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潔淨室節能方(fāng)法

發表時間:2021/10/18  |  點擊率:1924

一、低斷麵風速設計
斷麵風速就是空氣處理部件中空氣經過過濾器或者加熱/冷卻盤管的速度。低斷麵風(fēng)速(LFV)設計使用更大的空(kōng)氣處理器和較小的風機,從而(ér)降低空氣(qì)的流(liú)速,降低能耗和設備壽命成本。大部分工程(chéng)師根據“經驗”把空氣處理器設計成500英寸(cùn)/分鍾。這樣的設計雖然節省(shěng)時間,但是卻增加了運作費用(yòng)。在低斷麵風速(LFV)設計中,使用更大的空氣處理(lǐ)器和更(gèng)小的風機,從而降低(dī)空氣(qì)的流速,降低能(néng)耗和使用壽命成本。壓降決定了風機(jī)的能量損耗。由“平方定則”可知壓降與速度下降(jiàng)的平(píng)方成正比。如果斷麵風速(sù)降低20%,那麽壓降將下降36%;如果斷麵風速降(jiàng)低50%,壓降將下降四分之三。根據“立方定則”,風(fēng)機能耗的變化與流量(liàng)變化的立方成正比。如果空氣流量(liàng)降低50%,風機能耗將下降88%。因此,較大尺寸的(de)空氣處理器、較大的過濾器和盤管麵積消耗較少(shǎo)的風機能量,可以使用比較小的風機和馬達。小風機給空氣添加的熱量(liàng)比較少,降低了冷(lěng)卻的難度。厚度小的盤管更容(róng)易清洗、工作效率更高,所以冷凍水(shuǐ)的溫度可以更(gèng)高。過濾器在低斷麵風速情況下,工作效果更好、壽命更長。LFV設計(jì)減少了空氣和水的壓降,減小了冷卻盤(pán)管的帶水量。流線型設計,幾乎沒有尖角,從而使壓降減少10%到15%。LFV設計也(yě)可以把壓降降低四分之一。目標是使(shǐ)能量(liàng)損耗(hào)降低至少25%,減(jiǎn)小變速風(fēng)機的大小。*的斷麵風速範圍是(shì)250-450英尺/分(fèn)鍾,具體取決於使用情(qíng)況和能量消耗。

二、換氣次數
潔淨(jìng)室維持一定的空(kōng)氣流量來保持(chí)清(qīng)潔度和顆粒數。流(liú)量(liàng)根據每小時的換氣次數來確定,同時這也(yě)決定了風機(jī)尺寸、建築(zhù)構型和能量消耗。在(zài)保持潔淨度的前提條件下,空氣流速的降低可以降低建造及能耗成本。換氣次(cì)數降低(dī)20%就可以使風機(jī)的尺寸降低50%。空氣潔淨(jìng)度(dù)比節約能耗更重(chóng)要,但是最新的研究成(chéng)果已經有降低(dī)潔淨(jìng)成本的記載了。關於(yú)最佳換氣次數還沒有達成共識。許多原(yuán)則都已過時,是建立在老觀念上,采(cǎi)用低效的空氣(qì)過濾器。調查顯示,ISO5級標準的潔淨室推薦的換氣次數變化範圍是從250700以上。美國的一所(suǒ)國家實驗室正在確(què)定ISO5級潔淨室的標準。研究顯示,實際換氣次數範圍是90250――比操作規程標準低很(hěn)多,而(ér)且不會影響生產和潔淨度。因此建議ISO5級潔淨(jìng)室的換氣次數大約是200,保守的上限是300
三、馬達效率
馬達消耗了潔淨室的大部分電能。連續運轉的馬達每月消耗大量的電力。適當地提高(gāo)效率、適當地調節尺寸,在翻(fān)新後,經濟效果多(duō)半是不錯的。效率增加幾個百分點,利潤就(jiù)可增(zēng)加。使(shǐ)用優質高效的馬達,不一定會花費太多。高效率意味著最小,在改變馬達的尺(chǐ)寸之前先盡(jìn)量減小負(fù)荷。在輸出量變化時,利用變速(sù)驅動(VSD)可以提高操作(zuò)效(xiào)率。
四、變速驅動的冷凍機四、

變速驅動冷凍機能(néng)節省大量的能量和金(jīn)錢。許多潔淨室的設計人員和操作人(rén)員認為,沒有必(bì)要使用變速驅動冷凍機,因為負荷通常是恒定的,多級冷凍機機組(zǔ)通常(cháng)控製為高負荷運轉。但是負荷恒定的(de)冷凍機通常(cháng)工作在滿負荷以下。變速驅動冷凍機通常工作在全負荷的90%-95%以節省能量。一(yī)台1000噸的冷凍機穩定工作在滿負荷的70%,如果使用了變速驅動,每年就可節省兩萬到三萬美元。根據生產商的數據,電能的價格是0.05美元/千瓦時,這樣大約一年就可以回收成本。多級冷凍機冷水式機組很少高負(fù)荷運轉。通常情況下,現場負荷通常不是正(zhèng)好匹配(pèi)機組的(de)能級變化。許多操作人員(yuán)運行額(é)外(wài)的冷凍機以求可靠,一旦某個冷凍機發生故障,其它的(de)冷凍機可以立刻補充,接(jiē)替其全(quán)部負荷,因此冷水式機組經常是讓冷凍(dòng)機在製冷能力的60%到80%運轉。在購買新冷凍機的時候,購買變速驅(qū)動冷凍機是劃算的。用變速驅動冷凍機可降低能耗,同時讓其他冷凍機可靠性運行。有許多的研究和實驗證明,變速驅動(dòng)冷凍機的效(xiào)果是很好的。
五(wǔ)、雙溫度冷凍循環
冷(lěng)凍係統通常設計成可以(yǐ)承受最大負荷,不管最(zuì)大負荷(hé)發生得是否頻繁。流程中處於冷凍循環的冷凍水溫度,是由所有負荷中隻占一小部分的極duan熱負荷來確(què)定,這隻是許多(duō)情況中的一兩種。這(zhè)會造成冷凍能力過剩,在負荷不足(zú)的情況下效率(lǜ)低下。當供給的冷凍水的溫度較低時,冷凍機的工作效率也會很(hěn)低。平均來說(shuō),冷凍水的供給(gěi)溫度(dù)每增加一華(huá)氏度(dù),冷凍器效率就提高一個百分點以上。如果劃分負荷,提供兩個不同溫度的冷凍水(shuǐ),那麽(me)工作效率(lǜ)將會更高。設計(jì)者可(kě)以使(shǐ)用並聯循環管路,將他們分成兩個子係統,這樣可以在需要(yào)最大(dà)冷量的時候,冷凍機可(kě)以工作在相對(duì)不很苛刻的條件下。設計(jì)人員可以使用並聯循環管(guǎn)路,將他們成兩個子係統,這樣可以在需要(yào)最大冷量的時候,冷凍機可以工作在相對不很苛刻的條件下。用(yòng)專用冷凍機進行中等溫度的循環(例如55℉到65℉),它的運作是針(zhēn)對(duì)冷凍水的溫度進行優化的,可以(yǐ)滿足工廠的大部分需要。另一個較小的高效(xiào)冷凍機提供溫度較低的循環(例如:39℉到43℉),可以滿足負荷中(zhōng)要求苛刻的部分。這(zhè)個方案可以迅速增加整個冷凍機機組的效率提高百分之二十五或更多。對於相同容量(liàng)的冷凍機,高溫工作要比低溫工作花費小得(dé)多。

六、冷卻塔的優化
高效冷卻塔通過降低(dī)冷(lěng)凝水的供(gòng)給溫度來提(tí)高(gāo)冷凍機效(xiào)率。所有的(de)冷卻塔都應該並聯工作,在表麵(miàn)積增加的情況下蒸發冷,效果卻達到最佳。從冷凍機中每輸出一(yī)噸冷凍水(shuǐ),一般的冷卻塔需要100瓦的能量。效率提(tí)高可高達十倍,例如(rú)采用更為接近入口、出口(kǒu)溫差、更有效的氣流(liú)設計、優質高效的配有變速驅動馬達的風(fēng)機、減少高度以限製泵的揚程以及(jí)增加填充麵積(選擇大尺寸的(de)塔)等(děng)。不同的(de)外界空氣的濕溫度和冷卻水的供給溫度,這個溫差有所不(bú)同,應(yīng)該控(kòng)製在3℉到5℉之間。所有的冷卻塔都應該(gāi)並聯工(gōng)作,在表麵積增加的情況(kuàng)下蒸(zhēng)發(fā)冷卻達到最佳。許多任務廠使用多級(jí)塔,它們使用單速或雙速的風機,並且把塔分成不同(tóng)的階段。一個塔全速運轉直到負荷超(chāo)過(guò)它的(de)承受能力,然後另一個塔開啟,它工作在較低或較高的功率狀態。這個(gè)方案可以導致冷卻塔負荷出現較大的、不斷遞增的變化,頻繁地低於或者超過要求的額定值,從而出現鋸齒狀的能耗狀況,降低冷凍機的效(xiào)率。因而所有(yǒu)的冷卻塔都應該並行工作,在表麵(miàn)積增加的情況下蒸發冷卻達到最佳。如果更多(duō)的塔在低速狀態下工(gōng)作,使用變速驅動調節風機的速(sù)度,隨負(fù)載變化而調(diào)整,根據立方定律,在較低(dī)的(de)速度(dù)下風機可以節省(shěng)能(néng)量。工廠通常采用專門(mén)一個冷卻塔為每一個冷凍機供應冷凝水。這種構想不允許冷凍機利用冷(lěng)卻塔並行運作。隻有(yǒu)為冷凝水係統加上(shàng)普(pǔ)通的集(jí)管才允許(xǔ)冷卻塔並行(háng)運行,不考慮冷卻要求。
七、自由冷卻
使用外麵的空氣進行冷卻是經濟的(de),在商業大樓得到廣泛采用。另外(wài)一種自由冷卻方案(àn)適用於需要恒(héng)定的冷凍水以及風機盤管的係統,比如潔淨室。自由冷卻技術直接利用處(chù)在低溫或低濕度環境(jìng)中(zhōng)的冷卻塔製造冷凍水,減少或取代冷凍機(jī)的使用。根據天氣的變化,使(shǐ)用自由冷卻係統可以(yǐ)把(bǎ)冷卻係統的耗能減少(shǎo)到十分之一(從0.5千(qiān)瓦/冷噸減少到0.05千瓦/冷(lěng)噸)。直接與(yǔ)工藝(yì)負荷進行熱交換,可以使自由冷卻技術利用外麵溫度較高的大氣,要比用在二級或者三級熱交換係統進行熱(rè)交換的時間長出若幹個小時。由板式熱交(jiāo)換器分隔(gé)開來的冷卻水和冷凝(níng)水之(zhī)間的溫差很接近(比如隻有2℉)。當溫度和(hé)濕度相當低時,冷卻塔可以獨立(lì)運行,無需風機。根據溫濕(shī)圖,很多地方(fāng)每年有很(hěn)多的時間都可以進行自(zì)由冷卻。
八、熱量回(huí)收
許多任務廠都要消耗大量的能量(liàng)來製熱,同時又(yòu)消耗更多的能量從工藝過程(chéng)中移除(chú)熱,卻沒有把這兩個過程結合起來。回收的熱量可以用來預熱新風,送風再熱,以及其它用途。AHU預熱盤管可(kě)以用廢水預熱外來的空氣(在炎熱的天氣下也可預冷)。再熱盤管可以從空氣壓縮機或者冷凍機的冷凝(níng)器回(huí)水中回收(shōu)廢熱,同時節(jiē)省了冷凍機能量和鍋爐燃(rán)料。熱交換(huàn)器可以使不能混合或者直接接觸的不同介質進行熱量交換。
九、變頻泵
過去配備變頻驅動的設備經常出現故障,而且控製複雜,所以很多工程師和管理人員不願意使用變頻驅動。可靠性比節能更(gèng)重要,而(ér)老的(de)變頻驅動可靠性差。最近十年中,變頻驅動可靠性提(tí)高(gāo)了,價格降低(dī)了。許多關鍵係統現在都在使用變頻驅動。在潔淨室中(zhōng)的(de)許多係統和各類的泵上使用變頻驅動是安全和劃算的(de)。實際上,可以證明考慮投資回收率卻不使用變頻驅動是不負責任的,因為其投資回收期不滿(mǎn)一年。冷凍水和冷凝水的泵係統(tǒng)流量變化較大,冷凍水(shuǐ)和冷凝(níng)水係(xì)統有(yǒu)最(zuì)小流量要求,基本(běn)上在50%75%之間。根據立方(fāng)定則,流(liú)量(liàng)減少(shǎo)很小(xiǎo),就會產生可觀的能量節約。流量減少20%,就會(huì)產生幾乎50%的泵功率下降。大多數已知的冷凍水係統使用一(yī)級泵定流量/二級泵變流量設計(jì),二級泵采用(yòng)變(biàn)頻驅動(dòng)。使用變頻驅動時,所有冷凍水要使用雙(shuāng)道通閥,否則(zé)就失去使用變頻泵的意義了。新建工廠時,使用變流(liú)量一級泵係統,不再需要二級(jí)泵,節省(shěng)了工(gōng)程費用。運行適當,這(zhè)套簡單可靠的係統可以通過冷凍機(jī)中的冷凍水流量變化而(ér)節約大量能源。這項技術被冷凍機供應(yīng)商和各種專業協會所廣泛宣揚,例如(rú)ASHRAE
十、離(lí)心式壓縮機
空氣壓縮機的改進節約了大量能源。離心(xīn)式壓縮機是無油的,比螺杆式壓縮機的效率高(gāo)很多。但是離心式壓縮機不能空轉,即低負荷工況對離心機運行是極為不利的(>30%),這使得它們在負載低的情況下(xià)效率很低。*和經濟(jì)的辦(bàn)法是(shì)離心式(shì)和螺杆式壓縮機兩者結合使用。選用離心機組滿足基本負荷,再用小一些的(de)螺杆式機組(zǔ)滿足峰值負荷。壓縮機組應該配有熱(rè)回收係統。另一種(zhǒng)方案是(shì)整個現場用(yòng)高效(xiào)的離(lí)心(xīn)式壓(yā)縮機作為一個大的壓縮空氣裝置,外加大的儲氣(qì)罐和連接管道作為緩衝器。這樣可以保證整個工廠維持一個恒定載荷,減輕加載與卸(xiè)載對設備的(de)損(sǔn)耗,並且降低能量浪費。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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