2013年2月24日 星期日

流量乘以溫差等於冷凍噸

熱交換是由流體之間的熱交換來計算,對於冰水主機來講,最簡單的算法就是流量乘以溫差


舉個簡單的例子,上圖是由泵浦大廠ITT集團出的軟體,其中有一個選項就是算冷凍噸的,我在冰水進水的地方放上45度F這個數據,出水放55度F,流量的部分放1200GPM,從右上角的數據那邊就可以看到跑出一個500.55 Ton的數字,那個就是冷凍噸.

為什麼要寫這個題目?因為直到現在為止,還是有很多人不知道主機上面的馬達運轉電流%數根本就不能代表這台主機的冷凍噸,總是用很簡單的想法直接將電流%術去乘以主機額定冷凍噸,那是很大的錯誤,如果每次都這樣算,那麼根本不可能有節能空間,因為冷卻水溫度變高了電流會變高,但是這樣乘出來的噸數也變大,無論怎麼乘主機效率看起來都一樣,哪來的節能空間.

這個公式雖然非常的簡單,但是溫度好測流量卻非常難測,事實上流量會因為管路阻力的變化而不斷的變化,除非系統非常單純,譬如說只有一台主機那種,不然流量跟管路阻抗的變化因為一直變動,連帶地也影響泵浦運作的點,只要系統是兩台以上,基本上流量跟溫差的變化不可能完全穩定,把時間軸拉長,如果取樣的間隔不夠密,那麼抄表下來的數據基本上是有參考價值,但是絕對稱不上精密.

除非業主本身的管路在很多地方就有裝流量計以及溫度計,並且還有精密的紀錄系統,不然要做管路系統冷凍量的統計是不可能的,業主能做的就是看電費單,問題來了,即使電費單的數據相去不遠,假設上個月100萬而這個月90萬,假設空調佔了60%支出,所以其中一個月的電費是60萬,而另一個月的電費是54萬.說差不多嗎?其實用數學的觀念來看是差了10%,現在有很多行業利潤都不到10%,哪裡是差不多可以解釋.

在測量的元件中,流量計一直是最貴的元件,雖然說現在的價錢已經便宜很多,但是還是貴,而且通常一台根本就不夠,假設管路系統非常大的話,光流量計的安裝就會是一筆大錢,在我經驗裡面,沒有流量計的系統居多,既然連流量計都沒有了,只靠經驗來判斷節能沒有根本就是瞎子摸象,摸到不同的地方就有不同的解釋.

那麼不花錢的解決方案是什麼?坦白講,不花錢什麼事都做不好,因為變數如果無法掌握,只是靠現場觀察絕對不精確,也因此這陣子每當有人要我幫忙評估系統節能機會,我一定是先看數據夠不夠,然後報一個不想成交也不會成交的價格出去,因為即使出動我所有的儀器去做測量,也不代表業主最後會掏錢出來埋單,即使測試到的結果或是改善方案可以省個幾十趴,反正儀器一走,一且又回歸原狀,業主丟一個issue出來,不過就是為了向老闆交差,苦的是這些想要賺這些錢的廠商,沒成交前一毛錢都拿不到,還要拿儀器去測兼出報告,誰要幹這種傻事?

假設你要看主機到底有沒有省電,去冰水泵那邊看一下設計額定流量多少,然後到主機那邊看一下溫差多少,稍微算一下冷凍噸就出來了,再到以為是冷凍噸數的馬達運轉電流那邊看一下,看電壓電流多少,再套公式算一下馬達運轉功率多少,稍微除一下主機效率就出來了,就是儀器沒去,大概都不會差太遠.

問題是這樣的算法是基於即時值,因此沒什麼意義,沒表頭來記錄只是能夠知道效率大概是多少,但是就像我前面講的,系統的變化是連續值,看即時值只是自我安慰而已.唯一一個有用的地方是假設流量的設計沒有過大(看水泵銘牌),但是溫差真的都很小,那麼是該考慮好好的來規劃怎麼節能一下,看是換小主機做自動加減機,還是冷卻塔效能不好要改善,這時候要做才比較有意義,不然只是瞎忙而已,不改控制,不加設備,哪裡有什麼機會可以省電.

那麼既然流量乘以溫差等於冷凍噸,流量把它減少去省泵浦的電會不會對主機有影響,當然是會有影響,只是看影響哪邊大而已,而且系統的調校跟變化是連續值,因此最好是不要動,當然這樣講沒辦法跟老闆交代,那就只好虛應一些故事弄一些報告交差,不然怎麼辦?跟老闆申請要裝表頭來紀錄變化,一花搞不好幾十萬上百萬,假設系統小,要回收這個投資很難,舉例來講,一支紀錄流量的超音波流量計裝在100RT跟1000RT的成本基本上是一樣,但是這兩個系統運轉的電費可能是差十倍,老闆怎麼花的下去?

言而總之,要計算節能其實沒有什麼祕訣,兩個不同的物理量可以統計跟紀錄,一邊是冰水用量,也就是冷凍噸,另一邊是用電量的多少,其他就是加加減減而已,不用找什麼專家自己都可以看,但是還是一句老話,沒有紀錄系統一切都白搭,因為系統的量會不斷的變化,沒有投資連續紀錄系統根本一點辦法都沒有.而投資紀錄系統在經濟上很難計算效益,譬如說一個廚師買了一把頂級的刀,你要他去評估這把刀什麼時候可以回本,在我的看法就是會問這個問題的人是吃飽了撐著,因為未來一向不可測,只能說這是必要的投資,目的是要省電,但是如果搞到非得如此,那還不如不要做算了,因為如果承諾可以不當一回事,那麼這中間的過程不是一樣沒意義,何必為了省電搞到那麼複雜而且還不見得對,要節能先把這些紀錄系統先搞起來就對了,其他的動作才會變得有意義.

上面的軟體可以在網路免費download,裝起來就可以用了,說實在的,這種計算的東西我一向是找軟體來算而不自己算,因為可以減少作業時間跟降低錯誤率,如果今天要評估一個節能效益,把得到的數據輸入軟體讓軟體去算,應該比自己在那邊算出錯的機率小,要量電就拿儀器去測,同樣的也是比自己在那邊憑理論瞎算一通來的好,因為假設計算錯誤就會設計錯誤,設計錯誤就會估錯,估錯就會做錯,做錯就沒辦法省電,甚至還會越搞越糟,這是我做事的邏輯觀,理論雖然很重要,但是文字的闡述跟語意表達的精確與否卻往往讓人會錯意,這種科學的東西還是科學處理,犯不著自己在那邊瞎忙,中國的文化博大精深,但是中國文化加科學,有時候還真是讓人抓不著頭緒,就像這兩天在看一些準備考試的資料,有些考題用文字要去表達科學精確的定義,出題老師的文字造詣如果不好,看起來還真是累,有些基本上就感覺不知所云,但是答案偏偏就是那一個,真是讓人頭痛.

不管怎樣,科學的問題即使再難,只要找到對的方法跟工具應該都可以解決,但是人的問題可就難搞了,最近的核四爭議不就是這樣,為了後代子孫當然不應該建,廢料沒地方擺,假設炸了台灣人口密度這麼高,很難避免核汙染和傷亡,但是換個角度講,台灣沒能源也是事實,而且已經花了那麼多錢,頭都洗一半了能夠不洗嗎?台灣有那麼多錢可以虧嗎?說實在,出門開車出意外死亡的機會應該還比受到核汙染死亡的機會還要多得多,質疑怎麼不安全根本是假議題,人本來就是自私又不負責的物種,沒電用就沒文明生活,我不是核能專家,但是不管是當初誰下這個決定,既然做了就只能勇往直前,讓後代來解決我們製造的問題,除了這樣,應該沒有更好的辦法了,願我們的後代子孫夠聰明,能夠想出解決上一代人製造的蠢問題,未來的年輕人,你們準備好面對我們所製造的麻煩跟困難,並想出解決的方法了嗎?