电子行业空调系统能耗影响因素及节能措施分析

摘要：空调系统的能耗主要是冷制热系统能耗、水系统能耗、风系统能耗三个方面，而这些能耗影响的因素主要有空调系统的冷热负荷、空调主机类型与能效、水系统和空调末端的运行状况，以及空调系统的运行模式和管理水平等。本文以电子行业空调系统为例，对影响其能耗的因素，从上述几个方面进行了详细的分析，并进一步对节能措施进行了深入的探讨，对电子行业节能降碳，实现“双碳”目标具有现实意义。

关键词：电子行业；空调系统；能耗影响因素；节能措施

引言

随着电子产品更新换代速度加快和新能源汽车的高速发展，为提高电子产品成品率和质量，电子行业对洁净室的洁净度要求也越来越严格。据相关资料统计，电子行业空调系统的能耗占工厂总能耗的50%左右。近年来，电力消费延续快速增长态势，电力供需矛盾日益突出，尤其迎峰度夏期间电力缺口较大，已经影响到企业的正常生产。因而，通过采取有效的节能措施，提高电子行业空调系统能源利用效率，降低用能成本，可以有力推动电子行业绿色高质量发展。

一、电子行业空调系统能耗的影响因素

1.空调系统的冷热负荷

空调系统冷、热负荷的大小，是影响其能耗的一个重要因素。电子行业建筑物的保温性能、窗户的面积、太阳的辐射与外部环境温度等因素，都会对空调系统的冷、热负荷产生影响。如果建筑物设计不合理，就会需要空调系统消耗更多的能耗，才能维持比较稳定的室内工作环境。此外，厂房中发热设备的数量、设备的运行时间、工作人员的数量等，也会在一定程度上对空调系统的冷、热负荷产生影响。

2.空调系统主机类型与能效

对于空调系统而言，其主机的类型与效率，会对其能耗水平有直接的影响。电子行业中，比较常见的空调主机类型有水冷冷水机组、风冷热泵机组、VRV/VRF机组等。由于电子行业对生产环境的洁净度、温湿度控制、空气过滤精度及稳定性要求极高，因此需要根据不同需求，选择不同类型的空调主机，而不同的空调主机在能效表现上的差异也较大。同时，相同类型的空调主机，以水冷冷水机组为例，其能效等级分为3级，其中1级能效最高。

3.水系统和空调末端的运行状况

在空调系统中，水泵作为空调系统的动力源，负责驱动冷冻水和冷却水在系统中的循环，保证系统的正常运行，需要根据系统的需求和运行状态，通过控制阀门，以实现空调系统的高效运行[1]。由于末端负荷的波动，水系统的运行参量往往会偏离主机的最佳工作状态，影响空调系统能耗。而空调末端主要包括风机盘管、空气处理机组等，对于不同的末端，气流组织形式、输送距离、冷热流体掺混情况、风机的能耗等均会对空调系统能耗产生一定影响。

4.空调系统的运行模式与管理水平

据有关资料统计，空调系统只有极少的时间是在满负荷运行，全年平均负荷只能达到设计负荷的一半，空调系统在运行过程中普遍存在空调主机和水系统负载率偏低的问题。而有些电子行业的企业为追求系统运行的稳定性和安全性，往往采取的控制方式较为简单如水泵长期定频运行，或者只进行水系统变频控制，未对整个空调系统进行优化[2]。另外，如果空调系统长期没有进行清洁与保养，就会因为过多的灰尘与污垢等因素，而使其能效降低。

二、电子行业空调系统节能措施

1.降低空调冷、热负荷需求

为了减少电子行业空调系统的能耗，应当尽可能降低对空调系统的冷、热负荷需求。一是对围护结构优化。可以通过增加外墙隔热材料、安装高效窗户等方式，对建筑物的外墙保温性进行改善，以使冷热桥现象有效减少。二是优化车间布局并分区控制。可以对冷、热负荷区域进行科学合理的划分，并借助于分区控制系统对不同区域进行灵活的温控管理，从而减少能源消耗。三减少车间内热源。可以选用低功耗的生产设备，减少工艺散热，并将高发热生产设备集中起来，配置局部排风系统等等。四是新风负荷优化控制。根据人员密度和洁净度要求，采用CO2传感器联动控制新风阀开度，同时安装热回收装置，回收排风中的冷、热量，降低新风处理能耗。

2.合理选择主机类型和提高能效

空调主机作为空调系统的核心设备，其运行时的能耗对整个系统的节能效果有着显著的影响。如西部缺水地区可以考虑采用风冷热泵机组，稳定高负荷运行的大型洁净车间可以考虑采用水冷离心式冷水机组，负荷波动中型洁净车间可以考虑采用水冷螺杆式冷水机组等等。例外可以通过选择高效空调主机，提高空调系统整体能效。像磁悬浮变频冷水机组，部分负荷能效比（IPLV）可达10.0-12.0。张勇华和胡攀通过案例对比分析得出磁悬浮离心式冷水机组的整体节能性优于其他冷水机组，尤其是在低冷却水温度、低负荷下的节能性能非常优越[3]。

3.水系统和空调末端优化

从水系统优化来看，一是符合GBT21056-2007《风机、泵类负载变频调速节电传动系统及其应用技术条件》中规定的负载运行工况的，通过水泵变频调速，可以实现年平均节电率≥15%。二是可以适当提高冷冻水、冷却水温差，降低空调系统整体能耗，提高空调系统全年平均能效[4]。三是可以通过优化管网，减少水泵沿途和主机侧阻力的方式，降低水泵扬尘，从而达到降低水泵能耗的目的。从空调末端优化来看，涂有和涂光备研究认为MAU+FMU方案与当前电子行业广泛使用的MAU+FFU方案相比，可能有其节能的优势[5]。GB/T36527-2018《洁净室及相关受控环境节能指南》指出空调末端采用MAC+FFU+DC系统洁净级别越高，节能效果越好。

4.空调系统运行模式AI控制

智能控制方法在空调系统控制中比较常见，但要有效运行非常依赖模型的准确性。《国家工业节能技术装备推荐目录（2021年本）》推荐使用iSave中央空调AI节能控制系统，该技术依据室内外温湿度及变化曲率、系统运行数据以及各设备运行状态等，通过AI节能算法推算空调系统最佳运行参数设定，最终实现空调系统的深度节能。近年来，在人工智能技术持续发展的背景下，深度强化学习通过结合深度学习的感知能力与强化学习的决策机制，为空调系统的动态优化控制提供了兼具高维度数据处理与实时策略调整的解决方案。

结语

电子行业空调系统作为保障生产环境稳定与工艺精度的关键基础设施，其能耗优化对实现“双碳”目标具有显著意义。本文深入剖析了电子厂房空调系统的能耗影响因素，涵盖空调系统的冷热负荷、空调主机类型与能效、水系统和空调末端的运行状况，以及空调系统的运行模式和管理水平等多个维度，并针对性提出一系列切实可行的节能措施。通过技术创新与管理升级的双轮驱动，电子行业空调系统有望从“能耗大户”转型为零碳智慧工厂的核心赋能单元，为半导体、显示面板等战略产业的绿色低碳转型和高质量发展提供关键支撑。

参考文献：

[1]周伟财.智慧建筑中央空调水系统节能优化设计分析[J].新城建科技，2024，33（8）：68-70.

[2]沈楠，刘邈，刘魁星，刘刚.部分负荷下空调机房系统群控策略优化研究[J].建筑节能，2019，11（47）：45-51.

[3]张勇华，胡攀.常用冷水机组的性能特征和选型案例分析[J].节能，2024，03：17-20.

[4]徐晓燕，王颖，刘冰韵.制冷机房冷却侧大温差节能特性分析[J].制冷与空调（四川），2020，34（4）：422-427.

[5]涂有，涂光备．话说微电子工业洁净室的节能（2）：空调方案、设备选择和余热利用[J].暖通空调，2023，53（1）：25-33.