冰水机房最佳化规划

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1、冰水机房最佳化规划简介：本文围绕“如何规划冰水主机、泵浦及冷却水塔使得初设成本低，而运转成本也低？”展开了讨论。许多案例证实，较大的水温差系统不仅可省下初设成本，而且可省下运转操作成本。特别是选用高效率主机时更是如此。关键字：泵浦冷却水塔热交换器前言　　冰水机房系由多个动力单元所组成，主要的是冰水主机、冰水泵浦、冷却水泵及冷却水塔。过去数十年来越来越倾向选用高效率冰水主机。然而除了减少能源消耗之外，仍有许多手段值得研究；例如设法降低初设工程费的成本。　　本文即是探讨降低初设成本的同时，也要节省操作能源。但不讨论前人已有说明的一次／二次冰水系统或是变转速控制系统。　　一般而言，工厂

2、内最大的能源消耗者即是冰水主机，这也是为什么一谈到节约能源就是指向选用高效率冰水主机。但是，主机安装后却很少满载负载，是不是!!大多数的时间，主机都是在部分负载下运转，而且多是低于75%的低载。然而，无视于此一现象，冰水泵和冷却水泵依然故我地定流量全载运转。因此当主机在部分负载时，泵浦在全系统的耗能比例却相对变大了。试想，如果泵浦选较小的机型是不是会节省一部分能源而且也使得初设成本也降低些？如何实现这一种想法呢？会对冰水主机造成什么冲击呢　　我们回顾一下历史，数十年前，冷却设备制造商共同集合成一个组织也就是今天的ARI。ARI依10℉温度差定义冰水主机水流量的标准，这个标准适用于

3、蒸发器以及冷凝器。这个标准主要是提供一个共通规范来供不同的主机制造商依循。在那个时代尚谈不到电脑及主机选机软体，因此各家主机制造商别无选择只有遵守10℉温差规范。10℉温差规范在当时也有其使用上的便利性。然而今天的时代却未必要死抱10℉温差不可。同样的背景下，10℉温差也成为过去冷却水塔制造商的标准。　　如果增加水温差值，则相同热传递量时，水流量就可降低，于是泵浦和管线就可以小一级来设置。除非冰水出水温度降低了，否则较大的冰水温差(蒸发器出水温和回水温之差值)对冰水主机的效率之影响是极轻微的。另一方面，冷却水在冷凝器的温差变大则确实会降低主机的效率，主因是冷凝温度增加了。因此，最

4、佳化的设计，宜就从系统的角度来评估，主机增加的耗能和泵浦水系统所省下的能源应如何匹配会最省能。在一些应用例子中，倒也没有让主机更耗能；在另一些应用例子中，则是选用更有效率的主机来抵消较高冷凝温度所造成的损失。由此省下来的泵浦采购成本，动力配电工程，管线及阀件工程费往往够我们去选用较高效率的主机!此时泵浦所省下来运转操作能源足使系统变得更加有效率。　　接下来我们就举一些实例来印证我们的想法。有一个系统，有2台800冷冻吨的主机，每一台主机有一台冰水泵，一台冷却水泵及一台冷却水塔。我们选出3种规划方式来比较系统成效。1A及1B版本是依照传统10℉冰水温差选定之主机。2A及2B版本是依

5、14℉温差来选机。3A及3B版则是依18℉温差来选机。每一版本之A与B是不同之冷却水流量值以供比较用。在1A、2A、3A版中，冷却水流量则是依每冷冻吨3GPM即10℉温差标准选机。而1B、2B、3B版中，冷却水流量则是依每冷冻吨2GPM即15℉温差标准选机。泵浦的部份，假设泵浦效率82%而马达效率93%。60英尺的水头外加主机水压头损。　　依Trane的制造规格在相同初购成本下选了6台主机。每一台主机的冰水出水温度均是42℉。冷却水塔则是由Marley冷却水塔的选机软体中选用水塔，其中外气湿球温度假设为78℉。假设800冷冻吨的负载需求，即启动一台主机且满载即可之条件下，总结6个

6、版本的系统耗能状况整理于<表1>中。由表中最右栏可看出冰水温差愈大的系统，其尖峰用电愈省。而冷却水流量减少对系统尖峰用电省能影响不大。表1800冷冻吨主机，全载运转之不同版本耗电分析冰水侧版本温差℉流量gpm水压头泵马力数PDbhp冷却水侧水流量/吨水压头泵马力数冷却水塔主机耗电PDbhp风扇马力Kesizetoaller,lessexpensivetowerisused,thefanhpgoesto40.　　当系统操作在部份负载时，泵浦的耗能不变，因为每一个版本都是定流量系统，仅只有冰水主机及冷却水塔风扇会减少能源的消耗。这一部份，我们藉由电脑程式DOE-Z来模拟。

7、选一个变风量空调箱设计的办公大楼为模拟对象。针对不同地点，及6个版本的系统套用电脑来模拟。在<表2>中列出电脑模拟之成果。表2不同的城市，套用这6个版本之耗电分析版本波士顿芝加哥EIPASO湖区迈阿密旧金山1A1B2A2B3A3B1497145014141363137113211177112610991046106010071777170516661590161015351897180117771677171616182288215721271990204519101