潔凈廠房空調系統(tǒng)優(yōu)化改進及制冷系統(tǒng)的設計優(yōu)化

　　【摘 要】近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高，廣大人民群眾日益重視健康問題，對醫(yī)藥工業(yè)的生產環(huán)境要求越來越高，潔凈廠房設計愈發(fā)重要。本文結合藥品生產企業(yè)暖通空調系統(tǒng)在實際運行中所遇到的問題和存在的弊病，本著節(jié)能、環(huán)保的原則，對潔凈空調系統(tǒng)設計提出一些建議。 

　　在實際運行中發(fā)現(xiàn)問題，在設計中逐步改進，是每項技術發(fā)展遵循的客觀規(guī)律，暖通空調系統(tǒng)也不例外，通過與藥品生產企業(yè)管理人員和暖通空調系統(tǒng)操作人員的交流，他們對原有廠房系統(tǒng)存在的問題，以及對新建廠房提出新的要求，通過對他們提出的問題要求進行分析，然后在設計過程中采取相應的措置，不斷地提高暖通空調系統(tǒng)的合理性、安全性，節(jié)約能源，保護環(huán)境，提高工作人員的生產環(huán)境。 

　　1 藥廠空調系統(tǒng)存在的問題及改進措施 
　　首先空調機組一年四季開著蒸汽或熱水加熱，很不節(jié)能；空調機組新風管上只有初效過濾器，中效過濾器和高效過濾器壽命比較短，更換頻繁；一般潔凈空調設計新風量按恒定設計，沒有合理利用免費能源。傳統(tǒng)滅菌方式采用甲醛熏蒸法，這種方法對人體健康有害，消毒完畢后排風直接排入大氣，對周圍空氣造成污染；潔凈區(qū)排風倒灌和排風與新風短路問題；忽略排煙問題。 
　　針對上述情況在以后的設計時應從以下幾個方面加以改進。 
　　一次回風空調系統(tǒng)，夏季新風和一次回風混合后經過表冷處理后溫度在 15℃左右，室內設計溫度24～26℃，車間圍護結構冷負荷和車間內散熱都不大，主要是有設備的房間冷負荷相對較大但對整個系統(tǒng)來說則影響較小，送風溫度需要20～22℃左右，所以要對空氣進行再熱到設計送風溫度，這樣就會出現(xiàn)冷熱量抵消的情況，很不節(jié)能。如果采用二次回風系統(tǒng)，在主回風管與空調器風機段增加一段風管連通，其作用是讓部分回風，不經過表冷器冷卻處理在風機段前與經表冷的新風和一次回風進行混合，使其混合風的狀態(tài)點正好為設計送風點，這樣夏季不再需要再熱盤管，可以得到很好的節(jié)能效果；另外由于二次回風不經過表冷器，同樣型號表冷器處理風量減少，換熱溫差增大，換熱效率提高，并且減小因風速大帶水的幾率。針對部分房間有設備散熱量大、冷負荷大，其余房間沒有設備散熱量小、冷負荷小的系統(tǒng)同樣可以采取二次回風的方式在系統(tǒng)內部平衡冷、熱負荷達到節(jié)能效果。 
　　潔凈空調正常運行時，新風含塵量高，如果只進行初效過濾就和回風混合，加重系統(tǒng)中中效過濾器和亞高效過濾器的過濾負荷。同時縮短了初效過濾器清洗或更換周期，增加維護費用，降低空氣質量。另外新風僅進行初效過濾容易使冷、熱盤管積塵降低盤管的換熱效率，同時熱交換盤管、肋片及周邊部分滯留冷凝水，在停機時，溫度升高，積塵后在高濕環(huán)境中適合微生物繁殖，特別適合真菌的繁殖，并且盤管阻塞以后造成阻力增大，風量減少，空調處理器處理空氣能力也會降低。如果在新風管上增加簡易式便于拆卸、沖洗的尼龍網過濾器，使較臟的新風經過尼龍網后再進入機組的初、中、亞高效三級過濾，這樣既減輕了初效過濾器的臟堵和更換速率又減小了微生物滋生。由于新風量小于總風量，因此過濾面積小，增加費用少而對保護后面系統(tǒng)收益大，同時尼龍網過濾器沖洗后能反復使用等，從而大大降低了運行費用。 
　　根據空氣調節(jié)室外設計參數，夏季干球為歷年不保證50小時干球溫度，冬季室外溫度為歷年平均不保證1天的日平均溫度，相對濕度亦是相當，由此可見室外設計參數是相對保守的，空調系統(tǒng)全年運行在優(yōu)于室外設計參數的環(huán)境中，因此應充分利用過渡季節(jié)室外空氣，從而減少冷源和熱源的使用，達到節(jié)能降耗的效果；在設計時則需要把新風系統(tǒng)按全新風系統(tǒng)選擇風管和過濾器尺寸，排風系統(tǒng)風管尺寸與總回風管相同，在新風管、回風管、排風管上設置風量調節(jié)閥。 
　　2 制冷控制系統(tǒng)的介紹 
　　制冷空調的設計一直以來就是一個涉及面廣的半結構化問題，它所包含的熱力計算、負荷計算、設備選型、結構設計計算、效率計算、外觀設計、工藝設計等，不僅要有成熟的計算公式，而且往往還需要設計師豐富的經驗知識以應對設計中的各種決策問題。同時，為了提高產品的質量性能，還需要按照設計圖紙做出樣機，進行大量的樣機試驗，進行優(yōu)化設計，從而設計出較為滿意的產品。單從這些過程的描述就可看出，這是一個十分復雜而漫長的過程。 
　　制冷系統(tǒng)是由換熱器、節(jié)流裝置和壓縮機等部件相互連接而構成的一個封閉系統(tǒng)，部件模型是系統(tǒng)模型的關鍵和基礎。制冷系統(tǒng)從20世紀60年代開始，發(fā)展到現(xiàn)在，經歷了從單純的部件模型研究，到適合系統(tǒng)仿真要求的部件模型和系統(tǒng)模型研究；從穩(wěn)態(tài)、集中參數，到動態(tài)、分布參數模型的研究；從瞬態(tài)特性研究，到長時間運行過程的仿真。仿真優(yōu)化技術是通過數學仿真或半實物仿真，對系統(tǒng)進行優(yōu)化設計和綜合的技術。簡單的說，就是通過仿真試驗，高效率的找出系統(tǒng)在一定條件下的最優(yōu)解。它根據系統(tǒng)的優(yōu)化目標，合理設計仿真試驗方案，建立對象仿真模型，有效的控制仿真試驗干擾，科學處理仿真試驗數據，全面進行優(yōu)化分析，實現(xiàn)優(yōu)化目標。 
　　3 制冷空調設計優(yōu)化 
　　要對制冷空調裝置進行優(yōu)化，我們首先要確定優(yōu)化的原則和要求，然后才是優(yōu)化方法的確定。節(jié)能節(jié)材是制冷界引人注目的課題之一，為了能使制冷裝置能耗最小、材料最省、效率最高，應選擇怎樣的制冷部件和組合方式，這涉及到制冷裝置的優(yōu)化設計，即最佳匹配問題，也是制冷界亟待解決的問題。 
　　制冷裝置由多個部件組成，制冷裝置的匹配意味著其各部件必須在相同的流量下工作，工況才能穩(wěn)定。從各部件的靜態(tài)特性曲線上看，其匹配點就是各部件靜態(tài)特性曲線的交點，如要實現(xiàn)最佳匹配，必須綜合考慮制冷裝置的效率、運行費用、設備的壽命及結構參數等因素。 
　　制冷空調優(yōu)化設計的要求，一般來講應該包括以下兩項：保證制冷裝置的穩(wěn)定運行，實現(xiàn)其功能要求；保證制冷效率與經濟性最高。效率與經濟性的考慮，體現(xiàn)在運行費用和制造費用的降低上。通過提高裝置的運行效率，可以節(jié)約能量，降低運行費用。但是運行費用和制造成本兩者之間通常是矛盾的，因而，必須綜合考慮設備的投資及運行費用，解決制冷裝置的結構參數和運行參數的最優(yōu)化問題，從而滿足熱效率和經濟性的最優(yōu)化。 
　　制冷裝置優(yōu)化設計方法，目前廣泛應用的有靜態(tài)特性曲線法和熱動力學法。靜態(tài)特性曲線法是通過試驗或熱力計算，畫出制冷機組中各部件（壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器等）的靜態(tài)特性曲線，當兩個制冷機組部件一起工作時，其工作點必然落在該兩部件特性曲線的交點上。通過選擇不同的部件參數，是靜態(tài)特性的交點發(fā)生改變，使最后得到的交點處于一種比較高的效率點上。 
　　熱動力學法是國內外制冷界深入研究和廣泛采用的方法。制冷裝置的優(yōu)化設計與運行涉及兩個問題，一是優(yōu)化目標函數與約束條件；二是需要一臺自適應多參數控制器配合工作。其基本思路與方法是：首先應建立制冷裝置及各部件仿真模型，然后聯(lián)立求解這些模型方程組。在此基礎上，選定某一目標函數，確定實現(xiàn)該目標函數的約束條件，保持制冷裝置在某一基本工況下處于最佳匹配狀態(tài)。 
　　4 結語 
　　制藥車間對生產的環(huán)境具有很高的要求，尤其是潔凈車間。我國出臺的《藥品生產質量管理規(guī)范》中對制藥車間的環(huán)境有明確的規(guī)定。這就對車間的空調系統(tǒng)提出了較高的要求。因此在設計中需要對空調系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)的設計及施工方法合理的加以優(yōu)化改進。