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无尘车间能耗以及节能方法技巧

日期: 2016-08-17
浏览次数: 239

 无尘车间所需的净化空调系统与一般工业厂房或办公楼的冷空调系统相比,前者因空气洁净度等级和无尘车间内生产工艺要求的不同,半导体集成电路制造或生物医药产品的主要生产工序都要求在无尘车间内进行,为了保持相应的空气洁净度等级,需要将大量的空气通过高效过滤器后送入无尘车间内,办公楼的一般空调房间的换气次数为10次/h以下,而大规模集成电路生产所需的无尘车间的换气次数可能达数百次,其送风量将会比一般空调系统大数十倍以致百倍以上,因此无尘车间的净化空调系统及其制冷机的耗电量比其他类型建筑物的一般空调系统及其制冷机的耗电量大得多。剧调查统计,大规模集成电路制造工厂无尘车间的净化空调系统及其制冷机的耗电量约占工厂总耗电量的50%左右,制药工厂无尘厂房的净化空调系统及其制冷机的耗电量约占工厂总耗电量的60%左右。 

 

节能图_副本_副本2.jpg

 

无尘车间的耗能量是很大的,若无尘车间设计时有精心、周密的规划,节约能源、降低能量消耗是可能的,节能的潜力是很大的,有关调查分析表明,即使空气洁净度等级相同的无尘车间,由于设计和设置配置的不同,能耗量可能相差50%以上。

无尘车间耗能大的主要原因可以归结为以下几点:


 

一、净化送风量大:不同净化级别的洁净室送风量与相同面积的舒适空调送风量相比是1.5-4.5倍,且送风风压也是其2-3倍,所以送风机的温升耗冷量很大。

二、洁净室空调净化系统的新风量大,通常情况下,新风量等于排风量与正压漏风量之和,所以生产工艺排风量大所以新风量就很大。为此,新风的热湿处理耗能也就很大。

三、洁净室中的工艺设备与工艺过程发热量大,且连续两班制运行,所以,耗能量大。

四、洁净室内生产工艺的湿度及精度要求较高,较严,所以这也是能耗大的原因。

 

那么怎么达到无尘车间节能呢?


 

(1)要使用净化空调系统保持洁净生产环境所必需的空气洁净度等级、压差、温度、相对湿度等要求。 

(2)要使用通风换气装置,包括全室或局部的送、排风装置。无尘车间内应根据产品生产过程的要求排除生产过程中产生的粉尘、热量、有机溶剂等,防止污染和交叉污染,与此同时需向无尘车间内送入相应的或必需的室外新鲜空气。根据不同的空气洁净度等级的要求需要有一定的换气次数/送风量。 

(3)为进行正常的产品生产,无尘车间内的生产工艺设备需按产品的特点供应电力、纯气、纯水、高纯化学晶体等,这些也需要消耗大量的能源。伴随着电力等能量的消耗,在无尘车间内产生的各种形式的发热量还需要进行冷却,有时这种冷负荷量是不可忽略的。 


无尘车间如何才能达到节能效果


 

1、通过低断面风速设计的方法

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。 

2、通过降低换气次数的方法

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。 

3、选择优质高效的马达提高马达效率 

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。 

 

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