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電子廠房節能方案淺析

發布時間:2018-07-18 16:01:50 閱讀次數:

 摘要:本文主要針對電子廠房公用系統常用節能方案進行分析和介紹,如空調系統運行調節節能、排風冷回收、水蓄冷技術應用、保溫材料及裝修材料的傳熱分析、電氣動力變頻運行節能分析、蒸汽凝結水系統熱回收、壓縮空氣系統熱回收等。并以不同地區的基礎數據進行分析,以作為選擇節能方案的參考。

        關鍵詞:運行調節;冷回收;水蓄冷;傳熱分析;變頻調速;冷凝水回收;熱回收。
        引言
        隨著國家電子行業的不斷擴大,節能減排低碳生活的推廣和深化,電子廠房的節能越來越被更多的業主看重,施工單位是否具備相關的技術水平也體現了各家單位的優勢所在。節能不僅體現了運行成本的降低還關系到長期成本的減少,比如部分地區實行分時電價政策,在負荷低時鼓勵大家用電,而在此時把能量蓄存起來也是降低總體成本的一種方法,本文就將其納入節能方案之列。
        本文將從下幾個方面對電子廠房節能進行分析:空調系統運行調節節能、排風冷回收、水蓄冷技術應用、保溫材料及裝修材料的傳熱分析、電氣動力變頻運行節能分析、蒸汽凝結水系統熱回收、壓縮空氣系統熱回收。
        正文
        1、項目基礎數據
        1.1項目1
        a)車間地處河北地區,車間建筑面積10827㎡,吊頂高度3m,內走廊和土建結構未全部隔開,潔凈面積3645㎡,空調面積8301㎡。
        b)空調計算參數:夏季室外干球溫度34.8℃,夏季室外濕度76%,冬季空調計算溫度-11℃,冬季室外濕度55%,室內設計溫度22±3℃,室內濕度55±10%,計算總冷負荷2900KW、新風冷負荷825KW、計算總熱負荷1045KW、計算冬季加濕量750kg/h,冷凍水總流量498m³/h,冷卻水總流量649m³/h。
        c)排氣總量為80500m³/h,,壓縮空氣83Nm³/min。
        1.2項目2
        a)車間地處北京地區,車間建筑面積2423㎡,吊頂高度2.7m,潔凈面積697㎡。
        b)空調計算參數:夏季室外干球溫度33.7℃,夏季室外濕球溫度26.3℃,冬季室外干球溫度-11.7℃,冬季室外濕度37%,室內干球溫度22±2℃,室內濕度45±15%,計算總冷負荷820KW、新風冷負荷214KW、計算總熱負荷350KW、計算冬季加濕188Kg/h量。
        1.3項目3
        a)車間地處四川地區,車間建筑面積10706㎡,吊頂高度2.7m,潔凈面積598㎡,彩鋼板有關傳熱的檢測報告。
        b)空調計算參數:夏季室外干球溫度31.9℃,夏季室外濕球溫度26.4℃,冬季室外干球溫度1.2℃,冬季室外濕度84%,車間以加熱設備為主,計算總冷負荷4330KW,熱源選擇蒸汽鍋爐蒸發量為28T/h。
        2、空調系統運行節能方案及分析
        2.1在保證壓力的前提下降低新風量
        以某廠千級區面積529平方為例計算,要求動態標準,總送風量95000,新風量13000,回風冷負荷137KW,新風冷負荷226KW,核算成單位風量的冷負荷指標:回風為6KW/m³,新風為62.6KW/m³;hr=47.31KJ/Kg,hw=101.5 KJ/Kg在千級環境下新風需要的冷負荷是回風的10倍,所以新風的冷熱負荷都非常大,調整它的比例是非常可觀的。
        2.2調高部分功能間的溫度和濕度
        在夏季取車間溫濕度的上限以節約冷量,冬季取下限,節約加熱能耗。一般電子廠房溫度和濕度大部分都是一個范圍值比如22±3℃,55±5%的相對濕度,車間環境越接近室外,負荷越低,所以對于夏季室外高溫高濕,車間應該設定到工藝滿足情況下的上限值以節約能源消耗;而冬季室外低溫低濕,車間應該設定到工藝滿足情況下的下限值以節約能源消耗。
        2.3提高冷凍水出水溫度
        在滿足車間生產的情況下提高冷凍水出水溫度,可以提高冷水機組的COP值,起到節能的效果,前提是空調機組對車間的環境溫濕度在允許范圍以內。
        2.4設置二次回風系統,節約二次加熱的熱量
        一般情況夏季經過表冷盤管冷凍除濕的回風是接近飽和的露點溫度,如果直接通過送風管道送到房間會造成局部溫度過低超標,也可能在局部設備位置結露,影響正常生產,所以要采用一定的方法加熱這部分風量,使其高于結露溫度,這部分我們稱為二次加熱,我們如果用回風系統一部分風來加熱是不是就節能了呢?
        2.5冷水機組的熱回收
        把通過冷卻塔散熱掉的熱量回收回來,熱回收冷水機組流程圖。
        此法優點是把冷水機組的冷凝熱量回收,提高了冷水機組的工作效率,理論上可以使COP值翻倍。缺點是劣化了機組的工作條件,回收的熱水以特靈的離心機采用氟利昂R123冷媒,制冷COP值6.5,一般熱回收水溫40℃左右,品質不高,如果冷凍水不能被完全用掉,相應的熱水出水量也要減量,也有其他廠家采用另外冷媒如采用氟利昂R22的或者R134A的熱水回收品質要高的多,最高達到63℃以上,但是制冷COP只有5.5,一般只有螺桿機,功率不大,適用場合有限。
        3、排風冷回收系統運行節能方案及分析
        電子廠房由于排風量一般都比較大,夏季排出的冷風,冬季排出的熱風此部分負荷如果能夠利用起來也可以得到可觀的效果,一般全熱冷回收為60%,以上述千級房間為例,總冷負荷為137+226=363KW,該車間排風實際為11000,按照回風工況和室外風換熱計算冷負荷為101.5-47.31=54.19KW/m³,冷回收量為:11000*(54.19/2)*60%=178KW,占總冷負荷比例為178/363*100%=49.3%。
        4、水蓄冷技術方案及分析
        水蓄冷技術就是在谷底電價利用冷水機組制冷,把冷凍水儲存在水箱里面,峰值電價時冷水機組停止運行,車間使用儲存起來的冷凍水維持運轉,也就是通過電價的高低來節約運營成本,不是真正意義上的節能,但是又有可觀的經濟價值。流程圖如下:
        蓄冷水池與冷水機組并聯,可實現四種運行模式:
        ■冷水機組單獨供冷
        ■冷水機組單獨蓄冷
        ■蓄冷水池單獨供冷
        ■冷水機組和蓄冷水池聯合供冷
        

       
       5、保溫材料及裝修材料選用的節能措施
        5.1管道保溫
        管道保溫主要存在于保冷和保熱兩種,冷凍水管道、空調熱水管道、風管,工作溫度都在4℃~55℃之間,我們一般采用橡塑(閉孔海綿)進行保溫,而保冷厚度的計算主要參考“防結露”標準的進行(參見空氣調節設計手冊(第二版)2λ/awg[(tl-tng)/(twg-tl)]≈(d+2d)ln((d+2*δ)/d)),解讀過來就是在炎熱的夏天保溫管道表面大多數情況下不會結露,而實際上還是有很多冷量散失掉了,可以按照室內8.1W/㎡室外9W/㎡計算,管路短而小可以忽略,但是如果管路很長,面積過大需要核算損耗;保熱部分管道保溫一般按照“防燙傷”標準計算(實用供熱空調設計手冊(第二版)D1ln(D1/D0)=(2λ/as)*[(t0-60)/(60-ta)]),就是管道表面溫度要維持低于60℃防止燙傷人員。
        5.2裝修材料的傳熱分析
        建筑方面主要是建筑外墻和頂的傳熱,而一般外墻和頂土建都會設計保溫層,所以在車間內部主要是解決彩鋼板向外部的傳熱問題,靠外圍走廊和頂板建議采用加巖棉的彩鋼板具有一定的保溫效果,以120KG/m³容重為例,導熱系數為0.036W(㎡•℃)。
        6、蒸汽凝結水系統熱回收
        蒸汽在換熱后變成凝結水,一般還處于90-95℃,加以回收一是起到二次利用水資源,二是攜帶的熱量可以充分利用,以一個廠2臺5噸蒸汽鍋爐為例計算,鍋爐進水20℃,把1Kg水從20度加熱到85℃吸收的熱量為(85-20)*4.2=273KJ,直接把1KG水在0.2MPa變成蒸汽需要的熱量為(100-20)*4.2+2200=2536KJ,回收熱量占總熱量的10.8%,還是比較可觀,如果加以回收可以直接產生經濟效益。
        以項目3為例,蒸汽冷凝水經過管網至回收裝置,再通過泵組將其送到鍋爐的軟水箱。這樣既避免了水源浪費,同時也避免了熱源流失。
        7、壓縮空氣系統熱回收
        電子工業廠房均設計有壓縮空氣系統,空壓機在壓縮做功過程當中產生大量的熱,這部分熱量一般是通過冷卻塔散掉。以某廠為例,同時工作的空壓機為3臺合計電功率870KW,該廠熱負荷最大時需要2700KW,采用水源熱泵機組補充。
        8、注意事項
        以上廠房各個方面的節能應用是通用的,比如變頻調速等,應用時應注意以下幾個方面:
        a)項目所在地氣候條件:比如北方和南方的差別,保溫北方以防止散熱和防凍為主,而南方主要以防止結露為主。
        b)電價是否存在峰值電價和谷底電價:如果不存在差異或者差異很小就不需要考慮水蓄冷的問題,有差距但是差距多少適合實施,需要進行投資回收期計算,符合業主的要求再調整相應的系統。
        結論
        通過對廠房工程各種節能形式的分析和應用實例可以看出,每個地區,每種車間的形式不同考慮節能方式是區別很大的,必須要根據實際情況綜合分析之后進行選擇,以真正達到節能目的。

關鍵字:廠房 方案 電子

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