廠房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)問題探討

1、廠房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)問題探討 概述：廠房空調(diào)系統(tǒng)因其風(fēng)量大、新風(fēng)負(fù)荷太、阻力高等特點(diǎn)，耗能非常高，是一般空調(diào)系統(tǒng)的10余倍，因此，電子潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)和運(yùn)行有較強(qiáng)的必要性和潛力； 關(guān)鍵詞：空調(diào)節(jié)能 氣流組織 風(fēng)量分開 二次回風(fēng) 過濾器 新風(fēng)量 自控手段 一、廠房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能建議 1、潔凈風(fēng)量與空調(diào)風(fēng)量分開 潔凈室進(jìn)風(fēng)的功能，一是空調(diào)（空氣進(jìn)行溫、濕處理，滿足潔凈室的溫、濕度要求）；二是凈化（空氣過濾滿足潔凈室的潔凈度要求）。一般情況下凈化風(fēng)量大大超過空調(diào)風(fēng)量。如果讓空調(diào)進(jìn)風(fēng)同時(shí)起到空調(diào)和凈化的作用，即空調(diào)風(fēng)量和凈化風(fēng)量不分開，所有的回風(fēng)都要經(jīng)過空調(diào)箱集中處理。而如果把空調(diào)和凈化兩部分風(fēng)

2、量分開處理，凈化風(fēng)量就可進(jìn)行過濾處理，可大大縮短凈化風(fēng)量輸送管道長度；而對于空調(diào)風(fēng)量，自于風(fēng)量變小，可以節(jié)省空氣冷熱處理，并且同時(shí)可以減小輸送斷面和輸送耗能。 2、減少空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量 凈化空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量取決于換氣次數(shù)和房間體積。因此，減少系統(tǒng)的送風(fēng)量可從減少換氣次數(shù)和減小潔凈空間兩方面入手。換氣次數(shù)的多少取決于潔凈級別和氣流組織。 對潔凈室內(nèi)空氣流動形態(tài)和分布進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，稱作氣流流型。潔凈室的氣流流型主要分為三類： 非單向流 單向流潔凈室的氣流是從室內(nèi)的送風(fēng)一側(cè)平穩(wěn)地流向其相對應(yīng)的回風(fēng)一側(cè)。目此，能選到較高的潔凈度。但其要求的風(fēng)量大，能耗也大。 單向流 非單向流的氣流速度、方向在潔凈室內(nèi)不

3、同地方不同，用經(jīng)過高效過濾器處理的潔凈空氣將污染物沖淡稀釋，從而保持室內(nèi)所需的空氣潔凈度等級。 混合流 混合流潔凈量是將非單向流型和單向流型在同一潔凈室內(nèi)組合使用，其特點(diǎn)是：在需要空氣潔凈度嚴(yán)格的部位采用單向流流型，其他則為非單向流流型，為此既滿足了使用要求，也節(jié)省了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。 為了實(shí)現(xiàn)廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，應(yīng)根據(jù)集成電子板廠房內(nèi)不同地方對潔凈度的不同要求，采用相應(yīng)的氣流組織方式。 3、減少新風(fēng)量 在廠房空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)量的計(jì)算與一般空調(diào)系統(tǒng)差別不大。即首先要保證潔凈室內(nèi)量作人員的衛(wèi)生要求；其次，需要補(bǔ)充系統(tǒng)的排風(fēng)風(fēng)量；另外，考慮維持潔凈室的潔凈度免受臨室或外界的影響，潔凈室還要維持一

4、點(diǎn)的區(qū)差值。對于一般的潔凈室內(nèi)，人員都不多，因此，此時(shí)系統(tǒng)新風(fēng)量主要取決于系統(tǒng)排風(fēng)量和維持正壓風(fēng)量。 維持正壓風(fēng)量與潔凈室的控制壓差和潔凈室的密封性有關(guān)。壓差主要由潔凈室的性質(zhì)和規(guī)范決定，因此，要減少維持正壓風(fēng)量，主要應(yīng)增加系統(tǒng)的密封性。由于潔凈系統(tǒng)比一般空調(diào)系統(tǒng)維持的正壓要高，因而，對系統(tǒng)的嚴(yán)密性有更高要求。 二、集約型空調(diào)機(jī)組的節(jié)能分析 （一）大溫差設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能 空調(diào)機(jī)組的供回水溫差設(shè)計(jì)為10（7/17），與常規(guī)設(shè)計(jì)的溫差5（7/12）相比，由于溫差增加了1倍，對于同樣的負(fù)荷，所需水流量將減少一半。很多學(xué)者認(rèn)為應(yīng)按照泵的相似理論計(jì)算，即： n/n=（w/w）5/3 （1） 式中，w和n分

5、別為常規(guī)時(shí)水泵的流量和功率；w和n分別為大溫差時(shí)水泵的流量和功率。當(dāng)w/w=0.5時(shí)，計(jì)算得到n=n-nd=（1-0.315）n=0.685n，即采用大溫差的水系統(tǒng)在理論上水泵能耗可以減少68.5%。但是這種算法的前提是假設(shè)冷凍水管道是按標(biāo)準(zhǔn)溫差設(shè)計(jì)的，只是在選用冷凍水泵時(shí)按照大溫差選擇，而泵的輸送功率與冷水流量和管路阻力損失的關(guān)系如式（2）： n=pw/1 000t （2） 式中，p為管路阻力，pa；t為水泵的全壓效率。 當(dāng)水系統(tǒng)管道阻力發(fā)生變化時(shí)，式（1）將不再適用。實(shí)際上對于集約型空調(diào)機(jī)組而言，空調(diào)系統(tǒng)水管道的設(shè)計(jì)是采用假定比摩阻法，當(dāng)管道系統(tǒng)冷凍水量減少時(shí)，其管道尺寸也重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

6、水泵的功率應(yīng)按下式計(jì)算： n=gwh/ （3） 式中，為水的密度，kg/m3；g為重力加速度m/s2；為水泵的效率；h為水泵壓頭，mh2o。 管道比摩阻取經(jīng)濟(jì)比摩阻，在系統(tǒng)形式一定的情況下，冷水管道的壓力損失基本上相當(dāng)，冷凍水泵功率僅與流量成正比。采用10溫差，冷凍水泵功率是采用5溫差時(shí)的50%，即水泵功率節(jié)約50%。實(shí)測該系統(tǒng)水泵動力消減為50%左右。此外，與常規(guī)設(shè)計(jì)進(jìn)、出口溫度相比，進(jìn)水溫度沒有變，對于冷水機(jī)組而言，不需要提供低于常規(guī)的冷水出水溫度，不會增加冷水機(jī)組的負(fù)荷。文獻(xiàn)1研究發(fā)現(xiàn)，對冷水機(jī)組而言，當(dāng)冷水機(jī)組的冷水初溫不變時(shí)，將冷水溫升加大1倍，電機(jī)功率變化很小，或者沒有變化，甚至有

7、所下降，壓降則明顯減小。 （二）采用橢圓管換熱器實(shí)現(xiàn)的節(jié)能 1、橢圓管換熱器的優(yōu)點(diǎn)簡介 橢圓管換熱器與常規(guī)的圓管換熱器相比，主要區(qū)別是用橢圓管代替了圓管。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：1）橢圓管有良好的氣動特性，流體流向近似于流線型，空氣可以從表面順利流過，氣流和管的分離點(diǎn)向后移，減小了管后的漩渦區(qū)，從而降低了空氣阻力。2）由于橢圓管氣流分離點(diǎn)后移，與相同截面的圓管相比，濕周加長了21%，表面積大了15%，管內(nèi)熱阻小了20%30%。3）翅片橢圓管簇?fù)Q熱器放熱系數(shù)比相應(yīng)的翅片圓管簇?fù)Q熱器的放熱系數(shù)要大25%30%。4）橢圓管可實(shí)現(xiàn)緊湊的管簇結(jié)構(gòu)，在相同換熱能力下，可減少空冷器外形尺寸20%以上，節(jié)省占地空間。

8、 2、空氣阻力及空氣輸送動力分析 基于上述優(yōu)點(diǎn)，該集約型空調(diào)機(jī)組換熱器采用了橢圓管換熱器，其空氣阻力與圓管換熱器相比減小了很多。以翅片間距2.5mm，基管為10mm的橢圓管換熱器和翅片間距2mm，基管為9.52mm的圓管換熱器為基準(zhǔn)分別進(jìn)行空氣阻力測試。 以4列、迎面風(fēng)速為2.5m/s的換熱器和6列、迎面風(fēng)速為3.0m/s的換熱器為例，采用式（4）分別進(jìn)行橢圓管換熱器和圓管換熱空氣阻力計(jì)算分析（片距均為3.0mm）?？梢钥闯?，橢圓管換熱器的空氣阻力約為圓管換熱器的50%。其它片距或列數(shù)的2種換熱器空氣阻力相比較也有同樣的結(jié)果。 pw=空氣阻力翅片距不同的空氣修正系數(shù) （4） 相同制冷能力（制熱

9、能力）、相同風(fēng)量等同等條件下，空氣輸送動力只與空氣阻力有關(guān)，從前面的分析可知，橢圓管換熱器空氣阻力是對應(yīng)圓管換熱器的50%左右，所以應(yīng)用橢圓管換熱器空調(diào)箱空氣輸送動力是對應(yīng)圓管的50%左右，即節(jié)省電機(jī)能耗50%左右。 （三）結(jié)合全空氣誘導(dǎo)輻射單元大溫差系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能 一次送風(fēng)量與誘導(dǎo)風(fēng)量的比例大約為64，其工作靜壓為1730 pa，空氣經(jīng)過整流后以0.20.8 m/s的初速送出。單純從誘導(dǎo)器本身考慮，因?yàn)閲娮斓娘L(fēng)阻比較大，為了實(shí)現(xiàn)空氣從噴嘴高速射出，進(jìn)而保證靜壓箱內(nèi)有一定的負(fù)壓來誘導(dǎo)吸入室內(nèi)的空氣，必須保證風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力較高，這個(gè)過程是需要消耗一定的能耗的。但是，將其放入系統(tǒng)中，使系統(tǒng)具有了通過室內(nèi)空氣的誘導(dǎo)混合夏季再熱和冬季自然混合的效果，即可實(shí)現(xiàn)全空氣式誘導(dǎo)輻射整流。通過誘導(dǎo)混合，冷卻除濕后的空氣進(jìn)行顯熱處理，混合后空氣以19整流吹出，不會出現(xiàn)室內(nèi)結(jié)露、漏水、冷媒泄露等問題，解決了常規(guī)大溫差低溫送風(fēng)中結(jié)露的問題，使節(jié)能的大溫差低溫送風(fēng)技術(shù)真正地應(yīng)用到了實(shí)際中，所實(shí)現(xiàn)的節(jié)能彌補(bǔ)了其本身的能耗。 三、結(jié)論 集約型空調(diào)機(jī)組集成了大溫差空調(diào)技術(shù)和橢圓管換熱器技術(shù)，在應(yīng)用集