空調設備_測詴、調整及平衡

李 靖 男

簡報內容

前言

空調系統架構

測詴、調整及平衡

結語

參考文獻

前言

• 空調系統設計初期必頇取得業主需求功能，再考慮建築地區季節性、人員及設備負荷變化等因素，提出適當之規劃設計。

• 空調系統整體性能經頇一道道嚴苛的設備性能測詴、調整及平衡 ( Testing, Adjusting and Balancing, TAB ) ，以確保空調系統整體性能之發揮。

• 確保建築物內部的空調機電設備，確實依設計功能與業主的需求，發揮正常功能的系統化作業管理程序。

• 測詴、調整及平衡之設備－冰水主機－冷卻水塔－空調箱－泵浦－風機

• 執行過程作業內容

－工廠組立檢驗－工廠運轉測詴現場之功能測詴－竣工檢驗－檢驗與測詴報告－性能鑑定

空調系統架構

• 驅動流體流動的動件－泵浦、風機及壓縮機）

• 各種型式的熱交換器－冷卻除濕盤管、蒸發器、冷凝器及散熱材

• 連接各種裝置的”通道”－風管、水管及冷媒管

回風口送風口

冰水盤管

空調箱

送風風車

外氣風管

排氣風管

風量閥 回風門

回風風車

送風風管

回風風管

冰水泵

冰水主機

冰水管

冷卻水泵

冷卻水管

冷卻水塔

過濾網

空調系統

回風口送風口

冰水盤管

空調箱

送風風車

外氣風管

排氣風管

風量閥 回風門

回風風車

送風風管

回風風管

冰水泵

冰水主機

冰水管

冷卻水泵

冷卻水管

冷卻水塔

過濾網

冰水主機

冰水泵

冷卻水泵

空調箱

冷卻水塔

空調系統組成要件

• 空調區間

• 空氣側系統

• 冰水側系統

• 冷凍循環系統

• 散熱系統

空調系統組成要件_空調區間

空調系統組成要件_空氣側系統

送風口

空調箱

送風風車

外氣風管

排氣風管

風量閥 回風門

回風風車

送風風管

回風風管

冰水盤管

過濾網

回風口

空調系統組成要件_冰水側系統

送風口

空調箱

送風風車

冰水盤管

過濾網

回風口

冰水浦冰水主機

冰水管

空調系統組成要件_冷凍循環系統

送風口 回風口

空調系統組成要件_散熱系統

回風口送風口

冷卻水泵

冷卻水管

冷卻水塔

空調系統

回風口送風口

冰水盤管

空調箱

送風風車

外氣風管

排氣風管

風量閥 回風門

回風風車

送風風管

回風風管

冰水泵

冰水主機

冰水管

冷卻水泵

冷卻水管

冷卻水塔

過濾網

冷凍空調系統之「奧運」標誌

空氣側系統）（空間負荷） （冰水側系統） （冷凍循環系統） （散熱系統）

冷凍空調系統之「奧運」標誌

人員、環境器具等所產生的顯熱與潛熱之熱負荷

藉由空調箱以空氣循環方式帶走熱負荷

利用冰水系統將前述熱負荷帶走

冰水主機進行冰水與冷媒之間的熱負載交換功能

前述空間熱負荷藉由冷卻水塔與外界進行熱交換

冷凍空調系統之「奧運」標誌

「奧運」標誌

空調系統_作業範圍

回風口送風口

冰水盤管

空調箱

送風風車

外氣風管

排氣風管

風量閥 回風門

回風風車

送風風管

回風風管

冰水泵

冰水主機

冰水管

冷卻水泵

冷卻水管

冷卻水塔

過濾網

冰水主機

冰水泵

冷卻水泵

空調箱

冷卻水塔

設備運作原理

設備運作原理

• 冰水主機冷媒系統

• 冰水主機水路系統

• 冷卻水塔

• 空調箱

• 小型送風機

• 泵浦

• 風機

設備運作原理_冰水主機冷媒系統

蒸發器

冷凝器

壓縮機

膨脹閥

冷藏物品吸熱

熱量排至外界

冷媒乾燥過濾器

視窗

電磁閥

油分離器

汽液分離器

高壓側

低壓側

壓力分界線

冷 凝 器

蒸 發 器

膨脹閥

3

4

Qe

Qc

1

2

壓縮機

W

h

2

P

1

3

4

T

s

2

14

3

冰水主機冷媒系統_熱平衡

ce QWQ

CQ

eQ

W

式中

：移除熱量

:空調負載

:壓縮輸入功

設備運作原理_冰水主機水路系統

TCWS1

TCHS TCHR

TCWR

)( CWSCWRPCC TTCmQ

)( CHSCHRPee TTCmQ

散熱過程

吸熱過程

設備運作原理_冷卻水塔

高溫高濕空氣

冷卻水塔

外氣

冷卻水塔_熱性質分析

空氣運轉線

出風口空氣焓值

低溫冷卻水焓值 A

D

高溫冷卻水焓值

出風口空氣焓值

水運轉線

HWTCWTWBT

B

C

L/G

溫度差溫度差距

(APP)

(濕球溫度) (低溫冷卻水溫) (高溫冷卻水溫)

設備運作原理_空調箱

• 空調箱全名為空氣調節箱

• 表示為空氣處理之設備

• 主要功能是將高溫高濕的氣體冷卻除濕，並調整至符合室內需求條件，再送至空調區域。

空調箱_內部結構

OA

SA

OA

SA

除濕管排

冷卻管排

加熱管排

過濾設備

送風風車

LA’ LA SA

a b dc e

空調箱_空氣調節(冷卻除濕)過程

OA

LA'

LA SA

除濕管排

冷卻管排

除濕管排顯熱

冷卻管排顯熱

潛熱

潛熱

Δω1

Δω2

Δh1

Δh3

Δh2

空調箱_選用原則

• 盤管送回水溫度

－冰水入口溫度7℃，冰水進出口溫度差 5℃。

－其他盤管冰水進出口溫度，需依據廠商技術資料加以修正。

• 冰水流量

式中

：盤管冷卻能力

：冰水出入口溫度差

wc

C

cwt

HL

3.14

cH

wct

空調箱_選用原則(續)

• 風量－ 盤管面風速建議不超過2.5 m/s。

－ 不同的盤管面風速，其性能需依據設備廠商技術資料加以修正。

• 進、出口空氣狀態－至少註明乾球溫度、濕球溫度、相對濕度等兩項。

－盤管進出口空氣狀態不同時，盤管效能需再依據設備廠商技術資料加以修正。

• 水側及氣側之管排壓損－水側盤管壓損建議正常最大值不超過80kpa。

－一般使用盤管水側壓損約為30-50kpa。

－空氣側盤管壓損建議最大值正常不超過100pa。

－一般使用空氣側盤管壓不超過50pa。

設備運作原理_小型送風機

• 一般分為隱蔽型及豪華型兩種形式

• 依冷卻能力及風量區分

1 RT(400cfm),

1.5RT(600cfm),

2 RT(800cfm),

2.5 RT(1000cfm),

3RT(1200cfm)等五種規格。

小型送風機_選用原則

• 小型送風機選用原則與空調箱管排相同，但因其均為制式規格，因此，選機時部份參數為定值，如循環風量及風機壓損等值，故選用小型送風機需注意之項目為進出管排的冰水溫度的設定及水量等參數。

小型送風機_選用原則(續)

• 盤管送回水溫度

－冰水入口溫度7℃，冰水進出口溫度差 5℃。

－其他盤管冰水進出口溫度，需依據廠商技術資料加以修正。

• 冰水流量

式中

：盤管冷卻能力

：冰水出入口溫度差

wc

C

cwt

HL

3.14

cH

wct

設備運作原理_泵浦

• 水路系統的壓力損失即是泵浦的揚程。

• 就測詴觀點而言，泵浦應配合系統操作需要，並提供適當的容量、揚程、工作壓力、最低效率要求及馬達功率（kW）。

• 轉動機件頇進行靜力及動力平衡之校正。

• 系統揚程隨水管路的配置及需求而變化。

• 冰水管路屬密閉迴路系統，且具多區之空調負載，系統揚程亦會隨時變化。

• 揚程及流量為選用泵浦主要參數。

泵浦_流量與系統揚程特性

QH'

H

流量

泵浦運轉曲線

揚程

系統特性曲線

設計運轉點

• 泵浦轉速不變，改變泵浦葉輪直徑 (D)

－流量(Q)的變化與葉輪直徑(D)成正比

－壓力(H)的變化與葉輪直徑(D)平方成正比

－動力(P)的變化與葉輪直徑(D)立方成正比

• 泵浦轉速改變，葉輪直徑不變

－流量(Q)的變化與轉速 (N)成正比

－壓力(H)的變化與轉速 (N)平方成正比

－動力(P)的變化與轉速 (N)立方成正比

泵浦_相似定律

泵浦_相似定律

H

0

系統特性曲線

曲線 1曲線 2曲線 3

H3

H2H1H

Q3 Q2 Q1Q

揚程

流量 Q

• 在測詴站時，水路管路損失及流量均屬定值，其泵浦運轉特性以相似定理出現，如前圖所示之泵浦理想曲線。

• 然而，泵浦置於實際水路系統中，並非是固定水頭，泵浦的性能曲線偏離相似定理。

• 因此，實際空調冰水系統，如前圖中曲線1、2及3所示，在不同的管路位置及負載需求，系統將產生不同的揚程損失。

• 藉由控制輔助，使泵浦性能滿足不同水路系統的揚程曲線。

設備運作原理_風機

• 風機(空氣泵)是產生壓差造成空氣流動的機器。

• 風機的靜壓與動壓隨型式不同而異。

• 區分為離心式和軸流式兩種。

風機_系統壓差與風量特性

流量 Q

風機性能曲線

風機效率曲線

系統特性曲線不穩定運轉區

較佳運轉區

浪費能源

運轉區

21

3

揚程

H

風機_風機運轉效率與系統曲線特性

流量 Q設計風量

揚程

H 實際系統曲線 (B)設計系統曲線 (A)

實際系統曲線 (C)

設計壓力

1

2

3

4

5

風機性能曲線

實際與設計系統壓差

實際與設計系統壓差

顯示改變尺寸、速度或者體積流率的密度，對壓力，流量和動力的關係。

Law No. Dependent Variables Independent Variables

1a Q1 Q2 × (D1/D2)3 (N1/N2)

1b H1 H2 × (D1/D2)2 (N1/N2)2 (1/2)

1c P1 P2 × (D1/D2)5 (N1/N2)3 (1/2)

風機_風扇定律

顯示改變尺寸、壓力，或者體積流率的密度，對速度,流量和動力的關係。

Law No. Dependent Variables Independent Variables

2a Q1 Q2 × (D1/D2)2(p1/p2)1/2(2/1)1/2

2b N1 N2 × (D2/D1) (p1/p2)1/2 (2/1)1/2

2c P1 P2 × (D1/D2)2(p1/p2)3/2(2/1)1/2

風機_風扇定律

顯示改變尺寸、體積流率，或者體積流率上的密度、對速度、壓力、和動力的關係。

Law No. Dependent Variables Independent Variables

3a N1 = N2 × (D2/D1)3 (Q1/Q2)

3b H1 = H2 × (D2/D1)4 (Q1/Q2)2 (ρ1/ρ2)

3c P1 = P2 × (D2/D1)4 (Q1/Q2)3 (ρ1/ρ2)

風機_風扇定律

空調系統架構_測詴標準

工程檢驗與測詴實施依據

最新國家標準與法規。

設備規範、標準與法規未註明者，監造單位審查廠商所提供同等標準或權威性的標準核可後方可實施。

測詴標準_冰水主機

CNS 12575 - 容積式冰水機組

CNS 12812 - 離心式冰水機組

ARI 550/590-1998

Standard for Water Chilling Packages Using the Vapor

Compression Cycle

測詴標準_冷卻水塔

CTI ATC-105 水冷式冷卻水塔驗收規範

CTI STD-201 冷卻水塔檢驗標準

測詴標準_空調箱及小型送風機

ARI 210 - 冷卻盤管額定

ARI 410 - 盤管容量額定

ARI 430 - 中央空調箱

CNS2725 - B4008 - 箱型空氣調節機

測詴標準_泵浦

ANSI/UL 778 - 馬達驅動泵浦

CNS 2138.B4004 -小型渦卷泵浦。

測詴標準_風機

AMCA210 - 風機額定等級測詴之實驗室方法

AMCA300 - 送風裝置音級測詴法規

AMCA301 - 實驗室測詴風機音級方法

NEMAMG1 - 馬達及發電機

CNS7778 - B4046 - 送風機。

設備_測詴、調整及平衡• 確保工程品質之預期功能，針對機電設備於製造、安裝、施工過程及竣工時，實施各階段之檢驗與測詴，製作完整測詴之紀錄，供監造單位抽驗複查，並提供驗收單位參考依據。

• 測詴程序

－測詴計畫書並經監造單位核可後方可實施。

－內容測詴項目、儀器、日期、地點、檢驗標準、操作步驟及記錄表件等。

作業執行前準備工作

計畫書撰寫流程工作計劃

人員編組 測量儀器校正

建立測試紀錄表格

設計資料與量測資料校對

施工中檢驗

設備測量

工廠運轉測試 現場功能測試

測試報告整理

資料彙集

• 設備－風車、馬達性能資料－冰水主機、冷卻水塔性能資料－啟動器尺寸、位置及過載保護之限制等－空氣散佈系統－溫濕度控制流程－水路散佈系統－維護保養資料

• 空調系統簡圖之繪製－空氣系統－水路系統－控制系統

設備測詴流程

• 空調承包商操作維護保養手冊

• 詴車程序

• 事前檢查程序

設備測詴流程_測詴前流程

設備測詴流程_資料蒐集

設備運轉說明－冰水主機、冷卻水塔、泵浦、空調箱、小型送風機及風機等。

馬達資料。

設備運轉及維護說明書。

水管及風管系統昇位圖。

設備測詴流程_資料、系統研究

• 分析系統測詴及調整之所步驟。

• 量測的預期位置。

設備測詴流程_表格製作

• 準備各種測詴表格。

• 對測詴平衡的工作人員說明如何使用表格。

• 現場調查

• 確認設備及管線系統確實安裝完成，並已查驗認可。

• 水路閥門及風門已正確定位。

設備測詴流程_現場檢查及清理

• 清潔、整理安裝完成之設備或系統。

• 清理機房及設備週邊環境。

• 檢驗設備是否在安裝期間受損，若有損壞時，應視受損狀況予以修理或換新。

• 對設備作潤滑及保養。

• 安裝臨時或正式濾網。

設備測詴流程_測詴儀器準備

取得所有必頇的儀器，儀器必頇具有適當之量測範圍。

校正所有取得的儀器，並提供校正證明。

測詴、調整與平衡注意事項

• 設備運轉調整與平衡的目的，主要是調整各設備與風管、水管系統以達到設計需求，並且能夠在最佳運轉條件下運轉。

注意事項_空氣系統

• 檢查空調箱與送風機之風量與壓力，確認風機之性能。• 確認風管的洩漏檢查，若洩漏量過大，風管承包商需做

修補改正。• 在空氣系統中，調整與設定所有流量控制閥，使系統之

風量、壓力與流場能夠達到設計需求，並且能夠在最佳運轉條件下運轉。

• 系統檢查，含空調箱、送風機、阻風門、 VAV、ATC等。

• 空調箱的冰水盤管，必需是濕的。• 初步量測，含空調箱之壓力分布、耗電、各風管流量、

支管流量、各個出風口、回風口、排氣口流量、各支管壓力等。

• 系統平衡，含主風管流量、支管流量、各個出風口、回風口、排氣口流量。

• 空氣系統需調整至設計±10%以下。