印制板工厂净化车间应该如何节能

2014-07-31欧阳焰啸

印制电路信息 2014年7期

欧阳焰啸

（广东正业科技股份有限公司，广东东莞 523808）

在刚刚发布的《节能减排十二五规划》中，国家特别强调要提高新建项目节能、环保、土地、安全等准入门槛，严格固定资产投资项目节能评估与审查、环境影响评价和建设项目用地预审，以抑制高耗能、高排放行业过快增长。这就意味节能评估与环评在法律上将会有同样的地位。从另一个方面去理解，可以认为节能工作在企业中将会和环保一样重要，一样要化大力气去抓。印制板企业是能耗大户，如何开展节能工作，这是值得每间工厂去探索的一个重大课题。

线路板工厂可以从管理和技术两个层面去摸索节能的方法，不能放过任何一个可以节能的环节。本文想通过本人的实际经验介绍一下：线路板工厂净化车间应该如何节能。

1 净化系统的原理

线路板厂净化车间的工艺要求：（1）温度21 ℃ ±2 ℃，（2）湿度55±5%。洁净度：干膜车间、内层车间1万级；阻焊车间10万级，正压5 Pa。要保证实现这些要求，靠的是以中央空调为主体的净化系统。下面简要介绍一下净化系统的原理，如图1所示。

1.1 净化原理

组合式空气处理机（简称风柜，下同）中的风机抽出车间空气→初效过滤器→中效过滤器（滤除较大颗粒的尘埃粒子）→保温风管道→高效过滤器（滤除0.5μm以下的尘埃粒子）→车间→回风口→组合式空气处理机。这是个循环过程，通过循环，车间内的尘埃粒子就逐渐被吸附在初、中、高效过滤器的迎风面，从而达到洁净度要求。

1.2 控制温度原理

（1）当车间内的温度高于21 ℃时，空调压缩机开启，处于制冷状态（如果是风柜，则是打开阀门，让冷冻水进入冷水热交换器，也称表冷器），风机把从车间抽来的温度较高的空气吹向表冷器，透过表冷器而被降温。通过循环，车间温度被逐步降低，达到设定温度。

（2）当车间温度低于21 ℃时，空调机关闭制冷状态，加热管组启动（如果是风柜，则是打开阀门，让热水进入热水热交换器中），风机把从车间抽来的空气吹到加热管上，空气因此被加热，送到车间内，通过循环，车间的温度得以升高。

（3）控制湿度原理：

在这里首先要引进一个概念：露点温度。我们知道空气中含有水蒸汽，也可理解成空气中溶解了水蒸汽。在一定的温度下，干空气溶解的水蒸汽达到饱和状态时的温度就是露点温度。除湿就是通过对空气进行冷却，使空气温度达到露点温度以下，空气中所溶解的水蒸汽凝结成水而析出[1]。我们在夏天的早晨看到凝结在草尖上的露水，就是这种现象。因此，要除去车间空气中多余的水分，必须将表冷器的温度控制在露点温度以下。通常通以制冷剂的表冷器的温度为3 ℃ ～ 5 ℃ ，而通以冷冻水的表冷器温度则取决于中央冷水机组产出的冷水温度，一般为7 ℃ ～ 13 ℃。

2 净化车间浪费能源方面

那么，在线路板工厂净化车间节能应该从哪些方面着手呢？首先我们要弄清存在哪些浪费能源的地方：

（1）在设计上存在的问题：换气次数过大。有些承建商担心净化车间的洁净等级达不到要求而难以验收，因而在设计时，留有的余地过大，把车间换气次数搞得比有关标准的上限还要高。换气次数大了风机每小时的风量就要增大，耗电量也就要相应增加。

（2）在工艺上存在的问题：刻意把车间正压提高，国家标准值是5 Pa，而一部分工厂的工艺则要求提高到10 Pa以上。正压提高，从车间的门、传递窗和设备的抽风机处损失的风量就会增大，这部分损失必须由室外的新鲜空气从空调的风柜机的新风口补充。新鲜空气的温度和湿度都会使系统要降温除湿或加热加湿，这些都是要增加能源损耗的。

（3）在现场管理方面存在的问题：不关好传递门窗，泄漏量太大；进入洁净车间的设备口开得太大，没有遮拦，任由冷气往外跑。

（4）在湿度高的季节，我们发现，即使车间内的温度到了设定值，但湿度仍然较高，超出设定值的上限。要降到设定值的范围内，空调一方面要不断制冷，以使表冷器的温度降到空气露点温度以下来除去空气中的水蒸汽；同时，另一方面，又要通过空调风柜中的加热管加热来保证车间的设定温度，这是一个极耗电能的地方。

3 寻找节能的办法

针对上述问题，我们要寻找解决的办法：

（1）要控制换气次数，使之达到合理的程度即可。可以在空调风柜上安装变频器，然后用试验的方法找出合适的风量即可。

（2）第2个问题实际上是个认识问题。大颗粒的尘埃粒子往往是通过人流和物流带到洁净室的，这些尘埃即使在10 Pa的正压，也不能被拒之门外的。这需要加强对洁净室的管理。

（3）第3个问题是管理问题。传递窗一般只能打开一扇门，如果损坏了，要及时修理，要尽量减少冷气的泄漏量。

（4）第4个问题可以采取下面的方法予以解决。这是一个具有创造意义的作法。

上文提到在除湿过程空调机组又要制冷，又要加热，是一个相当矛盾过程，但却必须同时存在。要解决能耗高的问题，可以从加热方面去做文章。

第一步，要取消电加热管，把空调中或风柜机组内部的电加热更换成热水热交换器。这样做，不仅是为了节能，还有一个很好的用途，就是安全。风柜机组的加热管引起火灾的消息时有耳闻，而通以热水热交换器则可以从根本上消除了这个隐患。在南方一些工厂中已有了应用的案例。

中央冷水机组回收热量。如何回收，请参看本人撰写的《冷水机组热能回收比空压机热能回收具有更大的优势》（《印制电路信息》2014年第2期）。

第二步，如果冷水机组和空压机的回收热水不足，我们还有一个途径，就是利用太阳能和热泵来生产热水。

4 太阳能和热泵的节能案例

我们用一个案例来说明太阳能和热泵的节能效果。南方一软板厂（FPC），月产1500平方米，它把9台风柜中的加热管全部改为热水热交换器，然后采用75 kW的空压机进行热能回收，再把热水通过变频水泵管道系统送入其中。但是回收的热水不够，就用150 kW的加热管对热水桶中的水加热，因为水温要达到50 ℃，所以150 kW的加热管24 h不停地加热（在湿度较高的季节，水温经常达不到50 ℃）。每天耗电为3600度，数据惊人。现在拟投资太阳能和热泵，用以取代加热管。

方案如下：

原空压机余热+太阳能+空气能组成；热水优先由余热、太阳能加热，在两者不足情况下（如阴雨天或晚上）由热泵加热，电加热停用（可保留备用）。热水温度为50 ℃ ～ 60 ℃。

太阳能热水器：400平方米。 1 m2太阳能热水器制热量为0.375 kW，每天日照平均为10小时。

空气能热泵（阴雨天或晚上用）：4台，考虑到每台热泵日工作时间不应大于16 h，故安装10 HP（匹）热泵6台，轮流工作。每台热泵制热量大于37.5 kW ，热泵的效率为370%，也即在热泵上消耗1度电等于电加热消耗3.7度电所产生的热量。

另外，热泵所排出的冷气通过楼顶上的引风机送到电镀车间或热压车间，以改善车间工作环境。

工程总报价：44.655万元（这个价格不是最终价，企业还可以与承建商谈）。

通过对比计算，这种方案的投资回报和节能改造前后经济效益对比请参见表1。