制藥廠空調系統節能

能源消耗費用在生產成本中占有較大比例，節約能源是制藥企業共同的呼聲。空調系統的能耗占總能源消耗的50%左右，所以空調系統的節能是降低成本的切實可行辦法。本文針對潔凈室空調系統的冷熱源、水系統、空調機組及末端設備的設計與設備選型、電器自控系統的選用以及操作運行管理三方面提出合理的節能方法和措施。 

1.從設計與設備選型方面談節能 

1.1加強節能觀念教育，增強全員節能意識 

藥品是關系人類安全與健康的特殊產品，藥品的生產對空調系統有著極為嚴格的要求。因此制藥企業空調系統應具有以下特點：

（1）風量大，潔凈室的風量一般按照室內換氣次數來計算，通常要求達12～25次/h，甚至更高；

（2）風機的壓頭高，空氣經初、中、高三級過濾器過濾，風機的壓頭至少要求達到300 Pa；

（3）對溫、濕度的控制要求非常嚴格，所以空氣處理機組中至少要具備制冷、制熱、加濕、除濕等功能段，這些特點會導致空調的耗能大，管理人員要在初期投資時把節能降耗意識放在重要位置考慮，加強設計圖紙在節能方面的評審。提高管理人員素質，加強對空調操作員工的培訓。同時，應該從合理的設計方案、精心的施工安裝和科學的運行管理方面來考慮提高能源利用率。 

1.2加強設計圖紙在節能方面的評審 

制藥企業在對設計圖紙進行評審時常考慮的是工藝布局和GMP要求，而對節能方面的評審卻常常忽視。在潔凈空調工程的設計中，一般沒有較詳細的冷、熱負荷計算和節能技術措施方面說明，大多是用概算指標估算，且在估算過程中常對冷、熱負荷選用較大，使冷、熱源主機長期在低負荷與低效率狀態下運行，從而導致“大馬拉小車”的現象。同時，盲目追求高潔凈度來提高凈化級別也常在一些藥廠項目中存在，造成固定資產的投資增加，能源浪費。相反，有的藥廠投資人為節約初期投資而擅自降低設計要求，購置價格相對低廉的設備，如冷水機組、水泵和風機等，這些看似便宜的設備實際效率較低，常常把能源和資金白白消耗掉，使投資人得不償失，也會給企業在運行、維護、管理等方面帶來沉重的負擔。 

 因此，制藥企業中央空調設計時應按照GMP和生產的品種工藝要求合理設定凈化級別，從安全、適用、舒適、節能等方面選擇參數，進行仔細的空調冷熱負荷計算，把冷熱負荷作為選擇設備的主要依據，選擇性價比佳的設備。 

1.3設備的選型 

藥廠中央空調能耗一般包括三部分：

（1）空調冷熱源(冷水熱泵機組)；

（2）空調機組及末端設備；

（3）水和空氣輸送系統。在三部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的50％左右，是空調節能的主要方面。 

1.3.1空調冷熱源方案的選擇 

在空調系統的設計中，主張選用高能效冷熱源設備，但也反對盲目追求能效。實際采用時應結合中國當前經濟發展水平，采用系統綜合法來選用冷熱源設備。

如果均把各自消耗的能量折算成一次能源，則各類機而至，造成巨大的能源浪費，因此選擇能效高的熱回收型冷水機組是明智的。熱回收型冷水機組有并聯式冷凝器和串聯式冷凝器兩種，一體化并聯式冷凝器是指相對于冷媒而言為一個冷凝器，但從水側來看，有二組并聯的水盤管，其中一組盤管對應于常規機型的工作方式，為開式系統；而另一組為熱回收盤管，采用閉式循環。通過調節冷卻塔的散熱量，可同時降低熱回收水系統的出水溫度控制，同時確保機組在定流量與定冷凝壓力工況下穩定運行，這樣除濕所需的再熱量完全可由新型冷水機組提供。其應用于恒溫恒濕空調系統有較大的優越性，具有很高的綜合性能。 

1.3.3空調水系統設備選擇 

 選擇大小合適節能好的冷凍水泵和冷卻水泵是簡單、有效切實可行的節能方法，依據設計計算來分析管網和負荷特性，認真核對和計算空調水系統相關參數，并采取相應措施保證各環路水力的平衡，同時按設計的流量和壓力參數來確定水泵，積極推廣變頻調速水泵，以及冬、夏兩用雙速水泵等能效較好的節能型水泵。 

中央空調系統內一般都以水為介質，通過循環運行而實現熱量的傳遞，其中水質處理的好壞對能耗的變化極為敏感，影響較大。一次性投資應選用電子水處理儀可長期保證水質，其工作原理是水流不斷經過裝置所產生的低壓脈沖電場，水中雜質、多種電離子進行有序排列運動后，產生很好的除垢、排污效果，另外還有殺菌功能，主要針對空調特有的軍團菌有明顯效果，可以保證中央空調系統的空氣衛生質量。 

1.3.4冷卻塔選擇 

冷卻塔價值雖比較低，但在制冷系統中起著重要作用，不同廠家的產品能效比差別也很大。冷卻塔的大小型號要與制冷負荷匹配，并盡量選用風量大、冷卻效果好以及噪音低的冷卻塔。冷卻塔進出水溫差大可以大大降低冷水機組和水泵的負荷，可以有效的節能。

1.3.5空調處理機組和末端設備選擇 

空調處理機組至少包括新風段、回風段、混合段、初效段、表冷段、加熱加濕段、風機段、中效段、送風段，再經風管分配到末端高效過濾器，再將潔凈、溫濕度適宜的風送到各房間，因此，風機盤管和空調機組的節能在整個中央空調系統節能效能中也很重要。其中，初效、中效和高效過濾器應選擇風阻小、過濾效率高的濾材和產品；選用變頻風機，也可以在潔凈室不使用時，將機組的轉速變低，相當于值班風機的使用；表冷和換熱器盤管的材質一般選用傳熱效率高的薄壁銅管，采用高效率的親水翅片以提高系統設備的傳熱效率；選用保溫效果好的保溫材料等。這些都是切實可行的節能方法。  

2.從電器自控系統的選用談節能  

潔凈空調系統大風量的特點帶來了高能耗，由此各種節能技術在潔凈空調系統中得到廣泛的應用。一個設計合理和運行管理良好的自控系統既能保持良好的室內環境，還可以大幅度地節省運行費用，在較短的時間內收回自控系統的一次性投資。目前應用較廣的是中央空調變頻節能控制器和應用模糊控制理論與變頻技術相接合的智能化成套技術設備。 

2.1采用中央空調變頻節能控制器 

目前應用較廣的變頻器可以將風機轉速降低，減少功耗，取得良好的節能效果。一般隨著系統的運行，過濾器的阻力會變得越來越大，空調系統的風量將會減少，變頻器通過反饋信號將風機的轉速變大，就可以滿足系統風量的要求，對房間的正負壓保持有良好的調節作用。在回風處和冷凍水管道上增設溫度控制器也能使冷水機組壓縮機隨負荷大小自動調節變化。同時，通過空調變頻控制器自動跟蹤冷水機組能量變化，對水泵電機有效功率輸出進行精確地控制，當回風處溫度下降，控制器使冷水機組壓縮機隨負荷調小，水泵控制輸出頻率會自動下調，這樣可大大節約能源，又能滿足中央空調系統運行的要求，避免因電機的直接啟動而造成對電網的沖擊，可以大大延長系統中設備的使用壽命，還可以使室內的溫度變化更小，也減少了冷熱損失。 

2.2應用模糊控制理論與變頻技術相接合的智能化成套技術 

近年來隨著自動化控制技術的發展，在潔凈室空調已有選用了模糊控制理論與變頻技術相接合的智能化成套技術設備。它能根據中央空調的末端負荷的變化和空調主機的運行狀況自動對冷熱水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機等常規設備實施實時優化控制，使得系統水流量隨空調負荷同步變化，在保證使用要求前提下，達到降低電耗的目的。 該成套設備的核心技術是變流量控制器，通過各類傳感器建立的數據庫和已設計的模糊控制運行模型，運用模糊運算規則，最終達到智能模糊控制的目的。各個獨立的子系統，在各種變化的負荷條件下，變流量運行均能保證處于最佳節能工作狀態。中央空調采用了變流量控制裝置新技術后，除了有較可觀的節能效果外，由于應用了多參量模糊控制原理，對中央空調所有系統設備都列為控制對象，從而可以大范圍、全系統跟蹤，運行穩定安全可靠。  

3.從操作和運行的管理上談節能 

隨季節的變化環境溫度、濕度、空氣質量都會有相應的變化，潔凈空調系統的冷水機組所設定溫度、冷卻水與冷凍水溫度、壓力等參數應做相應變化，而新風量、回風量、排風量等參數也做相應調整；也隨生產品種、工藝、生產工序的不同，生產所需溫度、濕度可能有較大的變化。這些都需要及時調節。另外，關機不及時會造成能源的巨大浪費；下班前10 min關冷水機組，可以節省電能；空調系統的維護保養質量都與節能有很大關系。 

3.1操作上節能 

3.1.1冷卻水系統的操作 

當環境條件與負荷都已成為定值時，冷凝熱負荷也為定值。對整個制冷系統而言，盡量地提高冷卻塔風機的風量，增加進、出水溫差，降低冷水機組的負荷是節能的，所以可常規調整冷卻水的進出水流量，使進、出水溫差在5 ℃以上。但是，也應注意當冷卻水的進出水流量對進、出水溫差影響不大時應盡量降低冷卻水泵的負荷。 

3.1.2冷凍水系統的操作 

冷凍水系統操作時，應注意開機前關閉不運行機組的冷凍水進水閥，防止竄水和能源浪費，排盡冷凍水系統的空氣。一般可打開需運行機組蒸發器上的進出水閥，開啟相應的冷凍水泵，冷水機組工況規定冷水供回水溫差5 ℃。這也就規定了機組的冷凍水流量。在標準工況下，蒸發器上冷水供回水壓降應調定為49 kPa，避免出現大流量、小溫差的現象。 

3.1.3風機的操作 

在夏季室外空氣焓值大于室內空氣焓值，為了減輕冷凍水的降溫除濕負荷，在不影響空調控制范圍的前提下，將夏季一直開的冷凍水除濕、加熱升溫的空調設定點適當上調，夏季新風量和排風量開到最小；冬季室外空氣焓值小于室內空氣焓值，在空調許可的情況下將新風量和排風量開到適當；在過渡季節應該加大新風量運行，這不僅可縮短制冷機的運行時間，減少耗能量，同時可改善室內環境的空氣質量。   因此，空調系統設計時不僅要保證的最小新風，而且在過渡季節應能增加和開足新風門。在保證生產的條件下，合理利用自然能，從而減少空調能源消耗。舒適性空調則安裝溫控器，將環境溫度真正控制在26～28 ℃，以達到最大限度節能的目的。另外，晚上開值班風機時，應盡量關閉新風達到保溫保壓的目的，避免潔凈室結露而造成設備生銹。 

3.1.4其它

在滿足空調需求的前提下，盡量減少機組的運行時間，隨時掌握各用冷場合的具體情況，勤作巡查。注意各通往室外門窗關閉，防止漏冷氣和室外熱空氣的侵入，適時開/停有關冷水機組、冷凍水泵風柜及風機盤管等設備，實際上可降低機組的耗電量和末端設備的耗電量。 

3.2運行管理上的節能 

（1）空調系統與外界接觸面大，設備和管道的保溫對于節省能量消耗、降低運行費用也是相當重要的。如果保溫效果不好或在維修后保溫層修復不好，風管和水管會過多地消耗冷量，也會由于所供冷水溫度的過高溫升而導致空調系統在空氣的處理過程中因無法保證其機器露點，使空調房間相對濕度超標。對發熱房間和發熱設備應盡量排風，以減少能量的過多耗費。 

（2）定期對空調系統進行檢查清理。大氣中的塵埃、水分、細菌氧氣及某些有害酸性氣體不斷地由冷卻塔進入冷卻水系統中，冷凍系統雖然較為密閉，但水中溶解氧對冷凍管材也會產生腐蝕作用，空調設備日積月累將產生污垢、銹蝕、銹渣和微生物不斷繁殖所產生的生物污泥使管道堵塞，對制冷系統影響極大，也是空調能耗高的重要原因。因此，經常檢查、及時處理，保證冷卻水系統、冷凍水系統、冷凝器及蒸發器等設備內不結垢、無污物，以免影響冷凝器、蒸發器的熱交換效果，以減少能量的過多耗費。 

（3）定期清洗或更換空調箱中沉積大量灰塵的濾袋、過濾網等，沒有及時清洗濾袋會造成濾袋的老化，從而大粒徑的塵粒會穿過濾袋到達高效過濾器，縮短了過濾器的壽命，也無法保證潔凈度，使空調加倍費力。 

（4）減少系統運行的漏風量。在空調系統運行中漏風所造成的能量損失是很可觀的，一定要經常檢查、及時處理、加強維護管理，以減少能量損耗。在設計中應采用密閉性良好的門窗，應采用加設彈性良好、鑲接牢固嚴密、經久耐用的密封條產品是提高門窗氣密性的重要手段。當凈化空調系統風道內壁連接和彩鋼板圍護的結構不嚴密、潔凈室與技術夾層（吊頂）的密封措施不當或者空氣處理機組的漏風率過大時，都會造成能源浪費。這些問題解決得越好，運行費用就越低，節省的能源就越多。 

GMP要求對產塵量大的粉碎、秤量、配料、混合、制粒、壓片、包衣、灌裝等工序的空氣凈化系統應使用間歇性開停的局部排風或全排風設備，這樣帶來了各潔凈室之間氣壓、氣流方向的不穩定性，其對能源是一種大量浪費。目前，已有藥廠的排風采用袋式粗中效過濾除塵器將粉塵濾過，可以利用回風對熱能的再回收，實現熱能的二次利用，從而減少空調的能源消耗。 

4結束語 

 制藥企業空調系統在設計中選配節能的設備是空調節能關鍵，空調系統在低負荷時高效節能運行可以節約能源、降低運行費用。為構建節約型社會，作為管理和操作人員要加強空調節能理論、實際操作經驗和節能技術方面的學習和提高，讓節能成為每個人的自覺行動。