节能设计

一、低断面风速设计

断面风速就是空气处理部件中空气经过过滤器或者加热/冷却盘管的速度。

大部分工程师根据“经验”把空气处理器设计成500英寸/分钟。这样的设计虽然节省时间，但是却增加了运作费用。在低断面风速设计中，使用更大的空气处理器和更小的风机，从而降低空气的流速，降低能耗和设寿命成本。

压降决定了风机的能量损耗。由“平方定则”可知压降与速度下降的平方成正比。如果断面风速降低20%，那么压降将下降36%；如果断面风速降低50%，压降将下降四分之三。根据“立方定则”，风机能耗的变化与流量变化的立方成正比。如果空气流量降低50%，风机能耗将下降88%。

因此，较大尺寸的空气处理器、较大的过滤器和盘管面积消耗较少的风机能量，可以使用比较小的风机和马达。小风机给空气添加的热量比较少，降低了冷却的难度。厚度小的盘管更容易清洗、工作效率更高，所以冷冻水的温度可以更高。过滤器在低断面风速情况下，工作效果更好、寿命更长。

设计减少了空气和水的压降，减小了冷却盘管的带水量。流线型设计，几乎没有尖角，从而使压降减少10%到15%。

设计也可以把压降降低四分之一。目标是使能量损耗降低至少25%，减小变速风机的大小。较优的断面风速范围是250-450英尺/分钟，具体取决于使用情况和能量消耗。

二、换气次数

无尘车间维持一定的空气流量来保持清洁度和颗粒数。流量根据每小时的换气次数来确定，同时这也决定了风机尺寸、建筑构型和能量消耗。在保持洁净度的前提条件下，空气流速的降低可以降低建造及能耗成本。换气次数降低20%就可以使风机的尺寸降低50%。空气洁净度比节约能耗更重要，但是新的研究成果已经有降低洁净成本的记载了。

关于换气次数还没有达成共识。许多原则都已过时，是建立在老观念上，采用低效的空气过滤器。调查显示，ISO第5级标准的洁净室推荐的换气次数变化范围是从250到700以上。

美国的一所国家实验室正在确定ISO第5级无尘车间的标准。研究显示，实际换气次数范围是90到250――比操作规程标准低很多，而且不会影响生产和洁净度。因此建议ISO第5级洁净室的换气次数大约是200，保守的上限是300。

三、马达效率

马达消耗了洁净室的大部分电能。连续运转的马达每月消耗大量的电力。适当地调节尺寸，在翻新后，经济效果多半是不错的。效率增加几个百分点，利润就可增加。

使用优质的马达，不一定会花费太多。在改变马达的尺寸之前先尽量减小负荷。在输出量变化时，利用变速驱动可以提高操作效率。

四、变速驱动的冷冻机

变速驱动冷冻机能节省大量的能量和金钱。许多无尘车间的设计人员和操作人员认为，没有必要使用变速驱动冷冻机，因为负荷通常是恒定的，多级冷冻机机组通常控制为高负荷运转。但是负荷恒定的冷冻机通常工作在满负荷以下。变速驱动冷冻机通常工作在全负荷的90%-95%以节省能量。一台1000吨的冷冻机稳定工作在满负荷的70%，如果使用了变速驱动，每年就可节省两万到三万美元。根据生产商的数据，电能的价格是0.05美元/千瓦时，这样大约一年就可以回收成本。

多级冷冻机冷水式机组很少高负荷运转。通常情况下，现场负荷通常不是正好匹配机组的能级变化。许多操作人员运行额外的冷冻机以求可靠，一旦某个冷冻机发生故障，其它的冷冻机可以立刻补充，接替其全部负荷，因此冷水式机组经常是让冷冻机在制冷能力的60%到80%运转。

在购买新冷冻机的时候，指定购买变速驱动冷冻机是划算的。用变速驱动冷冻机可降低能耗，同时让其他冷冻机可靠性运行。有许多的研究和实验证明，变速驱动冷冻机的效果是很好的。二十多年来，变速驱动冷冻机制造厂商制造出更可靠性的产品，用在新建的和升级的洁净工厂里面。