王中岳
西门子楼宇科技（天津）有限公司上海分公司
摘要：结合GMP洁净厂房空调系统节能改造需求，本文在分析系统能耗的基础上，对GMP洁净厂房空调系统的节能改造要点展开了分析，提出了系统的节能改造方案，并对方案的实施方法和效果进行了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。
关键词：GMP洁净厂房；空调系统；节能改造
引言：在建筑智能化发展的过程中，还要通过实现自动控制完成建筑内部空调系统的节能改造，以便系统能耗得到进一步降低。而针对GMP洁净厂房，空调系统需要在药品生产过程中起到防止室内微生物和粉尘产生的问题，以免药品出现污染或交叉污染问题，从而使药品的质量得到保证。采用净化中央空调尽管可以满足洁净生产要求，但是却因为管路复杂、级数多等运行特点出现了能耗过大的问题，引发了严重的资源浪费。因此，还应加强对GMP洁净厂房空调系统的节能改造研究，从而更好的推动制药行业的发展。
1 GMP洁净厂房空调系统节能改造需求
在医药建筑中，中央空调消耗的电能约占总电能的70%左右。伴随着医药企业的发展，其药品生产要求也在逐步提升，需要保证生产区域净化空气标准符合GMP，所以医药厂房的净化中央空调将产生更多的能耗，导致厂房建筑的运行费用不断增加。而近年来，为加强可再生资源发展和缓解用电矛盾，电价得到了较大幅度的调整。对于GMP洁净厂房空调系统这类高耗能设备来讲，则带来了较大的运行成本负担。面对这种局面，医药企业还需要实现厂房空调系统的节能改造，以便在降低建筑运行成本的同时，迎合国家制定的洁净生产政策，从而在为企业带来更多经济效益的同时，带来一定的社会效益，继而有效推动医药行业的可持续发展。
2 GMP洁净厂房空调系统节能改造措施
在对GMP洁净厂房空调系统进行节能改造时，还要结合系统能耗和节能改造要点制定科学的节能改造方案，然后通过实施节能改造措施达到系统的节能改造目标。
2.1系统能耗分析
从系统结构上来看，GMP洁净厂房的各生产区可以划分为普通生产区和三十万级洁净生产区，一般设置有2台热水泵、3台冷冻水泵、3台循环水泵、9台送风机和13台排风机，此外设置有冷却塔、制冷机组、水汽热交换机组和中央空调机组等设备。冷冻水由制冷机组提供，温度在7-12℃之间，将被冷水泵泵送至空调机组表冷器。经过过滤器过滤，新风会与回风混合，然后经过中效过滤器、表冷器、风机、高效过滤器进入各生产区。循环冷却水将在制冷机组冷凝器中得到换热，然后经过循环水泵进入冷却塔冷却，以供循环使用。在冷却水循环过程中，可以结合实际负荷情况进行1-2台冷却水泵开启。同时，还要将冷却塔风机全部开启。冷却水进口温度为29℃，出口为31℃。在冷冻水循环过程中，需要结合负荷变化进行1-2台冷冻水泵运行，并将制冷机组全部开启，冷冻水进口温度为12℃，出口为7℃。在热水循环过程中，开启一台热水泵，热水进口温度为40℃，出口为37℃。按照GMP规定，需要将两个生产区空调系统严格分开，所以需要利用5台空调机组为普通生产区送风、排风，剩余4台空调机组为三十万级洁净生产区送风和排风。针对洁净生产区，需确保其空气为正压，与室外大气的静压至少达到10Pa，换气次数应达到12次/小时以上，相邻房间压差至少达到10Pa。由于无法进行送风、排风调节，所以洁净生产区四个空调机组始终处在全功率定频运行状态，任何一个空调机组关闭都将导致原本的静态平衡被打破，继而导致生产区出现局部压差过大问题。
2.2节能改造要点
结合洁净生产区的中央空调系统运行情况来看，重点需要送风、排风和冷热源的能耗损失进行控制，同时通过实现系统自动化控制实现能耗智能化调节，从而更好的实现系统的节能改造。首先，结合洁净生产区的洁净度要求可知，需要确保系统送风量能够满足洁净区面积、生产工艺和功能等方面的要求，在此基础上则能通过减少送风量实现节能改造。具体来讲，就是利用局部高净化方式进行全面净化的替代，以免系统排风量过大，继而导致更多能耗的产生。其次，中央空调水泵系统耗电量占系统的20%-40%，所以还应加强系统冷热源能耗损失控制。通常情况下，洁净生产区的温度需要控制在18-26℃之间，以抑制细菌的滋生，同时满足药厂工作环境的舒适度要求[1]。湿度通常控制在45%-65%之间，湿度越低产生的冷量能耗就越大。因此为减少系统能耗，还应实现循环冷却环节的节能改造。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最后，GMP洁净厂房空调系统需要结合外部环节变化进行空气等物质的处理。但就目前来看，循环系统采用的所有设备未安装变频装置，只能由管理人员结合负荷情况进行设备组合运行。而系统无法结合实际情况实现自动调节，将导致系统用电设备投入过多，继而导致系统产生更多能耗。因此，还应实现系统的自动化控制改造，以便通过提高系统智能化水平达到节能管控的目标。
2.3节能改造方案
结合系统节能改造要点，首先需对空调机组进行节能改造，针对9台空调机组进行变频器的安装，以结合系统压差实现风量的调整。针对洁净走廊，考虑到压差较高，还要实现优先调节。而下一级洁净房间可以适当降低压差，最后保证相邻普通生产区压力至少达到10Pa。为减少系统能耗，需要引入定风量系统，改变送到房间内的风量使不生产的洁净生产区为此基本压差，避免所有送风机全功率运行。采用该种措施，可以使送风风量得到减少，同时使整个系统总风量维持动态平衡。其次，由冷却水和冷冻水的循环情况可以看出，进出口的温差仅在1.5-3℃之间，因此可以采用变频器实现循环水泵的控制，通过采集供水、出水主管末端压差来控制水泵PID调节，根据末端对冷冻水的需求量自行调节，继而达到节能控制的目标[2]。此外，应引入自动化控制系统设定空调系统的不同工作模式，以便使系统结合外部环境变化实现模式的自动切换。而采用互联网，则能对系统运行情况进行监控，并在系统过滤压差、阻值超出一定范围时报警，继而实现对洁净生产区温湿度的精准调控，使系统保持最优的运行状态。
2.4改造措施实施
在方案实施的过程中，还要将原本的定风量系统改造为变风量系统，在各排风机处进行变频器的安装，并在送风口位置进行自动开关风阀的安装，以利用调节阀实现风量的调节控制。针对洁净生产区域，需要安装压差传感器，在送风口安装调节型风阀执行器，以实现对送风口风量的自动控制。结合利用压差控制器得到的走廊压差数据，则能对房间内的风量调节阀进行控制，确保压差能够满足要求。结合排风管压力传感器检测得到的数据，需要采用变频器进行排风机转速的调节，使排风量达到实际要求的大小[3]。结合房间开关数量，可以进行走廊送风机变频器开启数量的预设，以加强系统输出频率控制，确保房间需要的风量能够得到满足。在压差调节上，还要由低到高进行调节，保证风口开启后房间换气次数达到12次/小时以上。考虑到过滤器可能发生堵塞，还要将损失风量计入，以完成变频器频率的合理预设。在循环冷却水系统节能改造上，还要采用定频和变频相结合的方式，即在冷却水循环水泵中进行通用变频器加装，同时在管道上进行温度传感器和水流压差器的安装，确保水泵能结合负荷大小进行输出功率的调节。而在两台冷却塔风机上进行通用变频器的安装，可以结合外界气温条件与实际冷冻机组冷却水温度的需求完成转速的自动调节。在冷冻水循环控制方面，也可以采用相同的方法，在循环管道上利用压差器和温度传感器确定水泵运行情况，然后结合实际负荷大小进行水泵输出功率自动调节。而通过对水泵运行过程中的出水水量进行动态调整，则能使系统运行能耗得到有效降低。
2.5方案实施效果
从方案实施的意义上来看，采取该种节能改造措施，可以利用室外温度与洁净生产区的稳定差实现风机转速和水泵输出功率的自动调节控制，从而在达到净化洁净生产区目标的同时，减少比必要的系统能源消耗。而采用变频器实现对水泵、风机的电机控制，可以实现给定值和受控量值误差完成线性组合控制，能够使控制对象的输出值在给定范围内保持稳定[4]。从总体上来看，采取该种方式能够使GMP洁净厂房空调系统节约20%-30%的电能，因此可以为企业带来更多的经济效益和社会效益。
结论：通过研究可以发现，针对GMP洁净厂房，考虑到厂房的加工环境有较高要求，还要确保采用的空调系统能够有效发挥防止药品污染或交叉污染的作用。所以在空调系统节能改造方面，还要先保证系统运行可以满足GMP标准，然后在此基础上通过引入自动控制技术实现系统节能改造，通过减少系统能耗降低厂房运行成本。因此，相信随着未来建筑的智能化发展，GMP洁净厂房空调系统节能改造问题将得到进一步研究。
参考文献：
[1]丁云飞,黄剑,梁天环等.基于热湿分控模式的电子厂房空调系统节能改造[J].建筑热能通风空调,2017,36(04):52-55+90.
[2]赵金枝.简析药厂净化空调节能的设计要点[J].建材与装饰,2016(43):179.
[3]曾艳萍.发电厂主厂房中央空调水系统电机降温节能改造[J].科技创新与应用,2015(03):97.
[4]严鹤峰.SPF实验动物环境工程净化空调节能技术应用研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2013(02):221-222.
论文作者:王中岳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/5
标签：洁净论文; 节能论文; 系统论文; 水泵论文; 空调系统论文; 厂房论文; 风量论文; 《防护工程》2018年第9期论文;