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摘要：能源危机是全球面临的问题，而净化空调系统由于需要较高的能耗，其节能工作显得尤为重要。本文结合已投入使用的净化空调的运行情况，介绍了净化空调系统设计中存在的一些节能问题及与之相应的解决方法。
关键词：净化空调系统 节能 反思 对策
我国连续多年来经济高速发展，随之而来的却是能源的紧缺，能源问题成了摆在我们面前的一个难以解决的大问题。而净化空调系统由于存在风量大、风机压头高及温湿度控制精度高等特点，其高度的能源消耗也引起了人们的关注。以下就净化空调系统设计中存在的一些节能问题进行探讨与分析。
一、气流组织形式：
据调查，很多净化工程在设计上采用上送上回的气流组织形式，造成送回风气流短路，这样一来被污染的空气便不能及时被稀释并带走，以致尘埃粒子数超标，达不到预期的效果，致使净化空调机组做无用功。而从一些洁净室的洁净度检测分析来看，采用上送下回的气流组织形式效果则要好一些。因此，条件许可的话，应尽量采用上送下回的气流组织形式。
二、换气次数的设定：
按照规定，净化空调系统的换氣次数，十万级不小于15次、万级不小于25次就可达到要求。调试中发现，有些设计人员为了安全起见，换气次数选得偏大，甚至放大一倍，导致整个系统设计过大。由于净化空调系统耗能很大，比一般的空调系统每平方米耗能约多10至30倍，如果设计再偏大的话，不仅增加了系统能耗，也增加了系统投资，整个系统的浪费是相当可观的。所以，对于净化空调系统的设计，既要考虑其运行是否良好，同时还应考察其经济性。
三、新风比的确定：
在净化空调中，在满足生产工艺和操作人员需要的情况下，在相关规范允许的范围内，应尽可能采用低的新风比；洁净空间内的回风温、湿度接近送风温、湿度要求，而且较新风要洁净，能回风的净化系统，尽可能多地采用回风，提高系统的回风利用量，不能回风或采用少量回风的系统,要进行能量回收。
四、回风口的设置：
从气流组织及回风量这两方面考虑，建议合理确定回风口面积及数量，且回风口应带可调百叶，以便调节室内正压及控制空调系统能耗。
五、回风夹墙与回风立柱：
通过对省内一些制药生产厂家进行的调研分析和厂家的反馈意见，发现有的厂家现有的采用回风夹墙回风的方式不科学，不仅使生产初投资增大，浪费了板材，还导致净化区内的有效使用空间明显降低。如果采用回风夹墙，则所需板材仅为回风夹墙所需板材的23％，节约了能源。
六、管路阀门的布置：
在洁净室内，维持其高于或低于邻室的空气压力，是洁净室区别于一般空调房间的重要特点，也是洁净室原理的主要组成部分。很多工程中回风阀布置的太少，只在主管或少数支管上布置，在这种情况下，只能通过调节回风口来实现洁净室压力。在调试中发现，回风口调节的风量是很有限的，这样做不仅浪费了能源，也极易在回风口上产生噪音。因此，建议从室内压力控制这方面考虑，洁净室空调系统中应合理增设回风阀，同样，排风管路复杂的话，亦应加设阀门。
七、过滤器的布置：
洁净室通常采用粗效过滤、中效过滤和高效过滤三级过滤。考虑到净化空调系统的特殊性，中效过滤器应安装在风机的正压段，高效过滤器应安装在送风末端，回风口应安装中效或粗效过滤器。
八、机组的选用：
(一)、风机压头的确定：净化空调系统内因增加了三道过滤器，系统的阻力几乎比一般空调系统的压头大一倍，而且，随着使用时间的延长，其阻力值还会出现增长。调试中发现，为了避免余压不足，有些设计人员按过滤器初阻力的2倍来选用风机，这往往使得风机压头富裕太多，风量和速度太大，既不能满足室内要求，又平白的浪费能源。因此，建议选用风机压头时，粗效至高效过滤器的终阻力可按初阻力分别加50～120Pa来计算。另外，为了避免过滤器随着使用时间的增长而阻力增加，导致洁净室风量下降、机组能耗增加，可采用定风量调节器来替代普通风阀，以自动补偿过滤器增加的阻力，从而保持风量的恒定。
（二）采用变频调速风机：由于洁净室的特殊性，净化空调系统运行初期和末期的阻力等相差是比较大的，如有些工程设计中采用定频风机，其运行初期阻力较小，风机的送风量偏大，通过调节风阀控制风量必然造成能源浪费；运行末期，阻力加大，风机的送风量锐减，可能又达不到净化要求。如果采用变频调速风机则可以改变这种状况，其主要目的是保持系统的风量恒定，从而使洁净室压力稳定，避免影响净化效果，并达到节能的目的。采用变频调速风机的净化空调系统的初投资，较不采用变频调速的系统的初投资当然要大，但由于其节能效果明显，其初投资的增加部分将在不长的时间内得以收回。
（三）冷水机组的选择：在净化空调系统中，一般采用水冷式和风冷式冷水机组。经调查，如果选用水冷式冷水机组，需建有冷却水系统，占地面积大，循环水泵和冷却水塔风机耗功也较大。而采用风冷式冷水机组，在节能方面存在以下两个优点： 1)节水。一般在水冷式冷凝器中，每lkg冷却水能带走16．75～25．12KJ热量，而lkg水在常压下蒸发能带走约2428KJ热量，再考虑到飞溅损失、排污换水等因素，实际耗水量则更大。2)结构紧凑。由于不需设置冷却塔，故整个装置结构紧凑、体积小、占地面积少；且安装方便，日常维修工作量小。
（四）能量回收装置：对采用直排式空调系统(即全部不回风) 或排风量较大的净化空调，在空调机组内设置能量回收段是一种较好的、切实可行的节能措施。
九、风管的保温：
由于净化空调的特殊性，对风管的保温有更高的要求，一是应选择性能合适的保温材料，二是保温厚度应适中，三是施工质量应过关，保证保温材料的密封性。而确定合理的保温厚度是净化空调节能设计中重要的一环，可以根据《设备及管道保温设计导则》（GB8175）及《设备及管道保冷设计导则》（GB/T15586）中的相关要求进行计算。
十、系统运行的控制：
由于全年室外气候呈周期性变化，而目前的净化空调设计目标首先是以满足设计状态下的正常运行来确定设备装机容量和进行系统设计的，因此对于全年来说，在绝大部分时间段，洁净室的冷、热量需求都处于低负荷状态，或者说这些时间段净化空调设备的装机容量和系统能力都超过了实际需求。在调试中发现，某些净化空调系统仅在加热或表冷段进口管段上装设简单的控制阀门，达不到控制的目的，使得设备常年按照近似满负荷来运行，必然造成大量不必要的能耗增加，室内所需要的空气参数也得不到保证（过冷或过热）。因此，建议设计中在加热段及表冷段上设置电动控制阀，实行DCS （Distributed Control Systems，分布式控制系统，也称集散控制系统）监控，随时掌握设备状态、运行时间及能量的消耗和变化，使整个净化空调系统的运行安全可靠，提高了效率，节约了能耗，降低了系统的运行费用。
以上是在设计过程中遇到的一些实实在在的问题，作为设计人员在工作过程中要不断的发现问题，解决问题。空调方案的设计与选择，是一个非常复杂的问题，需要综合技术、经济等各种因素去考虑、分析。设计人员在项目初期应与建设单位的相关人员进行沟通，了解其实际情况和系统运行要求，并与各专业密切配合，才能保证空调设计方案既能满足使用要求又符合国家相关规范，同时又是一个合理、节能、先进的方案，达到合理节能的效果，取得较好的社会和经济效益。
参考文献
1. 《采暖通风与空气调节设计规范》，GB 50019-2003
2. 《洁净厂房设计规范》，GB50073-2001
3. 《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社，2008
4. 《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》，中国计划出版社，2003
5. 《全国民用建筑工程设计技术措施（节能专篇）——暖通空调·动力》，中国计划出版社，2007
关键词：净化空调系统 节能 反思 对策
我国连续多年来经济高速发展，随之而来的却是能源的紧缺，能源问题成了摆在我们面前的一个难以解决的大问题。而净化空调系统由于存在风量大、风机压头高及温湿度控制精度高等特点，其高度的能源消耗也引起了人们的关注。以下就净化空调系统设计中存在的一些节能问题进行探讨与分析。
一、气流组织形式：
据调查，很多净化工程在设计上采用上送上回的气流组织形式，造成送回风气流短路，这样一来被污染的空气便不能及时被稀释并带走，以致尘埃粒子数超标，达不到预期的效果，致使净化空调机组做无用功。而从一些洁净室的洁净度检测分析来看，采用上送下回的气流组织形式效果则要好一些。因此，条件许可的话，应尽量采用上送下回的气流组织形式。
二、换气次数的设定：
按照规定，净化空调系统的换氣次数，十万级不小于15次、万级不小于25次就可达到要求。调试中发现，有些设计人员为了安全起见，换气次数选得偏大，甚至放大一倍，导致整个系统设计过大。由于净化空调系统耗能很大，比一般的空调系统每平方米耗能约多10至30倍，如果设计再偏大的话，不仅增加了系统能耗，也增加了系统投资，整个系统的浪费是相当可观的。所以，对于净化空调系统的设计，既要考虑其运行是否良好，同时还应考察其经济性。
三、新风比的确定：
在净化空调中，在满足生产工艺和操作人员需要的情况下，在相关规范允许的范围内，应尽可能采用低的新风比；洁净空间内的回风温、湿度接近送风温、湿度要求，而且较新风要洁净，能回风的净化系统，尽可能多地采用回风，提高系统的回风利用量，不能回风或采用少量回风的系统,要进行能量回收。
四、回风口的设置：
从气流组织及回风量这两方面考虑，建议合理确定回风口面积及数量，且回风口应带可调百叶，以便调节室内正压及控制空调系统能耗。
五、回风夹墙与回风立柱：
通过对省内一些制药生产厂家进行的调研分析和厂家的反馈意见，发现有的厂家现有的采用回风夹墙回风的方式不科学，不仅使生产初投资增大，浪费了板材，还导致净化区内的有效使用空间明显降低。如果采用回风夹墙，则所需板材仅为回风夹墙所需板材的23％，节约了能源。
六、管路阀门的布置：
在洁净室内，维持其高于或低于邻室的空气压力，是洁净室区别于一般空调房间的重要特点，也是洁净室原理的主要组成部分。很多工程中回风阀布置的太少，只在主管或少数支管上布置，在这种情况下，只能通过调节回风口来实现洁净室压力。在调试中发现，回风口调节的风量是很有限的，这样做不仅浪费了能源，也极易在回风口上产生噪音。因此，建议从室内压力控制这方面考虑，洁净室空调系统中应合理增设回风阀，同样，排风管路复杂的话，亦应加设阀门。
七、过滤器的布置：
洁净室通常采用粗效过滤、中效过滤和高效过滤三级过滤。考虑到净化空调系统的特殊性，中效过滤器应安装在风机的正压段，高效过滤器应安装在送风末端，回风口应安装中效或粗效过滤器。
八、机组的选用：
(一)、风机压头的确定：净化空调系统内因增加了三道过滤器，系统的阻力几乎比一般空调系统的压头大一倍，而且，随着使用时间的延长，其阻力值还会出现增长。调试中发现，为了避免余压不足，有些设计人员按过滤器初阻力的2倍来选用风机，这往往使得风机压头富裕太多，风量和速度太大，既不能满足室内要求，又平白的浪费能源。因此，建议选用风机压头时，粗效至高效过滤器的终阻力可按初阻力分别加50～120Pa来计算。另外，为了避免过滤器随着使用时间的增长而阻力增加，导致洁净室风量下降、机组能耗增加，可采用定风量调节器来替代普通风阀，以自动补偿过滤器增加的阻力，从而保持风量的恒定。
（二）采用变频调速风机：由于洁净室的特殊性，净化空调系统运行初期和末期的阻力等相差是比较大的，如有些工程设计中采用定频风机，其运行初期阻力较小，风机的送风量偏大，通过调节风阀控制风量必然造成能源浪费；运行末期，阻力加大，风机的送风量锐减，可能又达不到净化要求。如果采用变频调速风机则可以改变这种状况，其主要目的是保持系统的风量恒定，从而使洁净室压力稳定，避免影响净化效果，并达到节能的目的。采用变频调速风机的净化空调系统的初投资，较不采用变频调速的系统的初投资当然要大，但由于其节能效果明显，其初投资的增加部分将在不长的时间内得以收回。
（三）冷水机组的选择：在净化空调系统中，一般采用水冷式和风冷式冷水机组。经调查，如果选用水冷式冷水机组，需建有冷却水系统，占地面积大，循环水泵和冷却水塔风机耗功也较大。而采用风冷式冷水机组，在节能方面存在以下两个优点： 1)节水。一般在水冷式冷凝器中，每lkg冷却水能带走16．75～25．12KJ热量，而lkg水在常压下蒸发能带走约2428KJ热量，再考虑到飞溅损失、排污换水等因素，实际耗水量则更大。2)结构紧凑。由于不需设置冷却塔，故整个装置结构紧凑、体积小、占地面积少；且安装方便，日常维修工作量小。
（四）能量回收装置：对采用直排式空调系统(即全部不回风) 或排风量较大的净化空调，在空调机组内设置能量回收段是一种较好的、切实可行的节能措施。
九、风管的保温：
由于净化空调的特殊性，对风管的保温有更高的要求，一是应选择性能合适的保温材料，二是保温厚度应适中，三是施工质量应过关，保证保温材料的密封性。而确定合理的保温厚度是净化空调节能设计中重要的一环，可以根据《设备及管道保温设计导则》（GB8175）及《设备及管道保冷设计导则》（GB/T15586）中的相关要求进行计算。
十、系统运行的控制：
由于全年室外气候呈周期性变化，而目前的净化空调设计目标首先是以满足设计状态下的正常运行来确定设备装机容量和进行系统设计的，因此对于全年来说，在绝大部分时间段，洁净室的冷、热量需求都处于低负荷状态，或者说这些时间段净化空调设备的装机容量和系统能力都超过了实际需求。在调试中发现，某些净化空调系统仅在加热或表冷段进口管段上装设简单的控制阀门，达不到控制的目的，使得设备常年按照近似满负荷来运行，必然造成大量不必要的能耗增加，室内所需要的空气参数也得不到保证（过冷或过热）。因此，建议设计中在加热段及表冷段上设置电动控制阀，实行DCS （Distributed Control Systems，分布式控制系统，也称集散控制系统）监控，随时掌握设备状态、运行时间及能量的消耗和变化，使整个净化空调系统的运行安全可靠，提高了效率，节约了能耗，降低了系统的运行费用。
以上是在设计过程中遇到的一些实实在在的问题，作为设计人员在工作过程中要不断的发现问题，解决问题。空调方案的设计与选择，是一个非常复杂的问题，需要综合技术、经济等各种因素去考虑、分析。设计人员在项目初期应与建设单位的相关人员进行沟通，了解其实际情况和系统运行要求，并与各专业密切配合，才能保证空调设计方案既能满足使用要求又符合国家相关规范，同时又是一个合理、节能、先进的方案，达到合理节能的效果，取得较好的社会和经济效益。
参考文献
1. 《采暖通风与空气调节设计规范》，GB 50019-2003
2. 《洁净厂房设计规范》，GB50073-2001
3. 《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社，2008
4. 《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》，中国计划出版社，2003
5. 《全国民用建筑工程设计技术措施（节能专篇）——暖通空调·动力》，中国计划出版社，2007