制藥廠空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

能源消耗費(fèi)用在生產(chǎn)成本中占有較大比例，節(jié)約能源是制藥企業(yè)共同的呼聲?？照{(diào)系統(tǒng)的能耗占總能源消耗的50%左右，所以空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是降低成本的切實(shí)可行辦法。本文針對(duì)潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源、水系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)組及末端設(shè)備的設(shè)計(jì)與設(shè)備選型、電器自控系統(tǒng)的選用以及操作運(yùn)行管理三方面提出合理的節(jié)能方法和措施。 

1.從設(shè)計(jì)與設(shè)備選型方面談節(jié)能 

1.1加強(qiáng)節(jié)能觀念教育，增強(qiáng)全員節(jié)能意識(shí) 

藥品是關(guān)系人類安全與健康的特殊產(chǎn)品，藥品的生產(chǎn)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)有著極為嚴(yán)格的要求。因此制藥企業(yè)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

（1）風(fēng)量大，潔凈室的風(fēng)量一般按照室內(nèi)換氣次數(shù)來計(jì)算，通常要求達(dá)12～25次/h，甚至更高；

（2）風(fēng)機(jī)的壓頭高，空氣經(jīng)初、中、高三級(jí)過濾器過濾，風(fēng)機(jī)的壓頭至少要求達(dá)到300 Pa；

（3）對(duì)溫、濕度的控制要求非常嚴(yán)格，所以空氣處理機(jī)組中至少要具備制冷、制熱、加濕、除濕等功能段，這些特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致空調(diào)的耗能大，管理人員要在初期投資時(shí)把節(jié)能降耗意識(shí)放在重要位置考慮，加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诠?jié)能方面的評(píng)審。提高管理人員素質(zhì)，加強(qiáng)對(duì)空調(diào)操作員工的培訓(xùn)。同時(shí)，應(yīng)該從合理的設(shè)計(jì)方案、精心的施工安裝和科學(xué)的運(yùn)行管理方面來考慮提高能源利用率。 

1.2加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诠?jié)能方面的評(píng)審 

制藥企業(yè)在對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行評(píng)審時(shí)?？紤]的是工藝布局和GMP要求，而對(duì)節(jié)能方面的評(píng)審卻常常忽視。在潔凈空調(diào)工程的設(shè)計(jì)中，一般沒有較詳細(xì)的冷、熱負(fù)荷計(jì)算和節(jié)能技術(shù)措施方面說明，大多是用概算指標(biāo)估算，且在估算過程中常對(duì)冷、熱負(fù)荷選用較大，使冷、熱源主機(jī)長期在低負(fù)荷與低效率狀態(tài)下運(yùn)行，從而導(dǎo)致“大馬拉小車”的現(xiàn)象。同時(shí)，盲目追求高潔凈度來提高凈化級(jí)別也常在一些藥廠項(xiàng)目中存在，造成固定資產(chǎn)的投資增加，能源浪費(fèi)。相反，有的藥廠投資人為節(jié)約初期投資而擅自降低設(shè)計(jì)要求，購置價(jià)格相對(duì)低廉的設(shè)備，如冷水機(jī)組、水泵和風(fēng)機(jī)等，這些看似便宜的設(shè)備實(shí)際效率較低，常常把能源和資金白白消耗掉，使投資人得不償失，也會(huì)給企業(yè)在運(yùn)行、維護(hù)、管理等方面帶來沉重的負(fù)擔(dān)。 

 因此，制藥企業(yè)中央空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照GMP和生產(chǎn)的品種工藝要求合理設(shè)定凈化級(jí)別，從安全、適用、舒適、節(jié)能等方面選擇參數(shù)，進(jìn)行仔細(xì)的空調(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算，把冷熱負(fù)荷作為選擇設(shè)備的主要依據(jù)，選擇性價(jià)比佳的設(shè)備。 

1.3設(shè)備的選型 

藥廠中央空調(diào)能耗一般包括三部分：

（1）空調(diào)冷熱源(冷水熱泵機(jī)組)；

（2）空調(diào)機(jī)組及末端設(shè)備；

（3）水和空氣輸送系統(tǒng)。在三部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的50％左右，是空調(diào)節(jié)能的主要方面。 

1.3.1空調(diào)冷熱源方案的選擇 

在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主張選用高能效冷熱源設(shè)備，但也反對(duì)盲目追求能效。實(shí)際采用時(shí)應(yīng)結(jié)合中國當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，采用系統(tǒng)綜合法來選用冷熱源設(shè)備。

如果均把各自消耗的能量折算成一次能源，則各類機(jī)而至，造成巨大的能源浪費(fèi)，因此選擇能效高的熱回收型冷水機(jī)組是明智的。熱回收型冷水機(jī)組有并聯(lián)式冷凝器和串聯(lián)式冷凝器兩種，一體化并聯(lián)式冷凝器是指相對(duì)于冷媒而言為一個(gè)冷凝器，但從水側(cè)來看，有二組并聯(lián)的水盤管，其中一組盤管對(duì)應(yīng)于常規(guī)機(jī)型的工作方式，為開式系統(tǒng)；而另一組為熱回收盤管，采用閉式循環(huán)。通過調(diào)節(jié)冷卻塔的散熱量，可同時(shí)降低熱回收水系統(tǒng)的出水溫度控制，同時(shí)確保機(jī)組在定流量與定冷凝壓力工況下穩(wěn)定運(yùn)行，這樣除濕所需的再熱量完全可由新型冷水機(jī)組提供。其應(yīng)用于恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)有較大的優(yōu)越性，具有很高的綜合性能。 

1.3.3空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備選擇 

 選擇大小合適節(jié)能好的冷凍水泵和冷卻水泵是簡(jiǎn)單、有效切實(shí)可行的節(jié)能方法，依據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算來分析管網(wǎng)和負(fù)荷特性，認(rèn)真核對(duì)和計(jì)算空調(diào)水系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，并采取相應(yīng)措施保證各環(huán)路水力的平衡，同時(shí)按設(shè)計(jì)的流量和壓力參數(shù)來確定水泵，積極推廣變頻調(diào)速水泵，以及冬、夏兩用雙速水泵等能效較好的節(jié)能型水泵。 

中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)一般都以水為介質(zhì)，通過循環(huán)運(yùn)行而實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞，其中水質(zhì)處理的好壞對(duì)能耗的變化極為敏感，影響較大。一次性投資應(yīng)選用電子水處理儀可長期保證水質(zhì)，其工作原理是水流不斷經(jīng)過裝置所產(chǎn)生的低壓脈沖電場(chǎng)，水中雜質(zhì)、多種電離子進(jìn)行有序排列運(yùn)動(dòng)后，產(chǎn)生很好的除垢、排污效果，另外還有殺菌功能，主要針對(duì)空調(diào)特有的軍團(tuán)菌有明顯效果，可以保證中央空調(diào)系統(tǒng)的空氣衛(wèi)生質(zhì)量。 

1.3.4冷卻塔選擇 

冷卻塔價(jià)值雖比較低，但在制冷系統(tǒng)中起著重要作用，不同廠家的產(chǎn)品能效比差別也很大。冷卻塔的大小型號(hào)要與制冷負(fù)荷匹配，并盡量選用風(fēng)量大、冷卻效果好以及噪音低的冷卻塔。冷卻塔進(jìn)出水溫差大可以大大降低冷水機(jī)組和水泵的負(fù)荷，可以有效的節(jié)能。

1.3.5空調(diào)處理機(jī)組和末端設(shè)備選擇 

空調(diào)處理機(jī)組至少包括新風(fēng)段、回風(fēng)段、混合段、初效段、表冷段、加熱加濕段、風(fēng)機(jī)段、中效段、送風(fēng)段，再經(jīng)風(fēng)管分配到末端高效過濾器，再將潔凈、溫濕度適宜的風(fēng)送到各房間，因此，風(fēng)機(jī)盤管和空調(diào)機(jī)組的節(jié)能在整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效能中也很重要。其中，初效、中效和高效過濾器應(yīng)選擇風(fēng)阻小、過濾效率高的濾材和產(chǎn)品；選用變頻風(fēng)機(jī)，也可以在潔凈室不使用時(shí)，將機(jī)組的轉(zhuǎn)速變低，相當(dāng)于值班風(fēng)機(jī)的使用；表冷和換熱器盤管的材質(zhì)一般選用傳熱效率高的薄壁銅管，采用高效率的親水翅片以提高系統(tǒng)設(shè)備的傳熱效率；選用保溫效果好的保溫材料等。這些都是切實(shí)可行的節(jié)能方法。  

2.從電器自控系統(tǒng)的選用談節(jié)能  

潔凈空調(diào)系統(tǒng)大風(fēng)量的特點(diǎn)帶來了高能耗，由此各種節(jié)能技術(shù)在潔凈空調(diào)系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。一個(gè)設(shè)計(jì)合理和運(yùn)行管理良好的自控系統(tǒng)既能保持良好的室內(nèi)環(huán)境，還可以大幅度地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，在較短的時(shí)間內(nèi)收回自控系統(tǒng)的一次性投資。目前應(yīng)用較廣的是中央空調(diào)變頻節(jié)能控制器和應(yīng)用模糊控制理論與變頻技術(shù)相接合的智能化成套技術(shù)設(shè)備。 

2.1采用中央空調(diào)變頻節(jié)能控制器 

目前應(yīng)用較廣的變頻器可以將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，減少功耗，取得良好的節(jié)能效果。一般隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，過濾器的阻力會(huì)變得越來越大，空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量將會(huì)減少，變頻器通過反饋信號(hào)將風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變大，就可以滿足系統(tǒng)風(fēng)量的要求，對(duì)房間的正負(fù)壓保持有良好的調(diào)節(jié)作用。在回風(fēng)處和冷凍水管道上增設(shè)溫度控制器也能使冷水機(jī)組壓縮機(jī)隨負(fù)荷大小自動(dòng)調(diào)節(jié)變化。同時(shí)，通過空調(diào)變頻控制器自動(dòng)跟蹤冷水機(jī)組能量變化，對(duì)水泵電機(jī)有效功率輸出進(jìn)行精確地控制，當(dāng)回風(fēng)處溫度下降，控制器使冷水機(jī)組壓縮機(jī)隨負(fù)荷調(diào)小，水泵控制輸出頻率會(huì)自動(dòng)下調(diào)，這樣可大大節(jié)約能源，又能滿足中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的要求，避免因電機(jī)的直接啟動(dòng)而造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可以大大延長系統(tǒng)中設(shè)備的使用壽命，還可以使室內(nèi)的溫度變化更小，也減少了冷熱損失。 

2.2應(yīng)用模糊控制理論與變頻技術(shù)相接合的智能化成套技術(shù) 

近年來隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，在潔凈室空調(diào)已有選用了模糊控制理論與變頻技術(shù)相接合的智能化成套技術(shù)設(shè)備。它能根據(jù)中央空調(diào)的末端負(fù)荷的變化和空調(diào)主機(jī)的運(yùn)行狀況自動(dòng)對(duì)冷熱水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等常規(guī)設(shè)備實(shí)施實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，使得系統(tǒng)水流量隨空調(diào)負(fù)荷同步變化，在保證使用要求前提下，達(dá)到降低電耗的目的。 該成套設(shè)備的核心技術(shù)是變流量控制器，通過各類傳感器建立的數(shù)據(jù)庫和已設(shè)計(jì)的模糊控制運(yùn)行模型，運(yùn)用模糊運(yùn)算規(guī)則，最終達(dá)到智能模糊控制的目的。各個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，在各種變化的負(fù)荷條件下，變流量運(yùn)行均能保證處于最佳節(jié)能工作狀態(tài)。中央空調(diào)采用了變流量控制裝置新技術(shù)后，除了有較可觀的節(jié)能效果外，由于應(yīng)用了多參量模糊控制原理，對(duì)中央空調(diào)所有系統(tǒng)設(shè)備都列為控制對(duì)象，從而可以大范圍、全系統(tǒng)跟蹤，運(yùn)行穩(wěn)定安全可靠。  

3.從操作和運(yùn)行的管理上談節(jié)能 

隨季節(jié)的變化環(huán)境溫度、濕度、空氣質(zhì)量都會(huì)有相應(yīng)的變化，潔凈空調(diào)系統(tǒng)的冷水機(jī)組所設(shè)定溫度、冷卻水與冷凍水溫度、壓力等參數(shù)應(yīng)做相應(yīng)變化，而新風(fēng)量、回風(fēng)量、排風(fēng)量等參數(shù)也做相應(yīng)調(diào)整；也隨生產(chǎn)品種、工藝、生產(chǎn)工序的不同，生產(chǎn)所需溫度、濕度可能有較大的變化。這些都需要及時(shí)調(diào)節(jié)。另外，關(guān)機(jī)不及時(shí)會(huì)造成能源的巨大浪費(fèi)；下班前10 min關(guān)冷水機(jī)組，可以節(jié)省電能；空調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量都與節(jié)能有很大關(guān)系。 

3.1操作上節(jié)能 

3.1.1冷卻水系統(tǒng)的操作 

當(dāng)環(huán)境條件與負(fù)荷都已成為定值時(shí)，冷凝熱負(fù)荷也為定值。對(duì)整個(gè)制冷系統(tǒng)而言，盡量地提高冷卻塔風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，增加進(jìn)、出水溫差，降低冷水機(jī)組的負(fù)荷是節(jié)能的，所以可常規(guī)調(diào)整冷卻水的進(jìn)出水流量，使進(jìn)、出水溫差在5 ℃以上。但是，也應(yīng)注意當(dāng)冷卻水的進(jìn)出水流量對(duì)進(jìn)、出水溫差影響不大時(shí)應(yīng)盡量降低冷卻水泵的負(fù)荷。 

3.1.2冷凍水系統(tǒng)的操作 

冷凍水系統(tǒng)操作時(shí)，應(yīng)注意開機(jī)前關(guān)閉不運(yùn)行機(jī)組的冷凍水進(jìn)水閥，防止竄水和能源浪費(fèi)，排盡冷凍水系統(tǒng)的空氣。一般可打開需運(yùn)行機(jī)組蒸發(fā)器上的進(jìn)出水閥，開啟相應(yīng)的冷凍水泵，冷水機(jī)組工況規(guī)定冷水供回水溫差5 ℃。這也就規(guī)定了機(jī)組的冷凍水流量。在標(biāo)準(zhǔn)工況下，蒸發(fā)器上冷水供回水壓降應(yīng)調(diào)定為49 kPa，避免出現(xiàn)大流量、小溫差的現(xiàn)象。 

3.1.3風(fēng)機(jī)的操作 

在夏季室外空氣焓值大于室內(nèi)空氣焓值，為了減輕冷凍水的降溫除濕負(fù)荷，在不影響空調(diào)控制范圍的前提下，將夏季一直開的冷凍水除濕、加熱升溫的空調(diào)設(shè)定點(diǎn)適當(dāng)上調(diào)，夏季新風(fēng)量和排風(fēng)量開到最小；冬季室外空氣焓值小于室內(nèi)空氣焓值，在空調(diào)許可的情況下將新風(fēng)量和排風(fēng)量開到適當(dāng)；在過渡季節(jié)應(yīng)該加大新風(fēng)量運(yùn)行，這不僅可縮短制冷機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，減少耗能量，同時(shí)可改善室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量。   因此，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不僅要保證的最小新風(fēng)，而且在過渡季節(jié)應(yīng)能增加和開足新風(fēng)門。在保證生產(chǎn)的條件下，合理利用自然能，從而減少空調(diào)能源消耗。舒適性空調(diào)則安裝溫控器，將環(huán)境溫度真正控制在26～28 ℃，以達(dá)到最大限度節(jié)能的目的。另外，晚上開值班風(fēng)機(jī)時(shí)，應(yīng)盡量關(guān)閉新風(fēng)達(dá)到保溫保壓的目的，避免潔凈室結(jié)露而造成設(shè)備生銹。 

3.1.4其它

在滿足空調(diào)需求的前提下，盡量減少機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間，隨時(shí)掌握各用冷場(chǎng)合的具體情況，勤作巡查。注意各通往室外門窗關(guān)閉，防止漏冷氣和室外熱空氣的侵入，適時(shí)開/停有關(guān)冷水機(jī)組、冷凍水泵風(fēng)柜及風(fēng)機(jī)盤管等設(shè)備，實(shí)際上可降低機(jī)組的耗電量和末端設(shè)備的耗電量。 

3.2運(yùn)行管理上的節(jié)能 

（1）空調(diào)系統(tǒng)與外界接觸面大，設(shè)備和管道的保溫對(duì)于節(jié)省能量消耗、降低運(yùn)行費(fèi)用也是相當(dāng)重要的。如果保溫效果不好或在維修后保溫層修復(fù)不好，風(fēng)管和水管會(huì)過多地消耗冷量，也會(huì)由于所供冷水溫度的過高溫升而導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)在空氣的處理過程中因無法保證其機(jī)器露點(diǎn)，使空調(diào)房間相對(duì)濕度超標(biāo)。對(duì)發(fā)熱房間和發(fā)熱設(shè)備應(yīng)盡量排風(fēng)，以減少能量的過多耗費(fèi)。 

（2）定期對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行檢查清理。大氣中的塵埃、水分、細(xì)菌氧氣及某些有害酸性氣體不斷地由冷卻塔進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)中，冷凍系統(tǒng)雖然較為密閉，但水中溶解氧對(duì)冷凍管材也會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用，空調(diào)設(shè)備日積月累將產(chǎn)生污垢、銹蝕、銹渣和微生物不斷繁殖所產(chǎn)生的生物污泥使管道堵塞，對(duì)制冷系統(tǒng)影響極大，也是空調(diào)能耗高的重要原因。因此，經(jīng)常檢查、及時(shí)處理，保證冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)、冷凝器及蒸發(fā)器等設(shè)備內(nèi)不結(jié)垢、無污物，以免影響冷凝器、蒸發(fā)器的熱交換效果，以減少能量的過多耗費(fèi)。 

（3）定期清洗或更換空調(diào)箱中沉積大量灰塵的濾袋、過濾網(wǎng)等，沒有及時(shí)清洗濾袋會(huì)造成濾袋的老化，從而大粒徑的塵粒會(huì)穿過濾袋到達(dá)高效過濾器，縮短了過濾器的壽命，也無法保證潔凈度，使空調(diào)加倍費(fèi)力。 

（4）減少系統(tǒng)運(yùn)行的漏風(fēng)量。在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中漏風(fēng)所造成的能量損失是很可觀的，一定要經(jīng)常檢查、及時(shí)處理、加強(qiáng)維護(hù)管理，以減少能量損耗。在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用密閉性良好的門窗，應(yīng)采用加設(shè)彈性良好、鑲接牢固嚴(yán)密、經(jīng)久耐用的密封條產(chǎn)品是提高門窗氣密性的重要手段。當(dāng)凈化空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道內(nèi)壁連接和彩鋼板圍護(hù)的結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密、潔凈室與技術(shù)夾層（吊頂）的密封措施不當(dāng)或者空氣處理機(jī)組的漏風(fēng)率過大時(shí)，都會(huì)造成能源浪費(fèi)。這些問題解決得越好，運(yùn)行費(fèi)用就越低，節(jié)省的能源就越多。 

GMP要求對(duì)產(chǎn)塵量大的粉碎、秤量、配料、混合、制粒、壓片、包衣、灌裝等工序的空氣凈化系統(tǒng)應(yīng)使用間歇性開停的局部排風(fēng)或全排風(fēng)設(shè)備，這樣帶來了各潔凈室之間氣壓、氣流方向的不穩(wěn)定性，其對(duì)能源是一種大量浪費(fèi)。目前，已有藥廠的排風(fēng)采用袋式粗中效過濾除塵器將粉塵濾過，可以利用回風(fēng)對(duì)熱能的再回收，實(shí)現(xiàn)熱能的二次利用，從而減少空調(diào)的能源消耗。 

4結(jié)束語 

 制藥企業(yè)空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中選配節(jié)能的設(shè)備是空調(diào)節(jié)能關(guān)鍵，空調(diào)系統(tǒng)在低負(fù)荷時(shí)高效節(jié)能運(yùn)行可以節(jié)約能源、降低運(yùn)行費(fèi)用。為構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)，作為管理和操作人員要加強(qiáng)空調(diào)節(jié)能理論、實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和節(jié)能技術(shù)方面的學(xué)習(xí)和提高，讓節(jié)能成為每個(gè)人的自覺行動(dòng)。