探究醫(yī)藥行業(yè)凈化空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)

高向榮

（蘭州生物制品研究所有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730046）

隨著我國醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的潔凈廠房，潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能已經(jīng)成為各個生產(chǎn)商降低生產(chǎn)成本、增大競爭優(yōu)勢的重要手段。因此，其空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能也就成為研究的熱點(diǎn)和關(guān)注的焦點(diǎn)問題。以我國目前的情況來看，對于凈化空調(diào)所消耗的能源主要依靠礦物燃燒，作為一個火力發(fā)電大國，每年都有大量的煤炭燃燒供熱供電。但是，礦物燃燒的過程中會產(chǎn)生大量有害氣體以及溫室效應(yīng)氣體加劇臭氧層的破壞，探究凈化空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)刻不容緩。凈廠房空調(diào)系統(tǒng)因其風(fēng)量大新風(fēng)負(fù)荷大阻力高等特點(diǎn)，能耗非常高，是一般空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)倍。因此，凈化空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)和運(yùn)行有較強(qiáng)的必要性和潛力。通過合理的新風(fēng)比例、合理的換氣次數(shù)、能量回收系統(tǒng)的應(yīng)用，同時，采用自控手段和加強(qiáng)管理，這些都能顯著降低系統(tǒng)的能耗水平。

1 凈化空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)研究背景

現(xiàn)在全球各國都在討論環(huán)境環(huán)保問題，我國同樣不能掉以輕心。現(xiàn)階段，在電子、制藥、醫(yī)療、工業(yè)制造、動物實(shí)驗(yàn)以及精密儀器制造等行業(yè)都普遍應(yīng)用了空調(diào)凈化技術(shù)。凈化空調(diào)的使用數(shù)量增多，也加劇了凈化空調(diào)能耗的增多。和一般的空調(diào)系統(tǒng)相比，凈化空調(diào)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：凈化空調(diào)系統(tǒng)的換氣次數(shù)更多，普通的凈化空調(diào)能夠達(dá)到10次以上的換氣次數(shù)，一些高級別的凈化空調(diào)能夠達(dá)到幾十次以上的換氣次數(shù)。高換氣次數(shù)導(dǎo)致總的風(fēng)量增大，能耗也隨之增加。數(shù)量過多的換氣次數(shù)導(dǎo)致了凈化系統(tǒng)新風(fēng)冷熱負(fù)荷指數(shù)較高。一些級別較低的凈化空調(diào)能耗能夠達(dá)到400W/m2，還有一些高級別的凈化空調(diào)能耗能夠達(dá)到1100W/m2，甚至更多。

由于凈化空調(diào)的數(shù)量越來越多，其能耗逐漸增大，因此，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)顯得尤為重要。醫(yī)藥行業(yè)中，為了避免交叉污染給產(chǎn)品質(zhì)量帶來風(fēng)險，凈化空調(diào)的設(shè)計(jì)就成了醫(yī)藥廠房設(shè)計(jì)過程中的重頭戲。結(jié)合目前的國情，凈化空調(diào)設(shè)計(jì)更應(yīng)該合理考慮節(jié)能設(shè)計(jì)，這樣才能為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，才能為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力的保障。

2 醫(yī)藥行業(yè)凈化空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)方案

在醫(yī)藥行業(yè)凈化空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，可以從以下幾個方面考慮：

2.1 合理地利用回風(fēng)，降低凈化空調(diào)系統(tǒng)的能耗

在醫(yī)藥廠房，除了生產(chǎn)過程中使用有機(jī)溶媒、三類（含三類）危害程度以上病原體操作區(qū)、放射性物品生產(chǎn)區(qū)、散發(fā)粉塵及有害物質(zhì)等生產(chǎn)區(qū)以外，凈化空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時應(yīng)該考慮合理利用回風(fēng)，這樣就能有效地降低新風(fēng)比例。在合理范圍內(nèi)，新風(fēng)比例越低，回風(fēng)比例越高，空調(diào)機(jī)組需要處理的熱濕負(fù)荷就越低。這樣在降低凈化空調(diào)能耗的同時，又能保證潔凈廠房合理的換氣次數(shù)和合理的壓差梯度。

2.2 合理的換氣次數(shù)和氣流形式是潔凈室節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素

在醫(yī)藥廠房內(nèi)，為了保證潔凈室的潔凈度，更好地稀釋房間空氣，換氣次數(shù)是一個重要參數(shù)。《藥品GMP指南》中提到：“雖然換氣次數(shù)是制藥廠暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。但是，相對于生產(chǎn)房間的分級而言，換氣率與自凈能力之間有著更緊密的關(guān)系，換氣率取決于房間尺寸和空氣流量。任意設(shè)定換氣次數(shù)將決定房間的送風(fēng)量，并影響工程投資和生命周期成本”。這就意味著，設(shè)計(jì)者不能一味地追求加大換氣次數(shù)來換取潔凈室潔凈度，合理的換氣次數(shù)既能保證潔凈室的凈化環(huán)境，又能降低工程投資和運(yùn)行成本。

影響潔凈室環(huán)境的還有一個關(guān)鍵因素就是氣流組織形式。潔凈室氣流組織形式主要分為三類：非單向流，單向流和混合流。氣流形式最關(guān)鍵的控制因素就是送風(fēng)口、回風(fēng)口及排風(fēng)口的相對位置。就醫(yī)藥行業(yè)潔凈廠房而言，一般不推薦使用上送上回的送回風(fēng)方式，因?yàn)檫@種送回風(fēng)方式會造成送風(fēng)被短路，既造成能源浪費(fèi)又達(dá)不到潔凈室的要求。一般考慮上送下回的送回風(fēng)方式，排風(fēng)一般在污染源就近設(shè)置，這種送風(fēng)方式能在潔凈室形成很好的置換氣流，這樣既能達(dá)到較快的自凈時間，同時，還可以避免潔凈室內(nèi)部出現(xiàn)局部高微粒濃度的情況，是最經(jīng)濟(jì)最有效的方式。

2.3 凈化空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)設(shè)置能量回收

有些凈化空調(diào)系統(tǒng)因?yàn)楫a(chǎn)品特點(diǎn)和工藝要求，不得使用回風(fēng)，必須采用全進(jìn)全排空調(diào)系統(tǒng)。空調(diào)機(jī)組因?yàn)槭侨嘛L(fēng)系統(tǒng)，能耗非常大。同時，排風(fēng)又帶走了大量的冷量和熱量，造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。針對這樣的系統(tǒng)，建議在設(shè)計(jì)時考慮對排風(fēng)設(shè)置能量回收系統(tǒng)，這樣就能用回收來的熱量進(jìn)行新風(fēng)預(yù)處理。雖然在項(xiàng)目初始建設(shè)階段會加大投資，但是，從長遠(yuǎn)來看，回收來的能量產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初期增加的建設(shè)投資。對于企業(yè)來說，排風(fēng)余熱回收是醫(yī)藥企業(yè)降本增效長遠(yuǎn)發(fā)展的有效手段。

2.4 變頻節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用

變頻節(jié)能技術(shù)是當(dāng)前暖通行業(yè)設(shè)計(jì)中得到最廣泛應(yīng)用的技術(shù)，同時，也是目前階段最有效的節(jié)能技術(shù)之一。該技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能減排工作中，起到了重要的作用。由于現(xiàn)階段很多凈化空調(diào)的設(shè)計(jì)都有一些設(shè)計(jì)富余量，同時，考慮到不同的生產(chǎn)計(jì)劃安排，這就導(dǎo)致了凈化空調(diào)在運(yùn)行過程中有正常、消毒、值班等多種運(yùn)行狀態(tài)。而不同的運(yùn)行狀態(tài)又有不同的運(yùn)行工況，因此，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)在凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中就很有必要。在變頻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用下，凈化空調(diào)就能根據(jù)不同的運(yùn)行狀態(tài)去匹配不同的運(yùn)行工況以達(dá)到節(jié)能的目的和效果，有效地降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行成本。其次，通過變頻技術(shù)的應(yīng)用，能夠很大程度上彌補(bǔ)和完善凈化空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中參數(shù)選型的不足，還能夠改善暖通空調(diào)系統(tǒng)中的缺陷功能，完善設(shè)計(jì)冗余，針對暖通空調(diào)在處于非全負(fù)荷運(yùn)行的過程中，解除全負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)降低能耗的效果。除此之外，靈活按照室內(nèi)環(huán)境的具體需要，自動調(diào)整暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行頻率，降低不必要能耗的產(chǎn)生，顯著提高節(jié)能減排的效果，更好地讓凈化空調(diào)系統(tǒng)滿足實(shí)際的需求。

2.5 蓄冷技術(shù)的運(yùn)用

由于不同的區(qū)域不同的環(huán)境對于電負(fù)荷峰谷的情況也會產(chǎn)生不同的差異。在用電高峰階段，電負(fù)荷壓力增大就會出現(xiàn)供電不足的情況，這就導(dǎo)致凈化空調(diào)運(yùn)行過程中由于電低谷而導(dǎo)致很難完全發(fā)揮。在用電低峰階段，又由于電負(fù)荷壓力小出現(xiàn)供電過剩的情況。但是，通過蓄冷技術(shù)的運(yùn)用，在電力過剩時，將水冷凍并進(jìn)行低溫儲存；在電力高峰時，合理釋放低溫儲存的能量達(dá)到互補(bǔ)。這樣一來，通過西峰平谷節(jié)約了凈化空調(diào)運(yùn)行成本，同時，又緩解了用電高峰的壓力。

2.6 保溫的運(yùn)用

凈化空調(diào)系統(tǒng)中，保溫材料為凈化空調(diào)系統(tǒng)正常使用和節(jié)能降耗起到了保駕護(hù)航的作用。保溫技術(shù)的運(yùn)用已經(jīng)非常成熟，但是，在凈化空調(diào)系統(tǒng)的保溫設(shè)計(jì)中，要結(jié)合各種規(guī)范要求和各種保溫材料的性能合理的綜合考慮凈化空調(diào)系統(tǒng)的保溫設(shè)計(jì)，讓其更好地服務(wù)于凈化廠房。空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管的保溫一般選用橡塑海綿，它的主要特點(diǎn)是密閉式發(fā)泡結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱系數(shù)小，絕熱效果好，可節(jié)省能源消耗。同時，產(chǎn)品富有柔軟性，施工安裝極為方便，經(jīng)久耐用。目前，已廣泛應(yīng)用于建筑、輕紡、醫(yī)藥、化工、冶金、造船等行業(yè)。

3 結(jié)語

總的來說，在醫(yī)藥行業(yè)凈化空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)方案中，合理地運(yùn)用節(jié)能技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)凈化空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性，達(dá)到節(jié)能最大化，效益最大化，達(dá)到環(huán)保要求。為此，我們必須綜合考慮設(shè)計(jì)、運(yùn)行等各方面因素對空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能水平進(jìn)行提升，通過多種節(jié)能技術(shù)與措施的運(yùn)用降低凈化空調(diào)的能耗和成本，從而實(shí)現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益的共同提升。