淺析電子工業潔凈廠房的布局與節能方案
華銳凈化 2019-03-05 20:50:03 閱讀
摘要：潔凈空調系統是電子工業潔凈廠房能源消耗的重要組成部分，潔凈空調系統的運行能耗是構成電子工業潔凈廠房生產產品成本的主要內容之一。隨著我國電子工業潔凈廠房建設規模的迅速發展，從電子工業潔凈廠房設計上采取有力措施來降低系統能耗、節約能源，已到了刻不容緩的地步。結合設計工作經歷中總結的心得，對如何制定電子工業潔凈廠房潔凈空調系統節能措施、提高系統能效進行分析。
隨著科學技術的發展，電子產品生產的規模化和高可靠性能等要求，常需采用連續生產、多工序集成的大型精密生產設備，因此電子工業廠房通常為大面積、大空間廠房。電子工業廠房的工藝常要求潔凈度高，溫濕度波動小，各類工藝排風量較大，所以電子工業廠房通常需配置送風量和新風量均較大的潔凈空調系統，用于處理送風和新風的冷量、熱量等所需能量也同樣很大，且電子工業廠房一般為全年全天晝夜運行，因此電子工業潔凈廠房潔凈空調系統（以下簡稱“潔凈空調系統”）的能耗總量巨大，成為構成電子工業潔凈廠房生產產品成本的主要內容之一。
如何有效降低潔凈空調系統能耗，節約潔凈廠房運行成本，已成為行業內特別關注和重視的問題。鑒于此，結合之前設計和接觸的潔凈空調系統經驗，淺析潔凈空調系統的節能措施。
一、合理規劃潔凈室工藝平面
在潔凈空調系統設計中，對房間潔凈等級的確定，應在滿足工藝需求、保證生產質量的前提下，綜合考慮工藝生產要求、設備大小、操作方式、前后生產工序連接方式、操作人數、設備自動化程度等因素，合理規劃各潔凈區域面積、高度及工藝平面圖，通過減少潔凈空間、降低污染值、減少換氣次數等方式來降低投資和運行成本，達到節能效果。
減少潔凈空間。潔凈空間的減少，可直接減少潔凈空調風量，意味著潔凈空調系統的空氣處理能耗、送風動力能耗都隨之降低。根據一般經驗，若減少潔凈體積30%，可節約25%能耗，萬級潔凈區的運行能耗是十萬級潔凈區的2.5倍，因此，設計時應按不同空氣潔凈度等級要求分別集中布置潔凈室，盡最大努力減少潔凈室，特別是高級別潔凈室的面積，從而減少潔凈空調系統的能耗。
降低污染值。潔凈室空氣的主要污染來源于工藝生產產生的廢水、廢氣、以及建筑裝飾材料等。因此，對工藝廢水、廢氣進行分類集中收集，處理至合格后再排放，避免泄漏和交叉污染，同時使用低污染值的綠色環保材料，可降低潔凈室的污染值，也可減少潔凈空調的新風需求，從而降低能耗。
減少換氣次數。在保證潔凈室潔凈度的前提下，減少潔凈室換氣次數，從而減少潔凈空調送風量是節能的重要手段之一。換氣次數與生產工藝、設備先進程度以及人員密度等密切相關。如布置有普通灌封機的房間就需要較高的換氣次數，而帶有空氣凈化裝置的洗灌封聯動機的高精度電子生產間，則只需較低換氣次數即可保持相同的生產需求。因此，掌握工藝需求，通過采取局部高潔凈設置代替整個區域高潔凈設置等方式減少潔凈空調風量，從而減少換氣次數，是降低潔凈空調系統能耗的重要途徑。
二、采用節能技術措施
潔凈空調系統能耗的組成主要包括空調主機 、水泵、冷卻塔、排風機、末端空調設備等的運行能耗。在項目設計階段，采取節能技術措施，選用低能耗產品，綜合項目的初投資和運行投資，選擇節能環保設計方案，可有效控制項目能耗。在項目初步設計階段對空調系統進行整體規劃，選擇節能環保原理的空調系統，如新風預處理加循環空調系統、二次回風系統等節能空調系統處理方式，從系統原理上減少能耗抵消。在項目施工圖設計階段，通過在設計圖紙中，制定明確空調主機COP值要求、配置直流變頻FFU、水泵和風機的電機變頻設置、空調主機冷凝器清洗裝置、空調冷凝水回收再用、工藝設備余熱回收利用等措施，降低潔凈空調系統能耗，達到節能目的。
明確空調主機COP值要求。空調主機為空調系統主要耗能設備，其COP值直接影響空調系統的運行能耗。在《公共建筑節能技術設計標準》（GB 50189-2005）中對各類空調主機COP值均有明文寫出最低要求值，各省市的地方標準中對空調主機COP值也均有不得低于最低值要求。因而在項目設計中，空調主機COP值的選型需查設計標準及地方標準的不得低于要求值，在滿足此值的前提下，綜合考慮整個工程的初投入，盡可能選COP值高的空調主機。
配置直流變頻FFU。由于電子工業潔凈廠房的大面積、大空間特征，決定其潔凈空調系統的循環風量非常大，潔凈空調系統常選用潔凈新風機組（MAU）+風機過濾單元（FFU）+干盤管（DDC）的系統，循環風量大，導致末端送風的FFU數量多，此時，宜選用直流變頻FFU。直流變頻FFU配套有全直流變頻調控系統，變頻器通過輕負載降壓實現節能，可根據環境的不同進行自動調整風速，需要較大風量時，自動增加功率，需要較小風量時，電機的轉矩會明顯下降，可有效減少循環風機的能耗，節能效果顯著。
水泵、風機的電機變頻設置。空調系統風機、水泵的配置為根據生產工藝最大需求和滿足最不利室外環境需求來設計，其實際運行參數為根據廠房空調系統實際需求的變化值。因而，對空調系統風機、水泵的電機進行變頻設置，根據空調系統實際需求來變頻運行風機和水泵，提高風機、水泵的工作效率，減少風機、水泵及整個空調系統的不必要能源浪費，有效實現降低系統能耗。
空調主機冷凝器清洗裝置。因空調主機冷凝器的熱交換水系統一般采用開式冷卻塔系統，開式冷卻塔的冷卻水中帶有懸浮固體、有機物、低溶鹽和沉積物，此類雜質進入冷凝器在熱交換時，將逐漸在銅管內壁結垢，阻隔傳熱造成熱交換效率降低。采用冷凝器自動循環清洗裝置配合旁路清洗系統，清洗和收集懸浮固體、有機物、低溶鹽和沉積物等，確保管道清潔，保持熱交換器處于設計效率工作，達到高效節能效果，同時，可延長機組使用壽命，且無需定期手動清洗空調主機冷凝器。
工藝設備余熱回收利用。電子工業潔凈廠房潔凈室環境要求全年保持恒溫恒濕，能耗比常規舒適空調大很多，尤其是過渡季節，由于室外空氣低溫高濕，為保證潔凈內濕度，需減少新風含濕量，新風機組需對新風進行降溫除濕處理，導致除濕后的新風溫度很低，而此時潔凈室內的冷負荷需求較少，因此需要用大量的熱能來對新風進行再熱處理，才能使新風達到要求的送風溫度，新風處理過程中存在大量的能源抵消。在設計時，可將部分較清潔的工藝熱排風進行余熱回收利用，對此類工藝熱排風集中回收并進行必要的過濾處理后引入潔凈空調系統，與降溫除濕后的新風混合，重新進入新風系統，可減少對室外新風獲取量的同時減少對新風再熱所需的能耗，從而達到節能效果。
結語：
節能環保是我國可持續發展戰略中的重要能源政策，也是電子工業潔凈廠房建設的科學技術增長點。采取合理可行的有力措施，減少潔凈空調系統能耗，提高潔凈空調系統效率，有效降低潔凈空調系統的運行成本是行業從業者需關注和重視的問題。
隨著科學技術的發展，電子產品生產的規模化和高可靠性能等要求，常需采用連續生產、多工序集成的大型精密生產設備，因此電子工業廠房通常為大面積、大空間廠房。電子工業廠房的工藝常要求潔凈度高，溫濕度波動小，各類工藝排風量較大，所以電子工業廠房通常需配置送風量和新風量均較大的潔凈空調系統，用于處理送風和新風的冷量、熱量等所需能量也同樣很大，且電子工業廠房一般為全年全天晝夜運行，因此電子工業潔凈廠房潔凈空調系統（以下簡稱“潔凈空調系統”）的能耗總量巨大，成為構成電子工業潔凈廠房生產產品成本的主要內容之一。
如何有效降低潔凈空調系統能耗，節約潔凈廠房運行成本，已成為行業內特別關注和重視的問題。鑒于此，結合之前設計和接觸的潔凈空調系統經驗，淺析潔凈空調系統的節能措施。
一、合理規劃潔凈室工藝平面
在潔凈空調系統設計中，對房間潔凈等級的確定，應在滿足工藝需求、保證生產質量的前提下，綜合考慮工藝生產要求、設備大小、操作方式、前后生產工序連接方式、操作人數、設備自動化程度等因素，合理規劃各潔凈區域面積、高度及工藝平面圖，通過減少潔凈空間、降低污染值、減少換氣次數等方式來降低投資和運行成本，達到節能效果。
減少潔凈空間。潔凈空間的減少，可直接減少潔凈空調風量，意味著潔凈空調系統的空氣處理能耗、送風動力能耗都隨之降低。根據一般經驗，若減少潔凈體積30%，可節約25%能耗，萬級潔凈區的運行能耗是十萬級潔凈區的2.5倍，因此，設計時應按不同空氣潔凈度等級要求分別集中布置潔凈室，盡最大努力減少潔凈室，特別是高級別潔凈室的面積，從而減少潔凈空調系統的能耗。
降低污染值。潔凈室空氣的主要污染來源于工藝生產產生的廢水、廢氣、以及建筑裝飾材料等。因此，對工藝廢水、廢氣進行分類集中收集，處理至合格后再排放，避免泄漏和交叉污染，同時使用低污染值的綠色環保材料，可降低潔凈室的污染值，也可減少潔凈空調的新風需求，從而降低能耗。
減少換氣次數。在保證潔凈室潔凈度的前提下，減少潔凈室換氣次數，從而減少潔凈空調送風量是節能的重要手段之一。換氣次數與生產工藝、設備先進程度以及人員密度等密切相關。如布置有普通灌封機的房間就需要較高的換氣次數，而帶有空氣凈化裝置的洗灌封聯動機的高精度電子生產間，則只需較低換氣次數即可保持相同的生產需求。因此，掌握工藝需求，通過采取局部高潔凈設置代替整個區域高潔凈設置等方式減少潔凈空調風量，從而減少換氣次數，是降低潔凈空調系統能耗的重要途徑。
二、采用節能技術措施
潔凈空調系統能耗的組成主要包括空調主機 、水泵、冷卻塔、排風機、末端空調設備等的運行能耗。在項目設計階段，采取節能技術措施，選用低能耗產品，綜合項目的初投資和運行投資，選擇節能環保設計方案，可有效控制項目能耗。在項目初步設計階段對空調系統進行整體規劃，選擇節能環保原理的空調系統，如新風預處理加循環空調系統、二次回風系統等節能空調系統處理方式，從系統原理上減少能耗抵消。在項目施工圖設計階段，通過在設計圖紙中，制定明確空調主機COP值要求、配置直流變頻FFU、水泵和風機的電機變頻設置、空調主機冷凝器清洗裝置、空調冷凝水回收再用、工藝設備余熱回收利用等措施，降低潔凈空調系統能耗，達到節能目的。
明確空調主機COP值要求。空調主機為空調系統主要耗能設備，其COP值直接影響空調系統的運行能耗。在《公共建筑節能技術設計標準》（GB 50189-2005）中對各類空調主機COP值均有明文寫出最低要求值，各省市的地方標準中對空調主機COP值也均有不得低于最低值要求。因而在項目設計中，空調主機COP值的選型需查設計標準及地方標準的不得低于要求值，在滿足此值的前提下，綜合考慮整個工程的初投入，盡可能選COP值高的空調主機。
配置直流變頻FFU。由于電子工業潔凈廠房的大面積、大空間特征，決定其潔凈空調系統的循環風量非常大，潔凈空調系統常選用潔凈新風機組（MAU）+風機過濾單元（FFU）+干盤管（DDC）的系統，循環風量大，導致末端送風的FFU數量多，此時，宜選用直流變頻FFU。直流變頻FFU配套有全直流變頻調控系統，變頻器通過輕負載降壓實現節能，可根據環境的不同進行自動調整風速，需要較大風量時，自動增加功率，需要較小風量時，電機的轉矩會明顯下降，可有效減少循環風機的能耗，節能效果顯著。
水泵、風機的電機變頻設置。空調系統風機、水泵的配置為根據生產工藝最大需求和滿足最不利室外環境需求來設計，其實際運行參數為根據廠房空調系統實際需求的變化值。因而，對空調系統風機、水泵的電機進行變頻設置，根據空調系統實際需求來變頻運行風機和水泵，提高風機、水泵的工作效率，減少風機、水泵及整個空調系統的不必要能源浪費，有效實現降低系統能耗。
空調主機冷凝器清洗裝置。因空調主機冷凝器的熱交換水系統一般采用開式冷卻塔系統，開式冷卻塔的冷卻水中帶有懸浮固體、有機物、低溶鹽和沉積物，此類雜質進入冷凝器在熱交換時，將逐漸在銅管內壁結垢，阻隔傳熱造成熱交換效率降低。采用冷凝器自動循環清洗裝置配合旁路清洗系統，清洗和收集懸浮固體、有機物、低溶鹽和沉積物等，確保管道清潔，保持熱交換器處于設計效率工作，達到高效節能效果，同時，可延長機組使用壽命，且無需定期手動清洗空調主機冷凝器。
工藝設備余熱回收利用。電子工業潔凈廠房潔凈室環境要求全年保持恒溫恒濕，能耗比常規舒適空調大很多，尤其是過渡季節，由于室外空氣低溫高濕，為保證潔凈內濕度，需減少新風含濕量，新風機組需對新風進行降溫除濕處理，導致除濕后的新風溫度很低，而此時潔凈室內的冷負荷需求較少，因此需要用大量的熱能來對新風進行再熱處理，才能使新風達到要求的送風溫度，新風處理過程中存在大量的能源抵消。在設計時，可將部分較清潔的工藝熱排風進行余熱回收利用，對此類工藝熱排風集中回收并進行必要的過濾處理后引入潔凈空調系統，與降溫除濕后的新風混合，重新進入新風系統，可減少對室外新風獲取量的同時減少對新風再熱所需的能耗，從而達到節能效果。
結語：
節能環保是我國可持續發展戰略中的重要能源政策，也是電子工業潔凈廠房建設的科學技術增長點。采取合理可行的有力措施，減少潔凈空調系統能耗，提高潔凈空調系統效率，有效降低潔凈空調系統的運行成本是行業從業者需關注和重視的問題。
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