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怎样让无尘车间更节能?

  一、 低断面风速设计
  
  断面风速就是空气处理部件中空气经过过滤器或者加热/冷却盘管的速度。
  
  大部分工程师根据“经验”把空气处理器设计成500英寸/分钟。这样的设计虽然节省时间,但是却增加了运作费用。在低断面风速设计中,使用更大的空气处理器和更小的风机,从而降低空气的流速,降低能耗和设寿命成本。
  
  压降决定了风机的能量损耗。由“平方定则”可知压降与速度下降的平方成正比。如果断面风速降低20%,那么压降将下降36%;如果断面风速降低50%,压降将下降四分之三。根据“立方定则”,风机能耗的变化与流量变化的立方成正比。如果空气流量降低50%,风机能耗将下降88%。
  
  因此,较大尺寸的空气处理器、较大的过滤器和盘管面积消耗较少的风机能量,可以使用比较小的风机和马达。小风机给空气添加的热量比较少,降低了冷却的难度。厚度小的盘管更容易清洗、工作效率更高,所以冷冻水的温度可以更高。过滤器在低断面风速情况下,工作效果更好、寿命更长。
  
  设计减少了空气和水的压降,减小了冷却盘管的带水量。流线型设计,几乎没有尖角,从而使压降减少10%到15%。
  
  设计也可以把压降降低四分之一。目标是使能量损耗降低至少25%,减小变速风机的大小。最优的断面风速范围是250-450英尺/分钟,具体取决于使用情况和能量消耗。
  
  二、换气次数
  
  无尘车间维持一定的空气流量来保持清洁度和颗粒数。流量根据每小时的换气次数来确定,同时这也决定了风机尺寸、建筑构型和能量消耗。在保持洁净度的前提条件下,空气流速的降低可以降低建造及能耗成本。换气次数降低20%就可以使风机的尺寸降低50%。空气洁净度比节约能耗更重要,但是最新的研究成果已经有降低洁净成本的记载了。
  
  关于最佳换气次数还没有达成共识。许多原则都已过时,是建立在老观念上,采用低效的空气过滤器。调查显示,ISO第5级标准的洁净室推荐的换气次数变化范围是从250到700以上。
  
  美国的一所国家实验室正在确定ISO第5级无尘车间的标准。研究显示,实际换气次数范围是90到250――比操作规程标准低很多,而且不会影响生产和洁净度。因此建议ISO第5级洁净室的换气次数大约是200,保守的上限是300。
  
  三、马达效率
  
  马达消耗了洁净室的大部分电能。连续运转的马达每月消耗大量的电力。 适当地提高效率、适当地调节尺寸,在翻新后,经济效果多半是不错的。效率增加几个百分点,利润就可增加。
  
  使用优质高效的马达,不一定会花费太多。高效率意味着最小,在改变马达的尺寸之前先尽量减小负荷。在输出量变化时,利用变速驱动可以提高操作效率。
  
  四、变速驱动的冷冻机
  
  变速驱动冷冻机能节省大量的能量和金钱。许多无尘车间的设计人员和操作人员认为,没有必要使用变速驱动冷冻机,因为负荷通常是恒定的,多级冷冻机机组通常控制为高负荷运转。但是负荷恒定的冷冻机通常工作在满负荷以下。变速驱动冷冻机通常工作在全负荷的90%-95%以节省能量。一台1000吨的冷冻机稳定工作在满负荷的70%,如果使用了变速驱动,每年就可节省两万到三万美元。根据生产商的数据,电能的价格是0.05美元/千瓦时,这样大约一年就可以回收成本。
  
  多级冷冻机冷水式机组很少高负荷运转。通常情况下,现场负荷通常不是正好匹配机组的能级变化。许多操作人员运行额外的冷冻机以求可靠,一旦某个冷冻机发生故障,其它的冷冻机可以立刻补充,接替其全部负荷,因此冷水式机组经常是让冷冻机在制冷能力的60%到80%运转。
  
  在购买新冷冻机的时候,指定购买变速驱动冷冻机是划算的。用变速驱动冷冻机可降低能耗,同时让其他冷冻机可靠性运行。有许多的研究和实验证明,变速驱动冷冻机的效果是很好的。二十多年来,变速驱动冷冻机制造厂商制造出更可靠性的产品,用在新建的和升级的洁净工厂里面。
  
  五、双温度冷冻循环
  
  冷冻系统通常设计成可以承受最大负荷,不管最大负荷发生得是否频繁。流程中处于冷冻循环的冷冻水温度,是由所有负荷中只占一小部分的极端热负荷来确定,这只是许多情况中的一两种。这会造成冷冻能力过剩,在负荷不足的情况下效率低下。当供给的冷冻水的温度较低时,冷冻机的工作效率也会很低。平均来说,冷冻水的供给温度每增加一华氏度,冷冻器效率就提高一个百分点以上。如果划分负荷,提供两个不同温度的冷冻水,那么工作效率将会更高
  
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