摘要：隨著高端制造業(yè)在我國(guó)的快速發(fā)展，潔凈廠房的規(guī)模和數(shù)量在近些年來(lái)都有了快速的增加，其能耗問(wèn)題也引起了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。文章對(duì)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(jì)和運(yùn)行過(guò)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(lái)，隨著我國(guó)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(guó)呈現(xiàn)出了蓬勃發(fā)展的勢(shì)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(duì)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(guó)的建設(shè)和發(fā)展。潔凈度高是潔凈廠房的一個(gè)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(lái)維持產(chǎn)品生產(chǎn)所需的清潔生產(chǎn)環(huán)境?？照{(diào)系統(tǒng)作為潔凈廠房非常重要的一個(gè)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(gè)原因，生產(chǎn)廠商為了降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題給予了越來(lái)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(wú)論是對(duì)環(huán)境的潔凈度，還是對(duì)溫度、濕度、震動(dòng)和噪聲都有比較嚴(yán)格的要求。總的來(lái)看，潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 
　　1.1 運(yùn)行成本高 
　　潔凈廠房由于潔凈等級(jí)的需要，需要采用大量的送風(fēng)和排風(fēng)過(guò)濾系統(tǒng)，這使運(yùn)行成本大大增加，相對(duì)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(jí)以上，一個(gè)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?jī)?nèi)的送風(fēng)口風(fēng)速控制在0.2～0.35m/s之間時(shí)，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(huì)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(guò)程中對(duì)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(guò)程中，由于經(jīng)常產(chǎn)生一些有害氣體，因此為了通過(guò)排風(fēng)的形式將這些有害氣體及時(shí)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(duì)于一般的電子潔凈廠房來(lái)說(shuō)，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?jī)艋照{(diào)系統(tǒng)中的過(guò)濾器很多，這使得過(guò)濾器總的阻力大大增加。以空調(diào)系統(tǒng)中的高效過(guò)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(duì)于要求比較高的潔凈廠房來(lái)說(shuō)，其阻力會(huì)更大，其新風(fēng)通常要求進(jìn)行三級(jí)過(guò)濾，另外還要進(jìn)行化學(xué)過(guò)濾，這使得新風(fēng)過(guò)濾機(jī)組的總阻力達(dá)到了2500Pa以上，為了克服過(guò)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(gè)比較顯著的特點(diǎn)，這三個(gè)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(jì)和運(yùn)行過(guò)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(duì)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(jì)時(shí)對(duì)管線進(jìn)行合理布置能在達(dá)到設(shè)計(jì)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(jì)師所負(fù)責(zé)的一個(gè)潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)為例對(duì)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(jì)工作。在這個(gè)項(xiàng)目中，美國(guó)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(jì)算方法計(jì)算，勢(shì)必需要設(shè)計(jì)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(huì)使能耗增加很多，也會(huì)使投產(chǎn)后的運(yùn)行成本大大增加。通過(guò)和業(yè)主進(jìn)行溝通并對(duì)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(shí)，將風(fēng)機(jī)盤(pán)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(gè)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(shí)，投產(chǎn)后能耗的運(yùn)行也能保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。在該設(shè)計(jì)中將影響能耗的各個(gè)因素進(jìn)行了統(tǒng)籌考慮，使空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)達(dá)到了一個(gè)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(guò)程中取得比較良好的節(jié)能效果，需要根據(jù)廠房?jī)?nèi)不同地方對(duì)潔凈度要求的不同，對(duì)潔凈廠房?jī)?nèi)空氣流動(dòng)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(jì)。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(guò)渡到與其對(duì)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(shí)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?jī)?nèi)不同的地方有所差別，在該種氣流形式中利用高效過(guò)濾器處理過(guò)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(jí)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(duì)潔凈程度要求高的部位采用單向流形式，在對(duì)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(jì)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(guò)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(shí)，在進(jìn)行潔凈工作臺(tái)的布置時(shí)，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(duì)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(guò)大，因此可以通過(guò)對(duì)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(duì)于改造后的流線型潔凈室來(lái)說(shuō)，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)組合單元可以靈活地進(jìn)行移動(dòng)和增減，因此可以通過(guò)增減單元機(jī)組的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)潔凈等級(jí)的控制。另外，由于溫度和濕度由各個(gè)ACU單元進(jìn)行單獨(dú)控制，室內(nèi)的空氣也通過(guò)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(yǔ) 
　　隨著人們對(duì)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(guó)的發(fā)展也越來(lái)越快，但我國(guó)在這方面與國(guó)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(jì)和改造工作。