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節能技術案例彙編-冷卻水塔效率提升 一、前言 近年來,由於國內環保意識抬頭,台電電力開發遲滯不前,加上夏季 持續高溫與產業的發展,促使空調設備大量的被使用,也造成了用電量大 增。根據台電資料顯示,平均一年用電的最高尖峰達 1443 KW 中,約有 1/3 480 KW 為空調設備所消耗的。其中,冷卻水塔在能源效益上間接 地影響到整體冷凍空調或製程冷卻的能源效率,不可不謂重要。 二、冷卻水塔原理 一般而言,在工廠、商業大樓、醫院以及其他有較大之空調或冷卻負 載之設施中,冷卻水塔往往為使用最多的設備之一。 冷卻水塔基本的功能乃是經由蒸發部份水量來冷卻水塔中之循環水。 冷卻水塔底池流出之冷水,循環到需要冷卻的設備中,例如:空調系統。 當熱交換產生後,使得設備溫度降低,而冷卻水則溫度升高,而這溫水將 回到冷卻水塔中再次被冷卻,這種循環將一直重複著。如1 所示,冷卻 水連續不斷地自冷卻水塔底的水池中,經由管路流向加熱製程中之熱交換 器,將熱帶出後,水再流入冷卻水塔中。這種系統被稱為〝循環冷卻迴路 (recirculating cooling loop)〞。因為循環水在系統散熱過程中將損失部份水 量,因此這種系統又被稱為〝開放型循環冷卻水迴路( openrecirculating cooling loop)〞,如圖 1.所示。 冷卻水塔 蒸發 製程 高溫負載 熱交換器 1 開放型循環冷卻水迴路 要了解冷卻水塔如何減少其用水量之前,必須先了解冷卻水塔是如何 運轉。在冷卻水塔中,溫水被噴灑經過空氣流,造成部份水量之蒸發,水 溫因此而降低。水滴在空氣流中,經由輻射(radiation)、傳導(conduction)對流(convection)及大部份由蒸發(evapor-ation)的方式將熱從水塔中帶出。 當水份蒸發時,它必須從液相變成氣相,這種不同相之變化所需能量 正好可由溫水中之熱能來提供。這種散熱之程序與人體本身之散熱功能非 常相似。這種能量被稱為〝潛熱(latent heat)〞。

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  • 節能技術案例彙編-冷卻水塔效率提升

    一、 前言 近年來,由於國內環保意識抬頭,台電電力開發遲滯不前,加上夏季

    持續高溫與產業的發展,促使空調設備大量的被使用,也造成了用電量大

    增。根據台電資料顯示,平均一年用電的最高尖峰達 1443萬 KW中,約有1/3即 480萬 KW為空調設備所消耗的。其中,冷卻水塔在能源效益上間接地影響到整體冷凍空調或製程冷卻的能源效率,不可不謂重要。 二、 冷卻水塔原理 一般而言,在工廠、商業大樓、醫院以及其他有較大之空調或冷卻負

    載之設施中,冷卻水塔往往為使用最多的設備之一。 冷卻水塔基本的功能乃是經由蒸發部份水量來冷卻水塔中之循環水。

    冷卻水塔底池流出之冷水,循環到需要冷卻的設備中,例如:空調系統。

    當熱交換產生後,使得設備溫度降低,而冷卻水則溫度升高,而這溫水將

    回到冷卻水塔中再次被冷卻,這種循環將一直重複著。如圖 1所示,冷卻水連續不斷地自冷卻水塔底的水池中,經由管路流向加熱製程中之熱交換

    器,將熱帶出後,水再流入冷卻水塔中。這種系統被稱為〝循環冷卻迴路

    (recirculating cooling loop)〞。因為循環水在系統散熱過程中將損失部份水量,因此這種系統又被稱為〝開放型循環冷卻水迴路(〝open〞 recirculating cooling loop)〞,如圖 1.所示。

    冷 卻 水 塔

    蒸 發

    製 程

    高 溫 負 載

    熱 交 換 器 冷卻水

    溫水

    圖 1 開放型循環冷卻水迴路

    要了解冷卻水塔如何減少其用水量之前,必須先了解冷卻水塔是如何

    運轉。在冷卻水塔中,溫水被噴灑經過空氣流,造成部份水量之蒸發,水

    溫因此而降低。水滴在空氣流中,經由輻射(radiation)、傳導(conduction)、對流(convection)及大部份由蒸發(evapor-ation)的方式將熱從水塔中帶出。 當水份蒸發時,它必須從液相變成氣相,這種不同相之變化所需能量

    正好可由溫水中之熱能來提供。這種散熱之程序與人體本身之散熱功能非

    常相似。這種能量被稱為〝潛熱(latent heat)〞。

  • 另外有些熱量,有時可能高達總熱量的三分之一,是靠傳導與對流的

    方式將熱量散去。此種方式的散熱量,取決於水及空氣的溫度差。 至於以輻射方式所散失的熱量很小,往往可被忽略。

    三、 冷卻水塔的分類 在許多製程、設備方面的散熱是常見到的問題之一,一般運作會依照

    實際需而設計各種方式來進行冷卻。因此,隨著冷卻條件不同的使用情況

    而有不同之操作模式,其分類說明如下圖所示。

    冷卻水塔

    (cooling tower)

    機械通風冷卻水塔

    (mechanical draft coolingtower)

    溫式冷卻水塔(dry cooling tower)

    乾式冷卻水塔(dry cooling tower)

    乾-濕式冷卻水塔(dry-wet cooling tower)

    導引式機械通風冷卻水塔

    (induced draft mechanical cooling tower)

    強制通風式機械通風冷卻水塔

    (forced draft mechanical cooling tower)

    自然通風冷卻水塔

    (natural draft cooling tower)

    風筒式冷卻水塔(chimney cooling tower)

    開放式冷卻水塔(atmospheric cooling tower)

    冷卻作法

    圖 2 冷卻模式的分類

    1.冷卻塔(cooling tower)-最簡易的水冷卻的一種設備。水被輸送到塔內,使水和空氣之間進行熱交換或熱、質交換,達到降低水溫的目的。

    其中,此種模式可以區分三種類型,(1)溫式冷卻塔(dry cooling tower)-水和空氣直接接觸,熱能、質能同時交換進行的冷卻塔。(2)乾式冷卻塔(dry cooling tower)-水和空氣不直接接觸,只有熱交換的冷卻塔。與(3)乾-濕式冷卻塔(dry-wet cooling tower)-由乾式、濕式兩部分組成的冷卻塔。

    2.機械通風冷卻塔(mechanical draft cooling tower)-利用空氣與水進行

  • 熱能交換的冷卻塔。其中,機械通風冷卻塔又可以分成(1)導引式機械通風冷卻塔(induced draft mechanical cooling tower)-將送風設置在冷卻塔進風口的冷卻塔。(2)強制通風式機械通風冷卻塔(forced draft mechnical cooling tower)-將送風設置在冷卻塔進風口處的冷卻塔。(3)自然通風冷卻塔(natural draft cooling tower)-藉由塔內外的空氣密度差或自然風力形成的空氣對流作用進行通風的冷卻塔。

    3.風筒式冷卻塔(chimney cooling tower)-具有各式外型,如圓柱形等線型的一定高度的風筒的冷卻塔。

    4.開放式冷卻塔(atmospheric cooling tower)-沒有風筒架構,冷卻塔的通風靠自然風力,在淋水填料周圍設置百葉窗式的冷卻塔。

    由於機械通風型冷卻水塔在國際是較普遍的一種。此外,其他類型的

    冷卻水塔,因為國內較不普遍,在此不擬討論,而且其他類型的冷卻水塔

    其用水以及相關的節能技術,與機械通風型冷卻水塔非常相似,其工作原

    理說明如下: 機械通風型冷卻水塔採用一個或數個風扇,使其產生空氣流流經塔

    內,以增加冷卻散熱效率。根據空氣流過塔內之型式,機械通風型冷卻水

    塔又可分為〝強制通風式(forced-draft)〞和〝導引通風式(induced-draft)〞兩類。強制通風式冷卻水塔,用風扇直接將空氣吹入塔內;導引通風式冷卻

    水塔,則是用風扇將空氣從塔內抽出。 在導引通風式冷卻水塔中,空氣流與水流方向逆向者,稱為〝對流型

    (counter flow)〞,兩者垂直交錯者,則稱為〝交流型(cross flow)〞,見下圖所示。

    圖 3 對流型冷卻水塔 圖 4交流型冷卻水塔 冷卻水塔之蒸發量隨著塔內水流及空氣流接觸時間之長短而增減。它

    的冷卻效果之好壞,也取決於蒸發量之大小。根據上述理由,為發揮冷卻

    水塔之冷卻效果,設計者都儘量減緩水量的散失,並增加水流與空氣流之

  • 接觸面積。為達到上述兩種目的,一般我們在塔內設置填充散熱材(fill)或散水網板(decking)。市面上有各式各樣的填充散熱材,而其主要的目的,都是為了增加水及空氣流之接觸面積。冷卻水利用高壓噴灑的方式或散水槽的

    方式被散佈在填充散熱材上。 冷卻水塔中,還有另外一種重要單元叫做擋水器(mist (or drift)

    eliminator)。當空氣流入塔內時,部份小水滴會隨著空氣被帶出塔外,而擋水器的目的,乃是減少這部份的損失。制式的擋水器包括一組有角度的葉

    片(a set of blades angled),利用重力(inertia)或沖擊,將空氣流中之水滴抓下來。圖 5即為一種導引型機械通風式冷卻水塔。

    水霧回收檔水器

    空氣出口

    風扇

    溫水進入冷卻水塔

    分散噴水塔

    空氣吸入處空氣吸入處

    通風口

    散熱材

    排放

    排放控制閥水回留至製程

    水池

    圖 5 導引型機械通風式冷卻水塔 四、 冷卻水塔使用定義與效率 一般空調工程上,冷卻水塔或其他的冷卻設備之冷卻能力通常以冷凍

    噸(tons)來計算,此處所使用的「噸」,不是重量單位,而是冷卻設備散熱的功率。一個冷凍噸相當於 12,000 BTU/hr。一般工商業或大樓之冷卻水塔,其冷凍噸小則 50噸左右,大的可到 1,000噸或以上。一個大的冷卻設備有時可能需要使用數個冷卻水塔。

  • 表 2 冷凍噸的各種定義與單位 種類 定義

    英制冷凍噸

    ‧ 英 Btu,是 1磅(1Lb)的水溫度升高華氏 1 度 F所需的熱量為 1Btu。

    ‧ 1英制冷凍噸(IRT),則是將 1噸(2000磅)32℉的水(冰的溶解熱為 144Btu/Lb),在 24小時內結成為 32℉的冰時,所需要吸收的熱量。

    ‧ 1英制冷凍噸(1RT)=144Btu/Ib*2000/24Hr=12000Btu/hr

    公制冷凍噸

    ‧ 制熱量單位為仟卡,使 1公斤的水,升高攝氏 1℃所需的熱量為 1Kcal。

    ‧ 公制冷凍噸(1IR)是將 1000公斤(1噸)0℃的水(冰的溶解熱為 79.68Kcal),在 24小時內變為 0℃的冰時,所需要吸收的熱量。

    ‧ 1公制冷凍噸(1RT)=79.68kcal/Kg*1000/24Hr=3320Btu/hr

    五、 冷卻水塔提升效率的作法

    冷卻水塔效率不佳,主要原因大致(1)設計規範改良 (2)水質變差 (3)冷卻水塔各單元運作不佳等。以下將分述說明

    1.設計規範改良,如密閉式冷卻水塔的研發、新的填充材之選擇等,均有提升冷卻水塔的效率。例如在冷卻水塔填充材之選擇上,可以使

    用聚丙烯材質的填充塊,此物質以焊接方式組合取代膠合方式的

    PVC塊。聚丙烯(PP)箔片直接由熔液抽拉製成,此製造技術可讓箔片厚度分佈最佳化。箔片在兩端和中央加強約 50%,使得填充塊上下兩側的穩定性更一致,抗水的沖蝕性(erosion)也更高。PP化合物的開發,也提供更高的強度和抗沖蝕性。 另外,在應用上,如將填充材以聚丙烯材料取代既有的 PVC材

    料,其優點為: ‧ 提高耐溫性(標準設計-短期達 80℃,特殊設計-長期達 100℃)。提供異常時的安全性,允許更廣泛的應用範圍。

    ‧ 脆化性較低,抗沖蝕性更高,無點蝕(pitting)。 ‧ 由於 PP材料的韌性(tough)高,安裝時較不易損壞填充材。 ‧ 非常好的紫外線(UV)穩定性。 ‧ PP材料的密度較 PVC材料低,在單位體積等重量下,填充材的厚

    度可以更厚,使得其穩定性更高。 ‧ 在許多的領域裡,PP材料的抗化學性優於 PVC材料。 ‧ 沒有鹵元素(halogen)和重金屬,對生態的破壞性低。 ‧ 簡單、無危險的廢棄物處理。

  • 2.水質變差 如果冷卻循環水未加以管制,則其水質將逐漸惡化,其影響的

    不只是水塔效能效益,間接的也影響製程作業的產能與品質。有兩

    個因素與循環水水質惡化息息相關,其一是通過冷卻水塔的空氣品

    質,另一則是補充水水質。冷卻水好比一個效能極佳的空氣清淨機,

    循環水水質受到與其接觸的空氣流影響甚巨。當空氣流過水塔時,

    其中所夾帶的灰塵、煙霧及油脂等污染物將被循環水所吸附,因此

    增加循環水中總溶解固體之濃度。補充水水質也會影響循環水水質。 由於冷卻水塔之熱傳效率、操作運轉及使用年限取決於其循環

    水水質的好壞。而循環水水質的好壞將決定水塔之結垢(scale)、腐蝕(corrosion)及菌藻滋生(fouling)等問題之嚴重性。同時,這也是水塔排放循環水的主要原因。除此之外,許多冷卻水塔採用化學加藥處

    理循環水的方法來控制或抑制因水質惡化所產生的問題。 3.單元運作不佳,如風車馬力不足、管路安裝不佳等也是冷卻水塔效益

    不彰的主要原因之一。 (1) 管路安裝不佳無裝設連通管或連通管管徑太小 在冷卻水塔配管時,需要注意的相關事項如下: 1.循環水出入水管之配管,向下為佳,避免突高之配管,且不能有高於下方水槽之配管,如下圖。

    圖 6 配管要則

  • 2.在正常操作中循環水泵應裝於低於下部水槽水位以下,見下圖。

    圖 7 循環水泵裝置要則

    3.兩台以上冷卻水塔並用,而只使用一台水泵時,水槽須另配裝一連通管,且配管之大小應配合循環管徑,否則過小會影響水

    位平衡效果。

    圖 8 並聯之冷卻水塔裝置要則

    4.並聯之冷卻水塔應使每台冷卻水塔通到冷卻水泵浦吸入側的摩擦損失相同,否則管路間彼此的摩擦損失不同時,會形成水

    位不平均現象,如下圖。

  • 圖 9 避免水位不平均現象的並聯裝置

    (2) 特殊配管要領: 冷卻水塔配管依其位置高低,分成下列幾種方式: 1.冷卻水塔位置高於熱交換器(或冷凝器)時,其冷卻水塔之出水管位置,必須高於循環水泵吸口處,且冷卻塔入水口須加一控

    制閥用以調整流量,旦泵浦出口須加裝逆止閥以防止泵浦停止

    時產生逆流現象。如下圖所示。

    圖 10 排水管位置必須高於循環水泵吸口處

  • 2.冷卻水塔與主機同一高度,但水槽水位高於熱交換器時,其注意事項如上述所提,見下圖。

    圖 11 水槽水位高於熱交換器裝配方式

    3.冷卻水塔位置低於熱交換器時,需加設一補給水槽,如附圖,由於循環水泵停止時,管道之水會流入冷卻水塔水槽產生溢流

    現象,故循環水泵在啟動時,必須重新補給水量,且補給水槽

    容量必須大於所需溢出水量,但此種裝法最好避免,見下圖。

    圖 12 冷卻水塔位置低於熱交換器裝配方式

  • (3) 風扇馬達、溫度開關設定過低 設置功能正常之溫控開關,視冷凝器浸水溫度控制冷卻水塔

    風扇的啟停,不但能節省能源,也可減少噪音,而其能達到節約

    能源的配置如下圖所示。

    冷卻水塔風扇馬

    冷卻水塔

    冷卻水泵浦

    冷凝器

    壓縮機

    馬達

    F

    流動開關

    MS

    T

    溫度開關

    MS

    啟動開關

    圖 13 冷卻水塔溫控開關設計

    六、 冷卻水塔的維護保養 一般工廠在冷卻水塔方面,常因為疏於保養以致常有許多浪費能源的

    現象發生,如冷卻水溫過高而增加冰水主機的負荷、出水溫度過低等問題。

    因此,良好的維護保養冷卻水塔,才是提升水塔效率的的最佳方式。 無論任何設備、系統為維持良好的運轉狀況及壽命,皆須定期的維修

    與保養,冷卻水塔亦然,依其作法分為二: 1.定期人工清洗:對於塔體可見之處,以人工清洗是最直接有效的方法,維護人員應定期注意,冷卻水塔污染狀況、定期清洗,最好每兩

  • 週消洗乙次。 2.定期藥物清洗:依藥物的功用可分預防與改善,如污泥可用添加正確之水垢抑制劑預防,而以添加分散劑將管路中的污泥(Silt) 帶出改善之。對於青苔、藻類可依實際的嚴重性,每天通氯氣 1~4小時,保持餘氯在 0.2~1.0PPM以預防之,另可依全部水量為基準,每週或兩週添加滅藻劑改善之。

    七、 冷卻水塔故障排除 以既有的設備方面,如何做到操作維護與保養管理,實為提升能源效

    率的基本作法,下表為提供在冷卻水塔在遭遇的問題時可以進行的改善手

    法。 表 3 冷卻水塔故障排除方法

    現象 改善方法

    PVC入風口網脫落

    該項缺失改善方法較無技術性資料可提供,須用戶自己特別注

    意入風口網使用狀況,若掉落須速再安裝上,水塔清洗後亦須

    再裝上,尤其在長期運轉下入風口網常存積著許多污垢、灰塵,

    如此亦會影響到入風口網的效用,故該網平時亦須保持乾淨,

    破損時應速更換新品。

    散熱不良,水

    溫太高

    冷卻水塔安裝地點的基本條件,應選擇通風良好及空氣清潔之

    地點,必須考慮的因素如下: A. 冷卻水塔安裝場所,四周須有足夠且無障礙的空間,以確保充份的風量。其冷卻水塔與遮蔽物的最短距離應大於塔體高度

    且遮蔽物最好有通氣孔,如下圖所示。

    B. 而塔體與塔體一起並用時的最短距離應大於塔體半徑如下圖所示。

  • 現象 改善方法

    C. 避免安裝於煤煙、灰塵多的地方,以免影響水質及污染冷卻水塔,降低了冷卻效果。

    D. 避免安裝在腐蝕性氣體產生的地方,如煙囪旁邊或溫泉地區以免影響水質。

    E. 應遠離鍋爐、廚房、排熱等較熱的地方,否則將影響冷卻水塔冷卻效果,增加主機運轉時間。

    F. 在風勢強時,由冷卻水培飄飛出的水霧可達數百呎遠,:若附近地區不宜接受飄飛水霧而造成潮濕或結冰之處,不宣裝置冷

    卻水塔。(可加裝擋水簾抑制) G. (六)冷卻水塔有噪音,故不宜裝在寧靜地區,當某些地區有噪音限制時,須特別注意冷卻水塔的噪音處開 。(可採用低噪音型抑制噪音量)

    水質不良

    A. PH的控制:在大氣中含有大量的二氧化硫與二氧化碳氣體,當被冷卻水塔的水吸收後變成酸性溶液。雖補給水為中性,但

    自空氣中取得的酸性物質,足夠去中和水中的鹼性,並形成酸

    性。在嚴重時再循環水中的 PH值可能降至 5.0或更低,可添加苛性蘇打或蘇打灰提高 PH值。如果 PH值太高,通常加添硫酸以減少之,在水系統中之 PH值上限之選定是防止形成結垢,而不在控制腐蝕。當管路已有結垢現象可依下述方法改善

    之:1.流洩法 2.結垢抑制法 3.加酸法 4.補給水中硬質之移除。B. 腐蝕控制:雖然在冷卻水系統中有許多因素能造成腐蝕,但主要因素是冷卻水中溶解的氧,溶解氧對鐵合屬的反應會隨溫度

    而加速,主要控制水的腐蝕之不同因素如下:1.溶解氧濃度 2.溫度 3.二氧化碳含量 4.P H值 5.溶解固體 6.懸浮固體 而腐蝕時可依下述方法減小:1.使用有機或無機的腐蝕抑制劑。2.在金屬表面上形成碳酸鈣薄膜。3.控制 P H值在 7.0至 8.0範間內。

    不正常水量溢

    流損失嚴重

    設備配件的損壞僅能由修繕或更換新品改善之,但若各用戶能

    注意平日的保養工作,注意設備的運轉狀況,必能降低浪費至

    最低限度,而管路的配置不當,可由塔體問連通管及正確配管

    方式(項目 25有較詳細說明)改善之。

  • 現象 改善方法

    水量不足

    不正常的水量溢出,因配件損壞造成者,須速修繕,並將配件

    置於正確的位置。而因管路積垢嚴重者,若因管路已太老舊則

    須更換新管路,另外可使用藥品清洗之,清洗方法簡述如後:請於事先計算機器內保有之水量,再將一定比例之藥劑投冷卻水

    塔中,以該備用泵浦轉動 1~3小時,即可除去管內的不純物質(如水垢、鐵鏽)。而投入藥劑於所定時間後,經確認其洗淨效果時,即可排出污濁水溶液,並注入清水將殘留於機器內部之污穢物

    沖洗排出。

    冷卻水塔選擇

    過大

    A. 如系統多台主機沒有同時開啟的情形,可把風扇馬達修改成Two speed控制,使風扇轉速能適時變慢,降低電流。

    B. 在此提供冷卻水塔選定之正確觀念,以供參考。

    1. 若冷水溫度不變,而溫度差增加者(熱水混度增加),冷卻

    水塔之型式亦應適當加大。

    2. 若熱水溫度保持一定值,而溫度差增加者(冷水溫度降

    低),冷卻水塔型式將明顯加大。

    3. 若循環水量、濕球溫度、溫度差距、保持一定值,熱負載

    增加時,則冷卻水塔之大小將隨著熱負載加大而變大。

    4. 若熱負載、溫度差距和濕球溫度保持一定值時,循環水量

    減少,冷卻塔大小將隨循環水量減小。

    風扇扇葉調整

    不當

    冷卻水塔風扇的葉片應適當,否則如角度太大,雖然空氣流過

    水塔之速度愈快,流量愈大,壓力差愈大,效率愈高,容量亦

    增大,但卻容易造成水的吹出量太多,形成水的消耗增加資源

    浪費,而如角度過小,又會形成水塔之冷卻效果減低,也增加

    空調主機的運轉電流,從增能源(電力)的消耗,故設計者及維修人員應配合實際狀況調整葉片,以符合需求,亦可降低運轉時

    所產生之噪音。

    八、 案例介紹:

    案例:變頻控制器在工業循環冷卻水塔中應用

    ‧改善前 1循環冷卻水塔運行概況

    某工廠供水廠共有 3個編號分別為 1#,2#和 3#循環冷卻水塔。製程用水會由設備的循環熱水用泵浦輸送到這些水塔內,透過水塔內的

    填料來增加熱水與空氣接觸的面積與時間,促使製程熱水與空氣進行

  • 熱交換,使循環水溫度下降,進而使設備有溫度≤32℃的冷水可以迴流再利用。當周遭環境溫度升高時,便啟動冷卻水塔內的風車馬達進行

    強制通風,以加快冷卻水塔填料上的循環水進行熱交換。 每個冷卻塔內裝設 1台風車馬達,直徑為 8,500mm,由電壓為

    380V,額定功率為 160kW的 4段變速驅動。電源與風車馬達之間採用恆定變速比的變壓器串聯,水塔內不裝設節流閥。因此風車馬達的轉

    速與風量是無法變動的。3個冷卻水塔的總處理能力達 8,000 m3/h,評估起來會遠大於各製程設備的最大需求量總和 6,600 m3/h,2000 年各冷卻水塔的規格如表 4所示。

    表 4 工廠內編號 1、2、3 冷卻水塔的規格 編號 1 2 3

    處理能力(m3/h2) 2000 3000 3000 電流(A) 250 200 220 電壓(V) 380 380 380

    功率因數(cos φ) 0.87 0.87 0.87 功率(kw) 143 115 128

    電功率(kW/m3) 0.0715 0.0383 0.042 表 5 不同月份風車馬達運作時,水塔出水溫度關係統計表

    每天運作

    =24h/d 每天運作 <24h/d

    日期

    數 台數 時間 台數平均

    時數

    累積

    時數

    合乎

    製程

    溫度

    時數

    熱水

    溫度

    平均

    冷水

    溫度

    平均

    溫差

    3/27-5/17 1 34 0 0 1 16.7 569 517 37.6 27.6 10 5/18-6/16 2 45 1 1080 1 15 673 561 35.3 28 7.36/17-8/26 3 69 2 3312 1 21.45 1480 1028 38 28.8 9.2

    8/27-10/13 2 30 1 720 1 10.8 324 157 34.5 28.4 6.110/14-11/15 1 44 0 0 1 15.8 693 442 34.5 28.4 6.1

    由表 5統計數據得知,在當年度所有冷卻水塔風車全部運轉時,冷

    卻水塔進水溫度的最高溫度平均值分布在 34.5℃~38℃內;循環水經過冷卻後,冷卻水塔的出水溫度的最高溫度平均值分布在 27.6℃~28.8℃內,與製程設備所需冷卻水溫度 32℃低約 3.2℃~4.4℃。因此,可知在同時滿足冷卻水塔進水溫度低於最高熱水溫度平均值及冷卻塔出

    水溫度低於最高冷水溫度平均值條件下,以單台風車全年的運行時間

    為 2,705h計若採用變頻控制器調節風車轉速,改變風車馬達的風量,將會使冷卻水塔出水溫度提高 2℃~3℃,但是仍然滿足冷卻水塔出水

  • 溫度≤32℃的製程要求,這明顯可以節省電能。 依據工廠提供的「出水與空氣濕球溫度及冷卻塔進水溫度關系曲線

    圖」與「進出水溫差與空氣濕球溫度及風車馬達功率比關系曲線圖」

    以及表 5的統計資料,可計算出風車在不同月份的節能潛力及經濟效益,見表 6。 表 6 不年度不同月份風車馬達運作的節能效益

    對應不同 功率 日期

    冷卻水塔進水溫度

    溫差 濕球溫

    度 Z2 Z1

    冷水

    溫度

    運轉 時間

    風車 功率

    節能

    效率

    (%)

    3/27-5/17 37.6 10 20.5 7.45 7.87 29.73 517 0.46P 54 5/18-6/16 35.3 7.3 22.5 6.50 5.31 29.69 561 0.46P 54 6/17-8/26 38 9.2 22.5 7.00 7.70 30.30 1028 0.60P 40

    8/27-10/13 34.5 6.1 24 5.80 4.05 60.45 157 0.46p 54 10/14-11/15 34.5 6.1 24 5.80 4.05 60.45 442 0.46P 54

    經濟效益=運行時數×節能空間×2.2元/kW×100% P=120kW,則經濟效益為 36萬元/年

    參考資料

    1. 經濟部工業局 88 年度至 91 年度全國工業減廢績優工廠專輯。

    2. 財團法人中技社節能中心節約能源成功案例網站(http://www.ctciectdc.org.tw)。

    3. 清潔生產資訊網案例資料(http://projt.moeaidb.gov.tw/cpnet)

    4. 光堡冷凍空調技術網 (http://HVACR.com.tw)

    5. 儲冰式空調技術手冊,經濟部能源委員會,84 年 12月。

    6. 行業別污染排放清潔生產指標及規範建立計畫,中技社綠色技術發展中心,行政院環境保護署計畫,89 年 11月。

    7. 空調管理,經濟部能源委員會,81 年。

    8. 電子零件業 84 年度整廠節約能源技術研討會,經濟部能源委員會,84年。

    9. 88 年經濟部節約能源技術服務成果發表會技術專輯,經濟部能源委員會,88 年。

    10. 半導體業 85 年度整廠節約能源技術研討會,經濟部能源委員會,85 年。

    11. 抑制二氧化碳排放之技術效益技術研討會,行政院環保署,86 年。