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潔淨室節能方法

發表時間:2021/10/18  |  點擊率:1620

一、低斷麵(miàn)風速設計
斷麵風速就是空氣處理(lǐ)部件中空氣經過過濾器(qì)或者加熱/冷(lěng)卻盤管的速度。低斷麵風速(LFV)設計(jì)使用更大的空氣處理器(qì)和較小的風(fēng)機,從而降低空氣的流速,降低能耗和設備壽命成本。大部分工程師根據(jù)“經驗”把空氣(qì)處理器設計成500英寸/分鍾。這樣的設計雖(suī)然節省時間,但是卻增加了運作費用。在低斷麵風速(LFV)設計中,使(shǐ)用更大的空氣處理器和更小的風機,從而降低空氣的流速,降(jiàng)低能耗和使用(yòng)壽命成本。壓降決(jué)定了風機(jī)的能(néng)量損耗。由“平方定則”可知壓降(jiàng)與速度下降的平方成正比。如果斷麵風速降(jiàng)低20%,那麽壓降將下降36%;如果(guǒ)斷麵風速降低50%,壓降將下降四分之三。根據(jù)“立方定則”,風機能耗的變化與流量變化的立方成正比。如(rú)果空氣(qì)流量降低50%,風機能耗將下降88%。因此,較大尺寸的空氣處理器、較大的過濾器和盤管麵積消耗較少的(de)風機能量,可以使(shǐ)用比較小的(de)風機和馬達(dá)。小風機(jī)給空氣添加的熱量比較少,降(jiàng)低了冷卻的難度。厚度小的盤管更容(róng)易清洗、工作效率更(gèng)高,所以冷凍水的溫度可以更高。過濾(lǜ)器在(zài)低斷麵風速情況下,工作效果更好、壽(shòu)命更長。LFV設計減少了空氣和水的壓降,減小了(le)冷卻盤管的帶水量。流線(xiàn)型設計,幾乎(hū)沒有尖(jiān)角,從而使壓降減少10%到15%。LFV設計也可以把壓(yā)降降低四分之一。目標是使能(néng)量損耗降低至少25%,減小變速風機的大小。*的斷(duàn)麵風速範圍是250-450英尺/分鍾,具體取決於使用情況和能量消耗。

二(èr)、換氣次數
潔淨室(shì)維持一定的空氣流量來保持清潔度和顆粒數。流量根據每小時的換氣次數來確定,同時這也決定了風機尺寸、建築構型和能量消耗。在保持潔淨(jìng)度的(de)前提條件下,空氣流(liú)速的降低(dī)可以降低建造及能耗成本。換氣次數降低20%就可(kě)以使風機的尺寸(cùn)降低(dī)50%。空氣潔淨度比節約能耗更重要,但是最新的研究(jiū)成(chéng)果已經有降低潔淨成本的(de)記載了(le)。關於最佳(jiā)換氣次數還沒有達成共識(shí)。許多原則都已過時,是(shì)建立在老觀念上(shàng),采用低效的空氣過濾器(qì)。調查顯示(shì),ISO5級標準的潔淨(jìng)室推薦的換氣次數變化範圍是從250700以上(shàng)。美國的一所國家實驗室正在確定(dìng)ISO5級潔淨室的(de)標準。研究顯示,實際換氣次數範圍是90250――比操作規程標準低(dī)很多,而(ér)且不會(huì)影響生產和潔淨度。因此建議ISO5級潔淨室的換氣次數大約是(shì)200,保守的上限是300
三、馬達效率
馬達消耗了潔淨室的大(dà)部分電能。連續運轉(zhuǎn)的馬達每月消耗大量的電力(lì)。適當(dāng)地提高效率、適(shì)當地調(diào)節尺寸,在翻新後,經濟效果(guǒ)多半是不(bú)錯的。效率增加幾個百分點,利潤就可增加。使用(yòng)優質高效的馬達,不一定會花費太多。高效率意味著最小,在改變(biàn)馬達的尺寸之前先盡量減小(xiǎo)負荷。在輸出量變化時(shí),利用變速驅動(VSD)可以提高操(cāo)作效率。
四、變速驅動的冷凍機四(sì)、

變速驅動冷凍機能節省(shěng)大量的能量和金錢。許(xǔ)多潔淨室的設計人員和操作人員認為,沒有必要使用變速驅動冷凍機,因為負荷通常是恒定的,多級冷(lěng)凍(dòng)機(jī)機組通常控(kòng)製為高負(fù)荷運轉。但(dàn)是負荷恒定的冷凍機(jī)通(tōng)常工作在滿負(fù)荷以下。變速驅動冷凍機(jī)通常工作在全負荷的90%-95%以節省能量。一台1000噸的冷凍機穩定工作(zuò)在滿負荷(hé)的70%,如果使用了變速驅動,每(měi)年就可節省兩萬到三萬美元。根據生產商的(de)數(shù)據,電能的價格是(shì)0.05美元/千瓦時,這樣大約一年就可以回收成本(běn)。多級冷凍機冷水式(shì)機組很少高負荷運(yùn)轉。通常情(qíng)況下,現場負荷通常不是正好匹配機(jī)組的能級變化。許多操作人員運行額外的(de)冷(lěng)凍機以求可靠,一旦(dàn)某個冷凍機發生故障,其它的冷凍機可以立刻補充,接替其全部負荷,因此冷水(shuǐ)式機組經(jīng)常是讓冷凍機在製冷能力的60%到80%運轉(zhuǎn)。在購買新冷凍機的時(shí)候,購買變速驅動冷凍機是劃算的。用變速驅動冷凍機可降低能耗,同時讓其他冷凍機可(kě)靠性運行。有許多的(de)研究和實(shí)驗證明,變速(sù)驅動冷凍機的效果是很好的。
五、雙溫(wēn)度冷(lěng)凍循環
冷(lěng)凍係(xì)統通常設計成可以承(chéng)受(shòu)最大負荷,不管最大負荷發生得是否頻繁。流程(chéng)中處於冷凍循環的冷凍水溫度,是(shì)由所有負荷中隻占一小部分的極duan熱負(fù)荷來確定(dìng),這隻(zhī)是(shì)許多情況中的(de)一兩種。這會造成冷凍能力過剩,在負荷不足的情況下效率低下(xià)。當供給的冷凍水的溫度較低時,冷凍(dòng)機的工(gōng)作效率也會很低。平均(jun1)來說,冷凍水的供給(gěi)溫度每增加一華(huá)氏度,冷(lěng)凍器效率(lǜ)就提高一個(gè)百(bǎi)分點以上。如果劃分負荷,提供兩個不同溫度(dù)的冷凍水,那麽工作效率將會更高。設(shè)計(jì)者可以使用並聯循環管路,將他們(men)分(fèn)成兩個子係(xì)統,這(zhè)樣可以(yǐ)在需要(yào)最大冷量的時候(hòu),冷凍機可以工作在(zài)相對不很(hěn)苛(kē)刻的條件下。設計人員可以使用並聯循(xún)環管路(lù),將(jiāng)他們成兩個(gè)子(zǐ)係統,這樣可以在需要最大(dà)冷量的時候(hòu),冷凍機可以工(gōng)作在相對不很苛刻的條件下(xià)。用專用(yòng)冷凍機進(jìn)行中等溫度的(de)循環(例如55℉到(dào)65℉),它的運(yùn)作是針對冷(lěng)凍水的溫度進行優化的,可以滿足工廠的大部分需要。另一個較小的高效冷凍機提供溫度較低的循環(huán)(例如:39℉到43℉),可以滿足負荷中要求苛刻的部(bù)分(fèn)。這個方案可以迅速增加整個冷(lěng)凍機機(jī)組的效率提(tí)高百分之二十五或更(gèng)多。對(duì)於相同容量的冷凍機,高溫(wēn)工作要比低溫工作花費小得多。

六、冷卻塔的優化(huà)
高效冷卻塔通過降低冷凝水的(de)供給(gěi)溫度來(lái)提高冷凍機效率。所有的冷卻塔都應該(gāi)並聯工作(zuò),在表麵積增加的情況下蒸發(fā)冷,效果卻達到最(zuì)佳。從冷凍機中每輸出一噸冷凍水,一般(bān)的冷卻塔需要100瓦的能量。效率提高可高達十倍,例如采用(yòng)更為接(jiē)近入口、出口溫差、更有效的氣流設計、優質高效(xiào)的配有變速驅動馬達的風機、減少高度以(yǐ)限製泵的(de)揚程以及增加填充麵積(選擇大尺寸的塔)等。不同的外(wài)界(jiè)空氣的濕溫度和冷(lěng)卻水的供給溫度,這個溫差有所不同,應該控製在3℉到5℉之間。所有的冷卻塔(tǎ)都應(yīng)該並聯工作,在表麵積增加的情況(kuàng)下蒸發冷卻達到(dào)最佳。許多任務廠使用多(duō)級(jí)塔,它們使用單速或雙速的風(fēng)機(jī),並且把塔分成不同的階段。一個塔全速運轉直(zhí)到負荷超過它(tā)的承受能力,然(rán)後另一個塔開啟,它工作在較低或(huò)較高的功率狀態(tài)。這(zhè)個方案可以(yǐ)導致冷(lěng)卻塔負荷出現較大的、不斷遞增的變(biàn)化,頻繁地低於或者(zhě)超過要求的額定值,從而出現鋸齒(chǐ)狀的能耗狀況,降低冷凍機的效率。因而所有的冷卻塔都應該並行工(gōng)作,在(zài)表麵積增加的情況下(xià)蒸發冷卻達到最佳。如果更多的塔在(zài)低速狀態下工作(zuò),使用(yòng)變速驅動調節風機的速度,隨負載(zǎi)變化而調整,根據立(lì)方定律,在(zài)較低的速度下風機可以節省能量。工廠通常采用專門一個冷卻塔(tǎ)為每一個冷凍機供應冷凝水。這種構想不允許冷(lěng)凍機利用冷卻塔並行運作。隻有(yǒu)為冷凝(níng)水係統加上普通的集管才允許冷卻塔並行運行,不考(kǎo)慮冷卻(què)要求(qiú)。
七、自由冷卻
使用外麵的空氣進行冷卻是經濟的,在商業大樓得(dé)到廣泛采(cǎi)用。另外(wài)一種自由冷卻方案適用於需(xū)要恒定(dìng)的冷凍(dòng)水以及風機盤管的係統,比如潔淨(jìng)室(shì)。自由冷卻(què)技術直接利用處在低溫(wēn)或低濕(shī)度環境中的冷卻塔製造冷凍水,減少或取代冷(lěng)凍機的使用。根據天氣的變化,使用自由冷卻係統可以把冷卻係統的耗能減少到十分之一(從(cóng)0.5千瓦/冷噸減少到0.05千(qiān)瓦/冷噸)。直(zhí)接與工藝負荷進行熱交(jiāo)換,可以(yǐ)使(shǐ)自由(yóu)冷卻技術利用外麵(miàn)溫度較高的(de)大氣,要比用在二級或者三級熱交換係統進行熱交換的時間長出若幹個小時。由板(bǎn)式熱交換器分隔開來的冷卻水和冷(lěng)凝水之間的溫差很接近(比如隻有(yǒu)2℉)。當溫(wēn)度和濕度相當低時(shí),冷卻塔可(kě)以獨立(lì)運行,無需風機。根據溫濕圖(tú),很多地方每年有很(hěn)多(duō)的時間都可以進(jìn)行自由冷卻。
八、熱量回收
許多任務廠都要消(xiāo)耗大量的(de)能量來製熱,同時又消耗更多(duō)的能量從工藝過程(chéng)中移除(chú)熱,卻沒有把這兩個過(guò)程結合起來。回收的熱量可以用來預熱新風,送風再熱,以及其它用途(tú)。AHU預熱盤管可以用(yòng)廢水預(yù)熱外來(lái)的空氣(在炎熱的天氣下也可預冷)。再熱盤(pán)管可以從空氣壓縮(suō)機或者冷凍機的冷凝器回(huí)水中回收廢熱,同(tóng)時節省了冷凍機能(néng)量和鍋爐燃料(liào)。熱(rè)交換器可(kě)以使不能混合或者直接接觸的不同介質進行熱(rè)量交換。
九、變頻泵(bèng)
過(guò)去配備變頻驅動的設備經常出現故(gù)障,而且控製複雜,所以很多工程師和管理人員(yuán)不願意使用變頻驅動。可靠性(xìng)比節能更重要,而老(lǎo)的變頻驅動可靠性差。最近十年中,變頻驅動可靠性(xìng)提高了,價(jià)格降低了。許多(duō)關鍵係統現在都在使用變頻驅動。在潔淨室中(zhōng)的許多係統和各類的泵上使(shǐ)用(yòng)變頻驅動是(shì)安全和劃算(suàn)的(de)。實際上,可以證明考慮投資回收率卻不使用變頻驅動是不負責任的,因為其投資回收期不滿一年。冷凍水和冷凝水的泵係統流量(liàng)變化較大,冷凍水和冷凝水(shuǐ)係統有最小流量要求,基本上在50%75%之間。根據立方定則,流量減少(shǎo)很小(xiǎo),就會產生可觀的能量節約。流量減少20%,就會產生幾乎50%的泵功率下降。大多數已知的冷凍水係統使用一級泵(bèng)定流量/二級泵變流量設計,二級泵采用變(biàn)頻(pín)驅動。使用變頻驅動時(shí),所有冷凍水要使用雙(shuāng)道通閥,否則就失去使用變頻泵的意義了。新建工廠時,使用變流量一級泵係統,不再需要二級(jí)泵,節省了工程費用。運行適當,這套簡單可靠的係(xì)統可以通過冷(lěng)凍機中的冷凍水流量變(biàn)化而節約大量能源(yuán)。這(zhè)項技(jì)術被(bèi)冷凍機供應商(shāng)和(hé)各種專(zhuān)業協會所廣泛宣揚,例如ASHRAE
十、離心式壓縮機
空氣壓縮機的改進節約(yuē)了大量能源(yuán)。離心式壓縮(suō)機是無油的,比螺杆式壓縮機的效率高很(hěn)多。但是離心式壓縮機不能空轉,即低負荷工(gōng)況對離心機運行是極為不利的(>30%),這使得它(tā)們在負載低的情況下效率很低(dī)。*和經濟的辦法是離心式和螺杆式壓縮機兩者結合使用。選用離心機組滿足基本負荷,再(zài)用小一些的螺杆式機組滿足峰值負荷。壓縮機組應(yīng)該配(pèi)有熱回收係統。另一(yī)種方案是整個(gè)現場用高效的離心(xīn)式壓縮機作為(wéi)一個大的壓(yā)縮空氣裝置,外加大的儲氣罐和連接管道作為緩衝器(qì)。這(zhè)樣可以保證(zhèng)整(zhěng)個工廠維持一個恒定載荷,減輕加載(zǎi)與卸載對設備的損耗,並(bìng)且降低能量浪費。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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