高效節能的水性零件清洗

在德國達姆施塔特工業大學主導的跨學科研究項目“節能工廠”中，有一個關于水性零件清洗機的重要發現，即減少水性零件清洗機所需的能量是降低成本、減少生產對環境影響的最佳方式之一。值得一提的是，“節能工廠”項目是推動節能生產過程的重要組成部分。下面就請跟隨我一探究竟吧……

鑒于能源價格的上漲和國際競爭的不斷加劇，節能生產成為德國工業的關鍵議題之一。因此，德國企業被要求減少其生產流程中的能耗，以及降低他們的碳足跡（注：溫室氣體排放的集合）。為了確保這些公司能夠充分發揮各自的節能潛力，并在項目實施中全方位利用這些潛力，達姆施塔特工業大學連同39個行業合作伙伴發起了“節能工廠”研究項目。該研究項目旨在探索減少工業生產過程的能源消耗的方法。據該項目預計，工廠中的熱量傳遞、技術基礎設施以及設備擁有高達40%的節能潛力。

零件清洗成為核心研究領域

由于零件清洗在工業領域和部分能源密集型產業的重要性日益提升，它成為“節能工廠”研究的一個關鍵對象。對于零件的清洗和干燥來說，配有雙重清洗技術的噴淋式零件清洗機被認為是優化的解決方案，同時也具備節能潛力。一般來說，要實現節能高效的零件清洗，有三個優化步驟：

1. 通過有效的隔熱和屏蔽來降低系統和機器的內部損耗；

2. 通過有效的能量儲存、回收和利用（綜合能量回收）來使內部損耗最小化；

3. 能夠使用智能發電機（互聯）來突破機器的限制。

在這種情況下，就電力成本方面考慮，可以確定四種方法最具節能潛力。這包括：外部的水加熱工藝、對蓄熱，機器比熱恢復和干燥空氣預熱的有效利用、廢氣熱回收以及基于傳感器的過程控制。基于清洗機所需的總能量，通過企業目前的發展水平、使用合適的機器設備，過程模型和智能互聯技術等舉措，能夠潛在節省高達35% 的資金。根據過程分析法，研究最初集中在水加熱工藝領域，目的是發展可重復利用的傳熱技術。此外，為了給熱量傳遞提供恰當的條件，必須要將生產環境中現有的工藝熱能供應到換熱過程中。

水加熱的換熱參數

零件清洗在制造鏈中扮演的角色相當于散熱器。換言之，能量通過使用加熱清洗槽被供應到工藝過程中，以滿足零件加熱清洗的潔凈度。為了能夠確定零件清洗機的能量消耗，研究定義了一個系統分析介質溫度、批次尺寸、工藝模型（清洗、漂洗、干燥）和操作時間對總能耗的影響的標準過程。之后，研究的重點轉向了企業的能源行為——也就是說，企業使用哪種能源以及采用哪種國家先進的技術來進行加熱清洗——常規電加熱方式、或利用太陽能獲得的水加熱、熱電聯產集中供熱技術等替代能源。

據該項目預計，工廠中的熱量傳遞、技術基礎設施以及設備擁有高達40% 的節能潛力。

調查的結果產生了如下的需求定義——關于換熱技術的設想必須在無需電加熱的情況下提供一個恒溫達75℃的環境，同時，保證可靠運行，并且對清洗能力和工藝用水質量無任何負面影響。它也應該能夠靈活地應對各種熱源，同時傳輸熱量更快，比傳統的能源更有效。這樣就可以確保縮短交貨時間，以更快更有效的方式補償溫度損失，尤其是在清洗較大的零件時。此外，為了能夠充分發揮高達35%的節能潛力，還應該確保在熱交換時幾乎沒有熱量損失。

換熱模塊

獲得的知識被用來開發熱交換模型，利用外部熱源來加熱清洗介質。根據逆流原理，高效的換熱技術利用同軸管來確保加熱劑的廢熱在清洗過程中幾乎全部被轉移到清洗劑上。為了提高靈活性，要確保電加熱能夠被來自替代能源的熱水所有效取代，此時的熱量（熱水）主要由三種能源供應——熱處理工藝、現有的聯合發電工藝和水回熱加熱應用（太陽能）。

結果顯示，高效的換熱模塊可以幫助加熱介質，減少超過90%的能量損失，同時也減少相關的二氧化碳排放比例。

激發節能潛力

最新研發的熱交換技術可以將生產環境中的余熱輸送到零件清洗過程中。鑒于此，優化一家企業的能源平衡，以符合EMAS 的DIN EN ISO 50001標準。

所以，通過高效的熱屏蔽和內熱干燥的智能設置能夠實現上述的節能潛力。這些節能措施有助于增強機器散熱，幫助改善機器的工作環境，同時降低了工廠內空氣污染物的濃度。因此，可以節省工廠空氣處理和排放的典型成本。

“節能工廠”項目的全面解決方法表明，優化設備不是削減能源成本的唯一途徑，通過機器、工廠和生產環境之間的熱互連能夠實現更大的成本優化潛能。

歐盟的EMAS

歐盟生態管理與審核體系（EMAS）是公司和組織自愿參加的一套歐盟環境管理體系。該體系每年對參加的企業或組織的環境績效進行評估并出具報告，以幫助企業改善環境績效。國際環境管理標準EMAS DIN EN ISO 50001是該體系的主要組成部分。自2015年7月以來，擁有超過250名員工的大型企業和年營業額超過5,000萬歐元的企業必須要通過EMAS認證。此外，EMAS認證也要求免除能源密集型企業的部分可再生能源附加費以及減免企業未來的電力和能源稅。