潔淨室節能的（de）十種技（jì）巧

一（yī）、低斷麵風速設計
斷麵風速就是空氣處理部件中空氣經過過濾器或者加（jiā）熱/冷卻盤管的速度。低斷麵風速（LFV）設計使用更大的空氣處理（lǐ）器和較（jiào）小的風機，從而降低空氣的流速，降低能耗和（hé）設備（bèi）壽命成本。大部（bù）分工程師根據“經驗”把空氣處理器設計成500英寸/分鍾。這樣的（de）設計雖然節省時間，但是卻增加了運作費用。在低斷麵（miàn）風速（LFV）設計中，使用更（gèng）大的空氣處理器和更小的風（fēng）機，從而降（jiàng）低（dī）空氣的流速，降（jiàng）低能耗和設壽命成本。
壓降決定了風機的能量損耗。由“平方定（dìng）則”可知壓降與速度下降的平方成正比（bǐ）。如果斷（duàn）麵風速降低20%，那麽壓降將下降36%；如果斷麵風速降（jiàng）低50%，壓降將下降四分之三。根據“立（lì）方定（dìng）則”，風機能耗的變化與流量變（biàn）化的立（lì）方成正比。如果空氣流（liú）量降低50%，風（fēng）機能耗將下降88%。因（yīn）此，較（jiào）大（dà）尺寸的空氣處（chù）理器、較大的過濾器和盤管（guǎn）麵積消耗較少的風機能量，可（kě）以使用比較小的風（fēng）機（jī）和馬達。小風機給空氣添加的熱量比較少，降低了冷卻（què）的難度。厚度小的盤管更容易清洗、工作（zuò）效率（lǜ）更（gèng）高，所以（yǐ）冷凍水的溫度可以（yǐ）更高。過濾（lǜ）器在低（dī）斷麵風速情況下，工作效果更好、壽命更長。
LFV設計（jì）減少了空氣和水的壓（yā）降，減小（xiǎo）了冷卻盤管的帶水量。流線型設（shè）計，幾乎沒有尖角，從而使壓降（jiàng）減少（shǎo）10%到15%。LFV設計也可以把壓降降低四分之一。目標（biāo）是使能（néng）量損耗降低至少25%，減小變速（sù）風機的大小。合適的斷麵風速範圍是250-450英尺/分鍾，具（jù）體取決於使用情況和能量（liàng）消（xiāo）耗（hào）。
二、換氣次數
潔淨室維持一定的空氣流量來保持清潔度和顆粒數。流量根據每小時的換氣次（cì）數來確定，同時這也決定了風機尺寸、建築構型和能量消（xiāo）耗。在保持潔淨度的前提條件下，空氣（qì）流速（sù）的（de）降低可以降（jiàng）低建造及能耗成本。換氣次數降低20%就可以使風機的尺寸（cùn）降（jiàng）低50%。
關於換（huàn）氣次數還沒有達成共識。許多原則都已（yǐ）過時，是（shì）建立在老觀念上，采用低（dī）效的空氣過濾器。調查顯示，ISO第5級標（biāo）準的（de）潔淨室推薦的換氣次數變化（huà）範圍是從250到700以上。美國的一所國家實驗室正在（zài）確定ISO第5級潔淨室的標準。研究顯示，實際換氣次數範圍是90到（dào）250――比操作規程（chéng）標準低很多，而且不（bú）會影響生產（chǎn）和潔淨度。因（yīn）此建議ISO第5級潔淨室的換氣次數大約是200，保守的上限是300。
三、馬達效率
馬達消耗了潔淨室的大部（bù）分電能。連（lián）續運轉的馬達每月消耗大量的（de）電（diàn）力。適當地提率、適當地調節尺寸，在翻新後，經濟效（xiào）果多半是不錯的。效率增加幾個百分點，利潤就可增（zēng）加。使用（yòng）的馬達（dá），不一定會（huì）花費太多。率意味著較小，在改變馬達的尺寸（cùn）之前先盡量減小（xiǎo）負荷。在輸出量變化時，利用（yòng）變速（sù）驅動（VSD）可以提高操作效率。
四、變速驅（qū）動的冷凍機
變速（sù）驅動冷凍機能節（jiē）省大量的（de）能量和（hé）金錢（qián）。許多潔（jié）淨室的（de）設計人（rén）員和操作人員認為，沒有必要使用（yòng）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荷運轉（zhuǎn）。但是（shì）負荷恒定的冷凍機（jī）通常工作在（zài）滿負荷以下。變速驅動冷凍機通常工作（zuò）在全負荷的（de）90%-95%以節省能量。一台1000噸的冷凍機穩定工（gōng）作在滿負荷（hé）的70%，如果使用了變速驅動，每年就可節（jiē）省兩萬到三萬美（měi）元。根據生產商的數據，電（diàn）能的價格是0.05美元（yuán）/千瓦時，這樣大（dà）約一年就可以回收（shōu）成本。
多級冷凍（dòng）機冷水式機組很少高負荷運轉。通常情況下，現場負荷通常不是正好匹配機組的能級變化。許多（duō）操（cāo）作人員運行額外（wài）的冷凍機以求可靠（kào），一旦某個冷凍機發生故障（zhàng），其它的冷凍機可以立刻補充（chōng），接（jiē）替其全部負荷，因此冷水式機組經常是讓冷凍機在製冷能（néng）力的60%到80%運轉。
在購買新冷凍機的時候，購（gòu）買變速驅動冷凍機（jī）是劃算的。用變速驅動冷凍機可降低（dī）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（guǒ）是很好的。二十多年來，變速驅動冷凍機製造廠商製造出更可靠性的產品，用在新建的（de）和升級的潔淨工廠裏麵。
五、雙溫（wēn）度冷凍循環
流程中處於冷凍循環的冷凍水溫度（dù），是由所有負荷中隻占一小部分的（de）熱負荷來確定，這隻（zhī）是許多情況中的一兩種。這會造成冷凍能力（lì）過剩，在負荷不足的情況下效率低下。當供給的冷凍水的溫度（dù）較低時，冷凍機的工作效率也會很低。平均來（lái）說，冷凍水的供給溫度每增加（jiā）一華氏度，冷凍器效率就提高一個（gè）百分點以上。如果劃分負荷，提供兩個不（bú）同溫度的冷凍水，那麽工作效率（lǜ）將會更高。設計人員可以使用並聯循環管路，將他（tā）們成兩個子係統，這樣可以在需要較大（dà）冷量的時候，冷凍機（jī）可以工作在相對不很苛刻的條（tiáo）件下。用冷凍機進行中等溫度的循（xún）環（huán）（例如55℉到65℉），它的運作是針（zhēn）對冷凍水（shuǐ）的溫度進行（háng）優化的，可以滿足工廠的大部分需要。另一個（gè）較小的冷凍機提供溫度較低的循環（例（lì）如：39℉到43℉），可以滿足（zú）負荷中要求苛刻的部分。這個方案可以迅速增（zēng）加整個冷凍機機組的效率提高百分（fèn）之二十五或更多（duō）。對於相同容量的冷凍機，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（dù）來提高冷凍機（jī）效率。所有的（de）冷卻塔都應該並聯工作，在表麵積增加的情況下蒸發冷，效（xiào）果（guǒ）卻很好。從冷凍機中每輸出一噸冷凍（dòng）水，一（yī）般的冷卻塔（tǎ）需要100瓦的能量。效率提高可高達十倍，例如采用更（gèng）為接近入（rù）口、出口溫差、更有效（xiào）的氣流設計（jì）、的配（pèi）有變速驅動馬達的（de）風機、減少高度以限製泵的揚（yáng）程以及增加填充麵（miàn）積（選擇大尺寸的塔）等。不同的（de）外界空氣的濕溫度和（hé）冷卻水（shuǐ）的供給溫度，這個溫差有所不同，應該控製在3℉到5℉之間。所有的冷卻塔都應該並聯工作，在表麵積增加的情況下蒸發冷卻達到（dào）較好的效（xiào）果。
許多任務廠使用多級塔，它們使用單速或雙速的（de）風機，並且把塔分成不同的階段。一個塔全速運轉直到負荷超過它的承受能力，然後另一個塔開啟，它工作在較低（dī）或較高的功率狀態。這個方案可以導致冷卻塔負荷出（chū）現較大的、不斷遞增的變化，頻繁地（dì）低於或者超過要求的額定值，從而出（chū）現（xiàn）鋸齒狀的能耗狀況，降低冷凍機的效率。因而所有的冷卻塔都應該並行工作，在表麵積增加的情況下蒸發冷（lěng）卻達（dá）到較好（hǎo）的效果。如果更多的塔在低速狀態下工（gōng）作（zuò），使用變速驅（qū）動調節風機的（de）速度，隨負載變化而調整（zhěng），根據“立（lì）方定律”，在較低的速度下風機可以節省能量。工廠（chǎng）通常采用專門一個冷卻塔為每一個冷凍機供應（yīng）冷凝水。這（zhè）種構（gòu）想不允許冷凍機利用冷（lěng）卻（què）塔並行運（yùn）作。隻（zhī）有為冷凝水係統加上普通的集管才允許冷卻塔並行運行，不（bú）考慮冷卻要求。
七、自由冷卻
使用外麵的空（kōng）氣進行（háng）冷卻是（shì）經濟的（de），在商業大樓得到廣泛采用。另外（wài）一種“自由冷卻”方案適用於需要恒定的冷凍水以及風機（jī）盤管的係統，比如潔淨室。自由（yóu）冷卻技術直接利（lì）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（huò）取代冷凍（dòng）機的使（shǐ）用。根據（jù）天氣（qì）的變化，使用（yòng）自由冷卻係統可以把冷卻係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熱交換（huàn），可以使自由冷卻技術利用外麵（miàn）溫度較高的大氣，要比用在二級或者三級熱交換係統進行熱交換（huàn）的時間長出若幹個（gè）小時。由板式熱交換器分隔開來（lái）的冷卻水（shuǐ）和冷凝水之間（jiān）的（de）溫差很接近（比如隻有2℉）。當溫度（dù）和濕度相當低時，冷卻塔可以獨立運行，無需風（fēng）機。根（gēn）據溫濕圖，很多地方每（měi）年有很多的時間都可以進行自由冷卻。
八、熱（rè）量回（huí）收
許多任（rèn）務廠都要消耗大量的能量來製熱，同時又消耗更多的能量從工藝過程中移除“廢”熱，卻沒有把這兩個過程結合起來。回收的熱量（liàng）可以（yǐ）用來預熱新風，送風再熱（rè），以及其它用途。AHU預熱盤管可以用廢水預熱外來的空氣（在炎熱的天氣下也可預冷）。再熱盤管可以從空氣壓縮（suō）機或者冷凍機的冷凝器回（huí）水中回收廢熱，同時節省了冷凍機能量和鍋爐燃（rán）料。熱交換器可以使不能混合或者直接接觸的（de）不同介質進行熱量（liàng）交換。
九、變頻（pín）泵
過去配備變頻驅動的設備經常出現故障，而且控製複雜，所（suǒ）以很多工程（chéng）師和管理人員不願意使用（yòng）變頻（pín）驅動。可靠性（xìng）比節能更重要，而老的變（biàn）頻驅動可（kě）靠性差。近十年中，變頻驅動可靠性提高了，價格降低了。許多關（guān）鍵係統現在都在使用（yòng）變頻驅動。在潔淨室中的（de）許多係統和各類的（de）泵上使用變頻（pín）驅動是安（ān）全和劃算的。實際上，可以證明考慮投（tóu）資回收率卻不使用（yòng）變頻驅動是不負責任的，因為其投資回收期不滿一年。冷凍水和冷凝水的泵係統流量變化較大，冷凍水和冷凝水係統有較小流量要求，基本上（shàng）在50%到（dào）75%之間。根據“立方定則”，流量減少很小，就會產生可觀的能量節約。流量減少20%，就會產生幾乎50%的泵功率下降。大（dà）多（duō）數已知的冷凍水係統使用一級泵定流量/二級泵變流量設計，二級泵采用變頻驅動。使（shǐ）用變頻驅動時，所有冷凍水要使用雙（shuāng）道通閥，否則就失（shī）去使用（yòng）變頻泵的意義了。新建工廠時，使用變流量一級泵係統，不再需要（yào）二級泵，節（jiē）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源。這項技術被冷凍機（jī）供應商和各種專業協會所廣泛宣揚，例如ASHRAE。
十、離心式壓縮機
空氣壓縮（suō）機的改進（jìn）節約了大（dà）量能（néng）源。離心式壓縮機（jī）是無油的，比螺杆式壓縮機的效率高（gāo）很多。但是離心式壓縮機不能空轉,即低負荷工況對離心機（jī）運行（háng）是極為不利的（>30%），這使得他們在負載低的情況下效率很低。有效和經濟的辦法是離心式和螺杆式壓縮機兩者結合使用。選用離心機組滿足基本負荷，再用小（xiǎo）一些的螺（luó）杆式機組滿足峰值負荷。壓（yā）縮機組應該配有熱回收係統。另（lìng）一種方案是（shì）整個現（xiàn）場用的離心式壓縮機（jī）作為一個（gè）大的壓縮空氣（qì）裝置，外（wài）加大的儲氣罐和（hé）連接管道作（zuò）為緩衝器。這（zhè）樣可以（yǐ）保證整個工廠維持一個恒定載荷，減輕加載與卸載對設備的（de）損耗（hào），並且降低能量浪費。