潔淨室節能的十種（zhǒng）技巧

一、低斷麵風速設（shè）計
斷麵風速就是空氣處理部件中空氣經過過濾（lǜ）器或者加熱/冷卻盤（pán）管的（de）速（sù）度。低斷麵風速（LFV）設計（jì）使用更大的空氣處理器和較小的風機，從而（ér）降低空氣的流速，降（jiàng）低能耗和設備壽命成本。大部（bù）分工（gōng）程師根據“經驗"把空氣處理（lǐ）器設計成500英寸/分鍾。這樣的設計雖然節省時間，但是卻增加了運作費用（yòng）。在低斷麵風速（LFV）設計中，使用更大（dà）的空氣處理器和更小（xiǎo）的風機，從而降低空氣的（de）流速，降低能耗和設壽命成本。壓降決定了風機的能量損耗。由“平方定則"可知壓降與速度（dù）下降的平方成正比。如果斷麵風（fēng）速（sù）降低（dī）20%，那（nà）麽壓降將下降36%；如（rú）果斷麵風速降低50%，壓降將下降四分之三（sān）。根據（jù）“立方定則"，風機能耗的變化與流量（liàng）變化的（de）立方成正（zhèng）比。如果空氣流量降低50%，風機能耗將下降88%。因此，較大尺寸的空氣處理器、較大的過濾器和盤管麵積消（xiāo）耗較少的風機能量，可以使用比（bǐ）較小的風機和馬達。小（xiǎo）風機給空氣添加的熱量（liàng）比（bǐ）較少，降低了冷卻（què）的難（nán）度（dù）。厚度（dù）小的盤管更容易清洗、工作效率更高，所以冷凍水的溫度可以更高。過濾器在低斷麵風（fēng）速情況下，工（gōng）作效果更好（hǎo）、壽命更長。LFV設計減少了空（kōng）氣和水的（de）壓降（jiàng），減小了冷卻盤管的帶水量。流線型（xíng）設計，幾乎沒有尖角，從而使壓降減少10%到15%。LFV設計也可以把壓降降低（dī）四分之一。目（mù）標是使能量損耗降低至少25%，減（jiǎn）小（xiǎo）變速風機（jī）的大小。較好的斷麵風速範圍是（shì）250-450英尺/分鍾，具體取決於使用情況和（hé）能（néng）量消耗。
二、換氣（qì）次數
潔（jié）淨室維持一定的空氣流量來保持清潔度和顆粒數。流量根據每小時的換氣次數來確定，同時這也決定了風機尺寸、建築構型和能量消（xiāo）耗。在保持潔淨度的前提條件下，空氣流速的降低可以降低建造及能耗成本。換氣次數降低20%就可以使風（fēng）機的尺寸降低50%。空氣潔淨度比節約（yuē）能耗更重要，但是最新（xīn）的研究成果已經有（yǒu）降低潔淨成本（běn）的記載了。關於最佳換氣次數還沒（méi）有達成共識。許多（duō）原則都已過時，是建立在老觀念上，采用低（dī）效的空氣過濾器。調查顯示，ISO第5級標（biāo）準的潔淨室（shì）推薦的換氣次數變化範圍是（shì）從250到700以上（shàng）。美國的（de）一所國家（jiā）實驗室正在確定ISO第5級（jí）潔淨室的（de）標準（zhǔn）。研究顯示（shì），實際換氣次數範圍是90到250――比操作規程標準低很（hěn）多（duō），而（ér）且不會影響生產和潔淨度。因此建議ISO第5級潔淨室（shì）的換氣次數大約是（shì）200，保守的上限是300。
三、馬達（dá）效率（lǜ）
馬達消耗了潔淨室的大部分電能。連續運轉的馬達每月消耗大量的（de）電力。適當地提高效率、適（shì）當地（dì）調節尺寸，在翻新後，經濟效（xiào）果多半（bàn）是不錯的。效率增加幾個百分點，利潤就可增加。使用優質高效的馬達（dá），不一定會花費太多。高（gāo）效率意味著（zhe）最小，在改變馬（mǎ）達的尺寸之前先盡量減小（xiǎo）負（fù）荷。在輸出量變化時，利用變速驅（qū）動（VSD）可以提高操作效率。
四、變速驅動的冷凍機
變速驅動冷凍機能節省大量的能（néng）量和金錢。許多潔淨室的設計人員和操作人員認為，沒有必要使用變速驅動冷凍（dòng）機，因為負荷通常是（shì）恒（héng）定的，多級冷凍機機組通常控製為高負荷運轉。但是負荷恒定的冷凍機通常工作在滿負荷以下。變速驅動冷凍機通（tōng）常工（gōng）作在全負荷的90%-95%以節（jiē）省（shěng）能量（liàng）。一台1000噸的冷凍機穩定工作在滿負荷的70%，如果使用（yòng）了變速驅動，每（měi）年就可節省兩萬（wàn）到三萬美元。根據生產商的數據，電能的（de）價格（gé）是0.05美元/千瓦時，這樣大約一年就可以回收成本。
多級（jí）冷凍機（jī）冷（lěng）水式機組很少高負荷運轉。通常情況下（xià），現場負荷通常不是（shì）正好匹配機組的能級變化（huà）。許多操作人員運行額外的冷凍機以求可靠，一旦某個冷凍機發生故障，其它的冷凍機可以（yǐ）立刻補充，接替其全部負荷，因（yīn）此冷水式機組經常是讓冷凍機在（zài）製冷能力的60%到80%運轉。在購買新冷凍機的時（shí）候，指ding購買變速驅動冷凍機（jī）是（shì）劃算的。用變速驅（qū）動冷凍機可降（jiàng）低能耗，同時讓其他冷凍（dòng）機可靠性運行。有許多的研究和實驗證明，變速驅動冷凍機的效果是很好的（de）。二十（shí）多年來，變速驅動（dòng）冷凍（dòng）機製造廠商製（zhì）造（zào）出更可靠性的產品，用在新建的和升級（jí）的潔淨工廠裏麵。
五、雙溫度冷凍循環
冷凍係統通常設計成可以承受最大負荷，不管最大負荷（hé）發生得是否頻繁。流程中處於冷（lěng）凍循環的冷凍水溫度（dù），是由所有負荷中隻占一小部分（fèn）的極duan熱負荷來（lái）確（què）定，這隻是許多情況中的一兩種。這會造成冷（lěng）凍能力過剩，在負荷不足的情況下效率低下。當供給的冷（lěng）凍水的溫度較低（dī）時，冷凍機的工作效率也會很低。平均來說，冷凍水的（de）供（gòng）給溫度每增加一華氏度，冷凍器效率就提高一個百分點以上。如果劃分負荷，提供兩個不同溫度的冷（lěng）凍水，那麽工作效率將會更高（gāo）。設計者可以使用（yòng）並聯循環管路，將他們分成兩個子係統，這樣可以在需要最大冷量的時候，冷凍機可以工作在相對不很苛（kē）刻的條件下。設計人員（yuán）可以使用並聯循環管路，將他們成兩個子係統，這樣可以在需要最大冷量的時候，冷凍機可以工作在（zài）相對不很苛刻（kè）的條件下。用專用冷凍（dòng）機進行（háng）中等溫度的（de）循環（例如55℉到65℉），它的運作（zuò）是針對冷凍（dòng）水的溫度進行優化的，可以滿足工廠的（de）大部分需要。另一個（gè）較小的高效冷凍（dòng）機提供溫度較低的循（xún）環（例如：39℉到43℉），可以滿足負荷中要求苛刻的部分。這個方案可以迅速增加整個冷凍（dòng）機機（jī）組的效率提（tí）高百分之二十（shí）五或更多。對於相同容量的冷凍機，高溫工作要比低溫工作花（huā）費小得多。
六、冷卻塔的優化
高效冷（lěng）卻塔通過降低冷（lěng）凝水的（de）供給溫度（dù）來提高冷凍（dòng）機效率。所有的冷卻塔都應該（gāi）並聯工作，在表麵積（jī）增加的情況下蒸發冷，效果卻達到最佳。從冷凍機中每輸出一噸冷凍水，一般的冷卻塔需要100瓦的能量。效率提高可高達十倍，例如采（cǎi）用更為接近入口、出口溫差、更（gèng）有效的（de）氣流設計、優質（zhì）高效的配有變速驅動馬達的風機、減少高度以限（xiàn）製泵的揚程以及增加填充麵積（選擇大尺寸的塔）等。不同的外界空（kōng）氣的濕溫度和冷卻水的供給溫度，這個溫（wēn）差有所不同，應該（gāi）控製（zhì）在3℉到5℉之間。所有的冷卻塔（tǎ）都應該並聯工作，在表麵積增加的情（qíng）況下蒸發冷卻（què）達到最佳（jiā）。許（xǔ）多任務廠使用多級塔，它們使用單速或雙速的風機，並且把塔分成不同的（de）階段。一個塔全速運轉直到負（fù）荷超過它的承受（shòu）能力，然後另一（yī）個塔開啟，它工作在較低或較高（gāo）的功率狀態。這個方案可以導致（zhì）冷卻塔負荷出現較大的、不斷（duàn）遞增的變化，頻繁地低（dī）於或者超過要求的額定值，從而出現（xiàn）鋸齒狀的能耗狀（zhuàng）況，降低（dī）冷凍機的效（xiào）率。
七、自由冷卻（què）
使用外麵的空氣進行（háng）冷卻是經濟的，在商業大樓得（dé）到廣泛（fàn）采用。另（lìng）外一種“自由冷卻"方案適用於需要恒定的冷凍水以及風機盤管的（de）係統，比如潔淨室。自由冷卻技（jì）術直接利用處在低溫或低濕度環境（jìng）中的冷卻塔製造冷凍水（shuǐ），減少或取代冷凍機的（de）使用。根據天氣的變化（huà），使用自由冷卻（què）係統可以把冷卻係統的（de）耗能減少到（dào）十分之一（從0.5千瓦/冷噸減（jiǎn）少到0.05千瓦/冷噸）。直接（jiē）與工（gōng）藝負荷進行熱交換，可（kě）以使自由（yóu）冷卻技術利用外麵溫度較高的大氣，要比用在（zài）二級或者三級熱交換係統進行熱交換的時間長（zhǎng）出（chū）若幹（gàn）個小時。由板式熱交換器（qì）分隔開來的冷卻水和冷凝水之間的溫差很接近（比如隻有2℉）。當溫度和濕度相當低時，冷卻塔可以獨（dú）立運行，無需風機。根（gēn）據溫濕圖，很多地方每年有很多的時間都可以進行自由冷卻。
八、熱量回收
許多任務（wù）廠（chǎng）都要消耗大（dà）量的能量來製熱，同時又（yòu）消耗更多的能（néng）量從工藝過程中移除“廢"熱，卻沒有把這兩（liǎng）個過程結合起（qǐ）來。回收的熱量可以用來預熱新風，送風再熱，以及其它用途（tú）。AHU預熱盤（pán）管可以用廢水預熱外來的空氣（在炎熱的天氣下也可預冷）。再熱盤管可以從空（kōng）氣壓縮機或者冷凍機的冷凝（níng）器回水中回收廢熱，同時節省了冷凍機（jī）能量和鍋爐燃料。熱交（jiāo）換器可（kě）以使（shǐ）不能混合或者直接接觸的不同（tóng）介質進行熱量交換。
九、變頻泵
過去配備變頻驅動的設備經常出現故障，而且控製複雜，所以很多工（gōng）程師和管理人員不願意使（shǐ）用（yòng）變頻驅動。可靠性比節能更重要，而老的變頻驅動可（kě）靠性差。最（zuì）近十年中，變頻驅動可靠（kào）性提高了，價格降低了。許多關鍵係統現在都在使用（yòng）變頻驅動。在潔淨室中的許多係統和各類的泵上（shàng）使用變頻驅動是安全和劃算的。實際（jì）上，可以證明（míng）考慮投資回（huí）收（shōu）率卻不使用變頻驅動是不（bú）負責任的，因為（wéi）其投（tóu）資回收期不滿一年。冷凍水和（hé）冷凝水的泵係（xì）統流量變化（huà）較大，冷凍水和冷凝水係統有最小流量要求，基本上在50%到（dào）75%之間。根據“立方定則"，流量減少很小（xiǎo），就會產生可觀的（de）能量節約。流量減少20%，就會產生幾乎50%的泵功率下（xià）降。大多數已知的冷凍水（shuǐ）係（xì）統使用一級泵定流量（liàng）/二級泵變流量設計，二級泵采用變頻驅動。使用變頻驅動時，所有冷凍水要使用雙道通閥，否則就失（shī）去使（shǐ）用變頻泵的意義了。新建工（gōng）廠時，使用變流量一級泵係統，不再需要二級泵，節省了工程（chéng）費用（yòng）。運行適當，這套簡單（dān）可靠的係（xì）統可以通過冷凍機中的冷凍（dòng）水流量變化而節（jiē）約大量能源。
十、離心式壓縮機（jī）
空氣（qì）壓縮機的改進節約了大量能源。離心（xīn）式壓縮機是無油的，比螺杆式壓縮機的效率高很多。但是離心式壓縮機不能空轉,即低負荷工況對離心機運行是極（jí）為不利的（>30%），這使得他們在負載低的情況下效率很低。zui有效（xiào）和經濟的辦法（fǎ）是離心式和螺杆式壓（yā）縮機兩者結合使用。選用離心機組滿足基本負（fù）荷（hé），再（zài）用小一（yī）些的螺杆式機組（zǔ）滿足峰值負荷（hé）。壓縮機組應該（gāi）配（pèi）有熱回收（shōu）係統。另一種方（fāng）案是整個（gè）現場用高效（xiào）的（de）離心式壓縮機作為一個大的壓縮空氣（qì）裝置，外加（jiā）大的儲氣罐和連接管道作（zuò）為緩衝器。這（zhè）樣可以保證整個工廠維持一個恒定載荷，減輕加載與卸載對設備的損耗，並且降低能量浪費。