淺析電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)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(yè)潔凈廠(chǎng)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(yè)潔凈廠(chǎng)房生產(chǎn)產(chǎn)品成本的主要內容之一。隨著(zhù)我國電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房建設規模的迅速發(fā)展，從電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房設計上采取有力措施來(lái)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(jīng)歷中總結的心得，對如何制定電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房潔凈空調系統節能措施、提高系統能效進(jìn)行分析。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品生產(chǎn)的規?；透呖煽啃阅艿纫?，常需采用連續生產(chǎn)、多工序集成的大型精密生產(chǎn)設備，因此電子工業(yè)廠(chǎng)房通常為大面積、大空間廠(chǎng)房。電子工業(yè)廠(chǎng)房的工藝常要求潔凈度高，溫濕度波動(dòng)小，各類(lèi)工藝排風(fēng)量較大，所以電子工業(yè)廠(chǎng)房通常需配置送風(fēng)量和新風(fēng)量均較大的潔凈空調系統，用于處理送風(fēng)和新風(fēng)的冷量、熱量等所需能量也同樣很大，且電子工業(yè)廠(chǎng)房一般為全年全天晝夜運行，因此電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房潔凈空調系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“潔凈空調系統”）的能耗總量巨大，成為構成電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房生產(chǎn)產(chǎn)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(chǎng)房運行成本，已成為行業(yè)內特別關(guān)注和重視的問(wèn)題。鑒于此，結合之前設計和接觸的潔凈空調系統經(jīng)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(mǎn)足工藝需求、保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，綜合考慮工藝生產(chǎn)要求、設備大小、操作方式、前后生產(chǎn)工序連接方式、操作人數、設備自動(dòng)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(guò)減少潔凈空間、降低污染值、減少換氣次數等方式來(lái)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(fēng)量，意味著(zhù)潔凈空調系統的空氣處理能耗、送風(fēng)動(dòng)力能耗都隨之降低。根據一般經(jīng)驗，若減少潔凈體積30%，可節約25%能耗，萬(wàn)級潔凈區的運行能耗是十萬(wàn)級潔凈區的2.5倍，因此，設計時(shí)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(lái)源于工藝生產(chǎn)產(chǎn)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(jìn)行分類(lèi)集中收集，處理至合格后再排放，避免泄漏和交叉污染，同時(shí)使用低污染值的綠色環(huán)保材料，可降低潔凈室的污染值，也可減少潔凈空調的新風(fēng)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(fēng)量是節能的重要手段之一。換氣次數與生產(chǎn)工藝、設備先進(jìn)程度以及人員密度等密切相關(guān)。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(lián)動(dòng)機的高精度電子生產(chǎn)間，則只需較低換氣次數即可保持相同的生產(chǎn)需求。因此，掌握工藝需求，通過(guò)采取局部高潔凈設置代替整個(gè)區域高潔凈設置等方式減少潔凈空調風(fēng)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(shù)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(fēng)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(shù)措施，選用低能耗產(chǎn)品，綜合項目的初投資和運行投資，選擇節能環(huán)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(jìn)行整體規劃，選擇節能環(huán)保原理的空調系統，如新風(fēng)預處理加循環(huán)空調系統、二次回風(fēng)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(guò)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(fēng)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?？照{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(shù)設計標準》（GB 50189-2005）中對各類(lèi)空調主機COP值均有明文寫(xiě)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(mǎn)足此值的前提下，綜合考慮整個(gè)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(yè)潔凈廠(chǎng)房的大面積、大空間特征，決定其潔凈空調系統的循環(huán)風(fēng)量非常大，潔凈空調系統常選用潔凈新風(fēng)機組（MAU）+風(fēng)機過(guò)濾單元（FFU）+干盤(pán)管（DDC）的系統，循環(huán)風(fēng)量大，導致末端送風(fēng)的FFU數量多，此時(shí)，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(guò)輕負載降壓實(shí)現節能，可根據環(huán)境的不同進(jìn)行自動(dòng)調整風(fēng)速，需要較大風(fēng)量時(shí)，自動(dòng)增加功率，需要較小風(fēng)量時(shí)，電機的轉矩會(huì )明顯下降，可有效減少循環(huán)風(fēng)機的能耗，節能效果顯著(zhù)。
水泵、風(fēng)機的電機變頻設置?？照{系統風(fēng)機、水泵的配置為根據生產(chǎn)工藝最大需求和滿(mǎn)足最不利室外環(huán)境需求來(lái)設計，其實(shí)際運行參數為根據廠(chǎng)房空調系統實(shí)際需求的變化值。因而，對空調系統風(fēng)機、水泵的電機進(jìn)行變頻設置，根據空調系統實(shí)際需求來(lái)變頻運行風(fēng)機和水泵，提高風(fēng)機、水泵的工作效率，減少風(fēng)機、水泵及整個(gè)空調系統的不必要能源浪費，有效實(shí)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(kāi)式冷卻塔系統，開(kāi)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(lèi)雜質(zhì)進(jìn)入冷凝器在熱交換時(shí)，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(dòng)循環(huán)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(shí)，可延長(cháng)機組使用壽命，且無(wú)需定期手動(dòng)清洗空調主機冷凝器。
工藝設備余熱回收利用。電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房潔凈室環(huán)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(guò)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(fēng)含濕量，新風(fēng)機組需對新風(fēng)進(jìn)行降溫除濕處理，導致除濕后的新風(fēng)溫度很低，而此時(shí)潔凈室內的冷負荷需求較少，因此需要用大量的熱能來(lái)對新風(fēng)進(jìn)行再熱處理，才能使新風(fēng)達到要求的送風(fēng)溫度，新風(fēng)處理過(guò)程中存在大量的能源抵消。在設計時(shí)，可將部分較清潔的工藝熱排風(fēng)進(jìn)行余熱回收利用，對此類(lèi)工藝熱排風(fēng)集中回收并進(jìn)行必要的過(guò)濾處理后引入潔凈空調系統，與降溫除濕后的新風(fēng)混合，重新進(jìn)入新風(fēng)系統，可減少對室外新風(fēng)獲取量的同時(shí)減少對新風(fēng)再熱所需的能耗，從而達到節能效果。
結語(yǔ)：
節能環(huán)保是我國可持續發(fā)展戰略中的重要能源政策，也是電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房建設的科學(xué)技術(shù)增長(cháng)點(diǎn)。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(yè)從業(yè)者需關(guān)注和重視的問(wèn)題。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品生產(chǎn)的規?；透呖煽啃阅艿纫?，常需采用連續生產(chǎn)、多工序集成的大型精密生產(chǎn)設備，因此電子工業(yè)廠(chǎng)房通常為大面積、大空間廠(chǎng)房。電子工業(yè)廠(chǎng)房的工藝常要求潔凈度高，溫濕度波動(dòng)小，各類(lèi)工藝排風(fēng)量較大，所以電子工業(yè)廠(chǎng)房通常需配置送風(fēng)量和新風(fēng)量均較大的潔凈空調系統，用于處理送風(fēng)和新風(fēng)的冷量、熱量等所需能量也同樣很大，且電子工業(yè)廠(chǎng)房一般為全年全天晝夜運行，因此電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房潔凈空調系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“潔凈空調系統”）的能耗總量巨大，成為構成電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房生產(chǎn)產(chǎn)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(chǎng)房運行成本，已成為行業(yè)內特別關(guān)注和重視的問(wèn)題。鑒于此，結合之前設計和接觸的潔凈空調系統經(jīng)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(mǎn)足工藝需求、保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，綜合考慮工藝生產(chǎn)要求、設備大小、操作方式、前后生產(chǎn)工序連接方式、操作人數、設備自動(dòng)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(guò)減少潔凈空間、降低污染值、減少換氣次數等方式來(lái)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(fēng)量，意味著(zhù)潔凈空調系統的空氣處理能耗、送風(fēng)動(dòng)力能耗都隨之降低。根據一般經(jīng)驗，若減少潔凈體積30%，可節約25%能耗，萬(wàn)級潔凈區的運行能耗是十萬(wàn)級潔凈區的2.5倍，因此，設計時(shí)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(lái)源于工藝生產(chǎn)產(chǎn)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(jìn)行分類(lèi)集中收集，處理至合格后再排放，避免泄漏和交叉污染，同時(shí)使用低污染值的綠色環(huán)保材料，可降低潔凈室的污染值，也可減少潔凈空調的新風(fēng)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(fēng)量是節能的重要手段之一。換氣次數與生產(chǎn)工藝、設備先進(jìn)程度以及人員密度等密切相關(guān)。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(lián)動(dòng)機的高精度電子生產(chǎn)間，則只需較低換氣次數即可保持相同的生產(chǎn)需求。因此，掌握工藝需求，通過(guò)采取局部高潔凈設置代替整個(gè)區域高潔凈設置等方式減少潔凈空調風(fēng)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(shù)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(fēng)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(shù)措施，選用低能耗產(chǎn)品，綜合項目的初投資和運行投資，選擇節能環(huán)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(jìn)行整體規劃，選擇節能環(huán)保原理的空調系統，如新風(fēng)預處理加循環(huán)空調系統、二次回風(fēng)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(guò)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(fēng)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?？照{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(shù)設計標準》（GB 50189-2005）中對各類(lèi)空調主機COP值均有明文寫(xiě)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(mǎn)足此值的前提下，綜合考慮整個(gè)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(yè)潔凈廠(chǎng)房的大面積、大空間特征，決定其潔凈空調系統的循環(huán)風(fēng)量非常大，潔凈空調系統常選用潔凈新風(fēng)機組（MAU）+風(fēng)機過(guò)濾單元（FFU）+干盤(pán)管（DDC）的系統，循環(huán)風(fēng)量大，導致末端送風(fēng)的FFU數量多，此時(shí)，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(guò)輕負載降壓實(shí)現節能，可根據環(huán)境的不同進(jìn)行自動(dòng)調整風(fēng)速，需要較大風(fēng)量時(shí)，自動(dòng)增加功率，需要較小風(fēng)量時(shí)，電機的轉矩會(huì )明顯下降，可有效減少循環(huán)風(fēng)機的能耗，節能效果顯著(zhù)。
水泵、風(fēng)機的電機變頻設置?？照{系統風(fēng)機、水泵的配置為根據生產(chǎn)工藝最大需求和滿(mǎn)足最不利室外環(huán)境需求來(lái)設計，其實(shí)際運行參數為根據廠(chǎng)房空調系統實(shí)際需求的變化值。因而，對空調系統風(fēng)機、水泵的電機進(jìn)行變頻設置，根據空調系統實(shí)際需求來(lái)變頻運行風(fēng)機和水泵，提高風(fēng)機、水泵的工作效率，減少風(fēng)機、水泵及整個(gè)空調系統的不必要能源浪費，有效實(shí)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(kāi)式冷卻塔系統，開(kāi)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(lèi)雜質(zhì)進(jìn)入冷凝器在熱交換時(shí)，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(dòng)循環(huán)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(shí)，可延長(cháng)機組使用壽命，且無(wú)需定期手動(dòng)清洗空調主機冷凝器。
工藝設備余熱回收利用。電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房潔凈室環(huán)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(guò)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(fēng)含濕量，新風(fēng)機組需對新風(fēng)進(jìn)行降溫除濕處理，導致除濕后的新風(fēng)溫度很低，而此時(shí)潔凈室內的冷負荷需求較少，因此需要用大量的熱能來(lái)對新風(fēng)進(jìn)行再熱處理，才能使新風(fēng)達到要求的送風(fēng)溫度，新風(fēng)處理過(guò)程中存在大量的能源抵消。在設計時(shí)，可將部分較清潔的工藝熱排風(fēng)進(jìn)行余熱回收利用，對此類(lèi)工藝熱排風(fēng)集中回收并進(jìn)行必要的過(guò)濾處理后引入潔凈空調系統，與降溫除濕后的新風(fēng)混合，重新進(jìn)入新風(fēng)系統，可減少對室外新風(fēng)獲取量的同時(shí)減少對新風(fēng)再熱所需的能耗，從而達到節能效果。
結語(yǔ)：
節能環(huán)保是我國可持續發(fā)展戰略中的重要能源政策，也是電子工業(yè)潔凈廠(chǎng)房建設的科學(xué)技術(shù)增長(cháng)點(diǎn)。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(yè)從業(yè)者需關(guān)注和重視的問(wèn)題。
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