冰水機(jī)房最佳化規(guī)劃

1、冰水機(jī)房最正確化規(guī)劃簡介：本文圍繞“如何規(guī)劃冰水主機(jī)、泵浦及冷卻水塔使得初設(shè)本錢低，而運(yùn)轉(zhuǎn)本錢也低？展開了討論。許多案例證實(shí)，較大的水溫差系統(tǒng)不僅可省下初設(shè)本錢，而且可省下運(yùn)轉(zhuǎn)操作本錢。特別是選用高效率主機(jī)時(shí)更是如此。關(guān)鍵字：泵浦冷卻水塔熱交換器前言冰水機(jī)房係由多個(gè)動(dòng)力單元所組成，主要的是冰水主機(jī)、冰水泵浦、冷卻水泵及冷卻水塔。過去數(shù)十年來越來越傾向選用高效率冰水主機(jī)。然而除了減少能源消耗之外，仍有許多手段值得研究；例如設(shè)法降低初設(shè)工程費(fèi)的本錢。本文即是探討降低初設(shè)本錢的同時(shí)，也要節(jié)省操作能源。但不討論前人已有說明的一次二次冰水系統(tǒng)或是變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。一般而言，工廠內(nèi)最大的能源消耗者即是冰水主

2、機(jī)，這也是為什麼一談到節(jié)約能源就是指向選用高效率冰水主機(jī)。但是，主機(jī)安裝後卻很少滿載負(fù)載，是不是!大多數(shù)的時(shí)間，主機(jī)都是在部分負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)，而且多是低於75%的低載。然而，無視於此一現(xiàn)象，冰水泵和冷卻水泵仍然故我地定流量全載運(yùn)轉(zhuǎn)。因此當(dāng)主機(jī)在部分負(fù)載時(shí)，泵浦在全系統(tǒng)的耗能比例卻相對(duì)變大了。試想，假設(shè)泵浦選較小的機(jī)型是不是會(huì)節(jié)省一部分能源而且也使得初設(shè)本錢也降低些？如何實(shí)現(xiàn)這一種想法呢？會(huì)對(duì)冰水主機(jī)造成什麼衝擊呢我們回顧一下歷史，數(shù)十年前，冷卻設(shè)備製造商共同集合成一個(gè)組織也就是今天的ARI。ARI依10溫度差定義冰水主機(jī)水流量的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)適用於蒸發(fā)器以及冷凝器。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要是提供一個(gè)共通規(guī)範(fàn)來

3、供不同的主機(jī)製造商依循。在那個(gè)時(shí)代尚談不到電腦及主機(jī)選機(jī)軟體，因此各家主機(jī)製造商別無選擇只有遵守10溫差規(guī)範(fàn)。10溫差規(guī)範(fàn)在當(dāng)時(shí)也有其使用上的便利性。然而今天的時(shí)代卻未必要死抱10溫差不可。同樣的背景下，10溫差也成為過去冷卻水塔製造商的標(biāo)準(zhǔn)。假設(shè)增加水溫差值，則一樣熱傳遞量時(shí)，水流量就可降低，於是泵浦和管線就可以小一級(jí)來設(shè)置。除非冰水出水溫度降低了，否則較大的冰水溫差(蒸發(fā)器出水溫和回水溫之差值)對(duì)冰水主機(jī)的效率之影響是極輕微的。另一方面，冷卻水在冷凝器的溫差變大則確實(shí)會(huì)降低主機(jī)的效率，主因是冷凝溫度增加了。因此，最正確化的設(shè)計(jì)，宜就從系統(tǒng)的角度來評(píng)估，主機(jī)增加的耗能和泵浦水系統(tǒng)所省下的能源

4、應(yīng)如何匹配會(huì)最省能。在一些應(yīng)用例子中，倒也沒有讓主機(jī)更耗能；在另一些應(yīng)用例子中，則是選用更有效率的主機(jī)來抵消較高冷凝溫度所造成的損失。由此省下來的泵浦採購本錢，動(dòng)力配電工程，管線及閥件工程費(fèi)往往夠我們?nèi)ミx用較高效率的主機(jī)!此時(shí)泵浦所省下來運(yùn)轉(zhuǎn)操作能源足使系統(tǒng)變得更加有效率。接下來我們就舉一些實(shí)例來印證我們的想法。有一個(gè)系統(tǒng)，有2臺(tái)800冷凍噸的主機(jī)，每一臺(tái)主機(jī)有一臺(tái)冰水泵，一臺(tái)冷卻水泵及一臺(tái)冷卻水塔。我們選出3種規(guī)劃方式來比較系統(tǒng)成效。1A及1B版本是按照傳統(tǒng)10冰水溫差選定之主機(jī)。2A及2B版本是依14溫差來選機(jī)。3A及3B版則是依18溫差來選機(jī)。每一版本之A與B是不同之冷卻水流量值以供比較

5、用。在1A、2A、3A版中，冷卻水流量則是依每冷凍噸3GP即10溫差標(biāo)準(zhǔn)選機(jī)。而1B、2B、3B版中，冷卻水流量則是依每冷凍噸2GP即15溫差標(biāo)準(zhǔn)選機(jī)。泵浦的部份，假設(shè)泵浦效率82%而馬達(dá)效率93%。60英呎的水頭外加主機(jī)水壓頭損。依Trane的製造規(guī)格在一樣初購本錢下選了6臺(tái)主機(jī)。每一臺(tái)主機(jī)的冰水出水溫度均是42。冷卻水塔則是由arley冷卻水塔的選機(jī)軟體中選用水塔，其中外氣濕球溫度假設(shè)為78。假設(shè)800冷凍噸的負(fù)載需求，即啟動(dòng)一臺(tái)主機(jī)且滿載即可之條件下，總結(jié)6個(gè)版本的系統(tǒng)耗能狀況整理於表1中。由表中最右欄可看出冰水溫差愈大的系統(tǒng)，其尖峰用電愈剩而冷卻水流量減少對(duì)系統(tǒng)尖峰用電省能影響不大。表

6、1800冷凍噸主機(jī)，全載運(yùn)轉(zhuǎn)之不同版本耗電分析冰水側(cè)版本溫差流量gp水壓頭泵馬力數(shù)PDbhp冷卻水側(cè)水流量/噸水壓頭泵馬力數(shù)冷卻水塔主機(jī)耗電PDbhp風(fēng)扇馬力K總耗電K1A10192021481B1019202148214137211303A1810677223B18106772232160504362103425*47632160504372103425*47632160504362103425*476536562549547542541Thisisthesaesizeter.Ifasaller,lessexpensiveterisused,thefanhpgest

7、40.當(dāng)系統(tǒng)操作在部份負(fù)載時(shí)，泵浦的耗能不變，因?yàn)槊恳粋€(gè)版本都是定流量系統(tǒng)，僅只有冰水主機(jī)及冷卻水塔風(fēng)扇會(huì)減少能源的消耗。這一部份，我們藉由電腦程式DE-Z來模擬。選一個(gè)變風(fēng)量空調(diào)箱設(shè)計(jì)的辦公大樓為模擬對(duì)象。針對(duì)不同地點(diǎn)，及6個(gè)版本的系統(tǒng)套用電腦來模擬。在表2中列出電腦模擬之成果。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.表2不同的城市，套用這6個(gè)版本之耗電分析版本波士頓芝加哥EiPAS湖區(qū)邁阿密舊金山1A1B2A2B3A3B14971450141413631371132111771126109910461060100717771705166615901610153518971801177716771716161

8、82288215721271990204519101057983961885913837表2可看出不論是那一個(gè)城市，當(dāng)6個(gè)版本套入電腦中，增加溫差(減少水流量)總有較省能的這一個(gè)趨勢存在。儘管不是每一個(gè)案例中均有完全一致的結(jié)果，表2中仍顯示出整體性，看能源節(jié)省之成效較以往只看主機(jī)效能單一分析更具價(jià)值與重要。一如前述，假設(shè)選用更有效率之冰水主機(jī)，藉以抑制冷凝溫度升高的負(fù)面耗能損失，並不會(huì)增加額外的本錢。怎麼可能會(huì)這樣的？其實(shí)呀!我們省下泵浦的初購本錢，電力工程費(fèi)，管路工程費(fèi)及閥配件的費(fèi)用(降低流量，使得這些工程的尺寸規(guī)格及本錢均變小了)就足夠去購買更高效率較為昂貴的主機(jī)。表1就顯示出泵浦流量和馬

9、力數(shù)的差異性。表3列出不同溫差之下管路管材的管徑尺寸。表3不同溫差值對(duì)應(yīng)之管徑尺寸冰水側(cè)冷卻水側(cè)10溫差14溫差18溫差3GP/噸2GP/噸主機(jī)主管10吋14吋主機(jī)主管8吋12吋主機(jī)主管8吋10吋主機(jī)主管12吋16吋主機(jī)主管10吋12吋較大的溫差(較低的流量)造成較小的管路管徑及閥件，較小的泵浦馬力，冷卻水塔風(fēng)扇馬力及其各項(xiàng)電力配線工程，也就實(shí)質(zhì)降低冰水系統(tǒng)之初設(shè)本錢。此即本文所稱雙贏設(shè)計(jì)。唯一會(huì)略微進(jìn)步本錢的是空調(diào)箱的熱交換器選購本錢一項(xiàng)而已。但之前述及所省下的工程費(fèi)也足夠支付這一項(xiàng)多出來的額外費(fèi)用。這裡是依據(jù)鰭片選機(jī)軟體做出分析，比較18溫差盤管其空氣側(cè)之降頭損失會(huì)比10溫差盤管還要大(2個(gè)盤管的進(jìn)水溫度一樣)。即使如此，少許的空氣壓損增加，應(yīng)用到VAV變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)也因風(fēng)量減少而變得微缺乏道。受