制藥車間潔凈空調二次回風系統實例節能分析

　　摘要：藥廠潔凈空調特點是潔凈區面積較大、潔凈級別要求相對較高，在設計中，大多數項目采用一次回風系統，但使用一次回風系統，空調、制冷設備投資相應提高；二次回風系統設計不但能滿足潔凈區溫濕度及潔凈度要求，而且在運行中能節省能源的消耗。本文以某潔凈車間為例，比較二次回風與一次回風的能耗情況。從計算結果可以得出結論，在正常運行過程中，二次回風系統比一次回風系統要更節能一些。 

　　制藥車間潔凈空調系統為滿足室內潔凈度、溫濕度、風壓等要求，大多采用一次回風系統。一次回風系統設計、施工、調試都比較簡單，相對而言，二次回風系統就要復雜的多。但在一次回風系統中，全部送風量都要經過空調機組的熱濕處理，機組表冷器、加熱器型號較大，設備初投資及運行費用較高；而二次回風系統中空調機組的表冷器、加熱器只需處理系統的部分風量，也就可以選擇較小的型號，降低了空調系統的能耗，同時也降低了設備初投資及運行費用。 

　　下面以筆者參與設計的某制藥車間的一個潔凈空調系統為例，對二次回風系統的節能效果進行分析。 
　　1、設計基礎數據 
　　某水針車間配料、灌裝區面積為360m2，潔凈級別為C級。 
　　潔凈區室內設計參數： 
　　溫度tN=23±2℃，相對濕度φ=55±5%，焓值iN=48kJ/kg，含濕量dN=9.7g/kg 
　　室外設計計算參數： 
　　夏季室外計算干球溫度tW=34.2℃，濕球溫度ts=27.8℃，相對濕度φ=61.8%，焓值iW=89.2kJ/kg，含濕量dW=21.3g/kg 
　　室內熱濕負荷： 
　　夏季冷負荷Q=80.46kW，散濕量W=0.0081kg/s； 
　　為滿足室內潔凈度要求，系統送風量G=33700m3/h，系統新風比為32%。 
　　2、一次回風系統能耗分析 
　　熱濕比ε=Q/W=80.46/0.0081=9933 
　　根據送風量G及冷負荷Q確定送風焓差： 
　　iN-iO=Q/G=80.46/33700/3600×1.2=7.16kJ/kg； 
　　iO= iN-7.16=48-7.16=40.84 kJ/kg； 
　　根據熱濕比ε及室內狀態點在焓濕圖上確定送風狀態點O： 
　　dO=9.0g/kg，tO=18℃； 
　　過O點在焓濕圖上做dO=9.0g/kg的等絕對濕度線與φ=95%的等相對濕度線相交得空氣處理過程的機器露點L： 
　　tL=13.2℃，iL=36.1 kJ/kg 
　　由系統新風比及室內外空氣狀態點參數，得室內外空氣混合點C的焓值： 
　　iC=（G1iN+ GWiW）/（ G1+ GW） 
　　=（7.638×48+3.595×89.2）/（7.638+3.595）=61.18 kJ/kg 
　　將以上各點在焓濕圖上標注，系統空氣處理流程如圖1所示。 
　　空氣處理過程耗冷量為： 
　　Q0=G（iC-iL）=11.233（61.18-36.1）=281.7kW 
　　空氣處理過程再熱量為： 
　　Q0=G（iO-iL）=11.233（40.84-36.1）=53.2kW 
　　圖1、一次回風系統空氣處理流程 
　　3、二次回風系統能耗分析 
　　熱濕比ε=Q/W=80.46/0.0081=9933 
　　根據送風量G及冷負荷Q確定送風焓差： 
　　iN-iO=Q/G=80.46/33700/3600×1.2=7.16kJ/kg； 
　　iO= iN-7.16=48-7.16=40.84 kJ/kg； 
　　根據熱濕比ε及室內狀態點在焓濕圖上確定送風狀態點O： 
　　dO=9.0g/kg，tO=18℃； 
　　在焓濕圖上向下延長ε線與φ=95%的等相對濕度線相交得空氣處理過程的機器露點L： 
　　tL=11.6℃，iL=32.3kJ/kg； 
　　根據G/GL=（ iN-iL）/（ iN-iO）得經過表冷器處理的空氣量： 
　　GL= G （ iN-iO）/（ iN-iL） =11.233×7.16/15.7=5.123kg/s 
　　則二次回風量G2=G-GL=11.233-5.123=6.11kg/s 
　　由新風比32%計算得新風量為10784m3/h（3.595kg/s），則一次回風量 
　　G1= GL-GW=5.123-3.595=1.528kg/s 
　　根據GW/GL=（ iC-iN）/（ iW-iN）得一次混合點C焓值： 
　　iC=GW（ iW-iN）/ GL+ iN=3.595（89.2-48）/5.123+48=76.91kJ/kg 
　　將以上各點在焓濕圖上標注，系統空氣處理流程如圖2所示。 
　　空氣處理過程耗冷量為： 
　　Q=GL（iC-iL）=5.123（76.91-32.3）=228.5kW 
　　4、結論 
　　經過以上計算可得，二次回風系統消耗冷量為一次制冷系統冷量的81%。 
　　比一次回風系統節省的冷量為： 
　　281.7-228.5=53.2kW 
　　由于潔凈空調系統對室內溫濕度要求比較嚴格，在一次回風系統中夏季空氣再熱是必須的，而由于二次回風系統可充分利用室內余熱，空氣處理過程中也就不需再熱，可節省再熱量53.2kW。由此可以看出，潔凈空調系統采用二次回風，不僅可以降低空調系統的初投資、運行費用，而且配套的制冷系統、制熱系統的初投資及運行費用也可以降低。