回風、室內(nèi)、冷回水、蒸汽), 壓差開關報警器(過濾器、風機), 閥門驅(qū)動器(新風、回風)、水量調(diào)節(jié)閥、蒸汽調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)系統(tǒng)的管理與控制
空調(diào)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(diào)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(diào)系統(tǒng)的工作時間, 對降低能耗是最直接的方法。另外生產(chǎn)過程中的熱水和余汽應盡可能經(jīng)專用通道排除, 以免給制冷系統(tǒng)增加負荷。潔凈空調(diào)系統(tǒng)在使用過程中, 要經(jīng)常觀察系統(tǒng)的運行情況, 及時調(diào)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(diào)整到20次/h, 經(jīng)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(chǎn)的前提下盡量減少潔凈室內(nèi)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(jīng)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(jīng)高效過濾器(終端過濾器)進入潔凈廠房內(nèi), 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(jù)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(jié)束語
潔凈空調(diào)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(diào)速等節(jié)能技術, 努力提高潔凈空調(diào)的自動化控制水平;變頻調(diào)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。
