2011年12月20日 星期二

搶救熱回收主機的運轉效率

熱回收主機顧名思義就是將一部份的冷凝熱拿去再利用,對於MAU的再熱盤管來講,比起用電熱來加熱,他的經濟優勢是很明顯的.

台灣夏天的濕球溫度大概是24~27度左右,所以說冷卻水塔的出水溫度沒有辦法低於這個溫度,用兩台主機來做比較,一台是單冷的主機,另一台是熱回收主機,在夏天的時候假設水塔的效率可以讓冷卻水溫降到30度C左右,所以主機的冷媒壓差是7~35度,換句話講,主機的揚程是28度C.

另一台熱回收主機假設熱水回收溫度要控制在30度,(出水35度,回水30度),那麼熱回收主機所需的揚程一樣是7~35度C,所以兩台主機要做的揚程是一樣的,這時候應該兩台的主機效率是一樣的.

熱回收主機的熱水大部份主要是拿去做MAU盤管的再熱,夏天的情況天氣是高溫高濕,濕度可能在60~80%左右,所以再熱的量比較多,也就是說MAU將濕度拉到想要的點,例如說50%,然後再用再熱盤管把出風溫度拉高,拉高的溫度就是要再熱的量,這個部份的能量就由熱回收主機供應的30度熱水來供應.

在夏天的情況下,反正冷卻水塔的出水就是這麼高,想拉也很難拉的下來,光省這些電熱或是蒸氣的熱就不少了,單冷的主機跟熱回收主機效率應該不會差太多.

到了春,秋,冬天的時候就不一樣了,這些季節的濕球溫度已經下降,假設說這些季節冷卻塔可以提供的冷卻水溫平均在20~25度C,那麼單冷主機的揚程為7~25度C,相對於熱回收主機的7~35度C,操作的好的話,單冷主機壓縮機的揚程要少5度C以上,熱回收主機因為必須維持高溫去再熱,所以效率可能會比單冷差15%左右的耗電,假設是1000RT的熱負載,那麼差15%的耗電可能一小時單冷跟熱回收主機的耗電會差到100度左右,因為熱回收的冷卻水溫必須去調控才能對MAU再熱,這時主機的高壓降不下來,所以相對單冷主機就耗電多了.

冬天MAU的進氣情況是濕度較低,所以熱盤管的所需的再熱較少,假設一個情況,夏天的再熱占整個主機容量的60%,所謂60%就是總排熱量的60%,冬天的MAU再熱量一定比夏天來的少,所以冬天的情況可能只要40%,對主機來講,這個40%的必須排熱量就牽制了冷卻水塔的運作,換句話講,如果濕球溫度已經掉到10幾度,那麼單冷的主機可以的話跑10幾度到20度的冷卻水溫,風扇的運作靠追濕球來做,而熱回收的主機必須將風扇的運作設定溫度設定在熱回收主機的想要的溫度,也就是30度,換句話講,風扇大部份不能走,不然無法保持想要的溫度.

從另外一個角度講,如果熱回收的量低於設計值的量越大,舉例而言,一台1000RT主機的熱回收量設計是900RT,總排熱是1300RT,那麼冬天MAU再熱所需的量假設掉到300RT,為了這個300RT的再熱,熱回收主機冷卻水必須控制在30度,單冷的卻已經跑到20度,不同主機兩者的耗能差異可能會到30%.假設單冷是跑20度的冷卻水溫,而熱回收是跑30度冷卻水溫的狀況下.

很多客戶只知道說用熱回收主機可以省電熱或蒸氣的用量,卻不去想維持熱回收主機所需的冷卻水溫跟單冷主機在低冷卻水溫的耗能差異,這不是很好笑嗎?濕球溫度都低到10幾度,一堆冷卻水塔風扇卻都在那邊休息不能動,因為一動冷卻水溫就控制不住了.這時候就要開電熱或蒸氣去做再熱的動作了

還有的是管路沒有搞好,高溫熱回收的綁架了單冷主機,因為管路共用,沒辦法停機來作管路的修改,或是說泵浦是共管系統,單一主機沒有獨立的冷卻水回路,所以就大家一起死,為了區區的小的再熱量讓每台都跑高水溫.只算省的電熱量當然是大,但若是整個系統去看搞不好開電熱還比較划算,當然,這種東西要算才知道.不過這種情形是絕對可能的.

那麼這種情形要怎麼改善?很簡單的方法,如果系統不能停,換句話講沒有時間去改管路,但是冷卻水是一對一的系統,也就是說一台主機配一台泵浦,那麼將熱回收的冷卻水泵浦裝上變頻,藉由降低流量來控制冷卻水溫,那麼就可以在不動管路系統的狀況下改善這個狀況,或是說將原本的冷卻水管方向掉頭,(冷卻水端蓋對調)爭取施工的空間,然後把必要的流量調節閥做上去.

將熱回收主機的冷卻水泵浦裝變頻可能會發生一個情況,那就是揚程降低後可能會跟原本沒變頻的泵浦打架,水到不了冷卻塔,這種情形是有可能發生的,所以做之前一定要算清楚.

熱回收主機在冬天的運轉狀況跟單冷主機在冬天的耗能差異是很明顯的,有一個好方法是弄一台螺旋機來專門做熱回收要的水,再把這台主機的冰水幫單冷主機的冷卻水做預冷,這台主機的排熱能力就是再熱量在夏天時候的需求量,類似熱泵的做法,其他的主機全部跑單冷模式來運轉,所有要的熱水由這台螺旋機來做再熱,這樣子能省多少?看系統被熱回收綁架了多少而定,被綁的越多就會省越多,譬如假設一台熱回收主機綁架了其他5台,(系統是一台熱回收,5台單冷),那麼可以省的量一定嚇死人,假設只綁架到一台單冷主機,那麼可能省個20%,30%應該也不是什麼太大的問題.

上面講的這些東西都要計算及測試,因為製冷的決定要素是熱負載,對象是天氣跟製程熱,再熱所需的量也是由天氣決定,所以是不斷變動的變數,可以預測這個數字或是從運轉操作的歷史經驗值來推要改善的數據,但是不可能絕對正確.沒有這些數據做出來的東西是有可能差很大的.

解放被綁架的系統很重要,因為影響耗能非常的大,至於困難要想辦法解決,然後公司願意花錢,假設喜歡被綁架或是根本不知道系統被綁架,或是公司根本不願意花錢來改善,那麼講再多都沒用,
若是要做就要好好SUVEY清楚再來弄,最後一定會有驚奇的節能效果的.