2010年12月16日 星期四

預測冷卻水塔的出水溫度

一個使用了多年的冷卻水塔,除了平常的加藥及清洗之外,如何確定性能是否完善,是否需要更換散熱材,冷卻塔出水的溫度是否跟當初的設計值相符.

一個出水溫度過高的冷卻水塔會嚴重影響主機的耗電,有什麼方法可以知道出水溫度是否合理?
答案在於負載的多寡以及水溫和大氣濕球溫度之間的差值.

舉例而言:
 一部標示為32/37/27的冷卻水塔,意思為當冷卻水溫為37度C,在濕球溫度27度C的大氣條件下,可以將水溫降到32度C,5度C的溫差就是水塔的趨近溫度.

這是在負載等於滿載容量的狀況下,也就是說,如果有一台500RT主機,剛好現場的冷凍負載是500RT,而這些熱負載又全部必須經由冷卻水塔排放,則在如此的條件之下,水塔的散熱能力必須將37度C進入的水溫降溫到32度C.

而實際的狀況通常不是如此,沒有一個業主或工程公司會把冰水主機的噸數設計的剛剛好,如果設計的剛剛好,只要一個天氣的預測錯了,實際的天氣溫度比設計值高,那冰水主機的水溫就做不到,錢也就別想收了,因此通常在設計的時候噸數都會放大.

真正設備在運轉的狀況又是如何,每天的天氣都會變化,不管在冬天還是夏天,即使是一天之內氣溫的變化大概也有上下5度的差異.

因此,在一開始設備就加大的情況之下,一個500RT的水塔必須排放的熱量可能只有設計值的八成,那麼如果在滿載的條件下趨近溫度應該是5度C以內,那在未滿載的狀況下趨近溫度顯然應該更低.

可是幾乎沒有業主會去記錄冷卻水溫和濕球溫度的相互關係,即使是主機每天抄表的記錄也只有冷卻水溫,而冷卻水溫的條件就只是不會跳機的設定,而不是應有的冷卻水溫.

在這種狀況下,一台冷卻水塔可以提供的水溫只要不至於讓主機跳機,沒有人會去CARE他的效率如何,就算散熱能力已經下降,更多的人選擇不面對,因為要對老闆提出更換散熱葉片的要求必須提出一大堆數據,不然老闆不會花這個錢.換散熱葉片的錢通常都很大一條.至於電錢看不到,繳習慣就好.

在天氣及負載一定會變動的狀況下,如果負載不會滿載,只要趨近溫度超過了最大值5度C以上,是不是就代表必須更換,答案是正確的.而負載最大的狀況是在夏天,如果不換散熱葉片,在夏天的時候即使趨近溫度偏高,主機只要不至於跳機,撐過了夏天換散熱葉片的事明年再說.在夏天的時候都不會因為高壓跳機,在冬天的時候就更不會了.

這樣的做法是大大的錯誤,一台性能已經大大衰退的水塔,即使在熱負載未滿載的狀況下,趨近溫度都已經飆超過5度C.即使主機不會跳機,只是因為負載輕,不是冷卻水塔散熱還可以.如果冷卻水溫下降一度可以讓主機節能3%的話,一台趨近溫度偏高的水塔如果讓水溫高個5度C,主機這邊就會多消耗掉15%以上的能源,一個夏天不處理拖過冬天到天氣快熱或是主機跳機的時候再處理,多消耗的能源可以買一座新的水塔而不是只有換散熱葉片而以.

預測冷卻水塔的出水溫度要先知道負載的多少,還要測量大氣的乾濕球溫度,並且測量冷卻塔的馬力,再用馬力換算成水塔的風量,如果測量之後冷卻塔應有的出水溫度不如預期,就應該早日更換散熱葉片並調整風車的風量,拖的越久,對能源的損失就越大.

另外,在多聯式的水塔裡面,水量的平衡也非常的重要,因為現場負載的關係,主機的開機台數會隨著負載而變動,當開機的台數少了,流到冷卻水塔的水也變少,如果水管沒有任何的控制閥,每顆水塔可以分配到水量跟著變少,當一個水塔的水量變少的時候,在固定的風量之下,請問出水溫會升高還是降低,若是水泵加裝變頻,效果也是等同水量減少,冷卻水溫是升高還降低?

另外,如果冷卻水塔風車裝了變頻器控制風車轉速,在負載固定之下,出水溫度是升高還降低還是不變,這裡賣個關子,請看其他相關文章的解說.