潔凈室空調(diào)機(jī)組變頻節(jié)能實(shí)例(修改版)

1、潔凈室空調(diào)機(jī)組變頻節(jié)能改造實(shí)例胡士光 李孝勝 馬艷香（ 北京奧星恒迅包裝科技有限公司 , 北京懷柔 ）包括空調(diào)機(jī)組變頻節(jié)能改造理論計(jì)摘要：本文詳細(xì)介紹了某醫(yī)藥包材企業(yè)北京制造中心潔凈室空調(diào)機(jī)組變頻節(jié)能改造實(shí)例。算，方案設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)計(jì)算分析；改造完成后空調(diào)系統(tǒng)的再調(diào)試，運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)測；改造總體節(jié)能效果。本改造工程在保證潔凈 房間換氣次數(shù)基本不變的前提下，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)機(jī)組變頻節(jié)能，并對潔凈空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，施工提出一些合理化建議。關(guān)鍵詞： 潔凈室；空調(diào)機(jī)組；變頻節(jié)能；投資回報(bào)。An Energy Saving Example of HVAC System in Clean RoomHu Shiguang L

2、i XiaoshengMa yanxiang(BJMC of Austar Beijing Huairou)Abstract： This article introduces an energy saving technology improvement for HVAC system in a Beijing pharmaceutical packaging manufacturing center. Including energy saving technology calculation, design analysis;HVAC recommissioning; measured o

3、peration data; the total energy saving. This program realizes the energy saving in keeping ACR unchanged. At the end, some suggestions have been given for design and construction.Key words： The Clean Room, HVAC; Energy Saving by VSD， Return on investment.一般情況下空調(diào)機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)組的總風(fēng)量都要比實(shí) 際應(yīng)用偏大一些， 風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)， 往往都

4、采用關(guān)小閥門的 開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量， 根據(jù)風(fēng)機(jī)特性曲線， 運(yùn)行工況點(diǎn)向后移動， 輸出流量減少， 揚(yáng)程增大， 從而造成了風(fēng)管阻力增大， 大量 的能源浪費(fèi)在阻力損耗上。 由流體傳輸設(shè)備風(fēng)機(jī)的工作原理 可知，風(fēng)機(jī)的流量與其轉(zhuǎn)速成正比；風(fēng)機(jī)的壓力（揚(yáng)程）與 其轉(zhuǎn)速的平方成正比， 而風(fēng)機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘 積，故風(fēng)機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比 （即與電源頻 率的三次方成正比） 。根據(jù)上述原理可知：改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 就可改變風(fēng)機(jī)的功率。例如: 將供電 頻率由 50Hz 降為 45Hz， 則 P45/P50=453/503=0.729 ，即 P45=0.729P50（P 為電機(jī)軸功 率 ）； 將 供

5、電 頻 率 由 50Hz 降 為 40Hz ， 則 P40/P50=403/503=0.512 ，即 P40=0.512P50（P 為電機(jī)軸功 率）。由以上內(nèi)容可以看出，用變頻器進(jìn)行流量控制時(shí)，可 節(jié)約大量電能。用閥門、自動閥調(diào)節(jié)不僅增大了系統(tǒng)節(jié)流損失，而且 由于對空調(diào)的調(diào)節(jié)是階段性的， 造成整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)工作在波 動狀態(tài)； 工頻轉(zhuǎn)換為變頻后， 使系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定， 并延長 機(jī)組的使用壽命。1 奧星北京制造中心潔凈廠房空調(diào)機(jī)組現(xiàn)狀 北京奧星恒迅包裝科技有限公司北京制造中心是國內(nèi) 醫(yī)藥包裝材料生產(chǎn)領(lǐng)先企業(yè)， 主要生產(chǎn)輸液用膜， 接口蓋等， 制造中心工廠位于北京雁棲經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，共有1#，2#兩座廠房

6、，為IS07級和IS08級潔凈廠房，分別由8套空調(diào)系統(tǒng) 提供潔凈空氣，設(shè)計(jì)換氣次數(shù)為 20 次/ 小時(shí)?？照{(diào)機(jī)組由 DDC進(jìn)行簡單控制溫度和濕度。全部空調(diào)機(jī)組未配置變頻器，全部工頻運(yùn)行。通過對8套空調(diào)機(jī)組設(shè)備岀力調(diào)查，計(jì) 算房間實(shí)際需要的送風(fēng)量，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的額定總風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 實(shí)際需要的總風(fēng)量。存在較嚴(yán)重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象， 解決這個(gè)問題，一般情況下有兩種方案， 一是更換風(fēng)機(jī)，配 置滿足實(shí)際需要風(fēng)量的風(fēng)機(jī)；二是為現(xiàn)有風(fēng)機(jī)配置變頻器， 實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能。理論上講，方案1投資費(fèi)用低，節(jié)能效率高， 但是由于該機(jī)組是10年前的設(shè)備，必然存在設(shè)備選型難， 技術(shù)改動量大，施工周期長等缺點(diǎn)，尤其在制藥包裝材料

7、行業(yè)要求供貨期限精確，很難給岀較長的時(shí)間進(jìn)行技術(shù)改造； 方案2投資費(fèi)用高，節(jié)能效率也比方案1差，但是考慮該方 案雖然施工工期較長，但是與老系統(tǒng)對接時(shí)間短，只需要生 產(chǎn)停產(chǎn)1天時(shí)間即可完成，并且由于粗效，中效，高效過濾 器的阻值隨使用時(shí)間而增加，系統(tǒng)也需要具備變風(fēng)量調(diào)節(jié)的 能力；綜合考慮，選擇為機(jī)組增加變頻器節(jié)能是較好的方案。 經(jīng)理論計(jì)算安裝變頻器一年可節(jié)約電能55萬千瓦時(shí)。林何弋AW沖it口*1 可2M7. 119. QB1335.2523.21池1$1城” 1615. M弼&T.2 120. 033息#瓠(MJ)設(shè)計(jì)按叫出建儀計(jì)總世已里G7GH9L 7AfllTLKA01TC5AHI

8、TM1GOOOI4000蝕據(jù)球計(jì)分析居何卓稱內(nèi)也間操柞間1工具間二更衣間徒?jīng)_血亜.很間55. G1372. S9&0. 231.231. 217. 846?. 6919L3931.2392847. K設(shè)計(jì)捋吒撫轅20我/小葉設(shè)計(jì)總送鳳空W942. 3空調(diào)窯莊AHU01AHU02AHU03空調(diào)機(jī)塑財(cái)覽鳳量400002500035000空調(diào)額定總送鳳世1000003空調(diào)系統(tǒng)的再調(diào)試空調(diào)機(jī)組安裝變頻器不能自行實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能，空調(diào)系2動力監(jiān)控系統(tǒng)的建造綜合考慮動力各系統(tǒng)關(guān)鍵控制的自動監(jiān)視，記錄，報(bào) 警需要，結(jié)合空調(diào)機(jī)組實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能，公司決策投資建造動力監(jiān)控系統(tǒng)。項(xiàng)目由奧星制藥設(shè)備（石家莊）有限公

9、司承建。 動力監(jiān)控系統(tǒng)采用 CPU S7-313C-2DP控制系統(tǒng)，CPU 313C-2DP是一款帶有中等規(guī)模程序量和PROFIBUSDP主/從接口的CPU該CPU提供了一個(gè)理想的平臺用于在軟件中 實(shí)現(xiàn)簡單的技術(shù)功能任務(wù)，例如：運(yùn)動控制、標(biāo)準(zhǔn)/模塊化PID控制運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)和可以使用于過程處 理相關(guān)的功能，自帶的 ProfiNet接口可以實(shí)現(xiàn)和 WinCC快速通訊，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。上位監(jiān)控軟件選用 SIEMENS司的WinCC SIMATIC WinCC（視窗控制中心）是 西門子（SIEMENS在自動化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和 Microsoft 的強(qiáng)大功能相結(jié)合的產(chǎn)物。SIMATI

10、C WinCC是一個(gè)模塊化、可延展的系統(tǒng)，擴(kuò)展非常靈活，能用于工業(yè)工程中的單用戶 系統(tǒng)，直到復(fù)雜的多用戶解決方案。 用于操作和監(jiān)控、報(bào)警、 記錄、歸檔和管理等功能。該控制系統(tǒng)為8臺空調(diào)機(jī)組新安 裝了變頻器，具備就地，遠(yuǎn)程控制；自動，手動控制功能。統(tǒng)的再調(diào)試才是空調(diào)系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的關(guān)鍵。 在保持 換次次數(shù)不變的前提下， 逐次減少變頻器頻率，同時(shí)逐次開 大各送風(fēng)閥的開度，保持機(jī)組送風(fēng)量不變。調(diào)整結(jié)果如下：輕置設(shè)備編號頷左岡量電機(jī)功率KW調(diào)整后頻率Hz調(diào)整后供風(fēng)量 m3ZhpernAHU014QQ0Q30402&000AHU022500022狎1300ftAHU033500030452

11、1000PCI2AHUOd45000374036000AHU0&45000374023000BHK2AHU0?400003035300 J DAHU0S70005. 54562004空調(diào)機(jī)組變頻節(jié)能驗(yàn)證理論上風(fēng)機(jī)功率與電源頻次的三次方成正比。通過測試風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行電流進(jìn)行驗(yàn)證。在空調(diào)系統(tǒng)再調(diào)試中，對4#空調(diào)機(jī)組進(jìn)行了數(shù)據(jù)測試。數(shù)據(jù)如下：5DHZ運(yùn)行5050血運(yùn)行電流（贏）425QHz實(shí)際送佩疑3/H）儷34調(diào)整后皿數(shù)40調(diào)整后運(yùn)行電流仏）23.2調(diào)整后實(shí)際送鳳量（13/H）37917根據(jù)公式：風(fēng)機(jī)功率P=、.3UI，計(jì)算結(jié)果如下:鳳機(jī)的軸功率與電源頻率的三次方成正比驗(yàn)證頻率實(shí)測運(yùn) 行電

12、流岡機(jī)功率運(yùn)行電流計(jì) 算功率比率頻率計(jì)算功率比 率504227. 643402315, 13S0. 5480,512結(jié)論：風(fēng)機(jī)功率與電源頻次的三次方成正比。5本項(xiàng)目節(jié)電效果及投資回報(bào)期根據(jù)空調(diào)機(jī)組調(diào)整后的頻率數(shù)，年運(yùn)行天數(shù)取300天，綜合電費(fèi)取0.75元/度。經(jīng)計(jì)算年節(jié)約電 65萬度，電費(fèi)49 萬元，總節(jié)能率 48.8%。本項(xiàng)目總投資 80萬元。投資回報(bào) 期=1.6年。同時(shí)本動力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下功能作為附加 值：全部動力系統(tǒng)關(guān)鍵控制參數(shù)的自動監(jiān)視，記錄，報(bào)警； 歷史數(shù)據(jù)歸檔查詢；手機(jī)短信報(bào)警；局域網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視等功能。 本項(xiàng)目根據(jù)目前潔凈室的換氣次數(shù) =20次/小時(shí)，日常塵埃 粒子檢測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)

13、對比，還有通過減少換氣次數(shù)節(jié)能的潛 力。同時(shí)有在不生產(chǎn)期間維持最低頻率運(yùn)行的節(jié)能潛力。等待進(jìn)一步研究實(shí)現(xiàn)。節(jié)能計(jì)算如下：設(shè)備 編號電機(jī)功率KW調(diào)整后頻率 Hz節(jié)電百 分百年度節(jié)電數(shù) 度年度節(jié)電費(fèi) 元AHUO1304048.8%10540879056AHUO222404S.IF259.2679T4.4AHU03304527.1%5853643902AHUO437 4048. E%130003. 297502.4AHUO5374043. 0%130003.297502.4AHUO7303565.7%141912106434AHU0S5.54527.1%10731.68048.7鳥計(jì)2490419.

14、96結(jié)語空調(diào)機(jī)組變頻節(jié)能在今天已經(jīng)普遍應(yīng)用，但是一些老 系統(tǒng)由于局限于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)理念，投資費(fèi)用，技術(shù)水平的局限性，在建造時(shí)沒有配置變頻器?，F(xiàn)在可以通過技術(shù)改造進(jìn)行 變頻節(jié)能。但是一些單位和運(yùn)行人員對變頻器節(jié)能的基本工 作原理存在理解的誤區(qū)，認(rèn)為只要安裝變頻器就能實(shí)現(xiàn)節(jié) 電。其實(shí)新安裝變頻器節(jié)電最基本的基礎(chǔ)是原風(fēng)機(jī)存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，即風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量遠(yuǎn)大于實(shí)際需要的送風(fēng)量。變頻器安裝后一定要進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的再次調(diào)試，在減少運(yùn)行頻率的同時(shí)，還要保證風(fēng)機(jī)送風(fēng)量不變， 及房間換氣 次數(shù)不變。所以建議在新建項(xiàng)目中， 空調(diào)系統(tǒng)一定要配置變頻器， 單臺風(fēng)機(jī)PLC(或DDC)控制，安裝基于PC機(jī)工作站的空調(diào)

15、管 理系統(tǒng) HMS(HVAC Management System)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的 節(jié)電。并計(jì)算定義不生產(chǎn)期間，為保持房間正壓的最低運(yùn)行 頻率。最好空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)置節(jié)能鍵，一鍵完成設(shè)置。在本次空調(diào)系統(tǒng)的再調(diào)試中，還有一個(gè)意外收獲，風(fēng)機(jī)總送風(fēng)量與房間內(nèi)實(shí)際測岀的總風(fēng)量存在較大差距。分別是：18168M/H, 16319 M 3/H。說明總系統(tǒng)漏風(fēng)率相當(dāng)嚴(yán)重， 但是基于現(xiàn)狀，沒有很好的措施解決該問題。因此在空調(diào)風(fēng) 管施工過程中一定要嚴(yán)格控制風(fēng)管的漏風(fēng)率。嚴(yán)格按施工規(guī)范要求制作風(fēng)管咬口，法蘭密封墊一定使用防漏搭接形式。 并認(rèn)真做好漏風(fēng)測試。這些容易忽略的工作，雖然對系統(tǒng)的 質(zhì)量和使用影響不大，但是對于節(jié)能卻是非常關(guān)鍵?？照{(diào)機(jī)組實(shí)際總送風(fēng)量與潔凈室實(shí)際獲得總送風(fēng)量比 較如下表：50HZ運(yùn)行505050皿實(shí)際送網(wǎng)量466343000050血實(shí)際總送風(fēng)量76634潔凈室實(shí)測總送鳳量50氐實(shí)際換氣次數(shù)29次/小時(shí)調(diào)整后HZ數(shù)4040調(diào)整