摘要：隨著高端制造業(yè)在我國的快速發(fā)展，潔凈廠房的規(guī)模和數(shù)量在近些年來都有了快速的增加，其能耗問題也引起了越來越廣泛的關(guān)注。文章對潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并就如何在其設(shè)計和運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果提出了一些建議。 

　　近些年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，高端制造業(yè)在我國呈現(xiàn)出了蓬勃發(fā)展的勢頭。在許多高端制造業(yè)，如醫(yī)藥生產(chǎn)和集成電路生產(chǎn)中，對廠房的潔凈程度要求較高，這在很大程度上促進(jìn)了潔凈廠房在我國的建設(shè)和發(fā)展。潔凈度高是潔凈廠房的一個最顯著的特點(diǎn)，因?yàn)樵诟叨酥圃鞓I(yè)中潔凈度的高低直接決定了所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。為了使廠房保持很高的潔凈度，需要消耗大量的能量來維持產(chǎn)品生產(chǎn)所需的清潔生產(chǎn)環(huán)境。空調(diào)系統(tǒng)作為潔凈廠房非常重要的一個系統(tǒng)之一，其消耗的能量占潔凈廠房能耗的比重非常大，是能量消耗的大戶?；谶@個原因，生產(chǎn)廠商為了降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競爭力，對潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題給予了越來越多的關(guān)注。 

　　1 潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn) 
　　由于潔凈廠房的空調(diào)系統(tǒng)的作用與普通民用空調(diào)系統(tǒng)存在著較大的不同，這也使得潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)呈現(xiàn)出了一些不同于民用空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，無論是對環(huán)境的潔凈度，還是對溫度、濕度、震動和噪聲都有比較嚴(yán)格的要求?？偟膩砜?，潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下三個方面： 
　　1.1 運(yùn)行成本高 
　　潔凈廠房由于潔凈等級的需要，需要采用大量的送風(fēng)和排風(fēng)過濾系統(tǒng)，這使運(yùn)行成本大大增加，相對于同等規(guī)模的辦公建筑，潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗要提高10～30倍。以單向流潔凈室為例，單向流的潔凈度一般控制在ISO5級以上，一個高為3m、面積為500m2的潔凈廠房如果采用上送下回的垂直單向流形式，廠房內(nèi)的送風(fēng)口風(fēng)速控制在0.2～0.35m/s之間時，那么潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的換氣次數(shù)已經(jīng)達(dá)到了24～60次/h，這會導(dǎo)致巨大的電能消耗。另外，潔凈廠房的空調(diào)系統(tǒng)散熱量也很大，由于產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對溫度和濕度都有比較嚴(yán)格的要求，因此導(dǎo)致能耗進(jìn)一步增大，這大大增加了運(yùn)行成本。 
　　1.2 新風(fēng)負(fù)荷大 
　　在電子廠房的生產(chǎn)過程中，由于經(jīng)常產(chǎn)生一些有害氣體，因此為了通過排風(fēng)的形式將這些有害氣體及時加以排除，就需要將空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量加大。與空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)溫升負(fù)荷和工藝設(shè)備散熱負(fù)荷相比，新風(fēng)冷負(fù)荷是這三者中最大的。對于一般的電子潔凈廠房來說，其所需的平均新風(fēng)量一般維持在45～60m3/（h·m2）。 
　　1.3 風(fēng)機(jī)全壓高 
　　在潔凈廠房凈化空調(diào)系統(tǒng)中的過濾器很多，這使得過濾器總的阻力大大增加。以空調(diào)系統(tǒng)中的高效過濾器為例，其初阻力和終阻力分別達(dá)到了200Pa和400Pa以上。而對于要求比較高的潔凈廠房來說，其阻力會更大，其新風(fēng)通常要求進(jìn)行三級過濾，另外還要進(jìn)行化學(xué)過濾，這使得新風(fēng)過濾機(jī)組的總阻力達(dá)到了2500Pa以上，為了克服過濾系統(tǒng)的阻力，需要增大風(fēng)機(jī)全壓，這使得系統(tǒng)的能耗大大增加。 
　　以上三點(diǎn)是潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)三個比較顯著的特點(diǎn)，這三個特點(diǎn)造成了潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的高能耗和運(yùn)行成本增加。因此，在設(shè)計和運(yùn)行過程中采取措施實(shí)現(xiàn)潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能意義重大。 
　　2 潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能分析 
　　由于潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)有著一般民用空調(diào)所共有的特點(diǎn)，因此適合于一般空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施，如排風(fēng)熱回收、系統(tǒng)變流量等措施都可以用于潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。但由于潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)又有著自己特有的一些特點(diǎn)，因此潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能工作要針對其特點(diǎn)進(jìn)行。本人結(jié)合自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，提出以下三點(diǎn)措施： 
　　2.1 合理布置工藝管線 
　　潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的管線較多，在設(shè)計時對管線進(jìn)行合理布置能在達(dá)到設(shè)計要求的條件下大大降低系統(tǒng)的能耗。以筆者作為機(jī)電工作的主設(shè)計師所負(fù)責(zé)的一個潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計為例對此進(jìn)行分析。1998年，筆者負(fù)責(zé)了蘇州新加坡工業(yè)園區(qū)Emerson渦輪機(jī)項(xiàng)目潔凈廠房的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計工作。在這個項(xiàng)目中，美國公司出于人文考慮，要求車間的工作環(huán)境能夠達(dá)到人體舒適的狀態(tài)，而由于生產(chǎn)工藝的特性，出爐的壓縮機(jī)毛胚溫度相當(dāng)高，如果按照一般的熱負(fù)荷計算方法計算，勢必需要設(shè)計相當(dāng)大的冷凍機(jī)容量去補(bǔ)償高溫的壓縮機(jī)毛胚散發(fā)的熱量，這樣會使能耗增加很多，也會使投產(chǎn)后的運(yùn)行成本大大增加。通過和業(yè)主進(jìn)行溝通并對潔凈廠房的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面分析，決定利用廠房較高的層高，將壓縮機(jī)出爐的毛胚線路布置在高位，并在廠房的高位引入機(jī)械通風(fēng)，先行帶走壓縮機(jī)毛胚散發(fā)的熱量；同時，將風(fēng)機(jī)盤管布置在靠近地面操作工人頭部的那層空間，充分利用了熱空氣輕、在高位，冷空氣重、在低位的空氣原理，使得整個廠房的溫度分層梯度變化。這樣，既滿足了生產(chǎn)工藝的需求，又保證了工作人員的舒適度；同時，投產(chǎn)后能耗的運(yùn)行也能保持在一個合理的范圍內(nèi)。在該設(shè)計中將影響能耗的各個因素進(jìn)行了統(tǒng)籌考慮，使空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計達(dá)到了一個理想的平衡點(diǎn)，取得了良好的節(jié)能效果。 
　　2.2 合理組織氣流 
　　為了使?jié)崈魪S房空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中取得比較良好的節(jié)能效果，需要根據(jù)廠房內(nèi)不同地方對潔凈度要求的不同，對潔凈廠房內(nèi)空氣流動的形態(tài)和分布進(jìn)行合理布置，即需要做好氣流流型的設(shè)計。目前，潔凈廠房氣流流型主要分為單向流、非單向流和混合流。單向流潔凈廠房的氣流是從室內(nèi)的送風(fēng)一側(cè)比較平穩(wěn)地過渡到與其對應(yīng)的回風(fēng)側(cè)，因此可以獲得比較高的清潔程度，但采用該種氣流方式時所需的風(fēng)量比較大，能耗也比較高。非單向流的氣流方向和速度在潔凈廠房內(nèi)不同的地方有所差別，在該種氣流形式中利用高效過濾器處理過的空氣將污染物沖淡稀釋，從而使生產(chǎn)中所需要的潔凈度等級得到了保證。在混合流潔凈廠房中包括了單向流和非單向流兩種氣流形式，在對潔凈程度要求高的部位采用單向流形式，在對潔凈程度要求不高的地方采用非單向流形式，采用這種形式的氣流組織形式在滿足設(shè)計要求的情況下實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。因此，在進(jìn)行氣流形式選擇的過程中必須在滿足基本要求的情況下盡可能降低廠房的潔凈度或建設(shè)局部更高的潔凈度；同時，在進(jìn)行潔凈工作臺的布置時，應(yīng)將其置于工作區(qū)氣流的上風(fēng)側(cè)以使室內(nèi)空氣的清潔程度提高。 
　　2.3 對潔凈室進(jìn)行節(jié)能改造 
　　由于流線型氣流在不使用單向流的情況下就能達(dá)到滿足更高潔凈要求的潔凈度，且所占空間較小，因此流線型的潔凈室在現(xiàn)代工廠中得到了比較廣泛的應(yīng)用，在一般潔凈廠房中通常采用AHU機(jī)組集中處理空氣、集中送風(fēng)和回風(fēng)，這樣雖然處理效率較高，但在空氣的輸送方面消耗的能量過大，因此可以通過對送回風(fēng)機(jī)組進(jìn)行改進(jìn)，使其小型化后安裝在潔凈室內(nèi)，如圖1所示： 
　　對于改造后的流線型潔凈室來說，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于每個組合單元可以靈活地進(jìn)行移動和增減，因此可以通過增減單元機(jī)組的方式來實(shí)現(xiàn)潔凈等級的控制。另外，由于溫度和濕度由各個ACU單元進(jìn)行單獨(dú)控制，室內(nèi)的空氣也通過ACU底部進(jìn)行直接回風(fēng)，因此這大大減少了空氣的輸送距離和換氣次數(shù)，使運(yùn)行成本大大降低。 
　　3 結(jié)語 
　　隨著人們對潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能工作的重視程度逐漸提高，潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)在我國的發(fā)展也越來越快，但我國在這方面與國外先進(jìn)水平相比仍存在較大的差距，這需要我們不斷提高自身的技術(shù)水平，做好潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計和改造工作。