
潔淨室的能量消耗分布在冷熱源、空氣處理、空氣輸送等各(gè)個環(huán)節中,節能也應針對不同(tóng)的環節采取措施。
1、冷(lěng)熱源環節節能措施
常規(guī)淨化空調冷熱源采用製冷(lěng)機組加(jiā)鍋爐配置。熱天潔淨室內轉移的熱量通過冷卻塔向大氣排放,受天氣影響大,能效(xiào)在2.8~3.5;冷(lěng)天靠鍋爐燃煤、油(yóu)或耗電提供所需熱量,能效在0.3~0.9。
節能型冷(lěng)熱源采用地源(yuán)熱泵(bèng)加輔助設施配置,一般(bān)不受天氣影(yǐng)響,夏天能效(xiào)比在4以上,冬天能效比在2.5以上。需要注意的是地埋管的間距不宜過小,應考慮當地土壤傳熱(rè)能力,合理確定小間距(jù)。因為(wéi)土壤的傳熱主要靠導(dǎo)熱,間距過小會造成土壤冷熱量擴散不足,設計容量無法達到,嚴重時還會造成機組停機。
2、空氣處(chù)理(lǐ)環節(jiē)節(jiē)能措施
空氣處理分為新風處理和循環風處理。對於高濕高熱的工藝過程或對濕度精度要求高的情況,需要在冷凝去濕(shī)後加熱(rè),造成(chéng)冷熱相衝,能量損耗。解決的辦法一般是采用(yòng)二次回風空氣處理。下圖是手術室二次回風(fēng)淨化(huà)空調(diào)係統:
夏季新風處理中為了保證濕度需要(yào)大量去濕,以往做法(fǎ)是先在表冷器將空氣過冷,讓空氣中水分凝出,再用電或蒸汽加熱,以保證送風溫度。這樣(yàng)做必然帶來冷熱相衝的能量損失。下圖是國內某淨化設備企業開發的(de)新型新風處理機,集製冷機和空氣處理(lǐ)機於一(yī)體,利用壓縮機出來的高溫製冷劑對蒸發冷凝後的新風進行再熱,既避免了冷熱(rè)相衝,又減少了冷凝器對大氣的熱量排放。其所需的PLC控製器,根據熱濕負荷調控高(gāo)溫製(zhì)冷劑在冷凝器和再熱冷凝器之間的分配,保證機組的正常穩定運行。
3、空氣輸送環節節能措(cuò)施
處理後的(de)空氣通過風(fēng)管送往淨化空間,現在已大量(liàng)采(cǎi)用變頻風機,根據潔淨度和正壓變化,與排風閥聯動調節(jiē)風量。合理的風管(guǎn)係統和分區布置(zhì)潔淨室可以大大減(jiǎn)少空氣輸送(sòng)的能量損失。
4、減少淨化空調係統送風量和降(jiàng)低係(xì)統阻力的節(jiē)能措施
1)按生產工藝要求的不同,空氣(qì)潔淨度等級和不同的工作時間、班次合理劃(huá)分淨化空(kōng)調係統。對於不連續使用或科研用(yòng)潔淨室,由於工作時間不同劃分為不同的淨化空調係統,既方便使用又能減少能耗;對於不同空(kōng)氣潔(jié)淨度等級的各(gè)個(gè)潔淨房間可以視潔淨(jìng)室的布置情況和生產工藝要求,由一個或多(duō)個淨化空調係統供給淨化空氣。但(dàn)在製訂方案時應認真考(kǎo)慮減少管線長度,降低風管(guǎn)阻力所需采取的技術措施(shī),做到既降低用電量又不增加較多的建造費用。
2)采取必要技術措施,減少生產設備的排熱量,降低排風量。如將可能采用水冷方式的生產設備盡可能的選用水冷設備;加強生產設備的隔熱(rè)、保溫措施等。
3)與產品生產工藝技術(shù)提供(gòng)者密(mì)切配合,盡可能減少潔淨室排入大氣的排風(fēng)量。這(zhè)類技(jì)術(shù)措施有:
①改進設(shè)備構造及性能或選用先進的生產設備,少排或不排入大氣。
②合理組織排風係統,盡量將同類、相(xiàng)同使用時間的排風裝置劃分為一個排風係(xì)統,避免因各排風裝置無須使用時仍與排風係統接通,增加了排(pái)風係統排風量。
③設置排風量的(de)控製方式,若(ruò)可能時將排風量的(de)控製裝置與相應的淨化空調係統的送風(fēng)裝置聯動控製,可以較好的根據排(pái)風量大小控製送風(fēng)量等。
4)合理組織淨化(huà)空(kōng)調(diào)係統中各種空氣過濾器的(de)設置,對較(jiào)大型的潔淨廠房的淨化空調係統的新風集中進行空氣淨化處理。
5)淨化空調係統(tǒng)設計應合理利用回風。在產品生(shēng)產過程中不產生有害物或(huò)不發生交叉汙染時,淨化空調係統(tǒng)在保證新鮮空氣量和保持潔淨室規定的壓差(chà)值的條件下, 為了減少能耗應盡量利用回風。對於換氣次(cì)數大的單向流潔淨室,當空調機房距單向流潔淨室較遠時,可以采用一部分空氣不回機房而(ér)直接循環使用,可(kě)使能耗降低。部(bù)分空氣(qì)潔淨度要求嚴格的單向流潔(jié)淨室已采用新(xīn)風集中處理後與回風混合進入空氣循環係(xì)統。這種空氣循環係統有軸流風機豎井式、風機過濾單元等。風機過濾單元送風方式的淨化空調係統由多台風機過濾單(dān)元設備組成,實現潔淨室回風的直接循(xún)環。根據有關工程項目的實(shí)踐,這類空氣循環係(xì)統在某些條件下比常規(guī)集中淨化空調係統節(jiē)約能量。
當產品生產過程中產生大量有害物(wù)質,局部排風又不能滿足衛生要求,或對其它工序有影(yǐng)響或交叉汙染時,才能采用直流式淨化空(kōng)調係統。在生物製藥潔淨(jìng)室設計中,按照(zhào)GMP的規定,為(wéi)避免各(gè)類產品的性能特點(diǎn)或各工序間(jiān)的不(bú)同生產特點引發的交叉汙染,常有一些潔淨房間采用直流(liú)式排風裝置。為防止一些有害物對周圍環境的影響,還應在排風係統通到大氣的出風口裝設排風過濾處理裝置。
6)合理進(jìn)行淨化空調係統的風管設計。布置風管時應盡量縮短風管長度,減少不必(bì)要彎(wān)管、附件的設置,簡化風(fēng)管(guǎn)形(xíng)狀,努力降低風管係(xì)統的阻力,以減少能耗。
7)采用變流量控製風量、水量。根據潔(jié)淨室內實際運行情況的不斷變化,應(yīng)采用不同的送風量(liàng)和相(xiàng)應的冷(熱)水流(liú)量。如前所述,潔淨室的送風量是由所要求(qiú)的(de)空氣潔淨度等級所確定的,但在實際運行中房間的潔淨度等級(jí)經常受到發(fā)塵量、壓(yā)差等因素的影響(xiǎng),因此送風量不(bú)可避免(miǎn)的可能(néng)發生變化。為了降(jiàng)低運行費用、減少能(néng)耗,在淨化空調係統設(shè)計時應采用技術措施,配置變風量、變水量裝置,主要(yào)的(de)技(jì)術措施如下:
①根據檢測(cè)得到的潔淨室內的塵粒數量或房間壓力值控製調節送風量。
②根據生(shēng)產過程的特點,采取技術措施,減(jiǎn)少或關閉不工作的生產工序或房間(jiān),從而減少整個係統的送風量。選用檢測、控製房間或設備的排風的裝置,按需要控製排風量或開(kāi)停排風機或排風閥。避免房間或設備不生(shēng)產時仍開啟排風機(jī)或(huò)排風閥而(ér)消耗電(diàn)能,增加不必要的送風量。
③風機、水泵合理(lǐ)的采用變頻機(jī)組,根據送風量、供水量的多少,改變風機、水泵的(de)轉速,降低(dī)電能消耗。
④淨(jìng)化空調(diào)係統的空調機組采用冷水量、熱水量或蒸汽量的變流量控製。
5、排風能量的回收利(lì)用
潔淨(jìng)室的排(pái)風(fēng)由於其熱濕狀態與(yǔ)室內要求(qiú)一致,相對於新(xīn)風狀態有可以利(lì)用的能(néng)量。利用排風與新風進行熱濕交換的各種設(shè)備已大量使用(yòng),例如(rú)轉輪式全熱交換機、轉輪式顯熱交換機、全熱交換器、顯熱交換器等。
(1)轉(zhuǎn)輪式全熱交換機。轉輪式全熱交換機的核心部件是一(yī)個蜂窩式轉輪,轉輪由蜂窩狀金屬或陶瓷纖維載(zǎi)體、鋁箔和(hé)活性矽膠等吸濕塗層複合而成,轉輪兩側由特製的密封(fēng)裝置分成兩個區域:新風區域及排風區域,分別接入新風進風管路和排風管路。轉輪作為蓄熱芯體,一半在(zài)新風區,一半在排風區。轉輪轉動,使其各個部分不斷通過新風區和排風區(qū)。
在夏季(jì),蓄熱芯體轉到新風側時吸收新風中的熱(濕(shī))量,當轉到排風側時(shí),由於存在(zài)溫(濕)差的原因,蓄(xù)熱芯體就會釋放(fàng)其中(zhōng)的熱(濕(shī))量(liàng),當再轉到新風側(cè)時,又繼(jì)續吸收新風中的熱(rè)(濕)量。
在冬(dōng)季,蓄熱芯體轉到排風側時吸收排風中的熱(濕)量,當轉到新風側時,由於存(cún)在溫(濕(shī))差的原因,蓄熱芯體就會釋放其中的熱(rè)(濕)量,當再轉到排(pái)風側時,又繼續吸收排風中的熱(濕)量。
轉(zhuǎn)輪式全熱交換機如此旋轉循環,實現能量的回收。轉輪式(shì)全熱交換機利用室內排出空氣與室(shì)外引進的新鮮空(kōng)氣進(jìn)行(háng)顯熱與潛熱交換而回(huí)收能源,進而達到節約能源(yuán)並保持通風良好的目的(de)。在夏季可以將新風預冷除濕,在冬季可以將新風預熱加濕,其回收效率可達75%以上,因此降低(dī)了淨(jìng)化空調運行中的冷熱負荷和耗電量(liàng)。
(2)轉輪式(shì)顯熱交換機。轉輪式顯熱交換機的結構和工作過程與轉(zhuǎn)輪式全熱(rè)交換(huàn)機相同,但是在蓄熱芯(xīn)體表麵不塗(tú)覆吸濕(shī)塗層,所以隻能傳遞顯熱量。
(3)全熱交換器。全熱交換器的核心由纖維製成的全熱交換紙張與金(jīn)屬箔構成,這種材料透濕(shī)率高,氣密性好,抗斷裂,耐老化,適合於溫(wēn)差小、濕差大的情況。通(tōng)過折疊紙張(zhāng),形成新風和排風管道(dào)。由於紙張透濕和傳熱,實(shí)現了新風與排(pái)風的熱濕交換,減少了(le)空調機組的熱濕負荷。
(4)顯熱(rè)交換(huàn)器。顯熱交換器的空氣通道用金屬板隔成,其(qí)它(tā)與全熱交換器(qì)差(chà)不多。新風和排風之間隻能通(tōng)過(guò)金屬板進行熱交換,不(bú)能進行濕交換,適合於對濕度要求(qiú)不高或(huò)濕差較小的情況。
需要注意的是,淨化空調係(xì)統中的過濾器具有較(jiào)大的阻力,所以,無論全熱交換(huàn)器還是顯熱交換器,所配新風側風機的壓頭(tóu)都在1000Pa以上。