我國(guó)潔凈廠房建設(shè)規(guī)模巨大，有關(guān)數(shù)據(jù)表明，潔凈廠房的能耗是一般寫字樓的10倍-30倍，凈化空調(diào)系統(tǒng)的能粍是一般空調(diào)系統(tǒng)能耗的5倍-15倍，潔凈廠房節(jié)能意義重大。提出了在潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)階段可以采取的節(jié)能措施，對(duì)實(shí)際潔凈廠房工程有著非常重要的意義。

引言

我國(guó)當(dāng)前面臨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展和人口增長(zhǎng)與資源環(huán)境約束的突出矛盾，為了使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)可持續(xù)，同時(shí)緩解巨大的環(huán)境壓力，必須以環(huán)境友好的方式推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。有關(guān)研究報(bào)告顯示，中國(guó)潔凈室行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模在2016年約為900億元，到2020年將增長(zhǎng)到1400億元，潔凈廠房工程建設(shè)規(guī)模巨大。但潔凈廠房工程的能耗是一般寫字樓的10倍-30倍，凈化空調(diào)系統(tǒng)的能耗是一般空調(diào)系統(tǒng)能耗的5倍-15倍，潔凈廠房的節(jié)能顯得尤為重要。

1潔凈室

潔凈室就是“室內(nèi)空氣中的懸浮粒子（灰塵、微生物……）濃度受控的房間。它的建造和使用應(yīng)減少室內(nèi)誘入、產(chǎn)生和滯留粒子。潔凈室已廣泛地應(yīng)用在電子（微電子、光電子等）、航天、観、化工、制藥、醫(yī)療等各行各業(yè)。并且，隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，潔凈室和潔凈技術(shù)的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛、越深入、越重要。

2潔凈室空調(diào)系統(tǒng)

一般潔凈室（包括工業(yè)潔凈室和生物潔凈室）其送風(fēng)的空調(diào)凈化系統(tǒng)的空氣處理可分為兩大類：其一，是空調(diào)凈化系統(tǒng)空氣集中處理和集中送風(fēng)方式。送入潔凈廠房的全部空氣（即消除室內(nèi)余熱余濕，維持室內(nèi)正壓和保證室內(nèi)潔凈度的全部送風(fēng)量）都經(jīng)過(guò)設(shè)于空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)機(jī)組（AHU）進(jìn)行粗、中效過(guò)濾和降溫降濕或加熱、加濕等凈化和熱濕處理，然后再用送風(fēng)管道將空氣送至潔凈廠房送風(fēng)口，經(jīng)髙效過(guò)濾器（HEPA）或超髙效過(guò)濾器（ULPA）過(guò)濾后送到潔凈廠房?jī)?nèi)，以保證潔凈廠房?jī)?nèi)的溫、濕度，正壓和潔凈度等級(jí)。全部的回風(fēng)又經(jīng)過(guò)集中式的回風(fēng)管內(nèi)拉回到空調(diào)機(jī)房與新風(fēng)重新混合重新再進(jìn)行一系列的熱濕處理，這樣往復(fù)循環(huán)。根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)環(huán)境（溫、濕度，潔凈度，正壓……）的不同要求又可分為４種不同的送風(fēng)系統(tǒng)。即：

①直流送風(fēng)系統(tǒng)。

②一次回風(fēng)的送風(fēng)系統(tǒng)。

③一、二次回風(fēng)的送風(fēng)系統(tǒng)。

④新風(fēng)機(jī)組（MAU）加循環(huán)機(jī)組（RCU）的送風(fēng)系統(tǒng)。

其二，是空調(diào)凈化系統(tǒng)空氣分離處理和分離送風(fēng)的方式。將消除室內(nèi)余熱余濕的空調(diào)送風(fēng)和保證室內(nèi)潔凈度等級(jí)的凈化送風(fēng)分開進(jìn)行處理分離送風(fēng)的方法。也就是將消除室內(nèi)余熱、余濕的空調(diào)送風(fēng)（約占總送風(fēng)量的10%-30%）由設(shè)在空調(diào)機(jī)房的空調(diào)機(jī)組（AHU）或新風(fēng)機(jī)組（MAU）內(nèi)進(jìn)行熱濕處理，以保證室內(nèi)的溫度和相對(duì)濕度，而占總送風(fēng)量70％-90％的凈化送風(fēng)在潔凈室就地循環(huán)來(lái)保證室內(nèi)的潔凈度。此方案又可分為３種不同的組合形式：

①新風(fēng)機(jī)組（MAU）加循環(huán)機(jī)組（RCU）加FFU的送風(fēng)方案。

②空調(diào)機(jī)組（AHU）［新風(fēng)機(jī)組（MAU）］加FFU的送風(fēng)方案。

③新風(fēng)機(jī)組（MAU）加FFU加干盤管（DC）的送風(fēng)方案。

潔凈室與廠房潔凈工程空調(diào)系統(tǒng)的能耗

1潔凈室的能耗

潔凈廠房是能量消耗大戶，據(jù)了解大規(guī)模集成電路生產(chǎn)用潔凈廠房的用電負(fù)荷為數(shù)萬(wàn)千瓦，它的能量消耗包括：生產(chǎn)設(shè)備的用電、用熱、用冷；凈化空調(diào)系統(tǒng)的耗電、耗熱及冷負(fù)荷；冷凍機(jī)組（系統(tǒng)）的耗電，排氣裝置的耗電以及所排氣體帶走的冷（熱）負(fù)荷＜各種氣體、髙純物質(zhì)的提取、輸送耗電、耗熱、耗冷，公用設(shè)施的用電和照明用電等。潔凈室的能量消耗是一般寫字樓的10倍-30倍，

在各類能量消耗中除生產(chǎn)設(shè)備隨產(chǎn)品品種、生產(chǎn)工藝不同而不同外，能量消耗總量中比例較大的是冷凍機(jī)的電耗，通?？烧嫉娇偭康?5%-35%，潔凈室的凈化空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷是一般空調(diào)的5倍-15倍。

2潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的能耗

潔凈室的空調(diào)凈化系統(tǒng)運(yùn)行能耗比一般舒適性空調(diào)運(yùn)行能耗大得多，隨著凈化級(jí)別的提高，潔凈室空調(diào)能耗也急劇增大。潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的主要能耗：

①為維持潔凈室所要求的溫度和相對(duì)濕度，要對(duì)潔凈室的送ｍ行必要的熱、濕處理（冷卻、去濕、加熱、加濕……），就必須向空調(diào)凈化系統(tǒng)供冷供熱、供蒸峨要消耗大量的能量。

②為了保證潔凈室的潔凈度，溫度、濕度等參數(shù)，必須往潔凈室送入大量的空氣，送風(fēng)的風(fēng)機(jī)和供水的水泵等動(dòng)力設(shè)備也要消耗可觀的能量。

③上述的供冷、供熱、供蒸汽消耗的能量以及送風(fēng)、送水設(shè)備消耗的電量。

④潔凈室的冷負(fù)荷中的主要負(fù)荷是新風(fēng)冷負(fù)荷，消除工藝設(shè)備和工藝過(guò)程產(chǎn)熱的冷負(fù)荷和抵消風(fēng)機(jī)和水泵發(fā)熱的冷負(fù)荷，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)、照明和作業(yè)人員3項(xiàng)冷負(fù)荷相對(duì)較小，有數(shù)據(jù)表明，在高級(jí)別的潔凈廠房中其負(fù)荷不足總冷負(fù)荷的10％。

潔凈室空調(diào)系統(tǒng)能耗大的原因：

①凈化送風(fēng)量大。不同凈化級(jí)別的潔凈室送風(fēng)量和相同面積的舒適空調(diào)送風(fēng)量的相比是其1.5倍-55倍，而且送風(fēng)風(fēng)壓也是其2倍-3倍，因此送風(fēng)機(jī)的溫升耗冷量很大。

②潔凈室空調(diào)凈化系統(tǒng)的新風(fēng)量大，一般情況下，新風(fēng)量等于排風(fēng)量與正壓漏風(fēng)量之和，因此生產(chǎn)工藝排風(fēng)量大故新風(fēng)量就很大。因此，新風(fēng)的熱濕處理耗能嫌很大。

③潔凈室中的工藝設(shè)備和工藝過(guò)程發(fā)熱量大，而且連續(xù)兩班制或三班制運(yùn)行。因此，耗能量也大。

④潔凈室內(nèi)生產(chǎn)工藝的溫、濕度及其精度要求很髙、很嚴(yán)。也是能耗大的原因。

潔凈室的節(jié)能

為了降低潔凈室的雛消耗，從潔凈室的規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段就要考慮節(jié)能問(wèn)題。降低潔凈室能耗的主要途徑是合理確定潔凈室的面積和恰當(dāng)選擇潔凈度等級(jí)｝合理選擇凈化空調(diào)系統(tǒng)形式，準(zhǔn)確計(jì)算冷負(fù)荷和配置節(jié)能型設(shè)備；選用先進(jìn)、能耗低的公用動(dòng)力系統(tǒng)、設(shè)備；合理確定潔凈室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)等。可采取的節(jié)能措施包括：

⑴廠址、總平面布置，盡量選擇大氣污染小，產(chǎn)塵量小的場(chǎng)地建廠，場(chǎng)內(nèi)布置時(shí)潔凈室應(yīng)布置在污染少的場(chǎng)所并注意朝向安排。

(2)工藝平面布置時(shí)，盡量減少潔凈室的面積或減少潔凈度要求嚴(yán)格的潔凈室的面積｜能不設(shè)置在潔凈室內(nèi)的工序、設(shè)備應(yīng)設(shè)在非潔凈區(qū)＜恰當(dāng)?shù)拇_定各類房間的潔凈度等級(jí)，不應(yīng)隨意提髙潔凈度要求，組織好人流、物流和安排好輔助房間，與相關(guān)專業(yè)配合選擇好潔凈室的形式、空間布置等。

(3)合理確定潔凈室的建筑形式，減少冷量損失。

(4)優(yōu)化凈化空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過(guò)程。

(5)設(shè)法降低冷（熱）負(fù)荷，主要途徑有：

①減少潔凈室主要設(shè)備的排氣量》

②減少潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的泄漏量＜

③降低潔凈室內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備的散熱量；

④減少潔凈室內(nèi)的發(fā)塵量，降低送風(fēng)量；

⑤合理選用局部?jī)艋綦x裝置／微環(huán)境裝置；

⑥采取措施減少系統(tǒng)阻力；

⑦選用能耗低，效率髙的設(shè)備；

⑧選用變風(fēng)量、變頻機(jī)等；

⑨加強(qiáng)隔熱措施，選用優(yōu)質(zhì)隔熱材料。

(6)提髙設(shè)備效率，在有可能的條件下采用熱回收裝置：

①采用高效冷凍機(jī)、麻、水泵和換熱設(shè)備；

②合理配置設(shè)備，盡量防止大馬拉辟現(xiàn)象；

③采用回風(fēng)冷（熱）量回收裝置，排氣冷（熱）量＾用裝置；

④在合適的條件下采用冷凍機(jī)的冷熱利用裝置；

⑤生產(chǎn)設(shè)備的冷熱量回收；

⑥合理配置公用動(dòng)力設(shè)備，如采用自由冷卻系統(tǒng)，冷熱電聯(lián)產(chǎn)等。

潔凈廠房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能

廠房潔凈工程的規(guī)劃、建設(shè)，生產(chǎn)工藝等受到各方面的影響，綜合考慮因素較多，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，一旦確定后很難更改。潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)更容易被潔凈廠房工程設(shè)計(jì)人員控制，研究潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施在工程實(shí)踐中具有更重大的意義。

1、影響潔凈室空調(diào)系統(tǒng)能耗的主要因素

潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的能耗主要受以下因素的影響：

①凈化空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過(guò)程，

②氣流平均速度／換氣次數(shù)；

③空氣輸送系統(tǒng)的阻力，

④空調(diào)參數(shù)，

⑤排風(fēng)量》

⑥工藝設(shè)備發(fā)熱量；

⑦空調(diào)系統(tǒng)各設(shè)備的效率。

2、潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施

2.1、合理確定空氣處理系統(tǒng)

潔凈室的空氣處理方式應(yīng)經(jīng)熱負(fù)荷、濕負(fù)荷、風(fēng)量平衡計(jì)算和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后得出，切忌生搬硬套。一般而言，潔凈室的循環(huán)風(fēng)量遠(yuǎn)大于新風(fēng)量，可實(shí)現(xiàn)二次回風(fēng)以避免冷熱量抵消，達(dá)到節(jié)能的目的，因此潔凈廠房工程設(shè)計(jì)應(yīng)采用二次回風(fēng)，二次回風(fēng)流程中可以分為由新風(fēng)承擔(dān)全部的冷熱濕負(fù)荷和由新風(fēng)及循環(huán)風(fēng)分別承擔(dān)冷熱濕兩種方式，其總的冷熱濕負(fù)荷是相同的，應(yīng)根據(jù)潔凈廠房工程設(shè)計(jì)的具體情況合理采用。對(duì)于室內(nèi)顯熱負(fù)荷大（熱濕比大）空氣循環(huán)量大的潔凈室，因送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度的溫差很小，采用新風(fēng)空調(diào)機(jī)加FFU（風(fēng)機(jī)過(guò)濾單元）和干表冷共同承擔(dān)冷熱負(fù)荷是節(jié)能的。

凈化空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過(guò)程的優(yōu)化對(duì)節(jié)能的效果十分明顯，優(yōu)化的目的就是減少或消除冷熱抵消現(xiàn)象和降低風(fēng)機(jī)溫升。

比如：對(duì)干一級(jí)潔凈手術(shù)室（北京）夏季耗冷量，當(dāng)采用一次回風(fēng)系統(tǒng)時(shí)是60Kw，而采用二次回風(fēng)系統(tǒng)時(shí)只有25Kw，當(dāng)采用新風(fēng)機(jī)組深冷抽濕處理時(shí)其耗冷量只有20Kw。

髙級(jí)別潔凈室（5級(jí)以上）是垂直單向流潔凈室，其送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量非常大，髙達(dá)400次/h-500次/h換氣，而且風(fēng)機(jī)的壓頭也很髙，一般多在1000Pa-1500Pa，因此風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷大。按理論計(jì)算：在集中送風(fēng)方式的系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)的溫升為1.5℃，僅此一項(xiàng)的負(fù)荷就是500W/m2-700w/m2，如果采用FFU送風(fēng)方式，風(fēng)機(jī)溫升的負(fù)荷可降低至250W/m2-350W/m2。新麻組需要的冷凍水溫度較低（5℃：7r），干表冷需要冷凍水溫度較髙（12X：14）一般冷水機(jī)組出水溫度提髙IX：能耗降低2％，出力增加3％（需視＊體雛情況而定），這樣采用12℃的冷凍水系統(tǒng)可使冷水機(jī)組運(yùn)行能耗比5℃時(shí)節(jié)省15°/cM8％（未完，見(jiàn)潔凈廠房工程空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究（二））