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制藥廠制冷機組多數(shù)時段均處于部分負荷下運轉(zhuǎn)，這不僅降低了機組的運行效率，同時也導(dǎo)致能源過度損耗，影響機組的平穩(wěn)運行。從具體工程實例出發(fā)，介紹制藥廠房空調(diào)系統(tǒng)主要特點，闡述冷凍機房自控改造節(jié)能技術(shù)。改造前機房整體能效水平為1.28 kW/RT 左右，節(jié)能改造后為 0.73 kW/RT 左右。

在國民經(jīng)濟整體獲得長足發(fā)展的同時，對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%。制冷機組的運行一般處于部分負荷下，這不僅造成了機組的運轉(zhuǎn)速率大幅降低，也導(dǎo)致機組資源過度損耗，影響其正常運轉(zhuǎn)，因此需對傳統(tǒng)的制冷機房開展節(jié)能改造。

01
項目概況

某制藥有限公司所占面積約 18 萬平方米，主要負責(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。該公司機房配置了 5 項冷水機組（開利活塞機和開利離心機均為 2 臺、特靈離心機為 1 臺）作為制冷來源，一般為二期工藝空調(diào)體系供冷（負荷起伏較大）。鑒于使用機房的時長較長，某些機組的運轉(zhuǎn)時間高達 20 年，其性能和運轉(zhuǎn)效率明顯降低，且該系統(tǒng)和管道實況較為繁雜，管道內(nèi)均存有較大阻力。基礎(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)流動在機組之內(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至水箱后，再分別以冷機冷凝器械或有關(guān)施工工藝來再次冷卻。基于節(jié)能層面的考量，機房改造完備后，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[1]。

02
制藥廠房空調(diào)系統(tǒng)主要特點

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，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，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)計算時波動幅度較大。根據(jù)現(xiàn)有文獻可知，當(dāng)室內(nèi)溫度為 20～26 ℃、相對濕度的變化在40%～80%時，人體舒適性不會出現(xiàn)明顯的差異[2]。

2.2 潔凈度要求高

生產(chǎn)藥品時需保持較高的潔凈度，隨著我國持續(xù)改進藥品生產(chǎn)實地環(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，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，主要參照 GB 50189—2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(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）。

03
制冷機組系統(tǒng)節(jié)能潛力分析

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

（1）鑒于制冷機組效率較低，運轉(zhuǎn)所需時間較長且 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)均處于部分負荷運轉(zhuǎn)，其負荷率幾乎低于50%，因此，能夠及時更換制冷機的規(guī)格并引入制冷機變頻技術(shù)[3]。

（2）按照實地檢測的水泵效率可知，水泵的運行效率未能位于高效率的運行范圍內(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行效率。

（3）冷卻塔運行年限過長，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，檢測到的冷卻塔運行效率較低。改造前機房的耗電總量、制冷數(shù)量以及能效見表 1。

傳統(tǒng)機房整體效能平均為 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、完善管道以及清潔冷卻塔等。

04
節(jié)能解決方案

4.1 設(shè)備升級

通過分析體系運轉(zhuǎn)的負荷實際狀態(tài)，可知體系內(nèi)的設(shè)施多數(shù)均在部分負荷下運行，這造成了水泵與制冷器械所需能耗變多，且運轉(zhuǎn)速率變小。因此，應(yīng)將舊有活塞機與運轉(zhuǎn)效果較差的離心設(shè)備，替換運轉(zhuǎn)成效較好的變頻式螺桿冷水機組（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，將運轉(zhuǎn)實況較差的舊水泵替換成運行效率較高的變頻水泵（對水泵葉輪開展一定的優(yōu)化措施）。由檢測結(jié)論可知，較于固定運行頻率，約克離心式冷水機組選用 VSD（變頻驅(qū)動設(shè)備）后能夠獲得更經(jīng)濟的節(jié)能功效。機組選擇并將 VSD 投入實地運行后，其運轉(zhuǎn)負荷總量降低，也能夠帶動機組冷凝的施工壓力隨之降低（冷卻水的溫度低），其運轉(zhuǎn)頻率也相對減小，若電機的運轉(zhuǎn)速度持續(xù)減小，電機的輸入性電力損耗總量也會平方式下降，可減小 VSD 其電力損耗總量。在所承擔(dān)的冷負荷保持一致時，VSD 機組的使用年限越長，其所需能源、電量就越小，回收周期也會相應(yīng)減短。

4.2 改進管路使空調(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。其中一臺專門負責(zé)溫度為 7 ℃的區(qū)域、另一臺則負責(zé)溫度為 10 ℃的區(qū)域，這就為推動溫度為 10 ℃區(qū)域機組的運營效果提供了保障，進而提高系統(tǒng)整體的運行效率。

4.3 冷卻水系統(tǒng)自動處理

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)測體系（若超出標(biāo)準(zhǔn)可自行排水）等。經(jīng)由線上監(jiān)測體系、智能化加藥體系來判定最終投進循環(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，并將冷卻水流動期間生成的阻力降至適宜的范圍，即可顯著提高水泵運轉(zhuǎn)速率。此外，為了確保機組始終處在高頻運轉(zhuǎn)狀態(tài)，應(yīng)及時處理好冷卻塔水，在制冷機上加設(shè)在線清潔設(shè)備。

4.4 增加免費制冷系統(tǒng)

室內(nèi)能效為 0.7 kW/RT，反映其整年運轉(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)運轉(zhuǎn)等，鑒于該制冷方式通常會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行效果。

4.5 增加機房群控系統(tǒng)

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

05
節(jié)能效果實測分析

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

06
結(jié)束語

制藥廠制冷機組多數(shù)時段均處于部分負荷下運轉(zhuǎn)，這在極大降低機組運行效率的同時，也導(dǎo)致了能源過度損耗，影響機組的平穩(wěn)運行。本文從具體工程實例出發(fā)，闡述冷凍機房自控改造節(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房空調(diào)系統(tǒng)的能源損耗，以推動制藥事業(yè)的長足發(fā)展。

參考文獻

［1］鄒海燕.變水溫工況下室內(nèi)空調(diào)末端供熱能力分析［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2022（15）：64-67.

［2］王秋江.通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)消聲減振技術(shù)措施［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2022（5）：53-55.

［3］代丹，林綠淵，肖武，等.制藥廠房潔凈空調(diào)系統(tǒng)能耗監(jiān)測及分析方法［J］.暖通空調(diào)，2021（10）：33，38.

［4］唐準(zhǔn).制藥廠潔凈空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化研究［J］.中國設(shè)備工程，2019（24）：54-55.