1、能耗通病及節能措施
對于一個綠色建筑而言,圍護結構(墻體保溫)、暖通、電氣照明是節能重要的組成部分。
首先,潔凈圍護結構的保溫性能對潔凈室節能起到非常重要作用。以上海為例,潔凈室溫度通常在22℃~24℃,而夾層溫度達40℃~50℃。目前潔凈室都推崇嵌入式燈具,加上風口的開孔,使得潔凈室頂板開孔面積較大,如果保溫不好,冷橋過多,將使得大量潔凈室冷量滲漏到夾層,浪費空調能源。同時,也可能產生冷橋積水等問題,不利于潔凈室運行管理。
其次,潔凈室照度通常在350lx,燈具數量較多。燈具的耗電量在潔凈室日常運行中不可忽視。隨著節能改造的深入,越來越多業主將T8燈管改成T5節能燈管,目前有一種趨勢是使用LED燈。LED燈可以比普通燈管節能40%~50%。這樣可以節約一大筆運行費用,同時LED壽命比普通燈管長,減少燈管維修等費用,降低更換燈具時給潔凈室受控環境帶來污染的風險。另外,在設計中可以考慮總開關的方法,在非凈化區設置一個可以關潔凈區燈具的開關,避免因下班忘了關潔凈室里面燈具,而重新更衣進潔凈室,或者疏于管理,個別人沒有按照正規進入潔凈室流程進入潔凈室關燈,對潔凈室安全產生影響。
1.1電氣節能
新版GMP實行后,換氣次數增加,導致制冷機等公用工程設備耗電量占藥廠總電量比例增加,因此合理控制這些設備電動機電能浪費是節能重點之一。電動機不合理耗電的原因主要為:
(a)在電動機拖動系統中,往往以高負載量加上裕量來設計參數及選型,而在實際的運行中,相當部分的電動機并非滿載運行,而是工作于滿電壓、滿速度但是負載卻較小的狀態。
(b)由電動機設計和運行特性可以知道,電動機在滿載運行時效率高,功率因數COSf高;輕載運行效率降低,COSf也降低,空載時COSf甚至降到0.3以下,所以在輕載、變載、輪空負載運行時電動機的電能浪費較大。
目前常用的節能技術有變頻技術、就地電容補償及負載自適應矢量控制。負載自適應矢量控制技術是一項新興技術。負載不變輸入電壓的過大或過小都會導致電流增加,從而電能浪費增加。輸入電壓不變,負載的增加或減少都會導致電流增加,從而電能浪費增加。只有在X、Y、Z點上電流和電能消耗小。“負載自適應矢量控制”原理是,在線實時檢測電動機的負載率,當電動機的負載從100%降到50%,再降到30%,根據設備電動機的負載變化率,實時負載自適應檢測數據處理,并在線調整電動機的輸入電壓(V)和負載電流(I),使其工作點始終保持在X、Y、Z點(節能點)上運行,從而大限度地降低電動機在運行時的電能消耗,達到既能滿足設備使用要求又能節電的目的。后,暖通在潔凈室能耗中占的比重非常大,也是節能重點考慮的環節。
1.2保溫
保溫是一種簡單、效果較好的節能方法。制藥廠房風管和管道通常較長,在運輸介質過程中能量損耗是一個相當可觀數值。在實際施工中,風管法蘭連接處、管道異型處都是施工易發生質量問題的部位,這些部位保溫材料厚度不夠,膠水太少致使保溫粘貼不牢,還有支架的冷橋,這些部位不加以嚴格檢查,日后運行后能源浪費將非常嚴重。另外,設備保溫也是一個非常重要的內容。曾有一個藥廠洗瓶間在調試時就發現房間溫度一直高于30℃,無法降到設計溫度。經與設備廠家聯合勘查,發現是隧道烘箱段的溫度非常高,熱量全散發到房間了。解決這個問題只有2個辦法:1個是增大房間換氣次數,達到42次/h以上;或者將該部分及其連接的管道進行保溫。
1.3換氣次數
新版GMP實行后,換氣次數較以前醫藥工業潔凈廠房設計規范有較大變化。按照新版GMP,通常B級在40次/h~60次/h,C級20次/h~40次/h。這里就可能產生一種誤區,為了安全,所有換氣次數都取高值,如B級統一取60次/h,這對業主初投資和日后運行成本都產生很大影響。其實,換氣次數大小是由房間的。
潔凈度等級、終指標和房間冷(熱)負荷決定,同樣是B級,如果房間設備發塵少,設備自動化程度高,操作人員少,操作人員工作習慣和防護好,這樣換氣次數也不一定要達到60次/h;反之,設備及生產過程產塵量較大,工作人員密集,設備及生產過程發熱量大,B級60次/h也可能不夠。因此,節能關鍵在于根據每個項目實際情況計算換氣次數。方法如下:
(a)確定潔凈室的設備、人員情況。
(b)確定潔凈室發塵量。
(c)計算室內單位容積發塵量。
(d)根據發塵量和室內含塵濃度計算理論換氣次數。
(e)計算人員靜止時的單位容積發塵量。
1.4全新風切換
制藥廠房換氣次數較大,所有空調箱風量也較大,如何合理利用室外新風節能,減少冷凍水使用,可以實現運行費用的節約。GB50189-2005第5.3.6條明確提出該項節能措施。由于醫藥產品特殊性,該項技術在醫藥領域還沒有大規模推廣。在過渡季,新風量的控制與工況的轉換,采用新風和回風的焓值控制方法,空調系統采用全新風或增大新風比運行,可以節省空氣處理所需消耗的能量。當過渡季節,通過閥門調節可以實現全新風節能通風,減少冷凍水用量,從而節約運行費用。
1.5熱回收全新風切換
在制藥廠房辦公樓等設計中,可以采用轉輪熱回收技術,節約運行費用。但在涉及藥品生產的核區域,由于新版GMP第38條規定,設計中減少交叉污染,轉輪回收技術需要經過風險分析,不可以盲目使用。如確實不可以使用轉輪熱回收,可以采用新風和排風并利用乙二醇等介質進行間接熱回收。
1.6更衣間變風量設計
新版GMP實施后,B級更衣間設計和以往有較大區別。由于更衣間的特殊性,沒有什么生產設備,如果再沒有人員更衣時,取60次/h換氣次數來維持B級,實踐證明有些保守。而更衣間在生產過程中,使用時間非常小,大部分時間更衣間都處于無人狀態。因此合理進行更衣間設計,減少無人期間換氣次數,也成為節能的一個措施。目前,一些藥廠B級更衣間采用FFU設計,當有人員準備進入更衣間時,按動開關,FFU啟動,換氣次數達到60次/h;當無人員進出時,FFU關閉,采用送風,換氣次數降低。這樣大大減少了更衣間不使用期間能源浪費,同時,通過控制又保證了人員進出的安全。
1.7選擇高能效水泵、冷水機組和風機
1.8選用節能產品
國家一直提倡使用節能產品,目前該產品市場價格較高,但能設備運行確實可以節約運行費用,節約地球資源。因此在這里還是建議廣大投資者和設計師,從長遠角度考慮,多采用節能產品。
1.9空調風系統設計阻力合理
現在變頻技術已經非常普遍,但同時產生一個問題,一些人不去計算風管阻力,根據類似項目選擇風機壓頭,同時加上系數。導致變頻器和風機電機無法在效率高點運行,既增大了投資,又浪費運行費用,同時對設備安全產生隱患。因此要合理設計分系統阻力,盡量使管道沿程阻力自然平衡,不要通過閥門等人為阻力,進行設計和施工。
1.10風管漏風
風管漏風是目前潔凈室系統能源浪費的一個普遍問題。解決這個問題關鍵有兩個:一個是加強空調箱的設備氣密性檢查,選擇符合國家要求的產品,漏風量不大于1%;另外,要加強風管制作工藝,采用合理的加固措施,目前應用比較多的共板法蘭風管。控制好風管漏風另一個重要措施是進行過程監控,在風管漏風檢測時及時發現問題,減少日后損失。
矩形風管的允許漏風量應符合以下規定:
低壓系統風管QL≤0.1056 P0.65
中壓系統風管QM≤0.0352 P0.65
高壓系統風管QH≤0.0117 P0.65
1.11深度冷卻節能技術
常規醫藥凈化空調存在的問題:
(1)溫濕度同時處理的高能耗問題。
(2)難以適應室內熱濕比的變化。
(3)表冷器濕工況運行,易生霉菌,引起各種空調病。
深度冷卻技術的特點如下:
(1)穩定的除濕能力——當室內余熱余濕發生變化或室外氣象條件發生變化的時候,該機組均能夠將室內溫濕度穩定地保持在所要求的狀態。在表冷器后設置直接蒸發深度除濕再熱裝置,與表冷器兩級接力,可有效實現低8℃的低露點控制。
(2)顯著的節能效果——系統綜合節能10%以上。
(3)節省空調系統初投資。由于機組自帶只膨冷源,可減少冷水機組裝機容量,并實現過渡季節節能運行。
(4)更有效的衛生保證——空調機組表冷器近似干工況運行,避免水盤積水滋生細菌,有效控制空調病的發生。
1.12熱管輔助節能技術
熱管技術目前應用廣泛,它由蒸發器、冷凝器、管內工質組成。通過制冷劑在高溫側吸熱低溫側放熱,實現無動力節能。
2、其他節能技術
2.1置換通風技術
中藥制藥前處理等房間,由于其工藝特殊性,發熱量較大同時伴生部分污染物,房間高度較高,而操作區占整個房間體積較小,如果考慮采用置換通風技術,既可以保證操作區人員的需求,同時又節約運行費用。
2.2地源熱泵
我國東北地區,部分城市因城市的藥廠建造在遠離市區地方,同時該地區城市供水資源有限,甚至沒有。并且,這些地區地下水資源相對豐富,目前地下水水源熱泵在這些地區都有應用。不過,需要注意的是,該項技術使用需要考慮當地地質條件和*的要求,不可以盲目復制。
2.3自控設計,能量監測
自控變頻技術是目前廣泛應用的一項技術,同時建立起自控能耗監控系統,對日常運行情況進行數據統計分析,取得手運行資料,為日后節能改造和類似項目設計提供真實數據,這樣可以從實際角度解決能耗過大問題。