2011年3月2日 星期三

冷卻系統趨近溫度為何重要的分析

新建工程時的原始設計,非常少的機會設備會如同設計書上面的狀況走.

若是選的冷卻水塔趨近溫度為4度C,則主機在同樣冷凍負載下,同樣濕球條件下,冷卻水進水溫度低一度,可省2.5~4%的電.不過付出的代價是冷卻水塔的建造成本會比選5度趨近溫度的高


若是選的冷卻水塔趨近溫度為3度C,則主機在同樣冷凍負載下,同樣濕球條件下,進水溫度低二度,可省5~8%的電.代價是冷卻水塔的建造成本會比選5度趨近溫度的高.園區很多廠商這麼做.


冷凍負載不變,濕球溫度不變,但主機銅管稍有結垢,因此冷媒溫度會上升,主機高壓跟著升高,也會多耗幾%的電,一般一度約3%,但主機並不會跳機,只是馬達上的電流會上升而已.


冷凍負載不變,濕球溫度不變,但主機銅管結垢更厲害,冷媒溫度會上升,主機高壓跟著升高,也會多耗幾%的電,若銅管趨近溫度比設計值多2度,主機大概就多耗6%的電,主機應該還不會跳機,馬達上的電流上升得更高.不知道的人還以為是冷凍負載大,在其他文章我已經講過,主機上面壓縮機顯示的電流是不能直接轉成冷凍噸數的.


冷凍負載不變,濕球溫度不變,但主機銅管結垢更厲害,冷媒溫度上升更多,離心機可能因此會產生喘震(SURGE)的現象,這時不只是耗電而已,有可能會因為跳機影響冰水供應.




冷凍負載不變,濕球溫度不變,冷卻水進出水溫也正常,但因為主機銅管結垢太厲害,除了發生喘震(SURGE)的現象,可能主機已經因為保護跳脫無法運轉,除非緊急清洗冷凝器,不然必須用足夠低溫的冷卻水來進水,不然設備根本無法運轉..


主機銅管並未結垢,但因為冷卻水塔供應的水溫過高,影響的效果跟主機結垢一樣,冷媒溫度升高,高壓升高,耗電增加,離心機來講很多機器開始喘震(SURGE).


外氣濕球溫度已經降低很多,但因為可能水塔結垢太厲害,或是根本水塔噸數就不足,即使濕球溫度變低了,提供給主機的水溫還是高,因此無法享受氣溫降低帶來的好處.也有可能風車或流量的操作策略不對,省了風車或泵浦的電,但虧了主機的.


濕球溫度還是一樣,但水塔趨近溫度更高,供給主機的水溫還是沒有低下來,問題跟上一張的圖一樣,但主機更耗電了.因為冷媒溫度,高壓,及消耗電力都增加.


水塔無結垢,風車控制策略對,流量策略也對,主機也沒結垢,冷凍負載相同,外氣濕球溫度相同,相比水塔結垢或錯誤的操作策略,水溫低3度,表現在主機上可以多省7.5~10%的電.




水塔趨近溫度更低了,主機也完全沒結垢,冷卻水溫跟原始設計值差了6度,即使冰水側還是一樣的負載,但運轉電力可望節省20%左右.


濕球溫度降得更低,水塔趨近溫度更低了,主機也完全沒結垢,冷卻水溫跟原始設計值差了12度,即使冰水側還是一樣的負載,但運轉電力可望節省25~40%左右.大部分的冰水主機都可以在這樣的冷卻水下安全運轉,但有些設計錯誤的系統就沒辦法,因為若是冰水出水設定溫度在10幾度C的,過低的冷卻水進水溫度會造成主機無法安全運轉或是其他的問題.



在春,秋,冬季時,濕球溫度降到15度的氣候條件在台灣北部是常有的,若是低水溫主機,例如主機出水設定溫度為4~7度,並且所選的主機跟冷卻水塔也能充分配合的話,比起32度C的冷卻水設計溫度,17度的冷卻水進水溫度低了15度,在同樣冷凍負載下,可以節省40~60%的主機電力,但是若是系統設計或選機錯誤,或是操作策略錯誤,都無法享受這樣的好處.




即使是處在低濕球溫度條件之下,但因為水塔結垢或是其他因素,或是主機無法配合低冷卻水溫運轉,還是必須維持20幾度的運轉條件,即使老天爺給恩惠,一樣享受不到好處.


水塔可能結垢非常厲害或操作策略及其他問題影響,即使主機銅管也結垢,但兩者都結垢帶來的影響並不會導致主機跳機,因為冷媒溫度,高壓都還在安全範圍之內.只是付出的代價是額外多出幾十%的主機電力.



即使操作策略對,但水塔跟主機都結垢的太厲害,就算是如此,主機依然還不致於跳機,但是多付的幾十%電力的錢可能拿來換整座水塔及最好的加藥都夠了.


冷卻水處理最主要的目的不外抗垢,防蝕,殺菌,滅藻四項,最積極的目的則是在保護設備之外還能讓系統發揮最高的運轉效率以節省電費支出.

因此不管使用何種方式來做水處理,都應該要有專業判斷設備運轉的效率來幫客戶節省電費.這樣錢才沒有白花.

防止主機結垢只是基本的要求,能夠診斷整個系統的操作效率再加以改善才是更進步的做法.
如同上面的圖所顯示的,水塔結垢造成的水溫升高跟主機結垢帶來高壓升高影響是一樣的.

因此控制水塔結垢跟主機結垢的重要性是一樣的.其他還包括水塔補水量的節約也在水處理的範疇之內,請參閱其他篇的文章有有關冷卻水塔補水量的計算,在此不再贅述.