2011年4月29日 星期五

節能工程綜合分析


空調系統的總耗電組成是主機,泵浦耗電,空調箱耗電,加水塔風車的耗電,因為電力公司的收費是以實功率計算,所以必須裝可以測出實際功率的表頭,然後將所有的電力加起來,就是空調的總耗電量.由於電力系統規劃時不見得有如此考量,擷取電力資料時可能會碰到一些麻煩,但是只要花時間將電力線路整理一下,應該就可以減少裝表頭的數量.




熱的最初來源是現場而來,不管是從空調箱或是製程,經過冰水的輸送,送到主機的蒸發器,然後主機將蒸發器的熱經由壓縮機送到冷凝器,冷凝器的熱再放熱到冷卻水裡面,最後在冷卻水裡面的熱,再經由冷卻水塔做水與風的熱交換,最後的整個熱會平衡,才符合能量不滅定律.


在整個系統裏面,每一個元件的動作,都會對系統裏面的其他元件造成影響,對熱的發生來講,天氣是無法控制的因素,產能所帶來的熱也是受到公司訂單的影響,因為能量不滅,整個熱要從吸熱端一直傳送到排熱端,吸熱由天氣及產能決定,散熱端的水塔無法控制進氣的條件,因此整個系統的
熱平衡會一直處於變動的狀態,在實施任何節能措施之前,必須考慮個別元件的變動對系統的影響.



上圖是在相同的熱負載下,不同的冷卻水溫對主機所造成的耗電影響,冷卻水溫較低時可以降低主機的高壓,進而讓主機的效率較好,另外由於主機的機械特性偏向大負載時效率較好,因此在熱負載較輕的時候,應該適時的開小台的主機.讓主機可以運作在較好效率的地方.

一台主機可以跑出的效率受到許多因素的影響,熱負載無法控制,冷卻水塔的進風條件無法控制,因此跑出來的效率會是一條彎彎曲曲的曲線,這些曲線的數據可以用儀器取得,用來檢討系統操作的策略是否正確.



由於天氣無法控制,但可以盡可能利用低冷卻水溫的優勢來操作設備,在不同的季節,善用濕球控制系統,進而達成較好的運轉效率.

上圖是冷卻系統趨近溫度的說明及對主機所帶來的影響的流程圖,藉由數據,判斷是否正確的利用了冷卻系統排熱的效率,最重要的兩個參數就是主機趨近溫度及水塔趨近溫度.因為他會影響到主機的運轉效率,但是如果又牽扯到建造成本,追求最好的數據就要付出比較高的成本.然後日後再從運轉電費省回來.
在一些高溫的製程,如果所需要的水溫不是那麼高,就可以直接利用冷卻水塔可以提供的水溫來做製冷的工作,這樣就可以不用開冰機,可以大量節省電費,另外,已經有廠商推出可適應低冷卻水溫的變頻式的離心主機,在外氣條件許可,冷卻水塔操作策略及性能都ok的狀況下,甚至可以做到0.2kw/ton的驚人省電能力.



對於空調系統裏面的流體機械而言,他們的耗功跟流量及揚程的關係遵循一個古老的定律,稱為近似定律,也就是說,流量與馬力的關係成立方比,流量與揚程的關係成平方比,這也是最近幾乎所有裝設變頻器的主要理論依據.至於設備裝了變頻器後,對於系統的影響是什麼?要由廠商及業主自行協商如何判斷節能率,上述的公式純粹闡述機械原理,有些元件裝變頻器後整個系統的耗電及效率能不能提升,由安裝者及業主自行商量.小弟不敢妄下定論.因為分析整個系統的耗電及熱變化是非常動態且複雜的.但是最重要的就是整體的平均kw/rt要下降,才能算是成功的節能改善.

妄下定論評斷一件事的對錯,不過就是代表個人的無知與自大.所謂一切的因果,自有一切的輪迴,不是不報,只是時候未到.只要業主及廠商都滿意,就算功德圓滿了.感恩.