低碳经济时代空调系统设计改进意见

项志鋐

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

当今世界人类正在为地球环境日益遭受破坏而深感焦虑，全世界正在尽最大努力来减少破坏地球环境的各种行为，科学家们为此也在不断提出一系列拯救方案并采取了很多相应的措施，但随着世界人口的不断增长、资源的不断匮乏，经济发展仍以牺牲地球环境为代价。人类正在行动，人类正在思索。一个当今很时髦、很流行的字眼——低碳经济，已是各国发展经济要考虑的首要任务，它好像是为人类在拯救地球生命的过程中开出了一个大药方。

近几年来空调行业推出了大量的节能产品和节能技术，本人作为一名工程设计人员，从空调系统设计的角度来阐述一下如何在医药或其他工业领域进一步减少能源消耗，为低碳经济时代做出一定的努力，为中国提出的到2020年碳排放强度降低40%～45%的目标做出一定的贡献。

1 甲、乙类生产厂房的空调通风系统

对于很多工业项目，我们经常会碰到生产类别属于甲、乙类的生产场所，而且这些场所又有一定的温度和湿度要求。这时，通常我们采用直流方式（即全新风全排风）来设计空调或通风系统，并且在发生事故时至少每小时有12 次的排风换气量。本人根据多年来所遇到的项目情况，结合国外工程师的设计理念，觉得可以大胆提出新思路，为节能减排创造一些条件。思路主要是在一些非直接生产危险性物质的甲、乙类生产场所采用一定比例的回风，并辅以一套完整的安全保障措施来确保生产车间的安全运行，如在车间内必须设置浓度报警装置、安全系统报警装置、风道内的烟感探测器等。同时，车间内一定量的排风还是要考虑的，特别是要加强局部排风系统的合理设计，这样可大大降低车间内的浓度积累和危险性。就医药行业、石油化工领域，暂可考虑50%的设计回风量，把浓度报警设定在爆炸极限下限的15%是可行的。国内已有企业在类似的生产场所采用了非直流的系统设计，笔者前几年已有文章介绍过这种形式的系统设计。当然这需要行业专家共同讨论并做进一步的细化工作，把原则确定下来，为节能减排，为低碳时代找思路、找途径。

如图1 是对本节观点的示意说明。车间为非危险物产品的生产场所，但在生产过程当中要使用有爆炸危险的物质，属于危险物使用车间，定性为甲类或乙类生产场所。图中①为空气处理机组或送风机组、②为车间全面排风机组、③为车间工艺设备局部排风机、④为车间发生浓度超过设定值以后的事故排风机。

目前，我们通常的做法是10 000m3/h 风量送入车间（假定），则这10 000m3/h 风量全部由室外吸入，冷量则为Q0=1.2×10 000×（iw-iL）(iw为夏季室外空气焓值，iL为空气冷却处理后的焓值)，热量QR=1.2×10 000×（iO-iw’）(iw’为冬季室外空气焓值，iO为空气加热处理后的焓值)[1]，同时，车间将这加热或冷却过的10 000m3/h 风量加上负压风量全部排出室外，因此能量消耗是很大的。有些生产企业又是三班制24 h 连续运转的，能量消耗可想而知。

为了降低能耗，近几年来乙二醇热回收系统时常被采用（见图2），图中③为乙二醇溶液泵。尽管系统回收了一部分排风显热，降低了能耗，但引起的系统复杂性，维护管理量增加，初投资的加大，溶液泵的能耗以及热回收效率一般在50%以下等因素也应全面均衡考虑。

如果我们采用50%的回风，则系统冷量Q0=1.2×10 000×（ic-iL），系统热量QR=1.2×10 000×（iO-iC）(iC为空气处理前的焓)，由于iC＜iw，iC＞iw’，所以，系统夏季就可节约冷量1.2×10 000×（iw-iC）部分，冬季就可节约热量1.2×10 000×（iCiw’）部分，系统愈大，节省下来的能量也愈可观，而节约1 度电相当于节约了0.4kg 标准煤，就可减少0.997kg的碳排防，所以效果应该是很明显的。

图1 甲乙类厂房空调通风系统

图2 乙二醇热回收系统

在这个系统里同时也考虑了局部排风，可使车间内的有害物浓度大大降低，全面排风也可相应减少，从而提高了排风效果。另外，车间内的浓度报警装置与空调机组、排风机组连锁，当车间内有害物浓度达到爆炸极限的15%时（目前设计上考虑25%，本人建议在采用回风的情况下适当提高安全系数），关闭系统回风阀，同时启动车间事故排风机进行12 次以上的事故排风，与此同时，车间内的安全报警模式立即启动（见图3）。

以上设计思路已有国内合资厂家在运行使用，鉴于大多数设计并不会采用这种方案，主要是受制于现行有关规范的某些约束[2]，我们应该与时俱进，组织专家，制定相关条文，为节能减排出谋划策。

图3 安全报警模式

2 危险品库的空调通风系统

石油化工领域我们经常遇到危险品库的空调通风设计。对于库内所储存的物品性质、包装情况的不同，我们经常会与国外专家发生设计理念上的碰撞，就像前一节所述的那样，我们同样可以根据实际情况作出相应的设计变动。也就是平时完全可以低排风状态运行以达到节省能耗的效果又不影响整个库内的危险状况。当然监控手段还是有必要设置的，事故排风的12 次换气也是需要的。如果危险品库内又有一定的储存温度要求的话，改进设计从节能角度出发尤其显得重要。

综上一、二节所述，本人就想通过近几年来的设计消化，特别与国外设计人员思路的碰撞，结合国家提出的减排指标，想通过这篇文章呼吁一下我们应打破传统的思路，为低碳时代的空调行业带上“绿色”的帽子。

3 大空间生产车间的岗位送风系统

有些工业厂房的生产车间空间大，层高也比较高，在整个车间内进行空调送风或进行采暖加热能耗相当大，除非整个车间内工艺生产需要特定的温湿度，通常情况下，我们可以加强岗位送风的设计或再加以分层空调的设计以节约大量的冷量和热量。如今岗位送风形式的设计很少，一般都是考虑整个大空间的中央集中空调系统，采暖地区也是考虑整个空间的设计温度，如要在节能减排上做文章这些都应引起足够的重视。对于同样一个车间，如考虑岗位送风的方式，用在冷量或热量上的能耗至少可节省50%。投资上的节省也相当可观。

4 实验动物房的空调系统

目前，实验动物房的空调系统都是直流系统，主要是因为动物房的臭味，倒不是什么危险气体的因素，所以动物房排风最终通过活性碳过滤器过滤后再排至大气。那么，是否也可以从节能减排的角度去利用一部分回风呢？或者在回风系统上增加一道除臭装置。我想答案肯定是可以的。为了给低碳时代作点贡献，对于动物房操作人员不多的场所，完全可以适当利用一部风回风。建议根据不同的情况加大对回风的利用以及增加回风除臭能力。

如图4 是对本节观点的示意说明。图中①为空气处理机组，②为回风机组，③为排风机组，④为乙二醇溶液泵。

目前的做法是系统中没有②回风机组，而是直接将送入动物饲养区的空调风通过污走廊全部由活性碳排防机组排至大气，能量消耗也非常大，而且动物房空调系统必须24 h 运行，所设定的温度比一般舒适性空调还要低。所以，为了节省一部分排风能量，类似于防爆排风系统，有设计师在排风和送风之间加了一套乙二醇热回收装置。

同样，本人建议不要全部将处理过的空气全部排放，而是将一部分回风（至少可在50%左右）回至原系统以节省能耗。为了减少异味，在回风系统中可加入一级活性碳处理装置。

图4 实验动物房空调系统

由于动物房空调系统的直接排放与甲类车间的直流排放性质完全不同，所以对于动物房空调系统的设计，直接采用系统回风应该是没有问题的，也不存在技术规定的限制，所以从节能减排的责任出发应该大胆采用。

5 实验室的空调系统

近几年来，各地都加大了公共实验室的建设，而实验室大多数需要对一些有毒有害气体进行分析试验，所以实验室空调均采用直流排放的形式，如像前几节所述的适当采用回风来减少能量损失是不妥的，因为实验室涉及到有毒有害气体，所以利用回风就有危险了，也是不允许的。就像传染性隔离病房，一些生物实验室那样采用直流系统，笔者也有专门的文章介绍此类场所的设计方案。那么对于实验室的空调系统是否也有节能减排的文章可做呢？我想应该加大排风余热余冷的利用，而这不是什么新的技术或新的思路，送排风的热回收技术已经有大量的工程在采用，可实验室空调系统在热回收方面的大量采用还不多，尽管系统会变得复杂，但为了给低碳经济作贡献应该对系统进行改进设计。

6 空调系统工业项目的节能措施

当前国家对公共建筑的设计都有严格的节能措施要求，工业厂房的设计还没有强有力的或系统的节能措施方案。这主要是工业厂房设计类型多，工艺要求不一致。然而制定一个适合基本情况及特殊情况的工业建筑节能标准应是低碳经济时代的迫切要求。基本情况工业厂房的节能标准完全可以参照公共建筑节能标准来确定。特殊情况工业厂房的节能标准尽管细分条款肯定很多，然而就像低碳经济的发展之路一样，任重道远。其实工业厂房空调的能耗相当可观，就拿制药行业来说，一幢生产厂房内的能耗空调系统就占了近20%，所以节能措施的采用对能耗的减少至关重要。

7 其它一些节能手段

当前节能措施在各地都十分重视，国家、地方都颁布了一系列节能标准。各设计单位也都按照新的节能标准进行工程系统设计，同时，一些新型节能产品也都在不断推出。作为我们医药化工领域，利用排风热回收是经常会在设计中使用的节能手段，而采用地源热泵系统以及大型工程采用冰蓄冷技术都应该引起高度重视。当今在我国，区域集中供冷供热系统正在被大力重视。上海世博园已采用这种方案，国外已有一些发达城市在集中供冷供热系统上以及冷热电三联供系统上包括远程控制技术方面都具有了一定的规模发展。在我们工业系统设计领域，在工程前期设计时可会同当地政府，对这种区域能源系统设计加以一定推广意义非凡，节能前景可观。同时，可再生能源的利用也应该加快进入我们设计人员的视野，地源热泵技术、水源热泵技术、污水源热泵技术、太阳能吸收式空调系统、太阳能光热利用等都已经或正在向我们走来。

我们希望，用设计师们的努力，为了我们的地球家园，为了我们身边的每一个人，为了我们的社会公众，创造一个更加美好的明天。

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.

[2]GB50019-2003.采暖通风与空气调节设计规范[S].