潔凈室、潔凈車間節(jié)能技巧，一年能省十萬(wàn)元，你知道嗎？

潔凈室存在著大量能節(jié)約能源的地方，例如：暖氣、通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）、工藝?yán)鋮s、亞索空氣等等設(shè)施。

HVAC系統(tǒng)消耗的電超過(guò)了整座晶片制造廠用電量的一般。為什么HVAC系統(tǒng)會(huì)消耗那么多的電量呢？

很多工廠在設(shè)計(jì)和建造工程時(shí)走捷徑，只是一味的壓縮前期的投入，根本不知道后期運(yùn)行的費(fèi)用的高昂。率的設(shè)計(jì)和設(shè)備在前期需要很大的投入，“小處節(jié)約，大處浪費(fèi)”的捷徑，削減成本，會(huì)造成工廠運(yùn)行性能降低和能耗增加。

已經(jīng)建成的工廠改建通常會(huì)陷入無(wú)意義的經(jīng)濟(jì)旋渦中，升級(jí)投資回收率一般比直接購(gòu)買新設(shè)備要高很多。大部分工程設(shè)備翻新的投資回收期不會(huì)超過(guò)兩年——也就是說(shuō)，通常投資回收率至少是50%，對(duì)照投資新的固定資產(chǎn)，則只有10%到15%（即投資回收期需要七年時(shí)間）。這些情況降低了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和投資股東的興趣。

率利用能源的例子有很多，挖掘浪費(fèi)的能源比賣產(chǎn)品更能增加利潤(rùn)，節(jié)約下來(lái)的錢(qián)能在效益中馬上體現(xiàn)出來(lái)。

下面是為新建和現(xiàn)有工廠提供減低能效的十個(gè)技巧，不僅能提供可靠的技術(shù)，奉獻(xiàn)也不小，而且費(fèi)用低或不需花錢(qián)，投資回收期非常吸引人。

一、低斷面風(fēng)速設(shè)計(jì)

大部分工程師根據(jù)“經(jīng)驗(yàn)”把空氣處理器設(shè)計(jì)成500英寸/分鐘。這樣的設(shè)計(jì)雖然節(jié)省時(shí)間，但增加了運(yùn)作費(fèi)用。在低斷面風(fēng)速（LFV）設(shè)計(jì)中，使用更大的空氣處理器和更小的風(fēng)機(jī)，從而降低空氣的流速，降低能耗。

壓降決定了風(fēng)機(jī)的能量損耗。由“平方定則”可知壓降與速度下降的平方成正比。如果斷面風(fēng)速降低50%，壓降將下降四分之三。根據(jù)“立方定則”，風(fēng)機(jī)能耗的變化與流量變化的立方成正比。如果空氣流量降低50%，風(fēng)機(jī)能耗將下降88%。

LFV設(shè)計(jì)減少了空氣和水的壓降，減小冷卻盤(pán)管的帶水量。流線型設(shè)計(jì)，從而使壓降減少10%到15%。 

LFV設(shè)計(jì)也可以把壓降降低四分之一。目標(biāo)是使能量損耗降低至少25%，減小變速風(fēng)機(jī)的大小。優(yōu)的斷面風(fēng)速范圍是250-450英尺/分鐘，具體取決于使用情況和能量消耗。

二、換氣次數(shù)

潔凈室維持一定的空氣流量來(lái)保持清潔度和顆粒數(shù)，流量根據(jù)每小時(shí)的換氣次數(shù)來(lái)確定，同時(shí)也決定了風(fēng)機(jī)的尺寸、建筑結(jié)構(gòu)和能量消耗。在保持潔凈度的前提條件下，空氣流速的降低能降低建造及能耗成本。

關(guān)于更換次數(shù)還沒(méi)有達(dá)成共識(shí)，調(diào)查顯示，ISO第5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室推薦的換氣次數(shù)變化范圍是從250—700以上。

美國(guó)的一所國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在確定ISO第5級(jí)潔凈室的標(biāo)準(zhǔn)。研究顯示，實(shí)際換氣次數(shù)范圍是90到250——比操作規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)低很多，而且不會(huì)影響生產(chǎn)和潔凈度。因此建議ISO第5級(jí)潔凈室的換氣次數(shù)大約是200，保守的上限是300。 

三、馬達(dá)效率

連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的馬達(dá)每月消耗大量的電力。 適當(dāng)?shù)靥崧?、適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)尺寸，在翻新后，經(jīng)濟(jì)效果是不錯(cuò)的。效率增加幾個(gè)百分點(diǎn)，利潤(rùn)就可增加。 

使用的馬達(dá)，不一定會(huì)花費(fèi)太多。率意味著小，在改變馬達(dá)的尺寸之前盡量減小負(fù)荷。在輸出量變化時(shí)，利用變速驅(qū)動(dòng)（VSD）可以提高操作效率。

四、變速驅(qū)動(dòng)的冷凍機(jī)

變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)能節(jié)省大量的能量和金錢(qián)。許多潔凈室的設(shè)計(jì)人員和操作人員認(rèn)為，沒(méi)有必要使用變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)，因?yàn)樨?fù)荷通常是恒定的。多級(jí)冷凍機(jī)機(jī)組通?？刂茷楦哓?fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。但是負(fù)荷恒定的冷凍機(jī)通常工作在滿負(fù)荷以下，變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)通常工作在全負(fù)荷的90%-95%以節(jié)省能量。一臺(tái)1000噸的冷凍機(jī)穩(wěn)定工作在滿負(fù)荷的70%，如果使用了變速驅(qū)動(dòng)，每年就可節(jié)省兩萬(wàn)到三萬(wàn)美元。根據(jù)生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)，電能的價(jià)格是0.7元/千瓦時(shí)，大約一年就能回收成本。

五、離心式壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)的改進(jìn)節(jié)約了大量能源。離心式壓縮機(jī)是無(wú)油的，比螺桿式壓縮機(jī)的效率高很多。但是離心式壓縮機(jī)不能空轉(zhuǎn)，這使得他們?cè)谪?fù)載低的情況下效率很低。有效和經(jīng)濟(jì)的辦法是離心式和螺桿式壓縮機(jī)兩者結(jié)合使用。選用離心機(jī)組滿足基本負(fù)荷，再用小一些的螺桿式機(jī)組滿足峰值負(fù)荷。壓縮機(jī)組應(yīng)該配有熱回收系統(tǒng)。 

另一種方案是整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)用的離心式壓縮機(jī)作為一個(gè)大的壓縮空氣裝置，外加大的儲(chǔ)氣罐和連接管道作為緩沖器。這樣可以保證整個(gè)工廠維持一個(gè)恒定載荷，減輕加載與卸載對(duì)設(shè)備的損耗，并且降低能量浪費(fèi)。 

六、熱量回收

很多廠都要消耗大量的能量來(lái)制熱，同時(shí)又消耗更多的能量從工藝過(guò)程中移除“廢”熱，卻沒(méi)有把這兩個(gè)過(guò)程結(jié)合起來(lái)。回收的熱量可以用來(lái)預(yù)熱新風(fēng)，送風(fēng)再熱，以及其他用途。AHU預(yù)熱盤(pán)管可以用廢水預(yù)熱外來(lái)的空氣（在炎熱的天氣下可以預(yù)冷）。

再熱盤(pán)管可以從空氣壓縮機(jī)或者冷凍機(jī)的冷凝器回水中回收廢熱，同時(shí)節(jié)省了冷凍機(jī)能量和鍋爐燃料。熱交換器可以是不能混合或者直接接觸的不同介質(zhì)進(jìn)行熱量交換。

七、變頻泵

過(guò)去配置變頻驅(qū)動(dòng)的設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障，而且控制復(fù)雜，所以很多工程師和管理員不愿意使用變頻驅(qū)動(dòng)。近十年中，變頻驅(qū)動(dòng)可靠性提高了，價(jià)格降低。現(xiàn)在許多關(guān)鍵系統(tǒng)都使用變頻驅(qū)動(dòng)。

在潔凈室中許多系統(tǒng)和各類的泵上使用變頻驅(qū)動(dòng)是安全且劃算的。實(shí)際上，證明考慮投資回收率不適用變頻驅(qū)動(dòng)是不負(fù)責(zé)任的，因?yàn)槠渫顿Y回收期不滿一年。

冷凍水和冷凝水的泵系統(tǒng)流量變化比較大，冷凍水和冷凝水系統(tǒng)有zui小流量要求，基本在50%-75%之間。根據(jù)“立方定則”，流量減少很小，就會(huì)產(chǎn)生可觀的能量節(jié)約。流量減少20%，就會(huì)產(chǎn)生50%的泵功率下降。

新建工廠時(shí)，使用變流量一級(jí)泵系統(tǒng)，不再需要二級(jí)泵，節(jié)省了工程費(fèi)用。運(yùn)行適當(dāng)，這套簡(jiǎn)單可靠的系統(tǒng)可以通過(guò)冷凍機(jī)中的冷凍水流量變化而節(jié)約大量能源。這項(xiàng)技術(shù)被冷凍機(jī)供應(yīng)商和各專業(yè)協(xié)會(huì)所廣泛宣揚(yáng)。

八、冷卻塔的優(yōu)化

冷卻塔通過(guò)降低冷凝水的供給給溫度來(lái)提高冷凍機(jī)效率。

從冷凍機(jī)中每輸出一噸冷凍水，一般的冷卻塔需要100瓦的能量。效率提高可到達(dá)十倍，例如采用更為接近入口、出口溫差、有效的氣流設(shè)計(jì)、的配有變速驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的風(fēng)機(jī)、減少高度以限制泵的揚(yáng)程以及增加填充面積（選擇大尺寸的塔）等等。

不同的外界空氣的濕溫度和冷卻水的供給溫度，這個(gè)溫差有所不同，應(yīng)該控制在30F到50F之間。

所有的冷卻塔應(yīng)該并行工作，在表面積增加的情況下蒸發(fā)冷卻達(dá)到*。如果更多的塔在低速狀態(tài)下工作，使用變速驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的速度，隨負(fù)載變化而調(diào)整，根據(jù)“立方定律”，在較低的速度下風(fēng)機(jī)可以節(jié)省能量。

九、自由冷卻

使用外面的空氣進(jìn)行冷卻是經(jīng)濟(jì)的，在商業(yè)大樓得到廣泛應(yīng)用。另外一種“自由冷卻”方案適用于需要恒定的冷凍水以及風(fēng)機(jī)盤(pán)管的系統(tǒng)，比如潔凈室。

自由冷卻技術(shù)直接利用處在低溫或低濕度環(huán)境中的冷卻塔制造冷凍水，減少或取代冷凍機(jī)的適用。根據(jù)天氣的變化，適用自由冷卻系統(tǒng)可以把冷卻系統(tǒng)的耗能減少到十分之一（從0.5千瓦/冷噸減少到0.05千瓦/冷噸）。

直接與工藝負(fù)荷進(jìn)行熱交換，可以使自由冷卻技術(shù)利用外面溫度較高的大氣，要比用在二級(jí)或者三級(jí)熱交換系統(tǒng)的時(shí)間長(zhǎng)出若干個(gè)小時(shí)。由板式熱交換器來(lái)分割開(kāi)來(lái)的冷卻水和冷凝水之間的溫差很接近。當(dāng)溫度和濕度相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，冷卻塔可以獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，無(wú)需分級(jí)。根據(jù)溫濕圖，很多地方每年有很多的時(shí)間都可以進(jìn)行自由冷卻。

十、雙溫度冷凍循環(huán)

冷凍系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)成可以承受zui大負(fù)荷，不管zui大負(fù)荷是否頻繁。流程中處于冷凍循環(huán)的冷凍水溫度，是由所有負(fù)荷中只占一小部分的熱負(fù)荷來(lái)確定，這只是許多情況中的一兩種。這會(huì)造成冷凍能力過(guò)剩。在負(fù)荷不足的情況下效率低下。當(dāng)供給的冷凍水的溫度較低時(shí)，冷凍機(jī)的工作效率也會(huì)很低。平均來(lái)說(shuō)，冷凍水的供給溫度每增加一華氏度，冷凍期效率就提高一個(gè)百分點(diǎn)以上。如果劃分負(fù)荷，供給兩個(gè)不同溫度的冷凍水，那么工作效率將會(huì)更高。

設(shè)計(jì)人員可以使用并聯(lián)循環(huán)管路，將他們成兩個(gè)子系統(tǒng)，這樣可以在需要zui大冷量的時(shí)候，冷凍機(jī)可以工作在相對(duì)不很苛刻的條件下。用冷凍機(jī)進(jìn)行中等溫度的循環(huán)（例如55oF到65oF），它的運(yùn)作是針對(duì)冷凍水的溫度進(jìn)行優(yōu)化的，可以滿足工廠的大部分需要。另一個(gè)較小的冷凍機(jī)提供溫度較低的循環(huán)（例如：39oF到43oF），可以滿足負(fù)荷中要求苛刻的部分。 

這個(gè)方案可以迅速增加整個(gè)冷凍機(jī)機(jī)組的效率提高百分之二十五或更多。對(duì)于相同容量的冷凍機(jī)，高溫工作要比低溫工作花費(fèi)小得多。