SSB蓄电池厂房暖通设计及节能研究

2026-01-23 09:10:45

摘要：当前，我国新能源汽车产业快速扩张，储能产业也快速扩张，这带动了锂电池需求的激增，因为锂电池生产工序啊，对厂房的温湿度、洁净度要求是比较高的，所以要科学地去设计暖通系统，而且还要应用性再生排风二次利用以及转轮热回收新风机组节能技术，在可以保证各车间温湿度等参数达标的这样一个前提下呢，能够有效地去降低系统能耗，本文详细剖析了锂电池厂房暖通设计的要求以及常见的暖通系统方案，并且基于某锂电池基地生产车间的暖通设计方案，为同类锂电池厂房暖通设计提供了一定的参考。

关键词：锂电池厂房；暖通设计；节能分析

跟着国家针对工业建筑绿色节能的要求持续提升，以往能耗高的暖通系统已不容易满足锂电池厂房的生产环境需要，怎样在保证生产工艺稳定的状况下降低能耗，变成行业迫切要解决的问题。当下，部分锂电池厂房暖通设计存在设施选型跟工艺需求不相符、节能措施单一这类问题，不但致使环境参数波动影响产品品质，还会形成一定量的能源浪费情形，跟我国“绿色制造”的发展愿景相违背。所以，为顺应国家新能源产业升级以及绿色低碳发展的召唤，去满足锂电池高精度生产还有低成本运营的需要，迫切地需要对锂电池厂房的暖通系统开展科学设计。

一、锂电池厂房暖通设计要求

锂电池生产厂房里，有个区域对空调要求是最高且最为特殊的，这个区域主要是锂电池的封孔、注液车间， 在封孔、注液工艺当中，电池的电芯、壳体对于车间内空气中的水分是极其敏感的，只要房间内空气中的水分含量稍微高那么一点儿，就会被电池吸收，这会进而造成电池鼓胀、还会漏液等问题，严重影响电池的生产效率以及质量 。按照以往项目的工艺状况来说，电池封孔车间对于空气品质给出的要求是，温度需调控在23正负5℃的范畴内，而湿度方面则要求露点温度能够达到-30℃；注液车间当中，注液机小环境所具备的温度要求是23正负5℃，湿度方面要求露点温度达到-50℃，并且要满足10万级洁净的标准。除此之外，锂电池厂房里面的其他车间，像是干燥间、装配间等，依据不同的工艺状况，也会存在呈现露点-30℃、相对湿度小于20%、小于45%等多元化级别的湿度需求 。锂电池生产厂房里，存在一些区域，这些区域是普通车间、辅楼办公房间那样的，对于这种地方的空调要求，它同民用建筑对于空调的需求，以及其标准，是保持一致的。

二、锂电池厂房暖通系统常见方案

房间具有上文中所提到的露点温度为-50℃、-30℃，且相对湿度小于20%，因为常规表冷除湿系统没办法达到这么低的湿度，所以工程上常常采用干式除湿，也就是转轮除湿系统，通过采用物理吸附的方法来满足房间湿度要求。另外，锂电池生产车间对空调温度是有要求的，所以锂电池厂房里有低湿低露点要求的车间通常采用带转轮除湿段的组合式空调机组，也就是全空气系统。其他有着普通温湿度要求的房间和民用建筑一样，依据面积、用途能够分别采用普通全空气系统、风机盘管、分体空调、多联机等。从上述分析能够知道，锂电池厂房空调系统跟常规民用建筑空调系统的不同之处就在于所采用的转轮除湿段的全空气系统。所以本部分结合理论分析以及实际工程，对带有转轮除湿段的全空气系统的工作流程予以阐述。进而从其中找出具备节能潜力的关键点。全空气空调系统配上转轮除湿，是把转轮具备的除湿性能同常规空调拥有的冷却功能相互结合起来，用以达到对空气温湿度联合控制目的的一种空调系统。它主要的功能段涵盖过滤段、表冷段或者加热段、转轮除湿段、再生段。

三、系统及节能设计

有一个跟锂电池有关的项目，它处于当地锂电池生产基地里，是其中的一个功能区域，这个功能区域涵盖了1#、2#、3#三座工程厂房。其中，1#工程厂房的地上部分一共有4层，其建筑高度是23.55米，耐火等级被设定成一级，火灾危险性被划分到丙类2项。2#工程厂房地上总共是3层，它的建筑高度为23.6米，耐火等级被确定为二级，火灾危险性同样被归到丙类2项。3#工程厂房地上共有2层，建筑高度是13.3米，耐火等级为一级，火灾危险性被归类到甲类1项。整个区块的总建筑面积约20932平方米。

（一）室内外设计参数

这个锂电池工程的厂房是那种对于环境方面控制要求很严格的洁净工业厂房，在温度湿度、洁净程度、房间压力等这些点上有所精细化的标准，在开展暖通系统设计之前，需要明确室内以及室外的关键参数，凭借这些来精准地计算热湿负荷、送风量、冷量等，从而保障系统跟生产工艺之间的适配性 。项目室外参数如下，夏季时，大气压力为91160Pa，再看冬季，大气压力为92170Pa，夏季工况下，干球温度是30.9℃，湿球温度为23.8℃，同时风速为1.90m/s ，冬季工况，干球温度为－1.7℃，相对湿度是82%，风速为1.40m/s ，夏季极端情况下，干球温度为38.0℃，相对湿度是69%，冬季极端时，干球温度为－9.7℃，相对湿度是87% 。参照不一样楼栋（分别是 1#、2#、3#工程厂房）的用处而言，室外参数于温度、相对湿度、最小新风量此类参数方面有着确切差别，具体参见下面所示表格。

表1室内暖通空调设计要求

楼栋	用途	温度 (℃)	相对湿度 (%)	洁净等级 (级)	房间压力 (Pa)	最小新风量 m3/h/人	换气次数 (次/h)
1#工程厂房	阴阳极搅拌	≤28	≤2	/	正压	30	≥6
	阴阳极备料、储存区	≤28	≤2	8	正压	40	≥12
	Offline及叠片化成区	≤28	≤75	9	负压	40	≥12
	物料存放间	≤28	≤10	/	NA	30	≥12
	凹版区	≤28	≤45	8	3~30	40	≥12
2#工程厂房	前端验证区	≤28	≤10	7	正压	40	≥15
	涂布区域	≤28	≤2	6	正压	40	≥55
	后端验证区	≤28	≤35	8	正压	40	≥10
	备件仓	≤28	≤35	7	正压	40	≥15
3#工程厂房	非水性/水性实验室－甲类	16~28	≤45	NA	正压	40	≥6
	合成实验室2－丙类	≤28	≤45	9	正压	40	≥12
	合成实验室1－甲类	≤28	≤45	9	正压	40	≥12
	干燥区－丙类	16~28	≤2	≤45	正压	40	≥6
	物料仓－甲类	≤28	≤2	≤45	正压	40	≥6
	破碎区－丙类	16~28	≤10	≤45	正压	40	≥6

 

（二）冷热源系统

该锂电池工程厂房的冷源系统，采用的冷冻水是7℃供水、12℃回水，这样的参数，匹配了锂电池生产车间对低温环境的需求，在设备选型方面，配置了1台500冷吨定频螺杆式冷水机组，还有2台1000冷吨定频离心式冷水机组，以及1台1000冷吨变频离心式冷水机组，其中定频机组能够满足日常稳定负荷的需求，而变频机组可以依据车间实时冷负荷动态调节输出功率。除了要考虑暖通空调系统室内冷热负荷来进行冷源计算外，还得对工艺设备的冷负荷需求单独进行极为精准的计算，由于各栋厂房（1#至3#）的暖通系统对温水的需求量比较少，经过业主、设计团队以及工艺方的共同探讨，决定把厂区自建锅炉房的蒸汽当作热源，借助壳管式换热器把蒸汽转换为热水之后，为各厂房的暖通系统以及工艺辅助环节供应热水，锅炉房设计的总的用气量大概是20t/h，配备两台额定蒸发量10t/h、额定蒸汽压力1.25MPa的蒸汽锅炉。

（三）空调形式

项目的厂房车间，对控温精度方面有明确需求，对低湿环境方面有明确需求，对洁净度方面也有明确需求，其中在注液功能区需一并满足这三项指标，在封装功能区同样需一并满足这三项指标，所以采用功能模块组合式空调形式。1#、2#所属的丙类2项车间，采用了这样一种组合形式：“转轮除湿机组 + 干盘管 + FFU”。转轮除湿机组承担着处理新风以及室内潜热负荷这件事，它会把空气露点降低到工艺标准所要求达到的范围之内。干盘管是串联在空调风路当中的，它独自承担室内显热负荷。FFU模块依据洁净度等级均匀地布置在吊顶之上，借助高效空气过滤器来保证室内空气洁净度，与此同时，配合定风量风阀达成气流组织稳定。对于3#甲类1项车间，采用这样的组合形式：“防爆型转轮除湿机组+防爆干盘管+防爆FFU+负压排风系统 所有空调设备都选用ExdⅡBT4级防爆等级，以此避免运行的时候产生电火花 转轮除湿机组跟排风系统联动，从而维持车间呈现微负压状态，防止可燃气体向外溢出 FFU采用防爆电机以及密封式结构，将过滤效率提升到H14级，并且干盘管采用不锈钢材质。”。

（四）节能设计

1.再生排风二次利用

其一，再生排风二次利用，是一种节能方式，其二，此节能方式是指在暖通系统运行当中，其三，把转轮除湿机完成再生过程之后排出的空气，其四，该空气仍携带有较高热量，其五，通过特定技术手段回收其热量或者合理复用风量，其六，以此减少能源浪费，其七，由于转轮除湿机为满足除湿需求，其八，转轮除湿机的再生风量通常需要加热至120℃及以上，其九，加热过程能耗占比大，其十，所以需要针对性设计再生排风利用方案。于转轮除湿机再生排风出口端处设置板式换热器，使之先让高温的再生排风同待进入除湿系统的新风展开热交换，致使新风在吸收了再生排风的余热之后温度得以升高，如此一来便能够大幅减少后续将新风加热至再生温度时所需耗费的能耗。而在换热之后温度降低至40 - 50℃的再生排风里，经过湿度检测发现其符合车间较低湿度要求，于是可借助风阀控制部分引入车间回风系统，进而补充室内风量并降低新风处理总量。​。

2.转轮热回收新风机组

此锂电池工程厂房的暖通系统节能设计里，借助车间排风所带余热能量，来降低室外新风入口处的温度，这是达成系统节能降耗的有效技术举措。机组内部设有可旋转的多孔介质转轮芯体，当转轮缓缓转动之际，其一侧同车间排出的高温空气相接触，芯体将排风的显热与潜热吸附并储存起来；另一侧和进入的低温室外新风接触，芯体把储存的热量释放出来用以加热新风，从而减少新风后续加热环节的能耗投入。设计此机组的时候，存在两点需要留意，其一呢，要选用那种适配厂房低湿环境的转轮材质，并且优先考虑硅胶或者分子筛涂层芯体；其二呀，要让热回收效率跟车间风量需求相匹配，借助调节转轮转速，把热回收效率稳定在百分之七十到八十这个范围，以此确保新风温度降低的效果跟系统能耗优化达成平衡。

结束语：

本文清晰界定了锂电池生产中的诸如注液、封孔等关键工序，对温湿度、洁净度有着何种的严格要求，点明了传统暖通方案具备怎样的局限性。结合实际项目，详尽阐述室内外参数所采用的确定方法，以及冷热源系统的配置逻辑，还提出了再生排风二次利用与转轮热回收新风机组这两项核心节能措施。后续须进一步优化锂电池厂房的不同暖通设计方案，并且基于现有的节能技术予以优化改革，以此推动暖通系统在安全方面、节能方面以及工艺适配性方面的协同提升。