趙樹勇

（深圳市衛(wèi)光生物制品股份有限公司，廣東深圳 518107）

0 引言

在國民經(jīng)濟(jì)整體獲得長足發(fā)展的同時(shí)，對(duì)能源的需求也日漸增大，如空調(diào)系統(tǒng)在建筑結(jié)構(gòu)中損耗了大量的能源，其能耗占建筑總能耗的40%～60%。制冷機(jī)組的運(yùn)行一般處于部分負(fù)荷下，這不僅造成了機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)速率大幅降低，也導(dǎo)致機(jī)組資源過度損耗，影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此需對(duì)傳統(tǒng)的制冷機(jī)房開展節(jié)能改造。

1 項(xiàng)目概況

某制藥有限公司所占面積約18 萬平方米，主要負(fù)責(zé)營養(yǎng)物品和醫(yī)療器械的產(chǎn)出，還與生產(chǎn)車間、辦公樓以及附屬性建筑物等有密切關(guān)系。該公司機(jī)房配置了5 項(xiàng)冷水機(jī)組（開利活塞機(jī)和開利離心機(jī)均為2 臺(tái)、特靈離心機(jī)為1 臺(tái)）作為制冷來源，一般為二期工藝空調(diào)體系供冷（負(fù)荷起伏較大）。鑒于使用機(jī)房的時(shí)長較長，某些機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間高達(dá)20 年，其性能和運(yùn)轉(zhuǎn)效率明顯降低，且該系統(tǒng)和管道實(shí)況較為繁雜，管道內(nèi)均存有較大阻力?；A(chǔ)內(nèi)主要通過二次泵體系來引入冷卻水與冷凍水，這意味著冷凍水應(yīng)經(jīng)由一次泵重復(fù)流動(dòng)在機(jī)組之內(nèi)，再以二次泵將其加壓輸送至管路最末的部位。由一次泵把冷卻水運(yùn)至水箱后，再分別以冷機(jī)冷凝器械或有關(guān)施工工藝來再次冷卻?；诠?jié)能層面的考量，機(jī)房改造完備后，其COP（水泵和冷卻塔也在內(nèi)）均應(yīng)在預(yù)設(shè)值0.7 kW/RT 附近輕微浮動(dòng)[1]。

2 制藥廠房空調(diào)系統(tǒng)主要特點(diǎn)

2.1 溫度、濕度要求嚴(yán)

鑒于生產(chǎn)藥品環(huán)境通常有著較為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，與日常生活環(huán)境存在較大差異，因此在開展藥品生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，必須確保其濕度和溫度能夠符合工程標(biāo)準(zhǔn)。制藥廠房凈化空調(diào)系統(tǒng)必須高度精準(zhǔn)地控制生產(chǎn)濕度和溫度，這就要求系統(tǒng)具備多功能段的同時(shí)，也應(yīng)該具備特殊的控制措施。凈化空調(diào)系統(tǒng)和舒適性空調(diào)系統(tǒng)相比，后者在冬夏季開展室內(nèi)參數(shù)計(jì)算時(shí)波動(dòng)幅度較大。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)可知，當(dāng)室內(nèi)溫度為20～26 ℃、相對(duì)濕度的變化在40%～80%時(shí)，人體舒適性不會(huì)出現(xiàn)明顯的差異[2]。

2.2 潔凈度要求高

生產(chǎn)藥品時(shí)需保持較高的潔凈度，隨著我國持續(xù)改進(jìn)藥品生產(chǎn)實(shí)地環(huán)境的相關(guān)施工規(guī)定，也應(yīng)為各類最新研發(fā)的藥品生產(chǎn)性能配置更高規(guī)格的潔凈度。其中制藥企業(yè)應(yīng)注重打造生產(chǎn)潔凈度更佳的藥品環(huán)境，若未能符合預(yù)設(shè)要求便會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì)，但舒適性空調(diào)系統(tǒng)無需考慮上述工藝要求。

2.3 新風(fēng)量需求不同

制藥廠房凈化空調(diào)系統(tǒng)通常比舒適性空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量要高，前者的新風(fēng)量在符合室內(nèi)人員舒適性要求的同時(shí)，還必須符合排風(fēng)和正壓的要求。而舒適性空調(diào)系統(tǒng)在調(diào)整新風(fēng)量之時(shí)，主要參照GB 50189—2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定為10～50 m3/（h·人）；GB/T 1883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》確定室內(nèi)新風(fēng)量為30 m3/（h·人）。

3 制冷機(jī)組系統(tǒng)節(jié)能潛力分析

在整體分析節(jié)能潛力后，才能更好地推動(dòng)檢測(cè)和調(diào)研作業(yè)的開展，在工廠內(nèi)部以用能系統(tǒng)和設(shè)施開展了檢測(cè)作業(yè)和數(shù)據(jù)收集作業(yè)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)勘察管道的分布狀況，最后的技術(shù)交流活動(dòng)與機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的維護(hù)作業(yè)有關(guān)。經(jīng)研究可知，該廠的中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)營過程中存有的節(jié)能潛力為：

（1）鑒于制冷機(jī)組效率較低，運(yùn)轉(zhuǎn)所需時(shí)間較長且COP 顯著低于預(yù)設(shè)額定值，其能效也得到明顯提升。此外，改造前選用的制冷設(shè)備多數(shù)均處于部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，其負(fù)荷率幾乎低于50%，因此，能夠及時(shí)更換制冷機(jī)的規(guī)格并引入制冷機(jī)變頻技術(shù)[3]。

（2）按照實(shí)地檢測(cè)的水泵效率可知，水泵的運(yùn)行效率未能位于高效率的運(yùn)行范圍內(nèi)，其效率較低，這與管道復(fù)雜導(dǎo)致的阻力有密切關(guān)系。因此，應(yīng)該完善管道和選用一次泵，有益于提升水泵的運(yùn)行效率。

（3）冷卻塔運(yùn)行年限過長，更換填料的次數(shù)較少，常導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕、積污以及菌藻，檢測(cè)到的冷卻塔運(yùn)行效率較低。改造前機(jī)房的耗電總量、制冷數(shù)量以及能效見表1。

表1 制冷機(jī)組整體運(yùn)行能耗

傳統(tǒng)機(jī)房整體效能平均為1.28，迫切需要節(jié)能改造，該工程的制冷機(jī)房可有效地開展節(jié)能改造作業(yè)，具備較大的改造余地，包含更換制冷機(jī)、完善管道以及清潔冷卻塔等。

4 節(jié)能解決方案

4.1 設(shè)備升級(jí)

通過分析體系運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)荷實(shí)際狀態(tài)，可知體系內(nèi)的設(shè)施多數(shù)均在部分負(fù)荷下運(yùn)行，這造成了水泵與制冷器械所需能耗變多，且運(yùn)轉(zhuǎn)速率變小。因此，應(yīng)將舊有活塞機(jī)與運(yùn)轉(zhuǎn)效果較差的離心設(shè)備，替換運(yùn)轉(zhuǎn)成效較好的變頻式螺桿冷水機(jī)組（此次引入的器械其本身便具有0.568 kW/RT 的滿載COP，NPLV 是0.33 kW/RT）。同時(shí)，將運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)況較差的舊水泵替換成運(yùn)行效率較高的變頻水泵（對(duì)水泵葉輪開展一定的優(yōu)化措施）。由檢測(cè)結(jié)論可知，較于固定運(yùn)行頻率，約克離心式冷水機(jī)組選用VSD（變頻驅(qū)動(dòng)設(shè)備）后能夠獲得更經(jīng)濟(jì)的節(jié)能功效。機(jī)組選擇并將VSD 投入實(shí)地運(yùn)行后，其運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷總量降低，也能夠帶動(dòng)機(jī)組冷凝的施工壓力隨之降低（冷卻水的溫度低），其運(yùn)轉(zhuǎn)頻率也相對(duì)減小，若電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度持續(xù)減小，電機(jī)的輸入性電力損耗總量也會(huì)平方式下降，可減小VSD 其電力損耗總量。在所承擔(dān)的冷負(fù)荷保持一致時(shí)，VSD 機(jī)組的使用年限越長，其所需能源、電量就越小，回收周期也會(huì)相應(yīng)減短。

4.2 改進(jìn)管路使空調(diào)水和工藝?yán)鋬鏊南到y(tǒng)分離

鑒于工程內(nèi)兩區(qū)域間對(duì)功能溫度的要求有所差異，需為其分別供應(yīng)冷凍水（如某一區(qū)域供冷溫度預(yù)設(shè)成7 ℃，另一供冷溫度是10 ℃），此類狀況下最好為其分開供冷，才能獲得最佳的供冷效果。其中一臺(tái)專門負(fù)責(zé)溫度為7 ℃的區(qū)域、另一臺(tái)則負(fù)責(zé)溫度為10 ℃的區(qū)域，這就為推動(dòng)溫度為10 ℃區(qū)域機(jī)組的運(yùn)營效果提供了保障，進(jìn)而提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率。

4.3 冷卻水系統(tǒng)自動(dòng)處理

在適宜的方位做好冷卻水智能化加藥器械的安全設(shè)置作業(yè)，冷卻水智能化加藥器械包含SUS304 結(jié)構(gòu)、計(jì)量泵和PP 桶、電導(dǎo)率儀表，冷卻塔在線水的品質(zhì)（電導(dǎo)率）監(jiān)測(cè)體系（若超出標(biāo)準(zhǔn)可自行排水）等。經(jīng)由線上監(jiān)測(cè)體系、智能化加藥體系來判定最終投進(jìn)循環(huán)水系統(tǒng)中的化學(xué)藥劑總劑量，有效避免此體系中產(chǎn)生腐蝕、積污及藻泥等，并將冷卻水流動(dòng)期間生成的阻力降至適宜的范圍，即可顯著提高水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速率。此外，為了確保機(jī)組始終處在高頻運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，應(yīng)及時(shí)處理好冷卻塔水，在制冷機(jī)上加設(shè)在線清潔設(shè)備。

4.4 增加免費(fèi)制冷系統(tǒng)

室內(nèi)能效為0.7 kW/RT，反映其整年運(yùn)轉(zhuǎn)能效水準(zhǔn)的平均值，若在其過渡期間有效引入適宜的制冷器械或最新研發(fā)的風(fēng)運(yùn)轉(zhuǎn)等，鑒于該制冷方式通常會(huì)具備較適宜的能效水準(zhǔn)，較于原引用的供冷體系，在整體上顯著地提高了其供冷功能和運(yùn)行效果。

4.5 增加機(jī)房群控系統(tǒng)

高效機(jī)房整個(gè)項(xiàng)目在預(yù)設(shè)了運(yùn)轉(zhuǎn)需求之外，還要求最新控制策略將設(shè)備的運(yùn)行區(qū)間限定在某一范圍內(nèi)，能源管理體系配合機(jī)房智能控制系統(tǒng)，即可達(dá)到較為良好的控制效果。上述選用的項(xiàng)目均要求系統(tǒng)的調(diào)試水準(zhǔn)能夠符合運(yùn)行規(guī)定，最好可以及時(shí)地監(jiān)測(cè)業(yè)主的真實(shí)運(yùn)行戰(zhàn)略，以免因業(yè)主未能遵循運(yùn)行要求，導(dǎo)致系統(tǒng)的能效水平達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

5 節(jié)能效果實(shí)測(cè)分析

自機(jī)房推行節(jié)能改造環(huán)節(jié)后，獲得了顯著的節(jié)能成效，表2是改造后的制冷機(jī)組整體層面上的運(yùn)轉(zhuǎn)所需能源，若將機(jī)組整個(gè)推進(jìn)期間的能效水準(zhǔn)預(yù)設(shè)成0.73 kW/RT，即可吻合ASHRAE Journal 所規(guī)定的機(jī)房能效所預(yù)設(shè)的較高水準(zhǔn)。

表2 改造后制冷機(jī)組整體運(yùn)行能耗

6 結(jié)束語

制藥廠制冷機(jī)組多數(shù)時(shí)段均處于部分負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，這在極大降低機(jī)組運(yùn)行效率的同時(shí)，也導(dǎo)致了能源過度損耗，影響機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。本文從具體工程實(shí)例出發(fā)，闡述冷凍機(jī)房自控改造節(jié)能技術(shù)，在確保藥品生產(chǎn)安全性后，經(jīng)過減小制藥廠冷凍機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的能源損耗，以推動(dòng)制藥事業(yè)的長足發(fā)展。