一、潔凈室的概述
潔凈室是通過多專業(yè)系統(tǒng)方面的高度集成,達到對整個空間環(huán)境的潔凈度、溫濕度、噪聲、照度、靜電等的控制,以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)、實驗及研究所需的環(huán)境要求。潔凈室在現(xiàn)在的科技發(fā)展中雖然*,但是在保持潔凈室環(huán)境的控制過程中所消耗的能源也是巨大的,如在電子工業(yè)中,一般潔凈空間每天需要24小時都正常運行,而為保證生產(chǎn)空間的潔凈度,空氣凈化系統(tǒng)的換氣次數(shù)zui少也要15次,zui多達到幾百次,潔凈室的能源消耗主要用于生產(chǎn)設備用電和用熱,凈化空調(diào)系統(tǒng)的耗電、耗熱和冷負荷,冷凍機組的好點,排氣裝置的耗電和耗熱,超純水和氣體的制取和輸送一級照明及消防的用電等。
一般萬級潔凈廠房,整個潔凈室廠務設備的用電量占整個的60%左右,而在常務設備中的用電量中以冷水機組占64%為zui大,其次是新風機組MAU能耗其次,而在冷水機組的供冷量中又是主要供給MAU使用。美國大部分使用潔凈室的廠房中,其潔凈室系統(tǒng)的能耗占整個廠房能耗的50%以上,在各種空調(diào)系統(tǒng)中,潔凈室系統(tǒng)的空調(diào)能耗是普通建筑空調(diào)能耗的幾倍到幾十倍。由此可見潔凈室系統(tǒng)的能耗還是非常大,在現(xiàn)在世界能源緊張和競爭激烈的時代中,如何能有效使用能源,節(jié)約能源,對社會的可持續(xù)性發(fā)展和對企業(yè)降低成本,提高競爭力都有著重要的意義。
二、潔凈室節(jié)能設計
在設計規(guī)劃潔凈室時可以按以下原則進行考慮:
(1)能滿足工藝所需求的環(huán)境需求;
(2)潔凈系統(tǒng)運行的安全性和可靠行;
(3)提高潔凈室系統(tǒng)的成本效率,盡力保證運行成本的降低。
在滿足以上原則下,要考慮后期長期運行所到來的高成本,如何提高能源使用的效率,節(jié)約使用能源,對企業(yè)來說也是直接影響到企業(yè)的運行成本,以末端高調(diào)過濾器的截面風速0.3-0.5m/s來計算,一個平方面積換氣量就在1080-1800m³/h。而有些面積較大的潔凈車間,若以一年要每天24小時運行的話,維持潔凈室運行的費用還是相當高的,為提高潔凈室后期運行中提高能源成本效率。在潔凈室設計中,要進行以下方面的考慮:
1、以滿足工藝生產(chǎn)需求的前提下,合理降低潔凈室的空間或面積至zui小zui合適,提高潔凈室使用效率,例如ISO6級至9級要求的正壓亂流式潔凈室,其送風量與潔凈室的等級需求的換氣次數(shù),以及空間大小都成正比關系,ISO0-5級的正壓單向流潔凈室,其送風量與截面風速,及送風的截面面積也都成正比,設計師對于潔凈室的送風量的計算常以參考經(jīng)驗公式之類。而此類經(jīng)驗公式一般都相對保守,選取的參數(shù)都比較大,有資料顯示,對于亂流式潔凈室,若減少潔凈體積30%,可節(jié)能25%。可見,對于潔凈室的合理布局規(guī)劃,會帶來明顯的節(jié)能效果。
2、在能滿足工業(yè)生產(chǎn)設備的運作及人員操作活動所產(chǎn)生的散熱負荷的前提下,降低截面風速至zui低,對于常年實時運行的潔凈室,以3000平方米的潔凈室,滿布率為60%,風速每降低0.1m/s,其帶來的效果是沒小時減少6480m³風量。同時顯著減少了處理空氣的制冷量。
3、對于潔凈面積需求較大的車間,可考慮分區(qū)域,新風分散處理這樣就以便于各區(qū)域若有停產(chǎn)維護等時,方便減少機組運行,既能節(jié)約能源且不影響其他區(qū)域的正常運行。
4、對生產(chǎn)工業(yè)設備的熱負荷等做細致的調(diào)研,計算核實以確定合適的較小的空調(diào)制冷設備,勿為圖省事只是簡單的取大系數(shù)。造成后期運行的浪費。
5、對于工藝上的排風熱量大,可以經(jīng)行節(jié)能的寂靜效益分析,以考慮是否可采用熱回收方式。
6、對有不同潔凈級別要求的工序流程,可對高潔凈要求的工序進行微環(huán)境,潔凈棚,潔凈工作臺等方式做局部高潔凈環(huán)境要求的控制,減小高能耗的高潔凈度的面積與空間。
7、對空調(diào)系統(tǒng)風機采用變頻控制方式運行,因流量Q與點擊轉(zhuǎn)速V的一次方成正比,風壓H與點擊轉(zhuǎn)速V的二次方成正比,電機軸功率P與電機轉(zhuǎn)速V的三次方成正比。當需要小風量時,用變頻控制裝置降低風機轉(zhuǎn)速,其電動機的輸入功率也相應的減少,如風量減少到80%,點擊轉(zhuǎn)速(V)也下降到80%,其軸公立(P)則下降到額定功率的51%;若風量下降到60%,軸功率將下降到額定功率的22%,其節(jié)能潛力非常大。
三、制冷設備方面
潔凈室的能源消耗只要在制冷負荷和風機運行負荷中,從潔凈室負荷指標可見,制冷和通風設備基本占了生產(chǎn)能耗的50%附近潔凈潔凈室的需求,選擇合適的制冷設備,可通過電能,天然氣,廢熱吸收,蒸汽,地熱等多種能源方式對潔凈室進行全部或部分的供應冷熱水,通過地域資源,綜合規(guī)劃,以求*搭配的制冷組合方式,在選擇制冷機組時,盡量結(jié)合實際需求,在相同工況下,選擇性能系數(shù)(COP值)更高的機組。
四、分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)
分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)主要由燃機設備和余熱利用設備構(gòu)成,其中燃機設備是系統(tǒng)的核心,包括燃氣輪機,內(nèi)燃機等,余熱利用設備包括余熱鍋爐,吸收式制冷機,換熱裝置,電制冷機,燃氣鍋爐等,其工作原理是燃機通過燃燒天然氣發(fā)電后,產(chǎn)生的高溫煙氣送入余熱利用設備,冬季可用于取暖,夏季可用于供冷,還可生產(chǎn)生活熱水,驅(qū)動熱量不足部分可由補燃的燃氣進行供應。
當潔凈室的廠區(qū)對電能,冷水熱水的需求都較大時,所在的城市周邊附近天然氣資源較充足時,綜合考慮天然氣價格與潔凈項目政策,可以在經(jīng)濟性核算后,使用冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng),同事若還可結(jié)合采用冰蓄冷裝置,蓄熱裝置,熱泵等設備配置,對能源系統(tǒng)做多種方式搭配考慮,以提高整個系統(tǒng)的節(jié)能效果。