2021年8月7日 星期六

水流量對主機的影響

 最近碰到多個主機水量的問題,以下就來談談水量對主機的影響.

基本邏輯是這樣,水交換的總熱量是流量*溫差*比熱,因為大部分時候水的比熱是1,所以簡略為流量*溫差就是水的總熱量差.

冷媒側的熱交換則是冷媒的流量*焓差,水量跟冷媒量互相交換達成熱的平衡.
至於公式及單位自己上網查就查的到,單位搞對就好.

冰機都有所謂的選機水量,一般來講是冷卻水的熱交換選3GPM/噸,冰水的設計則是2.4GPM/噸,溫差設計5度C(國產機)或5.5度C(進口機).當然,也有所謂大溫差8度C的設計,詳細的資料要參考主機的選機表.

問題來了,一個大系統的水路平衡是非常難的,如果系統的管路設計的不錯,那麼主機在額定流量下不會有太大的問題,因為過熱度,過冷度都可以在主機設計的範圍之內,因此可以穩定的運轉,但如果不是呢?

主機的性能就會有所損失,耗電就成了日常,原理很簡單,過熱度增加的情況下壓縮機的壓縮性能會下降,如果水量過大會造成冷媒的過熱度增加,差個2%3%的效率一整年下來看主機大小,可能就是幾十萬.

有一點是是很多人疏忽的,大型系統幾乎不會跑滿載,所以大部分時間處於部分負載狀態,水量多一點或小一點其實對主機的穩定運轉沒啥影響,差的只是耗電,可是如果一台主機的耗電不重要,那麼什麼才重要?

對於一整套的系統來講,所有的設備都在滿載跟部分負載之間移動,主機本來就有調控的功能,其他的附屬設備也會有調控的功能,可是通常水量這種東西是由泵浦決定的,泵浦曲線跟現場阻抗曲線決定了水量,主機本身只能被動接受,沒辦法進一步決定需要多少水量來運轉,靠本身自我的調控能力來跑,很難最佳化,而現場的熱負載也是無法由主機來決定,因此系統本身很難最佳化.耗電就是必然的了.

舉一個例子,如果一顆泵浦負責供應兩台冰機,這兩台一樣大的噸數,管路長度就平均配,如果其中一台不運轉,一台運轉,那麼即使運氣好到兩台水量都一樣,那麼混水就是必然,因為大部分管路不會配自動關斷閥,其中一台做到7度C出水,另外一台沒做功11度出水,兩個一混水就變9度C出水,那後端負載都須加水量跟風量,耗電就變大了,只因為系統設計者當初為了省錢搞成共管.後果是很糟的.

解決系統水量不平衡的問題很難,可以說基本無解,除非在對的地方裝了夠多的比例閥,然後再利用信號去控制,不然想靠調手動閥去把流量調好基本上不可能.因為整個系統裡面閥越多,流體的變化越複雜,一個單一控制頻率的泵浦沒辦法因應所有細部的流體變化.

所以管路系統設計前,盡可能在紙上作業階段就把管路設計好,這樣子在實際操作時,才不會碰到很多無法解決的困難,系統操作才會順利安全.

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