探（tàn）討節能潔淨室的設計方式（shì）

一、低斷麵風速設計
斷麵風速（sù）就是空氣處理部件中空氣經過過濾器或者加熱/冷卻盤管的速度。大部分工（gōng）程師根據“經驗”把空氣處理器設（shè）計成500英寸/分鍾。這樣的設計雖然節省時間，但是卻增加了運作費用。在低斷麵風（fēng）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（qì）的（de）流速（sù），降（jiàng）低能耗和設壽命成本。 壓（yā）降決定了風（fēng）機的能量損耗。由“平方定（dìng）則”可（kě）知壓降與速度下降（jiàng）的平方（fāng）成正比。如果斷麵風速降低20%，那麽壓降將下降36%；如果斷麵風速降低（dī）50%，壓降將下降四分之三。根據（jù）“立方定（dìng）則（zé）”，風機能耗的變化與流（liú）量變化的立方成正比。如果（guǒ）空氣流（liú）量降（jiàng）低（dī）50%，風機（jī）能耗將下降88%。
因此，較大尺寸的空氣處（chù）理器（qì）、較大的過濾器和盤管麵積消耗較少的風機能量，可以使用（yòng）比較小的風機和馬達。潔淨室小風機給空氣添加的熱量比較（jiào）少，降低了冷卻的難（nán）度。厚度小（xiǎo）的（de）盤管更容易清洗（xǐ）、工作效率更高，所以冷凍水的溫度可以更高。過濾器在低斷麵風速情（qíng）況下，工作效果更好、壽命更長。 LFV設計減少了空氣和水的壓降，減小了冷卻盤管的（de）帶水量。流線型設計，幾乎沒有尖角，從而（ér）使壓降減少10%到15%。 LFV設計也可以把壓降降低四（sì）分之一。目標是使能量損耗降低至少25%，減小變速風（fēng）機的大小。*的斷麵風速範圍是250-450英尺/分（fèn）鍾（zhōng），具體取決於使用情況和能量消耗（hào）。
二、換氣次數
潔淨室（shì）維持（chí）一定的空氣流量來保持清潔度和顆（kē）粒數。流量根據（jù）每小時的換氣次（cì）數來確定，同時這也（yě）決定了風機尺（chǐ）寸、建築構型和能量消耗（hào）。在保持潔（jié）淨度的前提條件下，空氣流速的降低（dī）可以（yǐ）降低建造及能耗成本。換氣（qì）次數降低20%就可（kě）以使風機的尺寸降低50%。空氣潔淨度比節約能耗更重要（yào），但是的研究成果已經有降低潔淨成本的記載了。關（guān）於*換氣次數還沒有達成共識。許多原則都已過時，是建立在老觀（guān）念上，采用低效的空氣過濾器。調查顯示，ISO第5級標準的潔淨室推薦的換氣次數變化範圍是從250到700以上。美國的一所國家實驗室（shì）正（zhèng）在確定ISO第5級潔淨室的（de）標準。研究顯示，實際換氣次（cì）數範圍是90到250――比操作規程標準低很多，而且不（bú）會影響生產和潔淨度。因此建議ISO第（dì）5級潔淨室的（de）換氣次數（shù）大約是200，保（bǎo）守的上限是（shì）300。
三、馬達效率
馬達消（xiāo）耗了（le）潔淨室的大部分電能。連續運轉的馬達每月消耗大（dà）量的電（diàn）力。潔淨（jìng）室適當地提（tí）率、適當地調節尺寸，在翻新後，經濟效果多半是不錯的。效率增加幾個百分點，利潤就可增加。 使用的（de）馬達，不一定會花費太多。率意味著zui小，在（zài）改（gǎi）變馬達的尺寸之前先盡量減小（xiǎo）負荷（hé）。在輸出量變（biàn）化時，利用（yòng）變速（sù）驅動（VSD）可以提高操作效率（lǜ）。
四、變速驅動的冷凍機
變速驅（qū）動冷凍機能節省大量的能量（liàng）和金錢。許多潔淨（jìng）室的設計人員和操作（zuò）人員認為，沒有必要使用變（biàn）速驅動冷凍機，因為負荷通常是恒定的，多級冷凍機機組通常控製為高負（fù）荷運轉。但是負荷恒定（dìng）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%以節省能量（liàng）。一台（tái）1000噸的冷凍機穩定工（gōng）作在滿負荷的70%，如果使（shǐ）用了變速驅動，每年就（jiù）可（kě）節省兩萬（wàn）到三萬美元。根據生產商的數據，電能的價格是0.05美元/千瓦時，這樣大約一年就可（kě）以回收（shōu）成本。多級冷凍（dòng）機冷水式機組很少高負荷運轉。通（tōng）常情況下，現場負荷通常不是（shì）正好（hǎo）匹配機（jī）組（zǔ）的能級變化。許多操作人員運行額外的冷凍機以求可靠，一旦某個冷凍機發生故障，其它的冷凍機可以立刻補充，接替（tì）其全部負荷，因此冷（lěng）水式機組經常是讓冷凍機在製（zhì）冷能力的60%到80%運轉。在購買新冷凍機的時候，購買變速驅動冷凍機是劃算（suàn）的。用變速驅動（dòng）冷凍機可降低能耗，同時讓其他冷凍機可靠性運行。有許多的研究和實驗證明，變速驅動冷凍機的效果是很好（hǎo）的。二十多來（lái），變速驅動冷凍機製造廠（chǎng）商製造出更可靠性的產（chǎn）品，用在新建的和升級（jí）的潔淨工廠裏麵（miàn）。
五、雙溫度冷凍循環
無塵室冷凍係統通常設計成可（kě）以承（chéng）受zui大（dà）負荷，不管zui大負荷發生得是否頻繁。流程中處於冷（lěng）凍循環的冷凍水溫度，是由所有負荷中隻占一小部分的熱負（fù）荷來確定，這隻是許多情況中的一兩種。這會造成冷凍能力過（guò）剩，在負荷不足的（de）情況下效率低下。當供給的冷凍水的溫度較低（dī）時，冷（lěng）凍機的工作效率也會很低。平均（jun1）來說，冷凍水的（de）供給溫度每（měi）增加一華氏度，冷凍器（qì）效率就提高一個百分點以上。如果劃（huá）分負（fù）荷（hé），提供兩個不同溫度的冷凍水，那麽工作效率將會更高。設（shè）計人員（yuán）可以使用並聯循環管（guǎn）路，將他們成兩個子係統，這樣可以在需要zui大冷量的時候，冷凍機可以工作（zuò）在相對不很苛刻的（de）條件下。用冷凍機進行中（zhōng）等溫度的循環（例如（rú）55oF到65oF），它的運作是（shì）針對冷凍水的溫度（dù）進（jìn）行優化的（de），可以滿足工廠的（de）大部分需要。另一個較小（xiǎo）的冷凍機提供溫度較低的循環（例如：39oF到43oF），可以滿足（zú）負荷中要求苛刻的部分。這個方案可以迅速（sù）增加整個冷凍機機組的效率（lǜ）提高百分之二十五（wǔ）或更多（duō）。對於相同容量的冷（lěng）凍（dòng）機，高溫工作要比低溫工作花費小得多。
六、冷卻塔的優化
冷卻塔通過降低冷凝水的供給溫度來提高冷（lěng）凍機效率。從冷凍機中每輸出一噸（dūn）冷凍水，一般的冷卻塔需要（yào）100瓦的（de）能量。效率提高可高達十倍，例如采用更為接近入口、出（chū）口溫差、更有效的氣流設計、的配有變速驅動馬達的風機、減少高度以限製泵的揚程（chéng）以及增加填充麵積（選擇大尺寸的（de）塔）等。不同的外界空（kōng）氣的濕溫度和（hé）冷卻水供給溫度，這（zhè）個溫差有所不同（tóng），應該控製在3oF到5oF之間。所有的（de）冷卻塔都應該並聯工作，在（zài）表麵積增加的情況（kuàng）下蒸發冷卻達到*。許多任務廠使用多級塔，它們使用單速或雙（shuāng）速的風機，並且把塔分成（chéng）不（bú）同的階段。一個塔全速運轉直到負荷超（chāo）過它的承受能力，然後另一個塔開（kāi）啟，它工作在較低或較高的功率（lǜ）狀態。這個方案可以導致冷卻塔負荷出現較大的、不斷遞增的變化，頻繁地低於或者超過要求的額定值，從而出現鋸齒（chǐ）狀的能耗狀況（kuàng），降低冷凍機的效（xiào）率。因而所有的冷（lěng）卻塔都應該並行工作，在表麵積增加的情況（kuàng）下蒸發冷卻達到*。如果更多（duō）的塔在低速狀態下工作，使用變速驅動調節風機的速度，隨負載變（biàn）化而調整，根據“立方定律”，在較低的速度下風機可以（yǐ）節省能量。工廠通常采用專門一個冷卻塔為每一個冷凍（dòng）機供應冷凝水。這種（zhǒng）構想不允許冷凍機利用冷卻塔並行運作。隻有為冷凝水係統加上普通的（de）集管（guǎn）才允（yǔn）許冷卻塔（tǎ）並行運行，不考慮冷卻要求（qiú）。
七、自由冷卻
使用外麵的空氣進行冷卻是經濟的，在商業大樓（lóu）得到廣泛采（cǎi）用。另（lìng）外一種 “自由冷卻”方案適用於需要（yào）恒定的冷凍（dòng）水以及（jí）風機盤（pán）管的係統，比如潔淨室。自由冷卻技術直接利用處在低溫或低濕度環境中的冷卻塔製造冷凍水（shuǐ），減少或取代冷凍機的使用。根據天氣的變化，使用自由冷卻係統可以把冷卻係（xì）統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（háng）熱交（jiāo）換，可以使自由冷卻技術利用外（wài）麵溫度較高的大氣，要比用在二級或者三（sān）級熱交換係統進行熱交（jiāo）換的時間長出（chū）若幹個（gè）小時。由板（bǎn）式熱交換器分隔開來的冷卻水和冷凝水之間的溫差很接近（jìn）（比（bǐ）如隻有2oF）。當溫度（dù）和濕度相當低時，冷卻（què）塔可以獨立運行，無需風機。根據溫濕圖，潔淨室很多地方每年有很多的時（shí）間都可以進行自由冷卻。
八、熱量回收
許（xǔ）多任務廠都要消耗大量（liàng）的能量來製熱，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（guò）程結合起來。回收的熱（rè）量可以用來預熱新風，送（sòng）風再熱，以及其它（tā）用途。AHU預熱盤管可以用廢水預（yù）熱外來的空氣（在炎熱的天氣下也可預冷）。再熱盤（pán）管可（kě）以從空氣壓縮機或者冷（lěng）凍機的冷凝器回水（shuǐ）中回收廢熱，同時節省了冷凍機能量和鍋爐燃料。熱交換器（qì）可以使不能（néng）混合或者直接（jiē）接觸的不同介質進（jìn）行熱（rè）量交（jiāo）換。
九、無塵室變頻泵
過去配備（bèi）變頻驅動的設備經常出現故（gù）障，而且（qiě）控製複雜，所以很多工程（chéng）師和管理人員不願意使用變頻驅動。可靠性比節能（néng）更重要，而老的變頻驅動可靠（kào）性差。zui近十年中，變頻驅動可靠性提高了，價格降低了。許多關（guān）鍵係統現在（zài）都在使用變頻驅動。我們認為（wéi）在潔淨室中的許多係統和各類的泵上使（shǐ）用變頻驅動（dòng）是安全（quán）和劃算的。實際上，可以證（zhèng）明考慮投資回收率卻不使用變頻驅動是不負（fù）責（zé）任的，因為其投資回收期不滿一年。冷（lěng）凍水和冷凝水的泵係統流量（liàng）變化較大，冷凍水和冷凝水係統有zui小流量要求，基本上（shàng）在（zài）50%到75%之（zhī）間。根據“立方定則”，流量減少很小（xiǎo），就會產生可觀的能量節約。流量減少20%，就會（huì）產生幾乎50%的泵功率下降。大多數已知的冷凍水係統使（shǐ）用一級泵定流量/二級泵變流量設計，二級（jí）泵（bèng）采用變（biàn）頻驅動。使用變頻驅（qū）動（dòng）時（shí），所有冷凍水要（yào）使用雙道通閥，否則就（jiù）失（shī）去使用（yòng）變頻（pín）泵的意義了。新（xīn）建潔淨室工廠時，使用變流量一（yī）級泵係統，不再需要二級泵，節省了工程費用。運行適當，這套簡單可靠的係統可以通過冷凍機中的冷凍水流量變化而節約大量能（néng）源。這項技術被冷凍機供應商和各種專業（yè）協會所廣（guǎng）泛宣揚。
十、無塵室離心式（shì）壓縮機
空氣壓縮機的改進節（jiē）約了大量能源。離心式壓縮機是無油的，比螺杆（gǎn）式壓縮機的效率高很（hěn）多。但是離心式壓縮（suō）機不能空轉，這使得他們在負（fù）載低的情況下效率很低。zui有（yǒu）效和經濟的辦法是離心式（shì）和螺杆式（shì）壓縮機兩者結合使用。選用離心機組滿足基本負荷，再用小一些的螺杆式機組（zǔ）滿足峰值負荷。壓縮機組應該配有熱回收係統。另一（yī）種方案是整個現場用的離心式壓縮（suō）機作（zuò）為一個大的（de）壓縮空氣裝置，外加大的儲氣罐和連接管道作為緩衝器。這樣可以保證整個工廠維持一（yī）個恒定載荷，減輕加載與卸載對設備的損耗，並且（qiě）降低能量浪（làng）費。