制药企业中央空调系统的节能改造

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摘要：随着我国科技的不断发展，中央空调的应用已经普及到各个行业。中央空调是耗电量最大的电器设备之一，在一般情况下，空调的供暖或制冷占每年所用耗电量的一半，因此对于中央空调的节能改造是理所应当的。为实现国家的可持续发展战略，我们以制药厂中央空调系统的节能改造为例，进行分析研究。

关键词：中央空调系统；节能改造

中图分类号：TU831文献标识码： A

一、前言

随着我国科技的不断发展，空调的应用也越来越广泛，然而其耗电量较大，对环境也有一定的影响。我国建筑行业用电所耗费的电量已经达到全国能源消耗的25%以上，并且还在持续增加。针对此情况，我们以厂房面积为2000平方米、封闭性强的药厂进行中央空调系统的节能改造分析。根据生产的需要，药厂需要用蒸汽进行消毒灭菌、用注射用水进行冲洗，对空调的温度要求较高。例如对中央空调系统水温的采用为冬季49摄氏度，其他季节7摄氏度。主要有5套组合式空气处理箱、2台190冷吨（1044kW）开利螺杆式冷水机组（1台备用）、2台150m³/h冷却塔（1台备用）、3台35kW冷却水泵（2台备用）、3台35kW冷冻水泵（2台备用）、1台板式换热器、2台30kW热水泵（1台备用），在改造前空调每年耗电费最低达90万元。

二、一般的改造方法

1、排出室外空气的利用

针对某些区域的回风完全不回收利用，而其排出室外的空气温度基本都在25℃左右的问题，公司组织相关人员研究在尽可能减少改造费用的前提下利用好这部分冷空气。经研究讨论发现：在排风口不远处有一台冷库用的机组，夏天由于机组周围环境气温较高经常造成压缩机高压太高，相当费电而且对机组不利。综合考虑后，决定将厂房里排出的空气引到冷库机组冷凝器旁，对着冷凝器吹，整个改造只花费了一千多元钱。经过这一改造解决了冷库机组高压太高的问题，冷库降温也比原来快了很多，排出的空调冷气得到了充分的利用。

2、由于每年7、8、9月的温度过高，冷却塔的效果不佳，一般情况下从冷却塔回流到冷凝器的冷却水温高达三十多度，同时冷水机组的排气压力的大小也影响电量的使用情况，冷水机组的排气压力很高，会耗费很多电能。过大的排气压力会造成机组自动停转保护机组。以往，只有通过往冷凝器中补充冷水进行降温。尤其在最热的八月份，对于电量和自来水的消耗特别大，在没有更换大冷却塔的情况下，对空调的改造已经成为公司需要解决的重大问题。通过对冷却塔的研究，发现冷却塔风量并不大，冷却塔是因为自上而下的空气将填料中的热量带走，从而达到降温效果，空气的温度和风量是关键的影响因素，因为空气的温度是不可改变的，所以改变风量的大小是解决该问题的措施。

3、过渡季节的空调系统运行问题的解决

每年3月、4月、10月、11月，厂房内的生产灭菌、热水清洗、安瓿拉丝封口等会产生大量的热量，新风调到最大都无法保持洁净室的温度，仍然要运行冷水机组。这样会很消耗电能。冷水机组的冷却温度过低会导致故障停机。将厂房的热负荷带走，不能采取加大新风的方式，只能在冷却水上想办法。冷却水和冷冻水，一个是开式系统，一个是闭式系统，我们将冷冻水通过新加的旁通直接进入冷却塔进行冷却，然后再回流到冷冻水系统，停止运行冷水机组和冷却水泵。改造非常成功，甚至在5月上旬都不用开冷水机组，节省了大量的电能，同时还不会出现机组故障停机的问题。过渡季节一结束及时将水系统的水放空换新水即可。

4、低温送风技术的应用

低温送风空调系统与常规空调系统相比较，以降低了的温度向空调房间送风，这种系统一般送4～10℃的低温一次风,以区别于采用10～15℃温度送风的常规空调系统。低温送风空调系统使得空气输配系统的费用有显著的节约。用低温送风，使得输送相同冷量的介质流量减少，可以减小输送管路的尺寸，同时也可以降低输送设备的动力。从有关资料计算分析表明，低温送风系统的送风量比常规的空调系统减少一半，风管断面的减少尺寸大约也是一半；在送风系统上可以减少投资高达三分之一，风机功率减少约48%。低温送风系统所采用的末端送风方式包括两大类,即混合式送风和直接式送风。混合式送风就是用以风机为动力的混合箱把一次冷风在抵达散流器之前与房间里的循环风混合，直接式送风使用低温送风专用散流器。

三、空调冷热源系统改造分析

以往的中央空调冷热能源的利用率不高，因为长期使用，导致制冷制热功能衰退，甚至有的还会产生环境污染。为了满足节能减排的特点，充分考虑到企业的利益，我们需要对冷热源进行详细的分析。

空调系统的冷热源适合使用集中设置的冷(热)水机组或供热、换热设备，机组及其设备应该根据厂房的规模和特征结合能源的使用情况以及当地政策特点进行选择：具有城市、局域性的余热，适合作为采暖或空调的热源；存在热电厂的区域，应该使用电厂的余热进行供热；在天然气比较发达的地区，应该使用分布式热电冷联供和燃气空气调节技术，电力和天然气结合使用，能够极大的提高对能源的利用效率；具有多种能源的地区，应该采用复合式供热、供冷技术；具有天然水资源或地热源可供利用时，宜采用水(地)源热泵供冷、供热技术；空气源热泵冷、热水机组较适用于夏热冬冷地区的中、小型公共建筑；电热锅炉、电热水器一般不推荐作为热源使用。制药厂一般情况下温度比较高，并且用电量大，所以建议使用复合式供热、供冷技术。

在实际改造工程中冷热源常见的应用型式如下：

热泵型的包括：地埋管地源热泵系统、地下水（如深井水）地源热泵系统、地表水（如湖水、江水、河水等）地源热泵系统等；冷、热组合型的包括：普通冷水机组+燃气（燃油）锅炉、普通冷水机组+太阳能、普通冷水机组+热网直接供热、冰蓄冷机组+燃气（燃油）锅炉、分布式热电冷联供等组合方式。

对于冷热源的选择，应该根据以下的几个方面进行比较：1、初期的投资和运行所消耗的费用；2、产品的能源消耗指标和能源使用的条件；3、产品的寿命；4、国家对能源的开放政策；5、对环境的影响等。因此，对于冷热源的选择，应该根据实际的方案出发，达到最佳效果。

四、空调自控系统改造分析

由于空调系统的设计都是按最不利情况(最大负荷)考虑的,而实际运行时只有10%左右时间能达到满负荷状况。如果不对空调的运行设备,尤其是中央制冷系统进行相应的调节,那么将会影响整个空调系统的调节品质,浪费能源和费用。尤其是一些使用时间比较长的老系统，由于电气控制系统落后，致使整个暖通空调系统的能耗占建筑的能耗比更是高达50%以上。采用合理的自动控制可以使系统节约10%～15%的运行费用,有的系统可以高达25%～30%。中央空调系统的节能改造对于自动控制系统同时改造是不可阻挡的。自动控制系统是中央空调智能建筑中自动化的一个重要系统，建筑的智能化就是要求能够建造出舒适、节能、安全、高效的生活和工作环境。要达到这个目的，BAS（即楼宇自动化系统）是关键，而中央空调自动控制系统正是BAS系统中最复杂、最重要的组成部分，同时也是BAS系统中最容易出现问题的部分。中央空调系统是典型的多变量、纯滞后、强耦合的控制系统，在控制系统设计上可采用集中控制、分散驱动的集散控制思路进行实施。 比如，中央空调系统定流量运行存在很大的能源浪费，因此工程改造中通常对水泵、风机、冷水机组进行变流量控制。利用变频技术，改变系统的流量，温度等，不但能够使空调始终节能、高效的运行，而且还能满足客户的需求。在实际工程中，采用WinCC作为软件平台进行改造，能够有效的实现中央空调系统等的自动控制。这样不但能够降低能源的消耗，同时具有便于操作、节省人力等特点，从而达到节能的目的。

五、结束语

综上所述，中央空调的使用对于目前我国的能源消耗是非常大的，只有对其进行节能改造，才能够实现可持续发展战略。中央空调的主要能耗设备主要是输配系统和主机，对空调进行节能改造时，应该对其冷热源进行优化选择。尤其是对制药厂而言，良好的制药环境，能够提高工作人员的积极性，从而确保了药品的质量。

参考文献：

[1] 校荣保：《浅谈中央空调系统的节能改造》，《广东科技》，2011年14期

[2] 徐兆颖：《中央空调节能问题探讨》，《科技资讯》，2009年35期

[3] 郑颖：《浅析中央空调冷热源的群控》，《甘肃科技》，2010年19期

[4] 孟凡博：《大型公共建筑中央空调系统节能改造措施探讨》，《科技风》，2010年04期