创新方案改变世界一流电池生产车间的设计

项目背景

建设一个高水平的锂电池生产车间，是一项要求非常精准的工作，因为锂电池的生产环境要求超低的露点温度。

当干燥间是在一个已经建好的建筑中进行装修，要把干燥间与建筑的其他空间隔绝开来，并且要和其他空间完美的配合起来，就更加不容易了。

来自程泉洁净的专业团队，和来自合作伙伴的工程师通力合作，为干燥间建设提供了必要的专业知识和能力，确保了干燥间的超低湿度环境能够建成并且持续得到保障。

程泉客户，某新材料公司，提出了这个高要求的项目，是为最先进的锂电池研究提供环境保障。研究的目的，是发展更经济的、更安全的、更持久的材料，用于动力电池和储能设备，服务供电、交通以及消费者产品。

干燥间要求露点温度整体低于-40℃，注液间低于-50℃，可供3人在室内进行电池组装。室内有叠片机，封口机，注液机，模切机、辊压机、真空烘箱、涂布机头机尾等，并且可长期存放金属锂等空气敏感材料。

来自上海的程泉洁净，专注高精密恒温恒湿实验环境、超低露点干燥间整体解决方案、环境控制装备的设计、生产、安装/施工、以及售后服务，具有行业领先的设计理念、专业的施工/安装技术和完善的培训、售后服务体系。已经成功的为百余个重大科技基础设施项目、中科院研究所及科研院校提供技术支持和服务保障。用创新助力科研，保障实验环境的持续高效稳定运转，为尖端科研保驾护航。正是有这样的技术背景，才能面对锂电池干燥间设计的种种挑战。

干燥间设计面临的挑战

这个项目包含了多个方面的技术指标，不仅要保证干燥度，还需要同时满足室内换气次数、新风量、洁净度、温度等方面的要求。除此以外，还需要提供干燥间设备配电、防静电、工艺排风等方面的配套服务。同时，还有两个非常重要的指标要求：

1. 提高地面面积的利用率；

2. 运行节能；

具体来讲：

1. 可供使用的地面面积为160㎡，实际需要留给用户的可用地面空间，需要至少达到140㎡。

2. 按300天/年，24 h/天的工作时间，控制干燥间每年的运行电费在15万元人民币以下。（按一元度电的电价计算）

转轮除湿技术

设计指标和干燥间内预期开展的工作，决定了干燥间的指标要求。对于锂电池研究实验室/电池生产车间来说，空气质量和干燥度的处理，需要应对来自多个方面的热量和湿度：

1. 空间内工作人员释放的热量和湿负荷；

2. 新风带入的热量和湿负荷；

3. 室内仪器、物料等带来的热量和湿度；

4. 系统渗漏带入的湿负荷；

5. 人员开关门，气体交换带入的湿负荷。

   
   

程泉洁净除湿方案，采用了来自瑞典的Proflute转轮除湿技术原理，采用转轮，达到锂电池研究要求的超低露点温度要求。

转轮除湿机的核心结构是一个不断转动的转轮，是由特殊复合耐热材料制成的波纹状，载有吸湿剂的蜂窝状转轮，蜂窝状转轮具有吸湿比表面积大、流通阻力小、除湿效率高等特点。转轮除湿机通过热的湿空气将水分带走，没有冷凝水，不需要冷凝水管。

一级和二级除湿采用活性硅胶除湿转轮，这是一种适合在常温即20~25℃时，湿度要求10%~50%的场合使用的转轮；三级除湿，采用分子筛除湿转轮，这是一种用在湿度要求非常严格的特殊工艺场合的转轮。

程泉洁净的方案，后一级的再生空气，是前一级转轮处理区后的干燥空气，节省了约50%的热量；在运行能耗上的节省，效果显著。

一个160㎡（高度2.6m）的干燥间，传统除湿方案的装机功率通常在120KW到150KW之间。而本案例采用的程泉创新方案，整体装机功率仅60KW，不到传统方案的一半。

由于采用变频设计，干燥间实际运行功率约为额定功率的40%，即：24KW；每天夜间（12h）非工作时间按15KW计算。一年的运行用电量为140400 kwh，按工业电价1元/kwh计算，一年的运行电费为：14万元人民币。满足用户的要求：控制干燥间每年的运行电费在15万元人民币以下。

建成效果：远超预期

最终，历时近2个月的安装周期，干燥间顺利交付使用。建成后的干燥间指标，远超用户预期。

首先，在最重要的湿度方面，露点温度轻松达到-40℃，最低可到-60℃。

第二，除湿机组不占用地面空间，缓冲间通道、逃生通道和墙面约占用20㎡的地面空间。一个设计面积为160㎡的锂电实验室，用户实际可用的干燥间地面面积为140㎡，地面有效面积利用率（俗称得房率）达到了80%。空调内机全部采用吊顶式设计，不占用实验室地面空间。实验室以外，仅仅占用了4个空调外机的位置。

第三，由于采用了变频设计，空调全部采用一级能效，以及无人时关闭新风功能，实际运行能耗可能比理论计算值进一步下降。2023.07.15-2023.08.15期间，干燥间静态运行（即室内生产设备全部安装到位，但未开启，室内无人员活动），实际的日均耗电量为465kwh。按全年300个运行日，年电费为14万元，与计算值相符。

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