2011年3月29日 星期二

熱回收主機運作系統



熱回收主機常被運用在MAU的加熱上,不同的負載,操作模式,天氣都會影響到整個系統的效率,問題是就算是一個最簡單的空調系統,在面對環境的變動時如何因應?

上面的比較圖一個傳統的熱回收主機,另一個是假設將傳統熱回收主機切開,利用一大一小的主機來負擔不同的製冷及加熱的工作,加熱的那台主機的冰水側則用做預冷冷卻水使用.

這兩者的搭配有什麼不同?很多熱回收主機或是熱泵的使用強調的是對電熱或瓦斯,柴油的加熱效應,如果單比加熱的部份效益是非常驚人的,但是如果在負載變動加熱量不需要那麼大的情況下,由於要維持一定的熱出水溫度,主機本身的cop值就會變差,但是相對來講還是要省得很多.

但是到冬天的時候,由於冷卻水溫度可以降得很低,冷負載在冬天也會變得很小,但加熱相對反而會變大,這時可能會有制熱不足的可能(因為冷負載加上壓縮熱還不夠給熱負載用)熱水做不到,另外一個是即使外氣溫度已經很低,濕球溫度很低,可以提供很低的水溫降低主機的高壓,但因為要維持熱端的出水溫度,還是無法利用.而且由於主機的動作是追冰水出水溫度,當冷負載太小造成制熱量不夠,基本上一點辦法都還有,除非跟著調低冰水溫度去滿足制熱量.不過若是天氣常常變來變去,這樣的調整也是非常累人並且不太實際.

另一個圖是將制冷及制熱主機分開配置,將熱泵主機作為制冷主機冷卻水的預冷使用,制熱那台就是追熱水出水溫度,制冷那台追冰水溫度,夏天的時候需要的加熱量沒那麼大制熱主機等追到熱水溫度就卸載,排放的冷水溫度不做任何控制做為制冷主機的冷卻水預冷使用以降低制冷主機的冷卻水溫度,使單冷主機的效率變好.

另一個應用是制熱主機的冰水分別排放給單冷主機跟製程使用,也可以減少製程使用冰水的量.

冬天的時候冷房負載小,加熱需求大,制熱主機由於是追熱水出水溫度,除非設計錯誤,不然沒有做不到想要的熱水溫度的問題,排放的冷卻水溫度完全不做任何控制做為單冷主機的冷卻水預冷使用,若是搭配低冷卻水溫的主機,可以進一步的減少整體的能源消耗.

冷凍空調的應用從超低溫的冷凍到高溫的熱泵都有應用的範圍,問題是怎麼搭配才能符合現場的需求和應用,然後選擇怎樣的設備可以兼具經濟性和實用性,由於冷凍設備基本上都要散熱,又怎麼樣可以適應天氣的變化而獲得最大的經濟效益.是工程師在設計系統,選擇設備時的重要考量.基本上我認為設計最重要的是對現況的認知跟平衡,才能在日後的運轉操作上獲得最大的效益,有些過於安全的設計經濟效益就不太好,過於極端的設計又不見得好操作,最好是效益又好又好操作,安全性又高,在眾多的目標中取得一個平衡點.

汽車的冷氣及冷卻系統就是一個很典型的例子,可能需要經歷沙漠攝氏50度的高溫,以及零下30,40度的低溫,所以在機械的構件不變的情況下,要如何滿足這樣的天氣變化就是工程師要花心思的地方,所以早期有很多什麼寒帶規格的車賣到台灣冷氣不冷或是引擎容易過熱就是空調或是冷卻系統設計錯了,熱負荷算錯了配的相關零件規格不對就會發生這些問題.

ㄧ些早年進口的美規車,冷氣都是冷得要死,就是因為美國幅員廣闊,從最南端佛州,德州到北端的華盛頓州,緬因州等氣候差異相當的大,若是橫跨南北駕車旅遊,空調冷卻系統不行早就賣不出去,當然來到台灣這種小國家,從最熱的屏東到最冷的玉山合歡山當然都是應付自如.

以上的圖純粹提供參考,應用端還是要看狀況,不是說這樣的設計就比單用熱回收主機好,同樣的ㄧ件兵器拿在手上也要看誰使,世間很多事不就是如此嗎?