枣庄矿业集团信诚设计研究有限责任公司 山东省枣庄市 277000
摘要：随着电子产品需求量的增大，电子产品制造厂对产品过程制造的环境要求越来越高，尤其是对电子类产品制造车间的洁净度和温湿度控制要求非常严格，而洁净度、温湿度控制一般都是通过组合式中央空调机组来实现的，中央空调机组主要包括进风段、初效过滤段、表冷段、加热段、风机段、中高效段和出口送风段。采用冷冻水先降温除湿、再蒸汽加热达到温湿度控制目标值。这种方式对蒸汽消耗非常大。
关键词：洁净车间；湿度控制；余热利用；节能减排
引言
空调是现代建筑中的重要配套系统，不管是商场、写字楼等办公建筑里的多联机、风机盘管等舒适性空调，还是工业厂房、科研楼里的恒温恒湿机组等精密性空调，都发挥着重要的作用。它在给人们提供要求的温湿度环境的同时也消耗了大量的能源，据统计空调的能耗占到建筑物能耗的近65%，所以如何在高效利用好空调的同时做好节能工作成为亟待解决的问题。
1洁净车间恒温恒湿控制原理
由于产品质量控制要求，某厂洁净车间必须保持恒温恒湿，利用制冷原理来排除空气中的水分。其原理是空调机组首先吸入外界空气，经过滤后进入空调表冷段。通冷冻水的空调表冷段温度低于被冷却空气的露点温度（露点温度是指空气温度降低到水蒸气开始凝结为水时的温度），流经表冷段的空气冷却降温,空气中的部分水蒸气凝结成水,由冷凝水管排出机外,同时冷却后的较干空气经过机组的加热段升温,送入洁净车间,通过蒸汽控制阀，将送风温度控制在设定温度内。空调机组表冷段换热器采用铜管串铜片结构，内部通5~7℃冷冻水。空调机组送风温湿度均采用PID控制原理，PID控制器采集洁净车间湿度传感器的湿度信号，与设定的标准湿度值对比，根据两者湿度偏差值，PID自动调节冷冻水比例调节阀的开度，使湿度控制在标准范围内。同样，加热段换热器采用铜管串铜片结构，铜管内通130℃蒸汽，目的是将将除湿后的低温空气加热到设定温度，蒸汽调节阀采用PID控制方式，控制器根据采集的洁净车间温度传感器信号与设定温度偏差，调节蒸汽阀的开度，使温度控制在标准范围内。
2空调系统的节能现状
（1）中央空调系统冷却塔质量较差。冷却塔是中央空调系统必不可缺的一部分，目前我国大部分中央空调系统存在着冷却塔质量较差的问题。冷却塔的实际制冷能力较小，进而导致了冷却塔在使用过程中经常出现温度偏高的问题。一旦冷却塔中水温偏高，会使得冷水机冷凝温度的提高，进而导致中央空调系统耗电量高，使得中央空调系统在使用过程中稳定性较差。（2）管理人员缺乏专业素养。当下我国大部分中央空调的操作人员和管理人员专业素养水平较低，部分员工在入职之前并不了解中央空调的常规操。大部分中央空调操作复杂，这就要求中央空调的管理人员要掌握更多的理论知识，例如：中央空调的制冷原理以及相关的热力学知识。由于中央空调管理人员专业素养较低，也不利于提高中央空调系统的节能水平。（3）没有重视水泵、风机的节能问题。在中央空调系统中，水泵、风机是能源消耗最高的部分，水泵和风机占空调系统能量消耗的30%。但是目前大部分电器厂家在装空调系统的生产过程中，没有重视水泵和风机的节能问题，使得水泵和风机在运转过程中经常出现能源浪费的问题。
3改造方案
3.1有效利用自然冷源
自然冷源是指在自然界存在，不需要人工额外制备的冷源。按照自然冷源存在的形式，可分为水和空气两种。水分地下水和江河湖海水，地下水常年保持在18℃左右，所以既可以在夏季用作冷却水为空调系统制备冷量，又可以在冬季为热泵机组提供热量，而江河湖海水主要用作冷却水在夏季为空提系统制备冷量。空气主要指春秋季和冬季室外的冷空气，由于温度较低，可用作空调系统供冷。自然冷源的空气按使用方法，可分为直接使用和间接使用两种。
直接使用是指将温度较低的室外空气通过新风管道直接送至室内降温，这一使用方法在设计阶段就应考虑周全，做好系统设计；间接使用方法是指在春秋冬季用冷却塔的冷却水不经过制冷机组而是直接通过换热器冷却冷冻水，将冷冻水送到空调系统末端用于房间降温，或可称其为“免费制冷”。
3.2系统运行管理方面
高效的运行管理制度对建筑节能起着很重要的作用，如果管理不善，将会造成较大地能源浪费。空调系统的运行基本都是在部分负荷下进行，室外气象参数也与设计不同，那么系统的运行工况和设计就是不同的。所以在设计时我们应注意，系统部分负荷运行时，系统和设备应可调，并能使系统和设备在部分负荷工况时在高效状态下进行，避免“大马拉小车”。当室外空气的温度或者焓值低于室内空气时，要考虑尽量使用室外新风，这样可以减少空调主机开启的时间，因为一台主机能耗一般是一台新风机组能耗的几倍甚至几十倍，而此时新风的使用即降低了能耗，又对室内空气品质得到保证，这也是所谓的过程设计的重要性了。同时，空调房间一般设有排风系统，排风的空气参数与空调房间的室内空气参数相仿，如果新风在送入之前可以与部分排风混合，吸收排风的冷量或者热量，这样就可做到部分能量的回收。间歇工作的空调通风系统，尽可能在预冷时采用循环风，不引入新风。人员数量变化大的系统，最热月和最冷月的新风量应该根据人员需要自动控制新风入口阀门，调节新风量。过渡季节应尽量采用室外新风的自然冷却能力，节省人工冷源的冷量。根据室外气候的变化，合理设置被控制房间的温度，避免夏季室内过冷，冬季室内过热的现象。
3.3机组变频控制
为满足建筑物的最大负荷，空调机组在设计时一般都留有较大余量。但在一年中空调系统处于最大负荷的时间很少，而且它在一天中的负荷变化也会很大，负荷在一天中会随着人员的密集程度、天气温度的变化等因素发生变化，所以如果空调系统的水泵、风机等设备不能随着负荷的变化做出调整，那么将会浪费巨大的电能，所以应给这些设备安装变频装置，在减少空调负荷的同时，降低设备的耗电量。
3.4科学设计建筑物室内结构
空调一般修建于建筑物内，建筑物的热量可以通过门窗传递，这就要求选择密封程度较高的门窗结构以及保温性能较好的墙壁。尤其是在窗户的选择过程中，要确保窗户的密封性，要限制窗户的面积，使用特殊的窗户材料，提高窗户的遮光效果。也可以考虑将窗户的玻璃换成吸热玻璃或者反光玻璃，有效减少窗户对太阳热量的吸收，从而使空调更好地制冷和制热。除了窗户，还要提高门的密封性，尤其是在夏天，要减少房间通风换气的次数，这样才能有效减少空调在制冷和制热过程中的负荷，从而能有效减少空调在运行过程中的能源消耗。
结束语
工业余热收利用是企业节能减排的重要措施之一，据了解，国内大部分企业仅回收高品位的废热，用于供暖、加热、工艺补热等，其余的废热则通过热交换的冷却方式或直接排放掉，导致很大一部分低品位热能的浪费。其中，工业冷却水一般在40℃左右，是一种低品位的低温热能，通常采用冷却塔与空气进行热交换而排放掉这部分热能。由于工业冷却水总的余热数量大，这不仅浪费能源，还要增加冷却塔的投资成本及运行成本。方案中用于工艺过程的冷却水替代蒸汽，增加热水盘管，盘管面积进行合理计算、对DI水余热充分回收利用，不仅为企业节省能源成本，也为社会做出节能减排的贡献。
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