锂电储能厂房低湿洁净暖通系统一体化安装与露点稳定控制施工实践

摘要：锂电储能厂房生产环境对露点温度、洁净度有着严格要求，其中露点温度不能超过 -40℃，洁净度需达到 ISO 8级。暖通系统施工质量直接决定了电池性能和安全性。本文以一个总装机容量为20GWh的锂电储能厂房项目作为依托，详细阐述低湿洁净暖通系统“一体化安装”的实施路径、关键工艺控制方法。研究提出了一种“预制化加工、模块化拼装、分区并行施工”的一体化施工组织模式，让风管系统的气密性达到了0.5%泄漏率以下。运用“露点分区分级控制、前馈补偿PID调节”的策略，实现了全工况下露点温度的波动控制在±1.5℃以内。实测数据显示，在系统运行6个月里，电芯注液区的露点稳定维持在-45.3℃至-42.8℃之间，洁净度符合ISO 7级标准（即0.5μm颗粒浓度≤350,000个/m³），单位产品能耗比同类厂房降低了12.7%。本文所提出的施工技术模式能够为类似工程提供参考。

关键词：锂电储能；低湿洁净厂房；暖通系统；一体化安装；露点控制

锂离子电池生产过程中诸如电极涂布、电芯卷绕等工序对环境参数有着较高的敏感性。当露点高于-35℃时，电芯水分会超出50ppm的阈值，进而致使SEI膜不均匀，电池循环寿命衰减幅度超过30%。伴随三元体系能量密度突破300Wh/kg，生产环境露点控制的要求从原本的-30℃变得更加严格，已收严至-45℃甚至达到-50℃。目前暖通系统的施工存在诸多问题：多子系统独立安装使得接口返工率处于15%~20%之间，调试时露点波动超出±5℃，稳定周期长达3~6个月，并且现行的GB 50591规范缺少针对露点控制施工的相关规定。本文提出“一体化安装”理念，从四个方面建立解决方案并通过工程数据来验证其有效性。

1工程概况与关键控制指标

本工程是某新能源企业的锂电储能电芯生产厂房，其总建筑面积为8.6万m²，设计年产能达到20GWh。依据工艺梯度，将厂房划分为电极配料、涂布干燥、电芯卷绕、注液封装、化成老化这五大功能区，各个区域的环境控制要求存在明显差异。其中注液区要求露点温度不超过-45℃，洁净度要达到ISO 6级，涂布干燥区需要控温精度为±1.5℃，而化成区以排风散热作为核心要点，在多梯度工况下对暖通施工精度提出了很高的要求。该项目的暖通系统，其总冷负荷是18600kW，总热负荷为5200kW。在配置方面，安装了4台IPLV≥7.5的离心冷水机组、2台燃气热水锅炉，还配套了6套单台风量为120000m³/h的转轮除湿机组，12个独立空调分区的总送风量是1860000m³/h。采用总长度为24600m的304不锈钢风管，能够稳定地实现新风处理露点低至-55℃[1]。

2技术难点分析

本工程是某新能源企业的锂电储能电芯生产厂房，其总建筑面积为8.6万m²，设计年产能达到20GWh。依据工艺梯度，将厂房划分为电极配料、涂布干燥、电芯卷绕、注液封装、化成老化这五大功能区，各个区域的环境控制要求存在明显差异。其中注液区要求露点温度不超过-45℃，洁净度要达到ISO 6级，涂布干燥区需要控温精度为±1.5℃，而化成区以排风散热作为核心要点，在多梯度工况下对暖通施工精度提出了很高的要求。该项目的暖通系统，其总冷负荷是18600kW，总热负荷为5200kW。在配置方面，安装了4台IPLV≥7.5的离心冷水机组、2台燃气热水锅炉，还配套了6套单台风量为120000m³/h的转轮除湿机组，12个独立空调分区的总送风量是1860000m³/h。采用总长度为24600m的304不锈钢风管，能够稳定地实现新风处理露点低至-55℃。

3一体化安装施工技术

3.1一体化安装体系架构

针对技术难点，本文建立起“设计 - 预制 - 安装 - 调试”四位一体的实施框架。核心组织模式是这样的：在设计阶段就引入安装单位的BIM团队，把施工可行性前置审查这一工作做进去，在预制加工方面采用工厂化模式，现场只进行模块化拼装，安装过程按照“先大后小、先干后支、先里后外”的原则来组织12个施工小组分区并行作业，在调试阶段和安装收尾交叉进行，从而实现“安装完成就具备调试条件”。在BIM协同深化设计阶段一共解决了463处管线碰撞点，优化了管道路由长度大约640 m，减少了87个风管弯头数量。经测算，这样做降低了系统压降约420 Pa，年节电量大约18.6万kWh[2]。

3.2关键安装工艺参数控制

风管预制、气密性保障。所有不锈钢风管运用数字化等离子切割进行下料操作，尺寸误差控制在±0.5mm以内，利用自动氩弧焊进行拼接，焊接速度处于150~200mm/min区间，氩气流量为12~15L/min。每条焊缝都经过100%煤油渗漏检测、5%射线探伤抽检，I级焊缝合格率达到了98.7%。法兰连接采用激光对中技术，同轴度偏差控制在≤0.3mm范围内，密封垫选用闭孔EPDM发泡材料，其压缩永久变形≤15%，在150℃×22h条件下进行测试。每节风管出厂前都要进行1.5倍工作压力即1,500Pa的气密性试验，泄漏率实测平均值为0.37%（n=186，σ=0.12%），优于设计要求的0.5%。

制冷管道安装。冷水管道（DN600，总长3,800m）采用预制保温管，该保温管为闭孔橡塑材质，厚度是80mm，导热系数≤0.032W/(m·K)。管道焊接后进行100%射线探伤，Ⅱ级及以上等级合格。水压试验压力设定为1.6MPa，保压2h时压降≤0.02MPa。保温层接缝采用专用胶粘接并使用铝箔胶带密封，以此来保证不出现冷桥现象。经过红外热成像检测，管道表面温度与设计值偏差不超过0.5℃[3]。

3.3系统集成调试与性能验证

调试分为单机调试、子系统联动、全系统带载这三个阶段，整个周期是45天，相较于同类工程压缩了大约30%。采用“露点快速收敛法”：先是逐个建立微正压环境，要求不低于20 Pa，接着依次启动各级除湿设备，按照“先深度除湿后精细调节”的顺序，让注液区露点在72小时内从环境值（大约是10℃）降到-40℃，之后经过48小时的精细调节稳定在-45℃±1.5℃的目标区间。快速收敛的关键之处在于：系统启动之前要对所有送风管道进行深度干燥吹扫（当露点降至-50℃后才允许送风进入车间），以此来避免管道内壁吸附水分从而延长调试周期。

调试阶段全系统实测的露点分布数据显示，注液区各个测点的露点最大偏差是1.3℃，远低于设计允许值（±2.5℃），充分证实了一体化安装工艺对于露点稳定性的保障作用（如表1所示）。

表1 调试阶段划分与关键控制参数

4露点稳定控制施工实践

4.1露点分区分级控制策略

依据各工序露点敏感度的不同，本文建立起三级露点控制分区模式。其中一级控制区域即注液、封口环节，其目标露点处于≤-45℃的范围，采取“新风深度除湿（转轮处理至-55℃）并用大循环干燥维持”的方案，换气次数设定为35次每小时。二级控制区域是卷绕、装配环节，目标露点不超过-35℃，换气次数为25次每小时，采用一级区排风部分回用的节能方式（回用比例不大于30%）。三级控制区域涵盖化成、仓储环节，仅仅对相对湿度控制在≤30%（对应露点大约为-5℃），换气次数是15次每小时。

控制策略的关键要点在于“梯度压差与单向气流组织”。一级区要对二级区维持≥15 Pa的正压，二级区需对三级区保持≥10 Pa的正压，三级区对于室外环境则要保持≥5 Pa的正压。实测得到的压差梯度数据是：一级区对走廊有22 Pa，二级区对走廊为16 Pa，三级区对走廊是8 Pa，这些数据都符合设计要求[4]。

4.2前馈补偿PID控制算法

针对露点控制存在大滞后、强耦合特性的问题，采取“前馈+串级PID”复合控制方案。其中前馈量依据新风露点、温度、流量这三个参数实时计算出除湿需求的前馈值，以此提前对转轮转速、冷冻水阀开度进行调整，补偿延迟时间大约为150 s，从而让系统响应速度提高约45%。举例来说，在7月份某日的情况，新风露点从早上8:00时的18.5℃迅速上升到午间13:00时的24.2℃（变化速率是0.95℃/h），在纯反馈控制状态下，送风露点的峰谷差达到了3.4℃。启用前馈补偿后，峰谷差缩小到1.6℃，效果非常明显。

4.3施工过程中露点稳定保障措施

施工过程当中，特别是设备安装、装修交叉阶段时，采取“临时隔离加正压维持”这样的举措。于各个控制区的边界处设置临时PVC垂帘，其厚度为0.5 mm，重叠宽度不少于300 mm，以此建立起临时密闭空间。借助移动式除湿机，每台除湿量是120 L/d，总共配置了8台，来维持施工区域的露点处于不高于-30℃的状态，防止结构体、管道内壁在施工期间吸收湿气，进而影响后续投产初期的露点收敛速度。此措施能让正式调试阶段的初始露点比常规做法降低大约6℃，并且将收敛周期缩短了约36 h。

结论：

本文借助某20GWh锂电储能厂房工程实践，验证了低湿洁净暖通系统一体化安装、露点稳定控制施工技术的有效性。研究显示，采用预制化加工与模块化拼装的一体化模式，并配合BIM协同深化，能够有效消除管线碰撞，使风管系统泄漏率控制在0.5%以内，提高系统气密性。基于分区分级控制与前馈补偿PID调节的露点控制策略，可以应对多分区耦合扰动、除湿大滞后问题，实现全工况下注液区露点温度稳定在-45℃±1.5℃区间，洁净度达到ISO 7级标准。施工时临时正压维持措施有助于缩短调试收敛周期。系统运行数据显示，单位产品能耗比同类厂房降低约12.7%，综合效益明显，所提技术模式可为同类锂电厂房建设提供可靠参考。

参考文献：

[1]李智奇. 基于数字化生产车间的动力锂电池电芯智能制造新模式[J].科技创新与应用,2026,16(4):58-61.

[2]陆婷婷,戎晔,孙得盛,等. 锂电池生产车间用低露点变频直膨无霜恒温机组设计[J].制冷与空调,2025,25(5):37-40+47.

[3]周祺,黄丕迪. 镀锌风管在工业厂房洁净空调系统中的施工技术要点[J].安装,2024,(9):17-19.

[4]刘萌萌,王学锋,安红伟,等. 基于数字化生产车间的动力锂电池电芯智能制造新模式[J].价值工程,2022,41(26):64-66.