摘要：隨著高端制造業在我國的快速發展，潔凈廠房的規模和數量在近些年來都有了快速的增加，其能耗問題也引起了越來越廣泛的關注。文章對潔凈廠房空調系統的特點進行了分析，并就如何在其設計和運行過程中實現良好的節能效果提出了一些建議。 

　　近些年來，隨著我國經濟的快速發展和科學技術水平的不斷提高，高端制造業在我國呈現出了蓬勃發展的勢頭。在許多高端制造業，如醫藥生產和集成電路生產中，對廠房的潔凈程度要求較高，這在很大程度上促進了潔凈廠房在我國的建設和發展。潔凈度高是潔凈廠房的一個最顯著的特點，因為在高端制造業中潔凈度的高低直接決定了所生產產品的質量。為了使廠房保持很高的潔凈度，需要消耗大量的能量來維持產品生產所需的清潔生產環境。空調系統作為潔凈廠房非常重要的一個系統之一，其消耗的能量占潔凈廠房能耗的比重非常大，是能量消耗的大戶?；谶@個原因，生產廠商為了降低生產成本，提高產品的競爭力，對潔凈廠房空調系統的節能問題給予了越來越多的關注。 

　　1 潔凈廠房空調系統的特點 
　　由于潔凈廠房的空調系統的作用與普通民用空調系統存在著較大的不同，這也使得潔凈廠房空調系統呈現出了一些不同于民用空調系統的特點，無論是對環境的潔凈度，還是對溫度、濕度、震動和噪聲都有比較嚴格的要求。總的來看，潔凈廠房空調系統的特點主要表現在以下三個方面： 
　　1.1 運行成本高 
　　潔凈廠房由于潔凈等級的需要，需要采用大量的送風和排風過濾系統，這使運行成本大大增加，相對于同等規模的辦公建筑，潔凈廠房空調系統的運行能耗要提高10～30倍。以單向流潔凈室為例，單向流的潔凈度一般控制在ISO5級以上，一個高為3m、面積為500m2的潔凈廠房如果采用上送下回的垂直單向流形式，廠房內的送風口風速控制在0.2～0.35m/s之間時，那么潔凈廠房空調系統的換氣次數已經達到了24～60次/h，這會導致巨大的電能消耗。另外，潔凈廠房的空調系統散熱量也很大，由于產品生產過程中對溫度和濕度都有比較嚴格的要求，因此導致能耗進一步增大，這大大增加了運行成本。 
　　1.2 新風負荷大 
　　在電子廠房的生產過程中，由于經常產生一些有害氣體，因此為了通過排風的形式將這些有害氣體及時加以排除，就需要將空調系統的新風量加大。與空調系統的風機溫升負荷和工藝設備散熱負荷相比，新風冷負荷是這三者中最大的。對于一般的電子潔凈廠房來說，其所需的平均新風量一般維持在45～60m3/（h·m2）。 
　　1.3 風機全壓高 
　　在潔凈廠房凈化空調系統中的過濾器很多，這使得過濾器總的阻力大大增加。以空調系統中的高效過濾器為例，其初阻力和終阻力分別達到了200Pa和400Pa以上。而對于要求比較高的潔凈廠房來說，其阻力會更大，其新風通常要求進行三級過濾，另外還要進行化學過濾，這使得新風過濾機組的總阻力達到了2500Pa以上，為了克服過濾系統的阻力，需要增大風機全壓，這使得系統的能耗大大增加。 
　　以上三點是潔凈廠房空調系統三個比較顯著的特點，這三個特點造成了潔凈廠房空調系統的高能耗和運行成本增加。因此，在設計和運行過程中采取措施實現潔凈廠房空調系統的節能意義重大。 
　　2 潔凈廠房空調系統的節能分析 
　　由于潔凈廠房空調系統有著一般民用空調所共有的特點，因此適合于一般空調系統的節能措施，如排風熱回收、系統變流量等措施都可以用于潔凈廠房空調系統的節能。但由于潔凈廠房空調系統又有著自己特有的一些特點，因此潔凈廠房空調系統的節能工作要針對其特點進行。本人結合自己多年的工作經驗，提出以下三點措施： 
　　2.1 合理布置工藝管線 
　　潔凈廠房空調系統的管線較多，在設計時對管線進行合理布置能在達到設計要求的條件下大大降低系統的能耗。以筆者作為機電工作的主設計師所負責的一個潔凈廠房空調系統的節能設計為例對此進行分析。1998年，筆者負責了蘇州新加坡工業園區Emerson渦輪機項目潔凈廠房的空調系統設計工作。在這個項目中，美國公司出于人文考慮，要求車間的工作環境能夠達到人體舒適的狀態，而由于生產工藝的特性，出爐的壓縮機毛胚溫度相當高，如果按照一般的熱負荷計算方法計算，勢必需要設計相當大的冷凍機容量去補償高溫的壓縮機毛胚散發的熱量，這樣會使能耗增加很多，也會使投產后的運行成本大大增加。通過和業主進行溝通并對潔凈廠房的結構進行了全面分析，決定利用廠房較高的層高，將壓縮機出爐的毛胚線路布置在高位，并在廠房的高位引入機械通風，先行帶走壓縮機毛胚散發的熱量；同時，將風機盤管布置在靠近地面操作工人頭部的那層空間，充分利用了熱空氣輕、在高位，冷空氣重、在低位的空氣原理，使得整個廠房的溫度分層梯度變化。這樣，既滿足了生產工藝的需求，又保證了工作人員的舒適度；同時，投產后能耗的運行也能保持在一個合理的范圍內。在該設計中將影響能耗的各個因素進行了統籌考慮，使空調系統的設計達到了一個理想的平衡點，取得了良好的節能效果。 
　　2.2 合理組織氣流 
　　為了使潔凈廠房空調系統在運行過程中取得比較良好的節能效果，需要根據廠房內不同地方對潔凈度要求的不同，對潔凈廠房內空氣流動的形態和分布進行合理布置，即需要做好氣流流型的設計。目前，潔凈廠房氣流流型主要分為單向流、非單向流和混合流。單向流潔凈廠房的氣流是從室內的送風一側比較平穩地過渡到與其對應的回風側，因此可以獲得比較高的清潔程度，但采用該種氣流方式時所需的風量比較大，能耗也比較高。非單向流的氣流方向和速度在潔凈廠房內不同的地方有所差別，在該種氣流形式中利用高效過濾器處理過的空氣將污染物沖淡稀釋，從而使生產中所需要的潔凈度等級得到了保證。在混合流潔凈廠房中包括了單向流和非單向流兩種氣流形式，在對潔凈程度要求高的部位采用單向流形式，在對潔凈程度要求不高的地方采用非單向流形式，采用這種形式的氣流組織形式在滿足設計要求的情況下實現了節能的目的。因此，在進行氣流形式選擇的過程中必須在滿足基本要求的情況下盡可能降低廠房的潔凈度或建設局部更高的潔凈度；同時，在進行潔凈工作臺的布置時，應將其置于工作區氣流的上風側以使室內空氣的清潔程度提高。 
　　2.3 對潔凈室進行節能改造 
　　由于流線型氣流在不使用單向流的情況下就能達到滿足更高潔凈要求的潔凈度，且所占空間較小，因此流線型的潔凈室在現代工廠中得到了比較廣泛的應用，在一般潔凈廠房中通常采用AHU機組集中處理空氣、集中送風和回風，這樣雖然處理效率較高，但在空氣的輸送方面消耗的能量過大，因此可以通過對送回風機組進行改進，使其小型化后安裝在潔凈室內，如圖1所示： 
　　對于改造后的流線型潔凈室來說，其最大的優點在于每個組合單元可以靈活地進行移動和增減，因此可以通過增減單元機組的方式來實現潔凈等級的控制。另外，由于溫度和濕度由各個ACU單元進行單獨控制，室內的空氣也通過ACU底部進行直接回風，因此這大大減少了空氣的輸送距離和換氣次數，使運行成本大大降低。 
　　3 結語 
　　隨著人們對潔凈廠房空調系統節能工作的重視程度逐漸提高，潔凈廠房空調系統節能技術在我國的發展也越來越快，但我國在這方面與國外先進水平相比仍存在較大的差距，這需要我們不斷提高自身的技術水平，做好潔凈廠房空調系統的節能設計和改造工作。