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摘要：洁净空调系统能量消耗巨大，存在较大的节能空间，本文分析了洁净空调系统的特点、能耗和节能措施，而且分别从设计、设备选择、施工和运行管理四个方面详细阐述了具体的节能措施。
关键词：洁净空调 特点能耗 节能措施
我国是能耗大国，能源利用率仅为33%，与世界先进水平相差20多个百分点，节能空间和潜力很大。而洁净空调系统由于室内环境要求相对较高，能耗更大，在节能上有更大的前景。本文分析了洁净空调系统的特点、能耗和节能措施，而且分别从设计、设备选择、施工和运行管理四个方面详细阐述了具体的节能措施。
一、洁净空调系统的特点。
1、洁净空调系统的特点是能量消耗巨大。为达到洁净室要求的空气洁净度等级，洁净室的送风量或循环空气量大，一般空调房间的小时换气次数仅数次，而洁净室是10~600次；有的洁净室为确保生产环境要求，尚需设有必要的局部排风甚至全室排风即直排系统，所以洁净室所需冷（热）量、耗电量均很大，洁净室的能量消耗是一般写字楼的10~30倍，冷量负荷是一般写字楼的5~15倍，甚至更大。
2、洁净空调系统的标准较高。洁净空调系统要求控制室内温度、湿度、洁净度、细菌总数、有害气体浓度以及气流分布，保证室内人员所需的新风量，其中最为重要的是控制室内细菌总数。与一般建筑物的空调要求相比，洁净空调系统具有以下特点：
（1）空气的净化和除菌。
（2）控制各区域的气流和风速。
（3）保证不同区域之间合理的气流流向和压力分布。
（4）保证生产工艺上必要的温度及湿度。
（5）排出废气和有害气体，保证室内空气新鲜。
（6）对排出的废气进行处理，防止污染室外环境。
二、洁净空调系统的主要能耗。
洁净空调系统的能耗比普通建筑的能耗要高，主要原因是室内各参数标准高、新风量大、空气处理要求高，运行时间较长，各房间功能要求不同，管理复杂。
1、洁净室的温湿度要求较高。
2、洁净空调系统要求较大的换气次数，以满足室内空气品质的要求，这部分的能耗占有较大比重。
3、對细菌总数，洁净度有一定的要求。在增大新风量的同时，必须依据不同要求装设高效、亚高效过滤器等设备，送风阻力增大，耗能也增加。
4、洁净空调系统越来越先进，设备和室内条件越来越好，导致散热设备越来越多，而这些设备在一定程度上缺乏良好的节能管理，造成室内设备、照明等负荷增大。
5、由于洁净空调系统管理复杂，管理上容易出现漏洞，额外负荷也占有一定的比重，能源回收利用也做的不够好，能耗浪费较严重。
三、洁净空调系统的主要节能措施。
1、设计时要有节能理念。
为降低洁净室的能量消耗，洁净室的规划、设计是十分重要的环节。
（1）尽量选择大气污染小、产尘量少的场地建厂；厂内布置时洁净室应布置在污染少的场所，注意朝向的安排，加强绿化带的设置等。
（2）洁净室的平面布置应尽量减少洁净室的面积或减少洁净度要求严格的洁净室面积；能不设置在洁净室内的工序、设备应设在非洁净区；恰当的确定各类房间的空气洁净度等级，不应随意提高洁净度要求；组织好人流、物流和安排好辅助用房；与相关专业配合选择好洁净室的形式、空间布置等。
（3）合理确定墙体、顶棚构造及选材，特别注意围护结构的确定及建材选择，门窗的构造及选材；在立面选型、门窗数量的确定注意洁净室的特点，避免大窗、多窗以降低冷量损失。
（4）控制系统的新风量和排风量。净化空调系统的运行中，新风量的多少在很大程度上决定系统的耗能大小，设计时一般多考虑人的舒适度因素，取参考值的上限，而往往在生产中操作者并不多，由此带来的能耗也常被忽略。系统中所有的排风量一般都是靠新风来补充的，排风量应根据室内的工作状况进行必要调节，可以将排风量控制在适当的范围内，既可满足工艺条件对排风的要求，又可减少系统所消耗的新风量，减少净化空调系统对新风处理所消耗的冷、热量。新风尽量采用集中处理，这样也利于应用地下水预冷、除尘和加湿。
（5）管路设计中尽可能减少系统的阻力。管路设计中减少系统的阻力，也可达到降低送风动力消耗的效果。尽量避免长距离送风，缩短风管长度，减少弯头、三通等产生阻力的风管构件。在满足风速要求的前提下，采用低风速送风，选择合适的风速，能降低过滤器的阻力。
（6）采用二次回风处理。为降低电能耗，在可避免交叉污染的情况下通过亚高效过滤，尽量使用回风。二次回风不但能满足温湿度及洁净度要求，而且大大节省空调机组的能源消耗，空调机组运行费用可节省2／3左右。采用二次回风系统相对于一次回风系统，既可节省设备投资，又可降低运行成本。
（7）根据不同季节调控温湿度。在满足生产工艺的前提下，从节能的角度出发，需要确定合适的洁净度等级、温度、相对湿度等参数。
（8）减少洁净室换气次数。在保证洁净效果的前提下，减少换气次数、送风量是节能的重要手段之一。换气次数与生产工艺、设备先进程度及布置情况、洁净室大小及形状，以及人员密度等密切相关。
（9）适当降低照明强度。洁净室照明应以能满足工人生理、心理上的要求为前提。对于高照度操作点可以采用局部照明，而不宜提高整个车间的最低照度标准。
（10）综合利用洁净气流。将工艺过程和空调系统的热回收，是可以直接获益的节能措施。对于无尘粒影响的药厂洁净室，实行洁净气流串联，将洁净室按洁净度高低串联起来，最初的送风经过高级别送至低级别的房间后再回到空调机组，可省去若干高效过滤器。对于以消除余热为主、净化要求不太高的房间，可交叉利用洁净气流，并采用下送上回流向，下送可减少送风速度，提高送风温度，减少温差，而上回则可提高回风温度。
（11）考虑热回收。设计时考虑选用热回收装置，对于排风量较大的系统，可通过转轮式热交换器或管式热交换器，利用热交换原理，把排风的能量回收到新风中，使新风得到预处理。据估算，这可节省运行费25％以上，具有可观的经济意义。
（12）实现空调系统的自动控制和电机的变频调节。洁净室净化系统环境一般可分为2个时间段：即有人操作时间和维护洁净时间。维护洁净时间对净化空调系统要求相对要简单些。设计自动控制和风机变频调节可以满足这2个时间段的不同要求，虽在初期投资中增加一些投入，但在实际运行后，节省的运行费用使初始投资很快地得到回收，有着明显的经济效益。但在施工和运行管理上有着相应的严格要求。
2、设备选择考虑节能途径。
洁净室工艺装备的设计和选型，在满足机械化、自动化、程控化和智能化的同时，必须实现节能化。采用高效冷冻机、风机、水泵和换热设备；采用高效电气装置（含照明），合理配线；合理配置设备，尽力防止大马拉小车现象；采用回风冷（热）量回收装置、排气冷（热）量利用装置；在合适的条件下采用冷冻机的冷凝热利用装置；生产设备的冷（热）量回收；合理配置公用动力设备，如采用自由冷却系统、冷热电联产等；选择低阻高效的过滤设备，风机和水泵的压头选择不宜过高；电动设备最好采取变频措施；空调末端设备的选择必须考虑能量效率、可控性、可靠性和成本与效果等因素。同时，应采取必要的技术措施减少生产设备的排热量，降低排风量。如尽可能采用水冷式设备，并加强洁净室内生产设备和管道的隔热保温措施，减少排热量，降低能耗。
3、施工时要灌输节能思想。
(1)在实际施工过程中，安装人员往往更多考虑施工的易操作性，缺乏节能观点。只有重视了施工质量，才能保证设计时的节能降耗措施落到实处。
(2)加强系统的密闭性，减少系统的泄漏点。净化空调系统的余压大，从而就要求整个系统的高严密性。系统任何地方出现泄漏点都造成能量的丧失。控制风管系统漏风的重要环节是施工现场，应从风管、构件的制作，拼装、安装及检验上层层把关。同时加强维护结构的气密性处理，控制门、传递窗等的泄漏量。
(3)加强隔热、保温。洁净室墙体、吊顶(或屋面)、门窗的构造和材质的选择以及风管、水管、设备等，均要对它们加强隔热保温，对局部有特殊温度要求的房间地面也要保证地面材料的隔热性。在隔热保温施工中，保温材料要保质保量，施工工艺和施工质量必须符合规范要求。
4、运行管理时要强调节能降耗。
（1）提高运行管理人员的素质。设计上的节能净化空调系统能否真正节能，与运行管理的水平和规范化操作使用不无关系。应加强对运行管理人员的专业培训，提高他们的专业素质，实行节能目标责任制。
（2）系统维护工作要勤，解决问题要及时。通风系统中过滤器运行一段时间后两侧风压就会增大，无疑会导致系统中阻力上升、能耗增加、设备损伤，故应对系统中过滤器定期进行清洗或更换。管道保温材料受湿、受损都会降低保温性能，造成的能量损失也在所难免，必须及时维护或更换。注意冷水机组与周围环境热交换是否畅通，保证换热翅片表面的清洁和不受腐蚀。维护人员要及时做到换热系统中水质进行处理或对系统进行清洗，防止热交换系统设备的结垢而导致传热效果的下降。
（3）严格按自控系统的要求操作。節能措施与可靠的自控系统是分不开的，而自控系统对运行管理者又提出了更高的要求。净化系统的使用者和运行管理者，应当制定一系列制度和措施来保证自控系统的有效运转，把它作为净化空调系统正确操作使用的重要内容，这样才能实现节能降耗的目的。
5、洁净空调系统的其他节能措施。
（1）非工作时间采用值班风机运行，关闭系统中的新风机、循环风机和排风机。
（2）过渡季节全空气系统采用变新风比调节方式。
（3）尽量利用天然能源作空调系统的预冷和预热，如：太阳能、地下水、土壤能等。
（4）利用蓄冰和蓄热等优惠政策等。
高耗能已成为洁净空调系统运行一个无法回避的现实，如何降低洁净空调系统的能耗，无疑对我们工程技术人员和管理者提出了更高的要求，责任和任务更加重大，前景也更广阔。
关键词：洁净空调 特点能耗 节能措施
我国是能耗大国，能源利用率仅为33%，与世界先进水平相差20多个百分点，节能空间和潜力很大。而洁净空调系统由于室内环境要求相对较高，能耗更大，在节能上有更大的前景。本文分析了洁净空调系统的特点、能耗和节能措施，而且分别从设计、设备选择、施工和运行管理四个方面详细阐述了具体的节能措施。
一、洁净空调系统的特点。
1、洁净空调系统的特点是能量消耗巨大。为达到洁净室要求的空气洁净度等级，洁净室的送风量或循环空气量大，一般空调房间的小时换气次数仅数次，而洁净室是10~600次；有的洁净室为确保生产环境要求，尚需设有必要的局部排风甚至全室排风即直排系统，所以洁净室所需冷（热）量、耗电量均很大，洁净室的能量消耗是一般写字楼的10~30倍，冷量负荷是一般写字楼的5~15倍，甚至更大。
2、洁净空调系统的标准较高。洁净空调系统要求控制室内温度、湿度、洁净度、细菌总数、有害气体浓度以及气流分布，保证室内人员所需的新风量，其中最为重要的是控制室内细菌总数。与一般建筑物的空调要求相比，洁净空调系统具有以下特点：
（1）空气的净化和除菌。
（2）控制各区域的气流和风速。
（3）保证不同区域之间合理的气流流向和压力分布。
（4）保证生产工艺上必要的温度及湿度。
（5）排出废气和有害气体，保证室内空气新鲜。
（6）对排出的废气进行处理，防止污染室外环境。
二、洁净空调系统的主要能耗。
洁净空调系统的能耗比普通建筑的能耗要高，主要原因是室内各参数标准高、新风量大、空气处理要求高，运行时间较长，各房间功能要求不同，管理复杂。
1、洁净室的温湿度要求较高。
2、洁净空调系统要求较大的换气次数，以满足室内空气品质的要求，这部分的能耗占有较大比重。
3、對细菌总数，洁净度有一定的要求。在增大新风量的同时，必须依据不同要求装设高效、亚高效过滤器等设备，送风阻力增大，耗能也增加。
4、洁净空调系统越来越先进，设备和室内条件越来越好，导致散热设备越来越多，而这些设备在一定程度上缺乏良好的节能管理，造成室内设备、照明等负荷增大。
5、由于洁净空调系统管理复杂，管理上容易出现漏洞，额外负荷也占有一定的比重，能源回收利用也做的不够好，能耗浪费较严重。
三、洁净空调系统的主要节能措施。
1、设计时要有节能理念。
为降低洁净室的能量消耗，洁净室的规划、设计是十分重要的环节。
（1）尽量选择大气污染小、产尘量少的场地建厂；厂内布置时洁净室应布置在污染少的场所，注意朝向的安排，加强绿化带的设置等。
（2）洁净室的平面布置应尽量减少洁净室的面积或减少洁净度要求严格的洁净室面积；能不设置在洁净室内的工序、设备应设在非洁净区；恰当的确定各类房间的空气洁净度等级，不应随意提高洁净度要求；组织好人流、物流和安排好辅助用房；与相关专业配合选择好洁净室的形式、空间布置等。
（3）合理确定墙体、顶棚构造及选材，特别注意围护结构的确定及建材选择，门窗的构造及选材；在立面选型、门窗数量的确定注意洁净室的特点，避免大窗、多窗以降低冷量损失。
（4）控制系统的新风量和排风量。净化空调系统的运行中，新风量的多少在很大程度上决定系统的耗能大小，设计时一般多考虑人的舒适度因素，取参考值的上限，而往往在生产中操作者并不多，由此带来的能耗也常被忽略。系统中所有的排风量一般都是靠新风来补充的，排风量应根据室内的工作状况进行必要调节，可以将排风量控制在适当的范围内，既可满足工艺条件对排风的要求，又可减少系统所消耗的新风量，减少净化空调系统对新风处理所消耗的冷、热量。新风尽量采用集中处理，这样也利于应用地下水预冷、除尘和加湿。
（5）管路设计中尽可能减少系统的阻力。管路设计中减少系统的阻力，也可达到降低送风动力消耗的效果。尽量避免长距离送风，缩短风管长度，减少弯头、三通等产生阻力的风管构件。在满足风速要求的前提下，采用低风速送风，选择合适的风速，能降低过滤器的阻力。
（6）采用二次回风处理。为降低电能耗，在可避免交叉污染的情况下通过亚高效过滤，尽量使用回风。二次回风不但能满足温湿度及洁净度要求，而且大大节省空调机组的能源消耗，空调机组运行费用可节省2／3左右。采用二次回风系统相对于一次回风系统，既可节省设备投资，又可降低运行成本。
（7）根据不同季节调控温湿度。在满足生产工艺的前提下，从节能的角度出发，需要确定合适的洁净度等级、温度、相对湿度等参数。
（8）减少洁净室换气次数。在保证洁净效果的前提下，减少换气次数、送风量是节能的重要手段之一。换气次数与生产工艺、设备先进程度及布置情况、洁净室大小及形状，以及人员密度等密切相关。
（9）适当降低照明强度。洁净室照明应以能满足工人生理、心理上的要求为前提。对于高照度操作点可以采用局部照明，而不宜提高整个车间的最低照度标准。
（10）综合利用洁净气流。将工艺过程和空调系统的热回收，是可以直接获益的节能措施。对于无尘粒影响的药厂洁净室，实行洁净气流串联，将洁净室按洁净度高低串联起来，最初的送风经过高级别送至低级别的房间后再回到空调机组，可省去若干高效过滤器。对于以消除余热为主、净化要求不太高的房间，可交叉利用洁净气流，并采用下送上回流向，下送可减少送风速度，提高送风温度，减少温差，而上回则可提高回风温度。
（11）考虑热回收。设计时考虑选用热回收装置，对于排风量较大的系统，可通过转轮式热交换器或管式热交换器，利用热交换原理，把排风的能量回收到新风中，使新风得到预处理。据估算，这可节省运行费25％以上，具有可观的经济意义。
（12）实现空调系统的自动控制和电机的变频调节。洁净室净化系统环境一般可分为2个时间段：即有人操作时间和维护洁净时间。维护洁净时间对净化空调系统要求相对要简单些。设计自动控制和风机变频调节可以满足这2个时间段的不同要求，虽在初期投资中增加一些投入，但在实际运行后，节省的运行费用使初始投资很快地得到回收，有着明显的经济效益。但在施工和运行管理上有着相应的严格要求。
2、设备选择考虑节能途径。
洁净室工艺装备的设计和选型，在满足机械化、自动化、程控化和智能化的同时，必须实现节能化。采用高效冷冻机、风机、水泵和换热设备；采用高效电气装置（含照明），合理配线；合理配置设备，尽力防止大马拉小车现象；采用回风冷（热）量回收装置、排气冷（热）量利用装置；在合适的条件下采用冷冻机的冷凝热利用装置；生产设备的冷（热）量回收；合理配置公用动力设备，如采用自由冷却系统、冷热电联产等；选择低阻高效的过滤设备，风机和水泵的压头选择不宜过高；电动设备最好采取变频措施；空调末端设备的选择必须考虑能量效率、可控性、可靠性和成本与效果等因素。同时，应采取必要的技术措施减少生产设备的排热量，降低排风量。如尽可能采用水冷式设备，并加强洁净室内生产设备和管道的隔热保温措施，减少排热量，降低能耗。
3、施工时要灌输节能思想。
(1)在实际施工过程中，安装人员往往更多考虑施工的易操作性，缺乏节能观点。只有重视了施工质量，才能保证设计时的节能降耗措施落到实处。
(2)加强系统的密闭性，减少系统的泄漏点。净化空调系统的余压大，从而就要求整个系统的高严密性。系统任何地方出现泄漏点都造成能量的丧失。控制风管系统漏风的重要环节是施工现场，应从风管、构件的制作，拼装、安装及检验上层层把关。同时加强维护结构的气密性处理，控制门、传递窗等的泄漏量。
(3)加强隔热、保温。洁净室墙体、吊顶(或屋面)、门窗的构造和材质的选择以及风管、水管、设备等，均要对它们加强隔热保温，对局部有特殊温度要求的房间地面也要保证地面材料的隔热性。在隔热保温施工中，保温材料要保质保量，施工工艺和施工质量必须符合规范要求。
4、运行管理时要强调节能降耗。
（1）提高运行管理人员的素质。设计上的节能净化空调系统能否真正节能，与运行管理的水平和规范化操作使用不无关系。应加强对运行管理人员的专业培训，提高他们的专业素质，实行节能目标责任制。
（2）系统维护工作要勤，解决问题要及时。通风系统中过滤器运行一段时间后两侧风压就会增大，无疑会导致系统中阻力上升、能耗增加、设备损伤，故应对系统中过滤器定期进行清洗或更换。管道保温材料受湿、受损都会降低保温性能，造成的能量损失也在所难免，必须及时维护或更换。注意冷水机组与周围环境热交换是否畅通，保证换热翅片表面的清洁和不受腐蚀。维护人员要及时做到换热系统中水质进行处理或对系统进行清洗，防止热交换系统设备的结垢而导致传热效果的下降。
（3）严格按自控系统的要求操作。節能措施与可靠的自控系统是分不开的，而自控系统对运行管理者又提出了更高的要求。净化系统的使用者和运行管理者，应当制定一系列制度和措施来保证自控系统的有效运转，把它作为净化空调系统正确操作使用的重要内容，这样才能实现节能降耗的目的。
5、洁净空调系统的其他节能措施。
（1）非工作时间采用值班风机运行，关闭系统中的新风机、循环风机和排风机。
（2）过渡季节全空气系统采用变新风比调节方式。
（3）尽量利用天然能源作空调系统的预冷和预热，如：太阳能、地下水、土壤能等。
（4）利用蓄冰和蓄热等优惠政策等。
高耗能已成为洁净空调系统运行一个无法回避的现实，如何降低洁净空调系统的能耗，无疑对我们工程技术人员和管理者提出了更高的要求，责任和任务更加重大，前景也更广阔。