潔凈室、潔凈車間節(jié)能技巧，一年能省十萬元，你知道嗎？

潔凈室存在著大量能節(jié)約能源的地方，例如：暖氣、通風和空調(diào)（HVAC）、工藝冷卻、亞索空氣等等設施。

HVAC系統(tǒng)消耗的電超過了整座晶片制造廠用電量的一般。為什么HVAC系統(tǒng)會消耗那么多的電量呢？

很多工廠在設計和建造工程時走捷徑，只是一味的壓縮前期的投入，根本不知道后期運行的費用的高昂。率的設計和設備在前期需要很大的投入，“小處節(jié)約，大處浪費”的捷徑，削減成本，會造成工廠運行性能降低和能耗增加。

已經(jīng)建成的工廠改建通常會陷入無意義的經(jīng)濟旋渦中，升級投資回收率一般比直接購買新設備要高很多。大部分工程設備翻新的投資回收期不會超過兩年——也就是說，通常投資回收率至少是50%，對照投資新的固定資產(chǎn)，則只有10%到15%（即投資回收期需要七年時間）。這些情況降低了企業(yè)的競爭力和投資股東的興趣。

率利用能源的例子有很多，挖掘浪費的能源比賣產(chǎn)品更能增加利潤，節(jié)約下來的錢能在效益中馬上體現(xiàn)出來。

下面是為新建和現(xiàn)有工廠提供減低能效的十個技巧，不僅能提供可靠的技術，奉獻也不小，而且費用低或不需花錢，投資回收期非常吸引人。

一、低斷面風速設計

大部分工程師根據(jù)“經(jīng)驗”把空氣處理器設計成500英寸/分鐘。這樣的設計雖然節(jié)省時間，但增加了運作費用。在低斷面風速（LFV）設計中，使用更大的空氣處理器和更小的風機，從而降低空氣的流速，降低能耗。

壓降決定了風機的能量損耗。由“平方定則”可知壓降與速度下降的平方成正比。如果斷面風速降低50%，壓降將下降四分之三。根據(jù)“立方定則”，風機能耗的變化與流量變化的立方成正比。如果空氣流量降低50%，風機能耗將下降88%。

LFV設計減少了空氣和水的壓降，減小冷卻盤管的帶水量。流線型設計，從而使壓降減少10%到15%。 

LFV設計也可以把壓降降低四分之一。目標是使能量損耗降低至少25%，減小變速風機的大小。優(yōu)的斷面風速范圍是250-450英尺/分鐘，具體取決于使用情況和能量消耗。

二、換氣次數(shù)

潔凈室維持一定的空氣流量來保持清潔度和顆粒數(shù)，流量根據(jù)每小時的換氣次數(shù)來確定，同時也決定了風機的尺寸、建筑結構和能量消耗。在保持潔凈度的前提條件下，空氣流速的降低能降低建造及能耗成本。

關于更換次數(shù)還沒有達成共識，調(diào)查顯示，ISO第5級標準的潔凈室推薦的換氣次數(shù)變化范圍是從250—700以上。

美國的一所國家實驗室正在確定ISO第5級潔凈室的標準。研究顯示，實際換氣次數(shù)范圍是90到250——比操作規(guī)程標準低很多，而且不會影響生產(chǎn)和潔凈度。因此建議ISO第5級潔凈室的換氣次數(shù)大約是200，保守的上限是300。 

三、馬達效率

連續(xù)運轉的馬達每月消耗大量的電力。 適當?shù)靥崧?、適當?shù)卣{(diào)節(jié)尺寸，在翻新后，經(jīng)濟效果是不錯的。效率增加幾個百分點，利潤就可增加。 

使用的馬達，不一定會花費太多。率意味著小，在改變馬達的尺寸之前盡量減小負荷。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(qū)動的冷凍機

變速驅(qū)動冷凍機能節(jié)省大量的能量和金錢。許多潔凈室的設計人員和操作人員認為，沒有必要使用變速驅(qū)動冷凍機，因為負荷通常是恒定的。多級冷凍機機組通常控制為高負荷運轉。但是負荷恒定的冷凍機通常工作在滿負荷以下，變速驅(qū)動冷凍機通常工作在全負荷的90%-95%以節(jié)省能量。一臺1000噸的冷凍機穩(wěn)定工作在滿負荷的70%，如果使用了變速驅(qū)動，每年就可節(jié)省兩萬到三萬美元。根據(jù)生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)，電能的價格是0.7元/千瓦時，大約一年就能回收成本。

五、離心式壓縮機

空氣壓縮機的改進節(jié)約了大量能源。離心式壓縮機是無油的，比螺桿式壓縮機的效率高很多。但是離心式壓縮機不能空轉，這使得他們在負載低的情況下效率很低。有效和經(jīng)濟的辦法是離心式和螺桿式壓縮機兩者結合使用。選用離心機組滿足基本負荷，再用小一些的螺桿式機組滿足峰值負荷。壓縮機組應該配有熱回收系統(tǒng)。 

另一種方案是整個現(xiàn)場用的離心式壓縮機作為一個大的壓縮空氣裝置，外加大的儲氣罐和連接管道作為緩沖器。這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，并且降低能量浪費。 

六、熱量回收

很多廠都要消耗大量的能量來制熱，同時又消耗更多的能量從工藝過程中移除“廢”熱，卻沒有把這兩個過程結合起來?；厥盏臒崃靠梢杂脕眍A熱新風，送風再熱，以及其他用途。AHU預熱盤管可以用廢水預熱外來的空氣（在炎熱的天氣下可以預冷）。

再熱盤管可以從空氣壓縮機或者冷凍機的冷凝器回水中回收廢熱，同時節(jié)省了冷凍機能量和鍋爐燃料。熱交換器可以是不能混合或者直接接觸的不同介質(zhì)進行熱量交換。

七、變頻泵

過去配置變頻驅(qū)動的設備經(jīng)常出現(xiàn)故障，而且控制復雜，所以很多工程師和管理員不愿意使用變頻驅(qū)動。近十年中，變頻驅(qū)動可靠性提高了，價格降低?，F(xiàn)在許多關鍵系統(tǒng)都使用變頻驅(qū)動。

在潔凈室中許多系統(tǒng)和各類的泵上使用變頻驅(qū)動是安全且劃算的。實際上，證明考慮投資回收率不適用變頻驅(qū)動是不負責任的，因為其投資回收期不滿一年。

冷凍水和冷凝水的泵系統(tǒng)流量變化比較大，冷凍水和冷凝水系統(tǒng)有zui小流量要求，基本在50%-75%之間。根據(jù)“立方定則”，流量減少很小，就會產(chǎn)生可觀的能量節(jié)約。流量減少20%，就會產(chǎn)生50%的泵功率下降。

新建工廠時，使用變流量一級泵系統(tǒng)，不再需要二級泵，節(jié)省了工程費用。運行適當，這套簡單可靠的系統(tǒng)可以通過冷凍機中的冷凍水流量變化而節(jié)約大量能源。這項技術被冷凍機供應商和各專業(yè)協(xié)會所廣泛宣揚。

八、冷卻塔的優(yōu)化

冷卻塔通過降低冷凝水的供給給溫度來提高冷凍機效率。

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。效率提高可到達十倍，例如采用更為接近入口、出口溫差、有效的氣流設計、的配有變速驅(qū)動馬達的風機、減少高度以限制泵的揚程以及增加填充面積（選擇大尺寸的塔）等等。

不同的外界空氣的濕溫度和冷卻水的供給溫度，這個溫差有所不同，應該控制在30F到50F之間。

所有的冷卻塔應該并行工作，在表面積增加的情況下蒸發(fā)冷卻達到*。如果更多的塔在低速狀態(tài)下工作，使用變速驅(qū)動調(diào)節(jié)風機的速度，隨負載變化而調(diào)整，根據(jù)“立方定律”，在較低的速度下風機可以節(jié)省能量。

九、自由冷卻

使用外面的空氣進行冷卻是經(jīng)濟的，在商業(yè)大樓得到廣泛應用。另外一種“自由冷卻”方案適用于需要恒定的冷凍水以及風機盤管的系統(tǒng)，比如潔凈室。

自由冷卻技術直接利用處在低溫或低濕度環(huán)境中的冷卻塔制造冷凍水，減少或取代冷凍機的適用。根據(jù)天氣的變化，適用自由冷卻系統(tǒng)可以把冷卻系統(tǒng)的耗能減少到十分之一（從0.5千瓦/冷噸減少到0.05千瓦/冷噸）。

直接與工藝負荷進行熱交換，可以使自由冷卻技術利用外面溫度較高的大氣，要比用在二級或者三級熱交換系統(tǒng)的時間長出若干個小時。由板式熱交換器來分割開來的冷卻水和冷凝水之間的溫差很接近。當溫度和濕度相當?shù)蜁r，冷卻塔可以獨立運營，無需分級。根據(jù)溫濕圖，很多地方每年有很多的時間都可以進行自由冷卻。

十、雙溫度冷凍循環(huán)

冷凍系統(tǒng)通常設計成可以承受zui大負荷，不管zui大負荷是否頻繁。流程中處于冷凍循環(huán)的冷凍水溫度，是由所有負荷中只占一小部分的熱負荷來確定，這只是許多情況中的一兩種。這會造成冷凍能力過剩。在負荷不足的情況下效率低下。當供給的冷凍水的溫度較低時，冷凍機的工作效率也會很低。平均來說，冷凍水的供給溫度每增加一華氏度，冷凍期效率就提高一個百分點以上。如果劃分負荷，供給兩個不同溫度的冷凍水，那么工作效率將會更高。

設計人員可以使用并聯(lián)循環(huán)管路，將他們成兩個子系統(tǒng)，這樣可以在需要zui大冷量的時候，冷凍機可以工作在相對不很苛刻的條件下。用冷凍機進行中等溫度的循環(huán)（例如55oF到65oF），它的運作是針對冷凍水的溫度進行優(yōu)化的，可以滿足工廠的大部分需要。另一個較小的冷凍機提供溫度較低的循環(huán)（例如：39oF到43oF），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機機組的效率提高百分之二十五或更多。對于相同容量的冷凍機，高溫工作要比低溫工作花費小得多。