印制板工廠凈化車間應該如何節(jié)能

歐陽焰嘯

（廣東正業(yè)科技股份有限公司，廣東 東莞 523808）

在剛剛發(fā)布的《節(jié)能減排十二五規(guī)劃》中，國家特別強調要提高新建項目節(jié)能、環(huán)保、土地、安全等準入門檻，嚴格固定資產投資項目節(jié)能評估與審查、環(huán)境影響評價和建設項目用地預審，以抑制高耗能、高排放行業(yè)過快增長。這就意味節(jié)能評估與環(huán)評在法律上將會有同樣的地位。從另一個方面去理解，可以認為節(jié)能工作在企業(yè)中將會和環(huán)保一樣重要，一樣要化大力氣去抓。印制板企業(yè)是能耗大戶，如何開展節(jié)能工作，這是值得每間工廠去探索的一個重大課題。

線路板工廠可以從管理和技術兩個層面去摸索節(jié)能的方法，不能放過任何一個可以節(jié)能的環(huán)節(jié)。本文想通過本人的實際經驗介紹一下：線路板工廠凈化車間應該如何節(jié)能。

1 凈化系統(tǒng)的原理

線路板廠凈化車間的工藝要求：（1）溫度21 ℃ ±2 ℃，（2）濕度55±5%。潔凈度：干膜車間、內層車間1萬級；阻焊車間10萬級，正壓5 Pa。要保證實現(xiàn)這些要求，靠的是以中央空調為主體的凈化系統(tǒng)。下面簡要介紹一下凈化系統(tǒng)的原理，如圖1所示。

1.1 凈化原理

組合式空氣處理機（簡稱風柜，下同）中的風機抽出車間空氣→初效過濾器→中效過濾器（濾除較大顆粒的塵埃粒子）→保溫風管道→高效過濾器（濾除0.5μm以下的塵埃粒子）→車間→回風口→組合式空氣處理機。這是個循環(huán)過程，通過循環(huán)，車間內的塵埃粒子就逐漸被吸附在初、中、高效過濾器的迎風面，從而達到潔凈度要求。

1.2 控制溫度原理

（1）當車間內的溫度高于21 ℃時，空調壓縮機開啟，處于制冷狀態(tài)（如果是風柜，則是打開閥門，讓冷凍水進入冷水熱交換器，也稱表冷器），風機把從車間抽來的溫度較高的空氣吹向表冷器，透過表冷器而被降溫。通過循環(huán)，車間溫度被逐步降低，達到設定溫度。

（2）當車間溫度低于21 ℃時，空調機關閉制冷狀態(tài)，加熱管組啟動（如果是風柜，則是打開閥門，讓熱水進入熱水熱交換器中），風機把從車間抽來的空氣吹到加熱管上，空氣因此被加熱，送到車間內，通過循環(huán)，車間的溫度得以升高。

（3）控制濕度原理：

在這里首先要引進一個概念：露點溫度。我們知道空氣中含有水蒸汽，也可理解成空氣中溶解了水蒸汽。在一定的溫度下，干空氣溶解的水蒸汽達到飽和狀態(tài)時的溫度就是露點溫度。除濕就是通過對空氣進行冷卻，使空氣溫度達到露點溫度以下，空氣中所溶解的水蒸汽凝結成水而析出[1]。我們在夏天的早晨看到凝結在草尖上的露水，就是這種現(xiàn)象。因此，要除去車間空氣中多余的水分，必須將表冷器的溫度控制在露點溫度以下。通常通以制冷劑的表冷器的溫度為3 ℃ ～ 5 ℃ ，而通以冷凍水的表冷器溫度則取決于中央冷水機組產出的冷水溫度，一般為7 ℃ ～ 13 ℃。

2 凈化車間浪費能源方面

那么，在線路板工廠凈化車間節(jié)能應該從哪些方面著手呢？首先我們要弄清存在哪些浪費能源的地方：

（1）在設計上存在的問題：換氣次數(shù)過大。有些承建商擔心凈化車間的潔凈等級達不到要求而難以驗收，因而在設計時，留有的余地過大，把車間換氣次數(shù)搞得比有關標準的上限還要高。換氣次數(shù)大了風機每小時的風量就要增大，耗電量也就要相應增加。

（2）在工藝上存在的問題：刻意把車間正壓提高，國家標準值是5 Pa，而一部分工廠的工藝則要求提高到10 Pa以上。正壓提高，從車間的門、傳遞窗和設備的抽風機處損失的風量就會增大，這部分損失必須由室外的新鮮空氣從空調的風柜機的新風口補充。新鮮空氣的溫度和濕度都會使系統(tǒng)要降溫除濕或加熱加濕，這些都是要增加能源損耗的。

（3）在現(xiàn)場管理方面存在的問題：不關好傳遞門窗，泄漏量太大；進入潔凈車間的設備口開得太大，沒有遮攔，任由冷氣往外跑。

（4）在濕度高的季節(jié)，我們發(fā)現(xiàn)，即使車間內的溫度到了設定值，但濕度仍然較高，超出設定值的上限。要降到設定值的范圍內，空調一方面要不斷制冷，以使表冷器的溫度降到空氣露點溫度以下來除去空氣中的水蒸汽；同時，另一方面，又要通過空調風柜中的加熱管加熱來保證車間的設定溫度，這是一個極耗電能的地方。

3 尋找節(jié)能的辦法

針對上述問題，我們要尋找解決的辦法：

（1）要控制換氣次數(shù)，使之達到合理的程度即可?？梢栽诳照{風柜上安裝變頻器，然后用試驗的方法找出合適的風量即可。

（2）第2個問題實際上是個認識問題。大顆粒的塵埃粒子往往是通過人流和物流帶到潔凈室的，這些塵埃即使在10 Pa的正壓，也不能被拒之門外的。這需要加強對潔凈室的管理。

（3）第3個問題是管理問題。傳遞窗一般只能打開一扇門，如果損壞了，要及時修理，要盡量減少冷氣的泄漏量。

（4）第4個問題可以采取下面的方法予以解決。這是一個具有創(chuàng)造意義的作法。

上文提到在除濕過程空調機組又要制冷，又要加熱，是一個相當矛盾過程，但卻必須同時存在。要解決能耗高的問題，可以從加熱方面去做文章。

第一步，要取消電加熱管，把空調中或風柜機組內部的電加熱更換成熱水熱交換器。這樣做，不僅是為了節(jié)能，還有一個很好的用途，就是安全。風柜機組的加熱管引起火災的消息時有耳聞，而通以熱水熱交換器則可以從根本上消除了這個隱患。在南方一些工廠中已有了應用的案例。

中央冷水機組回收熱量。如何回收，請參看本人撰寫的《冷水機組熱能回收比空壓機熱能回收具有更大的優(yōu)勢》（《印制電路信息》2014年第2期）。

第二步，如果冷水機組和空壓機的回收熱水不足，我們還有一個途徑，就是利用太陽能和熱泵來生產熱水。

4 太陽能和熱泵的節(jié)能案例

我們用一個案例來說明太陽能和熱泵的節(jié)能效果。南方一軟板廠（FPC），月產1500平方米，它把9臺風柜中的加熱管全部改為熱水熱交換器，然后采用75 kW的空壓機進行熱能回收，再把熱水通過變頻水泵管道系統(tǒng)送入其中。但是回收的熱水不夠，就用150 kW的加熱管對熱水桶中的水加熱，因為水溫要達到50 ℃，所以150 kW的加熱管24 h不停地加熱（在濕度較高的季節(jié)，水溫經常達不到50 ℃）。每天耗電為3600度，數(shù)據驚人?，F(xiàn)在擬投資太陽能和熱泵，用以取代加熱管。

方案如下：

原空壓機余熱+太陽能+空氣能組成；熱水優(yōu)先由余熱、太陽能加熱，在兩者不足情況下（如陰雨天或晚上）由熱泵加熱，電加熱停用（可保留備用）。熱水溫度為50 ℃ ～ 60 ℃。

太陽能熱水器：400平方米。 1 m2太陽能熱水器制熱量為0.375 kW，每天日照平均為10小時。

空氣能熱泵（陰雨天或晚上用）：4臺，考慮到每臺熱泵日工作時間不應大于16 h，故安裝10 HP（匹）熱泵6臺，輪流工作。每臺熱泵制熱量大于37.5 kW ，熱泵的效率為370%，也即在熱泵上消耗1度電等于電加熱消耗3.7度電所產生的熱量。

另外，熱泵所排出的冷氣通過樓頂上的引風機送到電鍍車間或熱壓車間，以改善車間工作環(huán)境。

工程總報價：44.655萬元（這個價格不是最終價，企業(yè)還可以與承建商談）。

通過對比計算，這種方案的投資回報和節(jié)能改造前后經濟效益對比請參見表1。

表1 未計引冷風到車間而收到的效果

投資回報的計算過程，假設車間年需熱水供暖天數(shù)為320天，市電價格為0.63元/度。

（1）原電熱管能耗計算（150 kW電熱管）

日耗電：150kW×24小時=3600度，日電費：3600度×0.63元/度=2,268元。

年電費：1152000度×0.63元/度=725,760元。（2）改造后，太陽能熱水器配熱泵能耗計算

每年按320天時間計，按近幾年廣東地區(qū)天氣跡象，其中有240天白天10小時可有效地利用太陽能加熱，不用熱泵。熱泵不耗電。

晚上采用熱泵加熱14小時。6臺熱泵不需全部投入工作，只是其中的4臺輪流工作。熱泵耗電：日耗電：4臺×14小時×12度/臺·小時=672度，672度×0.63元/度=424元。

年耗電：424度/天×240天=101760度，年電費64,108元。

80天（陰雨天）全天需熱泵輔助加熱。熱泵耗電情況：

日耗電： 4臺×24小時×12度/臺·小時=1152度，1152度×0.63元/度=726元。

年耗電：1152度/天×80天=92160度，年電費58,060元。

熱泵年合計耗電費：64108+58060=122,168元。

年節(jié)約電費，把150 kW加熱管的電費減去熱泵的電費：725,760-122,168=603,592元。

[1]彥啟森主編. 制冷技術及其應用[M]. 中國建筑工業(yè)出版社, 2008,8:492-494.