某厂房的节能设计介绍

摘要：介绍某生产厂房空调系统的节能设计内容，冷冻水系统，空调系统，通风系统均采用了各种节能手段来实现节能。

关键词：节能; 热回收; 变频控制

Abstract:the article will introduce the energy saving design of a workshop HVAC system. Many energy saving methods are adopted in the chilled water system, air conditioning system & ventilation system.

Keywords: energy savingheat recoveryfrequency conversion control

中图分类号：TU201.5文献标识码：A 文章编号：

1. 项目概况：

该项目位于上海闵行开发区内，为原有厂房的改建工程及扩建工程组成。改建面积660m2，扩建面积6000m2。扩建区域包括一个主要生产车间（灌装间）和四个辅助生产车间。灌装间的温度要求为22±1℃，相对湿度45%~60%，洁净度等级100000，换气次数15ACPH。其他辅助生产车间温湿度要求与灌装车间相同，但这些车间要求至少12ACPH的换气次数。本文介绍的节能主要针对扩建工程，改建区域的空调系统未做很大的变动。下面逐一介绍该项目中采用到的节能措施与方案。

2. 负荷计算：

负荷计算是一个项目相当重要的一环，若负荷计算不准确，从冷热源，空调末端，输配系统都会与实际需求产生较大的偏差。因此本工程中的负荷计算考虑了多方面的因素。A)负荷计算采用专业的负荷计算软件进行计算，建筑围护结构的传热系数满足有关节能规范要求。负荷计算软件可以计算出各空调区域逐时冷负荷的综合最大值，而非各空调区域逐时冷负荷的最大值的累计值。这样不至于使得所选冷冻机的制冷能力偏大。B)其中一个辅助车间（混合间）内有12台高温反应炉，其设备表面温度约为60℃，实际计算时，其散热量根据设备表面温度，室内温度，通过对流与热辐射的传热学公式进行计算，而不是盲目采用估算方式计算其散热量。C)因为车间内的工艺设备配有工艺冷冻水系统，工艺冷冻水会带走部分设备散热量，因此冷负荷计算时，根据冷冻水的流量及温差，将冷冻水带走的设备散热量进行了部分扣除。考虑到安全系数的原因，仅扣除了70%的工艺冷冻水带走的热量。D）应业主要求，冷负荷在软件计算值的基础上附加20%的余量，当将来在各车间内增加工艺设备时，具有一定的适应性。

3. 冷冻水系统：

根据负荷计算的结果，选择了两台300TR的螺杆式冷水机组。冷冻水系统也从多方面考虑了节能措施。A）冷冻水采用一次泵变流量系统。常规的一次泵系统，末端负荷变小时，多余部分的水量通过压差旁通方式流入冷冻机的回水总管，水流量恒定，水泵定频运行。当采用该系统时，末端负荷变小时，经过冷冻机的水流量也同时减小，水泵变频运行，节省水泵能耗。为保护冷冻机，设定冷冻机的变水流量范围为50%~100%。当末端所需冷冻水流量低于50%时，采用旁通方式保证通过冷冻机的流量不低于50%。在冷冻机的冷却水系统设计时，冷却水泵也考虑了变频措施，其变化频率与冷冻水泵相同。B）冷冻机房的位置基本上接近厂房的中间区域，接近负荷中心。空调机房一共有两个，且位于冷冻机房左右两侧相邻，左侧空调机房有两台AHU和一台热回收新风机组，右侧空调机房设置三台AHU和一台热回收新风机组。如此布置，缩短了冷热水管道的长度，所选择的冷冻水泵扬程仅为25m。为设计者所设计项目中水泵扬程最低的一个项目。C）因为该项目为扩建工程，老厂房的冷冻机房内设计了两台700TR的水冷离心式冷水机组，离心式冷冻机的COP高于螺杆式冷冻机。因此在冬季冷负荷较少时，若扩建项目的冷冻机运行时，其冷冻机处于部分负荷运行，其制冷效率降低。因此该项目将扩建区域的冷冻水系统与原有车间的冷冻水系统连接起来，并用阀门（电动控制）隔断。夏季时，电动阀门将两个冷冻水系统隔离开，各自的冷冻机为各自的空调区域服务。过渡季和冬季时，电动阀门打开，新建冷冻机房内的冷冻机停止运行，扩建区域的空调冷冻水完全由COP高的离心式冷冻机提供，从而达到节能的目的。D）本项目设计有工艺冷冻水系统，其供水温度为7~10℃左右。根据工艺专业提供的工艺冷冻水流量，所选择的工艺冷冻机也恰好为300TR。工艺工程师认为，工艺冷冻水系统非常重要，要求设置备用的工艺冷冻机。经咨询空调的温湿度要求在短时间无法满足的情况下，对工艺生产并无太大的影响。因此，设计时，考虑将其中一台空调用冷冻机作为工艺冷冻机的备用冷冻机。这样考虑带来的好处是，少设置一台冷冻机，减少了冷冻机房面积，节约了初投资。系统图见下图：

4. 空调系统：

在空调处理机组的设置方式上也采用了节能措施。A）设置MAU+AHU的空气处理方式。该车间需要满足GMP要求，洁净室的换气次数为15ACPH，其他车间的换气次数需要达到12ACPH。为满足室内的温湿度要求，传统的方式是采用冷热抵消的方式。该项目一共有5个车间，除混合间室内负荷较大，再热量较小。其他车间因室内负荷相对较小，送风温差小，若采用冷热抵消的方式，再热量很大，冷负荷增大，形成巨大的能源浪费。考虑到该项目的湿度要求为45%~60%，相对湿度允许的波动范围较大，因此该方案，采用MAU+AHU的空调处理方式。夏季新风机组将室外新风处理到（15℃，95%）的状态，然后处理好的新风进入主空调箱，由主空调箱来承担各车间的室内负荷。这样的处理方式，避免了冷热抵消，节约了大量的能源。B）采用板式热交换器进行能量回收。该车间有大量的排风，排风的来源有两处。该项目中有一个清洗间，清洗过程中采用蒸汽，形成巨大的湿负荷。为满足22±1℃，45%~60%的要求，设计该房间时考虑采用全新风空调方式，因此清洗间100%进行排风。为保证洁净室的正压，需补充新风，新风从洁净室渗透至其他车间，而这些车间均处于内区，无窗户，只有少量的门。补充的新风无法完全渗透出去，需要进行排风。整个项目的新风量为42200CMH，排风量为34000CMH。根据设备供应商提供的技术参数，采取能量回收后，夏季回收的能量约为105kw，冬季回收的能量约为140kw。C）空调箱送风机变频控制。因各车间要求必须保证换气次数，当过滤器及风管内积尘时，系统阻力逐渐变大，若采用定风量风机，则AHU的送风量在初始阶段，送风量会大于要求的换气次数，从而不利于节能。因此AHU采用了变频风机，当过滤器阻力逐渐增大时，提高风机转速，满足车间的换气次数。风机频率通过AHU出口风管上静压来控制。

5. 变配电室通风系统：

变配电室设备散热量70kw，从节能角度考虑，设置了机械通风+空调的处理方式。AHU的功能段为回风段，初效过滤段，表冷段，新风段，双速风机段。新风段置于表冷段后是为了防止冬季新风冻坏冷盘管。夏季时，关闭新风阀，全开回风阀，冷盘管通水对变配电室冷却降温；过渡季与冬季时，回风阀关闭，新风阀全开。双速风机根据回风温度进行自动切换转速，双速风机的控制策略详见下图：

采用该方式，在过渡季及冬季利用室外新风进行冷却，节约能耗。

6. 结术语：

该项目于2009年4月份竣工，空调系统经过上海黄梅天和夏季的考验，从现场反馈的情况看，各车间的温湿度在设计范围内。该项目采用了多种节能措施，如冷冻机变水流量，排风热回收等，虽然初投资增加，但得益于业主的高度节能意识，使得项目的设计过程中采用了大量的节能方案。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。