案例說明

該廠採用12℃兼35℃熱回收離心式冰水主機，35℃為系統需求最高溫度，在不影響clean room 環境溫溼度下，將35℃熱回收出水溫度降低至33℃，提升冰水主機性能係數(COP) ，並減少冷媒壓縮熱產生。水質加藥控制，降低主機冷凝器與蒸發器趨近溫度，提昇主機熱交換效率，降低壓縮功，以達到節能之目的。

設計理念或改善流程

該廠之改善狀況如下：

1)說明：

  (1)依設備廠商提供之資料 P3_12ºC冰機效能= 0.504kW/RT

                                            P4_12ºC冰機效能= 0.505kW/RT

  (2)實際35℃熱回收出水溫度，P3_冰水主機效能達0.328kW/RT(年平均)

                                                  P4_冰水主機效能達0.405kW /RT(年平均)

  (3)實際33℃熱回收出水溫度，P3_冰水主機效能達0.238 kW/RT

                                                  P4_冰水主機效能達0.328 kW/RT                           

2)計算:

將熱回收出水溫度調至33℃

(1)P3主機耗電率由原本0.328 kW/RT降至0.238 kW/RT

    P4主機耗電率由原本0.405 kW/RT降至0.328 kW/RT

(2)P3每公斤冷媒的壓縮熱減少27.4%

    P4每公斤冷媒的壓縮熱減少19.2%

(3)P3性能係數(COP)增加28.67%

    P4性能係數(COP)增加20.31%

3)原理說明(Flow Chart)

(3-1) P3 Chiller (YORK)

操作條件，如莫尼爾線圖所示：

 

Total RT：8,400RT×0.75×0.6=3,780

3,780×3.516kW/RT＝13,290.5kW

12℃ and 35℃ heat recovery chiller

冷媒系統：R134a

冷凝溫度：35.0℃，趨近溫度約0.3℃，33℃，冷凝器之冷凝壓力：893.8kPa，841.8kPa

蒸發溫度:12℃，趨近溫度約1.6℃，蒸發器之蒸發壓力：443.0kPa

查表得知：

ha'＝hb'＝249.0kJ/kg

ha＝hb＝246.0kJ/kg

hc(12℃)vapor＝405.4kJ/kg

假設為等商壓縮：

Sv(12℃)＝1.72KJ/kg•K

hd'＝420.0kJ/kg，hd＝416.0kJ/kg

冷凝溫度35.0℃時，

 

q_e＝hc－ha'＝（405.4－249.0）kJ/kg＝156.4 kJ/kg

w＝hd'－hc＝（420.0－405.4）kJ/kg＝14.6 kJ/kg

q_c= hd'－ha'＝（420.0－246.0）kJ/kg＝174.0 kJ/kg

 →8,760hr×1,240.7＝10,868,282kWh

10,868,282kWh×2.3（元）＝24,997,049元

冷凝溫度33℃時，

q_e＝hc－ha＝（405.0－246.5）kJ/kg＝159.0kJ/kg

w＝hd－hc＝（416.0－405.4）kJ/kg＝10.6kJ/kg

q_c＝hd－ha＝（416.0－246.5）kJ/kg＝169.5kJ/kg

 →8,760hr×899.9＝7,883,474kWh

7,883,474kWh ×2.3元＝18,131,990元

Energy Saving→24,997,049-18,131,990＝6,865,059元(約686萬)

P3Chiller節省電量：10,868,282kWh-7,883,474kWh=2,984,808kWh/年。

原理說明(Flow Chart)續：

由以上可得冷凝溫度由35℃降低至33℃，每公斤冷媒的冷凍效果增加百分比：

 

每公斤冷媒的壓縮熱減少百分比：

性能係數(COP)增加百分比：

 

實體說明(圖面)

P3 12℃and 33℃heat recovery chiller系統示意圖，如圖一及圖二所示。

 

 

 (3-2) P4 Chiller (Trane)

操作條件，如莫尼爾線圖所示：

Total RT：9,600RT×0.75×0.6=4,320

4,320×3.516kW/RT＝15,189.1kW

冷媒系統：R123

冷凝溫度：35.0℃，33.0℃，冷凝器之冷凝壓力：130.5kPa，121.9kPa

蒸發溫度:12.0℃，蒸發器之蒸發壓力：54.9kPa

 查表得知：

ha'＝hb'＝233.5kJ/kg

ha＝hb＝231.4.kJ/kg

hc(12℃)vapor＝387.0kJ/kg

假設為等商壓縮：

Sv(12℃)＝1.66KJ/kg•K

hd'＝404.7 kJ/kg，hd＝401.3 kJ/kg

冷凝溫度35.0℃時：

q_e＝hc－ha'＝（387.0－233.5）kJ/kg＝153.5 kJ/kg

w＝hd'－hc＝（404.7－387.0）kJ/kg＝17.7 kJ/kg

q_c＝hd'－ha'＝（404.7－233.5）kJ/kg＝171.2 kJ/kg

  →8,760hr×1,751.4＝15,342,693kWh

15,342,693kWh×2.3元＝35,288,194元

冷凝溫度33℃時，

q_e ＝hc－ha＝（387.0－231.4）kJ/kg＝155.6kJ/kg

w＝hd－hc＝（401.3－387.0）kJ/kg＝14.3kJ/kg

q_c ＝hd－ha＝（401.3－231.4）kJ/kg＝169.9kJ/kg

 →8,760hr×1,414.3＝12,389,005 kWh

12,389,005kWh×2.3元＝28,494,712元

Energy Saving→35,288,194-28,494,712＝6,793,482元(約679萬)

P4Chiller節省電量：15,342,693kWh-12,389,005 kWh=2,953,688kWh/年

原理說明(續)

由以上可得冷凝溫度由35℃降低至33℃，每公斤冷媒的冷凍效果增加百分比：

 每公斤冷媒的壓縮熱減少百分比：

 

性能係數(COP)增加百分比：

 實體說明(圖面)

P4 12℃ and 33℃heat recovery chiller系統示意圖，如圖三及圖四所示。