無菌車間無菌實(shí)驗(yàn)室如何節(jié)能一、 低斷面風(fēng)速設(shè)計(jì)
斷面風(fēng)速就是空氣處理部件中空氣經(jīng)過過濾器或者加熱/冷卻盤管的速度。
大部分工程師根據(jù)“經(jīng)驗(yàn)”把空氣處理器設(shè)計(jì)成500英寸/分鐘。這樣的設(shè)計(jì)雖然節(jié)省時(shí)間，但是卻增加了運(yùn)作費(fèi)用。在低斷面風(fēng)速設(shè)計(jì)中，使用更大的空氣處理器和更小的風(fēng)機(jī)，從而降低空氣的流速，降低能耗和設(shè)壽命成本。
壓降決定了風(fēng)機(jī)的能量損耗。由“平方定則”可知壓降與速度下降的平方成正比。如果斷面風(fēng)速降低20%，那么壓降將下降36%；如果斷面風(fēng)速降低50%，壓降將下降四分之三。根據(jù)“立方定則”，風(fēng)機(jī)能耗的變化與流量變化的立方成正比。如果空氣流量降低50%，風(fēng)機(jī)能耗將下降88%。
因此，較大尺寸的空氣處理器、較大的過濾器和盤管面積消耗較少的風(fēng)機(jī)能量，可以使用比較小的風(fēng)機(jī)和馬達(dá)。小風(fēng)機(jī)給空氣添加的熱量比較少，降低了冷卻的難度。厚度小的盤管更容易清洗、工作效率更高，所以冷凍水的溫度可以更高。過濾器在低斷面風(fēng)速情況下，工作效果更好、壽命更長(zhǎng)。
設(shè)計(jì)減少了空氣和水的壓降，減小了冷卻盤管的帶水量。流線型設(shè)計(jì)，幾乎沒有尖角，從而使壓降減少10%到15%。
設(shè)計(jì)也可以把壓降降低四分。目標(biāo)是使能量損耗降低至少25%，減小變速風(fēng)機(jī)的大小。*優(yōu)的斷面風(fēng)速范圍是250-450英尺/分鐘，具體取決于使用情況和能量消耗。
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二、換氣次數(shù)
無塵車間維持一定的空氣流量來保持清潔度和顆粒數(shù)。流量根據(jù)每小時(shí)的換氣次數(shù)來確定，同時(shí)這也決定了風(fēng)機(jī)尺寸、建筑構(gòu)型和能量消耗。在保持潔凈度的前提條件下，空氣流速的降低可以降低建造及能耗成本。換氣次數(shù)降低20%就可以使風(fēng)機(jī)的尺寸降低50%。空氣潔凈度比節(jié)約能耗更重要，但是*新的研究成果已經(jīng)有降低潔凈成本的記載了。
關(guān)于*佳換氣次數(shù)還沒有達(dá)成共識(shí)。許多原則都已過時(shí)，是建立在老觀念上，采用低效的空氣過濾器。顯示，ISO第5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室推薦的換氣次數(shù)變化范圍是從250到700以上。
美國(guó)的一所國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在確定ISO第5級(jí)無塵車間的標(biāo)準(zhǔn)。研究顯示，實(shí)際換氣次數(shù)范圍是90到250――比操作規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)低很多，而且不會(huì)影響生產(chǎn)和潔凈度。因此建議ISO第5級(jí)潔凈室的換氣次數(shù)大約是200，保守的上限是300。
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三、馬達(dá)效率
馬達(dá)消耗了潔凈室的大部分電能。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的馬達(dá)每月消耗大量的電力。 適當(dāng)?shù)靥岣咝省⑦m當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)尺寸，在翻新后，經(jīng)濟(jì)效果多半是不錯(cuò)的。效率增加幾個(gè)百分點(diǎn)，利潤(rùn)就可增加。
使用優(yōu)質(zhì)高效的馬達(dá)，不一定會(huì)花費(fèi)太多。高效率意味著*小，在改變馬達(dá)的尺寸之前先盡量減小負(fù)荷。在輸出量變化時(shí)，利用變速驅(qū)動(dòng)可以提高操作效率。
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四、變速驅(qū)動(dòng)的冷凍機(jī)
變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)能節(jié)省大量的能量和金錢。許多無塵車間的設(shè)計(jì)人員和操作人員認(rèn)為，沒有必要使用變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)，因?yàn)樨?fù)荷通常是恒定的，多級(jí)冷凍機(jī)機(jī)組通?？刂茷楦哓?fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。但是負(fù)荷恒定的冷凍機(jī)通常工作在滿負(fù)荷以下。變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)通常工作在全負(fù)荷的90%-95%以節(jié)省能量。一臺(tái)1000噸的冷凍機(jī)穩(wěn)定工作在滿負(fù)荷的70%，如果使用了變速驅(qū)動(dòng)，每年就可節(jié)省兩萬到三萬美元。根據(jù)生產(chǎn)商的數(shù)據(jù)，電能的價(jià)格是0.05美元/千瓦時(shí)，這樣大約一年就可以回收成本。
多級(jí)冷凍機(jī)冷水式機(jī)組很少高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。通常情況下，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷通常不是正好匹配機(jī)組的能級(jí)變化。許多操作人員運(yùn)行額外的冷凍機(jī)以求可靠，一旦某個(gè)冷凍機(jī)發(fā)生故障，其它的冷凍機(jī)可以立刻補(bǔ)充，接替其全部負(fù)荷，因此冷水式機(jī)組經(jīng)常是讓冷凍機(jī)在制冷能力的60%到80%運(yùn)轉(zhuǎn)。
在購買新冷凍機(jī)的時(shí)候，購買變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)是劃算的。用變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)可降低能耗，同時(shí)讓其他冷凍機(jī)可靠性運(yùn)行。有許多的研究和實(shí)驗(yàn)證明，變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)的效果是很好的。二十多年來，變速驅(qū)動(dòng)冷凍機(jī)制造廠商制造出更可靠性的產(chǎn)品，用在新建的和升級(jí)的潔凈工廠里面。
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五、雙溫度冷凍循環(huán)
冷凍系統(tǒng)通常設(shè)計(jì)成可以承受負(fù)荷，不管負(fù)荷發(fā)生得是否頻繁。流程中處于冷凍循環(huán)的冷凍水溫度，是由所有負(fù)荷中只占一小部分的熱負(fù)荷來確定，這只是許多情況中的一兩種。這會(huì)造成冷凍能力過剩，在負(fù)荷不足的情況下效率低下。當(dāng)供給的冷凍水的溫度較低時(shí)，冷凍機(jī)的工作效率也會(huì)很低。平均來說，冷凍水的供給溫度每增加一華氏度，冷凍器效率就提高一個(gè)百分點(diǎn)以上。如果劃分負(fù)荷，提供兩個(gè)不同溫度的冷凍水，那么工作效率將會(huì)更高。
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