凈化空調系統的節能措施

劉志為，張彥慧，薛春雨

華北制藥股份有限公司天翔分公司，河北石家莊 050035

凈化空調系統主要功能就是恒溫恒濕，在制藥企業中用于保證藥品生產環境，同時正確的使用對節約資源有很大作用。在空調運行過程中，風機運行時的電能以及循環水系統中的冷凍水，是空調系統中主要的耗能。

1 從電氣控制系統談節能

凈化空調系統的特點是大風量，造成了它的高能耗，而合理的設計和管理能夠在保證良好室內環境的前提下，還能大幅地降低運行成本。之前調節風量和風壓，是通過通風管道上的風門調節，但是對風量是種很大的浪費，從節能的角度來說是很不經濟的，而目前使用較多的就是變頻控制系統節能。風機為變負載設備，風機的轉速直接影響負載的大小，降低風機的風量和風壓后，就能達到節能的目的。這類負載增加調速系統后，可以節約20%～30%的電能，節能效果還是非常可觀的，而且一般的調速性能就能滿足風機對調速范圍和動態性能的要求。

1.1 變頻器的選擇

通常來說，生產設備的節能是通過減小輸入功率或著縮短運行時間來實現。由風機的轉矩、功率特性可知，當所需風量減小時，可降低其轉速，相應的輸入功率也隨之減小，因次可大幅度節約電能；同時，在滿足生產需要的前提下，間歇運轉可以縮短運行時間，也可以節約電能。風機是一種減轉矩負載，負載轉矩與轉速的平方成正比的減小，隨著轉速的降低，轉矩也就降低了；次外，風機這類負載不用經常啟停，基本上不會瞬時過載。可以選用普通功能變頻器，在技術上可以完全滿足實際需要。

選用變頻器時，應先注意變頻器的數據，變頻器容量、電源電壓、電流、輸出頻率等。這些都是選擇變頻器的重要依據。

1.2 PLC+變頻器控制系統

電氣控制系統是整個系統中的關鍵部分，系統采用閉環控制方式控制風機的轉速。在送風崗位的出風口處裝配風速和風壓傳感器，就可以根據傳感器輸出信號來反映出系統的運行情況。當風速和風壓不符合要求時，PLC根據反饋回的數字信號來控制變頻器對風機進行變頻調速，增大或減小風機的轉速，來滿足生產工藝的通風要求，并由此達到了節能的目的。

1.3 人機交流系統

為了方便空調系統的控制及監控，在控制室配制觸摸屏連接到PLC上，組建成了人機交流系統，通過人機界面可以對整個通風系統的運行狀態和工藝參數進行人工調整控制，還可以實時監測變頻器的輸出頻率、風量風速等數據的變化。在生產過程中有特殊要求時能夠做到及時調整或者切換到人工控制模式。

1.4 夜間低頻運行

制藥企業的凈化空調系統要求24小時不間斷運行，保證潔凈區對一般區保持風壓的正壓。所以在夜間無人期間也不能停止運行，但是維持正常生產時的風速和風壓又會造成能源上的浪費。這就要求在不生產的時間段調低頻率，同時也要滿足風壓的要求。

通過變頻器的多頻段運行功能可實現夜間低頻運行，通過時間繼電器設定夜間的空閑時間段，控制其夜間自動切換到低頻段運行。在有特殊要求時也可手動轉換頻率，或者關閉時間循環控制，切換到人工控制。

1.5 改造效果

通過對空調風機控制系統的改進，既達到了工藝的通風要求，又節約了不必要的能源浪費，同時方便了操作人員的操作和監管，降低了勞動強度，大大節約了生產成本。現正常生產過程中，一臺30kW的風機，除去空載損耗后全速功率為27kW，平均風量大約為全速的80%。通過變頻調速后只需16.8kW，節約了10.2kW的功率，每年能節約電費7萬余元。

2 從冷卻水系統談節能

空調系統中的通常設有兩級表冷器，表冷器中需要循環冷凍水來除濕和降溫。常用的冷水機組主機采用雙螺桿壓縮機，可提供5℃～15℃的冷凍水。循環水在運行一定周期后水質會發生變化，為了保護制冷機、表冷器和循環水管道，需要對管道中的水進行定期更換。當水的濁度＞15mg/l，鈣離子＞220PPm，鎂離子＞60PPm或氯離子＞150PPm時，就不能再繼續使用了。

2.1 循環水補水系統現狀

之前的補水一直使用的是飲用水，造成公司飲用水用量大；而生產中大部分的洗滌廢水直接排入排污管道，沒有實現水資源的充分利用。

冷水機組正常運行時循環水補水周期約為一周，周期很短，每年補充飲用水總量約1500多噸。公司洗消崗位每天要使用純化水、注射用水，每月產生洗滌廢水總量約為六百余噸，完全滿足循環水補水的用水量，且水質完全滿足循環水系統的補水要求，離子含量甚至遠低于之前采用的飲用水。

2.2 排水及循環水補水系統管路改造

在循環水系統運行期間經過工藝驗證，改用離子含量低的洗滌廢水代替飲用水作為循環水的補水水源。再通過管路改造，將洗滌廢水排水管與回收池進水口相連，以實現洗滌廢水的回收。將回收池出水口與循環水補水通過管路實現連接，以實現回收池中沉淀過后的回收水進入冷凍循環水系統。

2.3 補水操作改進

原循環水補水采用的是邊補邊排的方式，造成新補入循環水系統的補水隨循環水的排放直接排走，增加了補水用量。而把先排后補的補水方式應用于補水操作，結合原有的補排方式則實現了補水的節約，大大減少了水資源的浪費。

2.4 改造效果

改造前循環水補水周期為一周，經過改造后，平均補水周期為兩周。循環水補水水源全部為回收水，每年可節約飲用水近千噸，每年創造經濟效益五千余元。

總結，通過對風機變頻調速以及對冷凍循環水補水系統的改進，節約了電能及飲用水使用量，并提出了回收洗滌廢水作為冷凍循環水補水水源的新思路，達到了節能減排的目的。

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