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电子厂房节能方案浅析

发布时间:2018-07-18 16:01:50 阅读次数:

 摘要:本文主要针对电子厂房公用系统常用节能方案进行分析和介绍,如空调系统运行调节节能、排风冷回收、水蓄冷技术应用、保温材料及装修材料的传热分析、电气动力变频运行节能分析、蒸汽凝结水系统热回收、压缩空气系统热回收等。并以不同地区的基础数据进行分析,以作为选择节能方案的参考。

        关键词:运行调节;冷回收;水蓄冷;传热分析;变频调速;冷凝水回收;热回收。
        引言
        随着国家电子行业的不断扩大,节能减排低碳生活的推广和深化,电子厂房的节能越来越被更多的业主看重,施工单位是否具备相关的技术水平也体现了各家单位的优势所在。节能不仅体现了运行成本的降低还关系到长期成本的减少,比如部分地区实行分时电价政策,在负荷低时鼓励大家用电,而在此时把能量蓄存起来也是降低总体成本的一种方法,本文就将其纳入节能方案之列。
        本文将从下几个方面对电子厂房节能进行分析:空调系统运行调节节能、排风冷回收、水蓄冷技术应用、保温材料及装修材料的传热分析、电气动力变频运行节能分析、蒸汽凝结水系统热回收、压缩空气系统热回收。
        正文
        1、项目基础数据
        1.1项目1
        a)车间地处河北地区,车间建筑面积10827㎡,吊顶高度3m,内走廊和土建结构未全部隔开,洁净面积3645㎡,空调面积8301㎡。
        b)空调计算参数:夏季室外干球温度34.8℃,夏季室外湿度76%,冬季空调计算温度-11℃,冬季室外湿度55%,室内设计温度22±3℃,室内湿度55±10%,计算总冷负荷2900KW、新风冷负荷825KW、计算总热负荷1045KW、计算冬季加湿量750kg/h,冷冻水总流量498m³/h,冷却水总流量649m³/h。
        c)排气总量为80500m³/h,,压缩空气83Nm³/min。
        1.2项目2
        a)车间地处北京地区,车间建筑面积2423㎡,吊顶高度2.7m,洁净面积697㎡。
        b)空调计算参数:夏季室外干球温度33.7℃,夏季室外湿球温度26.3℃,冬季室外干球温度-11.7℃,冬季室外湿度37%,室内干球温度22±2℃,室内湿度45±15%,计算总冷负荷820KW、新风冷负荷214KW、计算总热负荷350KW、计算冬季加湿188Kg/h量。
        1.3项目3
        a)车间地处四川地区,车间建筑面积10706㎡,吊顶高度2.7m,洁净面积598㎡,彩钢板有关传热的检测报告。
        b)空调计算参数:夏季室外干球温度31.9℃,夏季室外湿球温度26.4℃,冬季室外干球温度1.2℃,冬季室外湿度84%,车间以加热设备为主,计算总冷负荷4330KW,热源选择蒸汽锅炉蒸发量为28T/h。
        2、空调系统运行节能方案及分析
        2.1在保证压力的前提下降低新风量
        以某厂千级区面积529平方为例计算,要求动态标准,总送风量95000,新风量13000,回风冷负荷137KW,新风冷负荷226KW,核算成单位风量的冷负荷指标:回风为6KW/m³,新风为62.6KW/m³;hr=47.31KJ/Kg,hw=101.5 KJ/Kg在千级环境下新风需要的冷负荷是回风的10倍,所以新风的冷热负荷都非常大,调整它的比例是非常可观的。
        2.2调高部分功能间的温度和湿度
        在夏季取车间温湿度的上限以节约冷量,冬季取下限,节约加热能耗。一般电子厂房温度和湿度大部分都是一个范围值比如22±3℃,55±5%的相对湿度,车间环境越接近室外,负荷越低,所以对于夏季室外高温高湿,车间应该设定到工艺满足情况下的上限值以节约能源消耗;而冬季室外低温低湿,车间应该设定到工艺满足情况下的下限值以节约能源消耗。
        2.3提高冷冻水出水温度
        在满足车间生产的情况下提高冷冻水出水温度,可以提高冷水机组的COP值,起到节能的效果,前提是空调机组对车间的环境温湿度在允许范围以内。
        2.4设置二次回风系统,节约二次加热的热量
        一般情况夏季经过表冷盘管冷冻除湿的回风是接近饱和的露点温度,如果直接通过送风管道送到房间会造成局部温度过低超标,也可能在局部设备位置结露,影响正常生产,所以要采用一定的方法加热这部分风量,使其高于结露温度,这部分我们称为二次加热,我们如果用回风系统一部分风来加热是不是就节能了呢?
        2.5冷水机组的热回收
        把通过冷却塔散热掉的热量回收回来,热回收冷水机组流程图。
        此法优点是把冷水机组的冷凝热量回收,提高了冷水机组的工作效率,理论上可以使COP值翻倍。缺点是劣化了机组的工作条件,回收的热水以特灵的离心机采用氟利昂R123冷媒,制冷COP值6.5,一般热回收水温40℃左右,品质不高,如果冷冻水不能被完全用掉,相应的热水出水量也要减量,也有其他厂家采用另外冷媒如采用氟利昂R22的或者R134A的热水回收品质要高的多,最高达到63℃以上,但是制冷COP只有5.5,一般只有螺杆机,功率不大,适用场合有限。
        3、排风冷回收系统运行节能方案及分析
        电子厂房由于排风量一般都比较大,夏季排出的冷风,冬季排出的热风此部分负荷如果能够利用起来也可以得到可观的效果,一般全热冷回收为60%,以上述千级房间为例,总冷负荷为137+226=363KW,该车间排风实际为11000,按照回风工况和室外风换热计算冷负荷为101.5-47.31=54.19KW/m³,冷回收量为:11000*(54.19/2)*60%=178KW,占总冷负荷比例为178/363*100%=49.3%。
        4、水蓄冷技术方案及分析
        水蓄冷技术就是在谷底电价利用冷水机组制冷,把冷冻水储存在水箱里面,峰值电价时冷水机组停止运行,车间使用储存起来的冷冻水维持运转,也就是通过电价的高低来节约运营成本,不是真正意义上的节能,但是又有可观的经济价值。流程图如下:
        蓄冷水池与冷水机组并联,可实现四种运行模式:
        ■冷水机组单独供冷
        ■冷水机组单独蓄冷
        ■蓄冷水池单独供冷
        ■冷水机组和蓄冷水池联合供冷
        

       
       5、保温材料及装修材料选用的节能措施
        5.1管道保温
        管道保温主要存在于保冷和保热两种,冷冻水管道、空调热水管道、风管,工作温度都在4℃~55℃之间,我们一般采用橡塑(闭孔海绵)进行保温,而保冷厚度的计算主要参考“防结露”标准的进行(参见空气调节设计手册(第二版)2λ/awg[(tl-tng)/(twg-tl)]≈(d+2d)ln((d+2*δ)/d)),解读过来就是在炎热的夏天保温管道表面大多数情况下不会结露,而实际上还是有很多冷量散失掉了,可以按照室内8.1W/㎡室外9W/㎡计算,管路短而小可以忽略,但是如果管路很长,面积过大需要核算损耗;保热部分管道保温一般按照“防烫伤”标准计算(实用供热空调设计手册(第二版)D1ln(D1/D0)=(2λ/as)*[(t0-60)/(60-ta)]),就是管道表面温度要维持低于60℃防止烫伤人员。
        5.2装修材料的传热分析
        建筑方面主要是建筑外墙和顶的传热,而一般外墙和顶土建都会设计保温层,所以在车间内部主要是解决彩钢板向外部的传热问题,靠外围走廊和顶板建议采用加岩棉的彩钢板具有一定的保温效果,以120KG/m³容重为例,导热系数为0.036W(㎡•℃)。
        6、蒸汽凝结水系统热回收
        蒸汽在换热后变成凝结水,一般还处于90-95℃,加以回收一是起到二次利用水资源,二是携带的热量可以充分利用,以一个厂2台5吨蒸汽锅炉为例计算,锅炉进水20℃,把1Kg水从20度加热到85℃吸收的热量为(85-20)*4.2=273KJ,直接把1KG水在0.2MPa变成蒸汽需要的热量为(100-20)*4.2+2200=2536KJ,回收热量占总热量的10.8%,还是比较可观,如果加以回收可以直接产生经济效益。
        以项目3为例,蒸汽冷凝水经过管网至回收装置,再通过泵组将其送到锅炉的软水箱。这样既避免了水源浪费,同时也避免了热源流失。
        7、压缩空气系统热回收
        电子工业厂房均设计有压缩空气系统,空压机在压缩做功过程当中产生大量的热,这部分热量一般是通过冷却塔散掉。以某厂为例,同时工作的空压机为3台合计电功率870KW,该厂热负荷最大时需要2700KW,采用水源热泵机组补充。
        8、注意事项
        以上厂房各个方面的节能应用是通用的,比如变频调速等,应用时应注意以下几个方面:
        a)项目所在地气候条件:比如北方和南方的差别,保温北方以防止散热和防冻为主,而南方主要以防止结露为主。
        b)电价是否存在峰值电价和谷底电价:如果不存在差异或者差异很小就不需要考虑水蓄冷的问题,有差距但是差距多少适合实施,需要进行投资回收期计算,符合业主的要求再调整相应的系统。
        结论
        通过对厂房工程各种节能形式的分析和应用实例可以看出,每个地区,每种车间的形式不同考虑节能方式是区别很大的,必须要根据实际情况综合分析之后进行选择,以真正达到节能目的。

关键字:厂房 方案 电子

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