制药企业洁净空调系统节能

制药企业洁净空调系统节能

能源消耗费用在生产成本中占有较大比例，节约能源是制药企业共同的呼声。空调系统的能耗占总能源消耗的50%左右，所以空调系统的节能是降低成本的切实可行办法。本文针对洁净室空调系统的冷热源、水系统、空调机组及末端设备的设计与设备选型、电器自控系统的选用以及操作运行管理三方面提出合理的节能方法和措施。

1 从设计与设备选型方面谈节能

1.1 加强节能观念教育，增强全员节能意识

药品是关系人类安全与健康的特殊产品，药品的生产对空调系统有着极为严格的要求。因此制药企业空调系统应具有以下特点：（1）风量大，洁净室的风量一般按照室内换气次数来计算，通常要求达12～25次/h，甚至更高；（2）风机的压头高，空气经初、中、高三级过滤器过滤，风机的压头至少要求达到300 Pa；（3）对温、湿度的控制要求非常严格，所以空气处理机组中至少要具备制冷、制热、加湿、除湿等功能段，这些特点会导致空调的耗能大，管理人员要在初期投资时把节能降耗意识放在重要位置考虑，加强设计图纸在节能方面的评审。提高管理人员素质，加强对空调操作员工的培训。同时，应该从合理的设计方案、精心的施工安装和科学的运行管理方面来考虑提高能源利用率。

1.2 加强设计图纸在节能方面的评审

制药企业在对设计图纸进行评审时常考虑的是工艺布局和GMP要求，而对节能方面的评审却常常忽视。在洁净空调工程的设计中，一般没有较详细的冷、热负荷计算和节能技术措施方面说明，大多是用概算指标估算，且在估算过程中常对冷、热负荷选用较大，使冷、热源主机长期在低负荷与低效率状态下运行，从而导致“大马拉小车”的现象。同时，盲目追求高洁净度来提高净化级别也常在一些药厂项目中存在，造成固定资产的投资增加，能源浪费。相反，有的药厂投资人为节约初期投资而擅自降低设计要求，购置价格相对低廉的设备，如冷水机组、水泵和风机等，这些看似便宜的设备实际效率较低，常常把能源和资金白白消耗掉，使投资人得不偿失，也会给企业在运行、维护、管理等方面带来沉重的负担。

因此，制药企业中央空调设计时应按照GMP和生产的品种工艺要求合理设定净化级别，从安全、适用、舒适、节能等方面选择参数，进行仔细的空调冷热负荷计算，把冷热负荷作为选择设备的主要依据，选择性价比佳的设备。

1.3 设备的选型

药厂中央空调能耗一般包括三部分：（1）空调冷热源(冷水热泵机组)；（2）空调机组及末端设备；（3）水和空气输送系统。在三部分能耗中，冷热源能耗约占总能耗的50％左右，是空调节能的主要方面。

1.3.1 空调冷热源方案的选择

在空调系统的设计中，主张选用高能效冷热源设备，但也反对盲目追求能效。实际采用时应结合中国当前经济发展水平，采用系统综合法来选用冷热源设备。如果均把各自消耗的能量折算成一次能源，则各类机组均可用单位时间内一次能源消耗能量所制取的冷量或热量进行比较，常使用“一次能源效率OEER（W／W）”来表示。从单位能耗角度考虑，单位制冷量能耗一般由低到高的次序为：离心式、螺杆式、活塞式、吸收式。在夏季供冷中：以离心式与螺杆式冷水机组OEER值最高，吸收式冷水机组OEER值最小；在冬季供热中：以螺杆式与活塞式热泵冷热水机组OEER最高，电热水机组OEER值最低。因此，空调冷源常选择离心式与螺杆式冷水机组，热源常选择蒸汽或电热水机组。

1.3.2 冷水机组的合理选择

制冷能力不足的空调，不仅不能提供足够的制冷效果，还会由于机器长时间不间断地运转，增加发生故障的可能性；制冷功率过大的空调，会使空调恒温器过于频繁开关，导致压缩机的磨损加大，空调耗电增大。依据设计和实际使用要求选择大小合适或能多级调节的冷水机组，配置合适的冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔以及自动化程度高的控制系统，都有利于节能运行。相同原理的机组在不同的生产厂家OEER值也不同，应做好比较筛选。

制药企业空调系统要求恒温恒湿，而在夏季运行工况中，冷却降温经常不能满足室内湿度的要求，故加热不可避免，冷热抵消也就不期而至，造成巨大的能源浪费，因此选择能效高的热回收型冷水机组是明智的。热回收型冷水机组有并联式冷凝器和串联式冷凝器两种，一体化并联式冷凝器是指相对于冷媒而言为一个冷凝器，但从水侧来看，有二组并联的水盘管，其中一组盘管对应于常规机型的工作方式，为开式系统；而另一组为热回收盘管，采用闭式循环。通过调节冷却塔的散热量，可同时降低热回收水系统的出水温度控制，同时确保机组在定流量与定冷凝压力工况下稳定运行，这样除湿所需的再热量完全可由新型冷水机组提供。其应用于恒温恒湿空调系统有较大的优越性，具有很高的综合性能。

1.3.3 空调水系统设备选择

选择大小合适节能好的冷冻水泵和冷却水泵是简单、有效切实可行的节能方法，依据设计计算来分析管网和负荷特性，认真核对和计算空调水系统相关参数，并采取相应措施保证各环路水力的平衡，同时按设计的流量和压力参数来确定水泵，积极推广变频调速水泵，以及冬、夏两用双速水泵等能效较好的节能型水泵。

中央空调系统内一般都以水为介质，通过循环运行而实现热量的传递，其中水质处理的好坏对能耗的变化极为敏感，影响较大。一次性投资应选用电子水处理仪可长期保证水质，其工作原理是水流不断经过装置所产生的低压脉冲电场，水中杂质、多种电离子进行有序排列运动后，产生很好的除垢、排污效果，另外还有杀菌功能，主要针对空调特有的军团菌有明显效果，可以保证中央空调系统的空气卫生质量。

1.3.4冷却塔选择

冷却塔价值虽比较低，但在制冷系统中起着重要作用，不同厂家的产品能效比差别也很大。冷却塔的大小型号要与制冷负荷匹配，并尽量选用风量大、冷却效果好以及噪音低的冷却塔。冷却塔进出水温差大可以大大降低冷水机组和水泵的负荷，可以有效的节能。

1.3.5 空调处理机组和末端设备选择

空调处理机组至少包括新风段、回风段、混合段、初效段、表冷段、加热加湿段、风机段、中效段、送风段，再经风管分配到末端高效过滤器，再将洁净、温湿度适宜的风送到各房间，因此，风机盘管和空调机组的节能在整个中央空调系统节能效能中也很重要。其中，初效、中效和高效过滤器应选择风阻小、过滤效率高的滤材和产品；选用变频风机，也可以在洁净室不使用时，将机组的转速变低，相当于值班风机的使用；表冷和换热器盘管的材质一般选用传热效率高的薄壁铜管，采用高效率的亲水翅片以提高系统设备的传热效率；选用保温效果好的保温材料等。这些都是切实可行的节能方法。

2 从电器自控系统的选用谈节能

洁净空调系统大风量的特点带来了高能耗，由此各种节能技术在洁净空调系统中得到广泛的应用。一个设计合理和运行管理良好的自控系统既能保持良好的室内环境，还可以大幅度地节省运行费用，在较短的时间内收回自控系统的一次性投资。目前应用较广的是中央空调变频节能控制器和应用模糊控制理论与变频技术相接合的智能化成套技术设备。

2.1 采用中央空调变频节能控制器

目前应用较广的变频器可以将风机转速降低，减少功耗，取得良好的节能效果。一般随着系统的运行，过滤器的阻力会变得越来越大，空调系统的风量将会减少，变频器通过反馈信号将风机的转速变大，就可以满足系统风量的要求，对房间的正负压保持有良好的调节作用。在回风处和冷冻水管道上增设温度控制器也能使冷水机组压缩机随负荷大小自动调节变化。同时，通过空调变频控制器自动跟踪冷水机组能量变化，对水泵电机有效功率输出进行精确地控制，当回风处温度下降，控制器使冷水机组压缩机随负荷调小，水泵控制输出频率会自动下调，这样可大大节约能源，又能满足中央空调系统运行的要求，避免因电机的直接启动而造成对电网的冲击，可以大大延长系统中设备的使用寿命，还可以使室内的温度变化更小，也减少了冷热损失。

2.2 应用模糊控制理论与变频技术相接合的智能化成套技术