節能技術


空調節能技術(三) 新鮮空氣換氣能源回收方案

張貼者:2011年9月8日 上午6:26teulong wang   [ 已更新 2011年9月8日 上午6:55 ]


空調區間為什麼要換氣

在現代溫室效應的大環境下,空調冷氣系統已遂漸由民生必需變成極需要的設備了,隨著空調系統的普及化,相對的也造成了許多「空調症侯群」後遺症,一般具有空調系統的居家、工廠或大樓,為了防止外氣熱源的進入,其空調區間均處於長期密閉的情況下,假若忽略了通風換氣的需求,造成一些有害氣體的累積,例如:影印機、傳真機的廢氣,人體呼出的廢氣及建築材料釋出的化學物質等,其實室內空氣的污穢程度,遠較室外空氣污染更為嚴重。據載:通稱的「空調症侯群」如眼精刺癢、皮膚發炎、喉嚨乾燥、鼻塞、頭痛、心神疲乏,甚至包括癌症、冠狀動脈疾病等,皆與吸入室內污染空氣源極大的關係,因此為了達到室內空氣的清新品質,勢必需引入大量的外氣換氣,其結果造成空調換氣能源的增加,在考量節約能源與健康空調環境均需兼顧的情況下,「新鮮空氣換氣能源回收機」將會是一個良好的因應對策。

好的因應對策

「新鮮空氣換氣能源回收機」能排除密閉空調室內的污染空氣,並不斷地供應經處理的室外新鮮空氣來取代室內空氣,其利用排出的室內『冷』空氣,來預冷即將引入室內的室外『熱空氣』,達到通風換氣的需求,與冷氣能源回收的效益。「新鮮空氣換氣能源回收機」的動作原理,係將一金屬鋁製的圓型觸媒轉輪置於外氣進氣風道與室內排氣風道中,不停地緩慢旋轉,轉輪在引入外氣的進氣風道中,吸收外氣的顯熱(降溫)與潛熱(除濕),待轉輪旋轉至室內排氣風道時,即將吸附的水份與熱量釋出排出室外,如此達成換氣能源回收與除濕的效益。


流程圖示



經濟效益評估分析

基本條件
每分鐘700立方呎的換氣量

項目
條件
乾球溫度下
相對濕度%
熱焓值BTU/LB
室外空氣
95(35)
65
48.7
室內空氣
75(24)
55
29.3


傳統空調箱引入外氣方式
消耗能源計算:700FM×60m/H×0.072(空氣密度)×(48.7-29.3BTU/LB)
=58665BTU/H=4.88 噸冷氣


換氣能源回收機引入外氣方式
回收能源計算:700FM×60m/H×0.072(空氣密度) ×(48.7-34.15 BTU/LB)
=43999BTU/H=3.667 噸冷氣

節能計算說明

同樣引入700CFM新鮮空氣至室內,採用空調箱系統者,需耗費4.85噸冷氣能源,而採用新鮮空氣換氣能源回收機者,則僅需(4.88-3.66RT)1.22噸冷氣能源。


50坪空調面積辦公室實例分析

造價分析NT()

項目
系統

換氣設備

主機費用

配管工程

風管工程

配電工程

附屬設備及工程

總價

傳統空調箱
32000預冷空調箱
150000
140000
60000
68000
150000
600000
換氣能源回收機
3000
換氣機
120000
因主機能力降低
110000
因配管及保溫工程減少
78000增加排氣風管
53000
因主機及附屬設備容量降低
144000
水泵等附屬設備容量降低
595000
價格差異
+48000
-30000
-30000
+18000
-5000
-6000
-5000

結論:採用空氣能源回收機後,造價不但不會上昇,反而下降。  


消耗電力分析(馬力)

項目
系統
換氣設備
主機設備
冰水泵
冷卻水泵
冷卻水塔
總電力
傳統空調箱
1/2
15
1
1
3/4
18.25
換氣能源回收機
1
12
1
1
3/4
15.75
電力差異
+1/2
-3
±0
±0
±0
-2.5

結論:採用空氣能源回收機後,除了造價降低外,平日的運轉費用亦降低,

以每日使用9小時計算,預估一年(280)節省電費13860元。



空調節能技術 (一) 冰水機組廢熱回收方案

張貼者:2009年10月14日 下午11:51teulong wang   [ 已更新 2011年9月8日 上午2:00 ]


冰水機組基本循環流程

傳統冰水機組由蒸發器製造7℃冰水,經由冰水泵循環輸送至空調器,冷卻室內的熱負荷。其後吸收室內冷氣負荷的溫昇冰水(12℃),再循環回蒸發器被冷卻降溫(12℃→7℃)。

在蒸發器內冷媒所吸收之室內熱量,則經由壓縮機壓送至冷凝器,經由冷卻水冷卻(80℃→40℃),排放熱量至冷卻水中,同時已吸收冷媒熱量的冷卻水(30℃→35℃),則經由冷卻水泵,泵送至冷卻水塔散熱降溫(35℃→30℃)。


冰機組熱量平衡模式

即每從空調區間移轉1噸冷氣,則必須從冷卻水塔排放4.5kw量,此熱量當可有效的加以應用。


熱泵機組熱平衡模式




同冰機組熱量平衡流程所示,由於機組負荷能量3.51kw,僅需應用1kw的電力負載,即可將室內或其它需冷卻區域轉移至室外或其它需加熱之處,同時並可將其熱量放大1.3倍(3.5kw→4.5kw),也就是僅應用1kw電力能量,就可產生4.5kw的熱量加熱效果,同時可產生3.5kw的冷氣效果。









熱回收應用流程

同冰機組熱量平衡流程所示,由於機組負荷能量3.51kw,僅需應用1kw的電力負載,即可將室內或其它需冷卻區域轉移至室外或其它需加熱之處,同時並可將其熱量放大1.3倍(3.5kw→4.5kw),也就是僅應用1kw電力能量,就可產生4.5kw的熱量加熱效果,同時可產生3.5kw的冷氣效果。


經濟效益分析

  1. 1kw的電力輸入,可產生4.5kw的加熱能源,同時可供應1RT(3.5kw)的冷氣效果。
  2. 可將空調箱(冷卻器)放置於戶外,取用室外無止盡的熱量,作純加熱的熱泵應用。
  3. 熱回收應用時期,可同時節約冷卻水泵,及冷卻水塔的運轉耗電損失。




空調節能技術(二) 移轉空調尖離峰用電回收電價差方案

張貼者:2009年10月14日 下午11:50teulong wang   [ 已更新 2011年9月8日 上午6:20 ]


儲冰原理

當水結成冰時,其所儲存的熱量稱為凝固熱,此凝固熱量為79KCAL/KG (1KG0℃的水結成0℃的冰)。因一般空調所使用的冰水溫度最高約為攝氏15℃,也就是說:『當15℃的水凍結成0℃的冰時,合計可應用之儲存熱量共94KCAL/KG』。儲冰空調之原理即是:『選擇某段可利
用之時間(離峰及半尖峰時間),使壓縮機運轉,冷卻冰水製冰,將壓縮機的冷卻能量,以冰的形態儲存起來,等到必需使用冰水,而又不方便運轉壓縮機的時間時(尖峰時間),讓冰溶化吸收冰水熱量,達到冰水冷卻效果,並可轉移空調用電至離峰時段』。

儲冰空調流程原理




傳統空調系統:

使用冷氣空調時段時,啟動冰水機組及所有附屬設備,此時空調電力是最高載時後,亦是電價最貴的尖峰用電時間(2.95元/每度電),系統流程如右圖。 











儲冰式空調系統:

電價最便宜之夜間離峰時段(0.525元 / 每度電),啟動滷水機組及儲水滷水製冰(白線流程),
夜間將冷量儲存起來,使用離鋒電量節省白天空調主機使用之流動電費。




由於白天使用冷氣時段時,僅需啟動溶冰滷水(黑線流程)即可達到空調使用目的,兼具轉移白天契約電力,降低基本電費(177元/kw)的功能。


若將溶冰泵接續緊急發電機電源,白天即使停電時,仍可供應冷源。


  1. 基本電費單價,係以夏月與非夏月基本電費之平均值標示。
  2. 流動電費單價,係以高壓供電三段式時間電價值標示。



儲冰式空調系統的經濟效益


  1. 轉移尖峰用電:利用夜間或非尖峰時段,運轉主機儲冰,轉移白天或尖峰時段之用電量,具有平衡電力負載之功能。
  2. 節約基本電費及新設線路補助費:例如某工廠,生產設備用電100kw,空調尖峰用電100kw,若採傳統空調冰水機組,則其申請的電力契約容量100kw+100kw=200kw。若使用儲冰空調,因運轉時間措開,故當生產設備用電停止使用後,其電力轉移供主機運轉儲冰,因此基本電費之契約容量仍然為100kw。
  3. 節約流動電費:利用二段式或三段式時間電價,享受電費差價措施。自81年6月1日起,尖離峰電價比擴大為1:4.25,另儲冰系統之離峰電價另打七.五折計收。
  4. 降低主機容量:傳統空調系統,冰水主機之容量選定都是以尖峰負荷為依據,但是實際上,尖峰負荷全年不超過六十天,主機絕大部份時間是在部份負荷下運轉,在春秋季節時,負荷可能更低至50%以下,造成主機投資的浪費,採用儲冰系統可拉長主機運轉時數,大幅降低主機容量。例如:某空調負載每小時需求100噸,從早上8:00~17:00共9小時,全部空調負荷為100噸x9小時=900噸一時,若將主機運轉時間延長為15小時,則主機能力可降為60噸(900噸一時÷15小時),因儲冰機效率較低,故需選擇80噸級,若同案例採行傳統空調,則主機必需配置100噸級。
  5. 高運轉效率:主機滿載運轉至儲冰完成,機組完全在100%容量狀況下運轉,避免卸載運轉時的效率損失(傳統機組當容量卸載至50%時,其耗電仍高達75%)。
  6. 具擴充功能:在完全不增加設備情況下,只要將運轉時數拉長,即可增加空調能力,彈性運用自如。
  7. 低溫冰水供應:可提供低溫冰水,供冷藏、低溫除濕及製程冷卻系統使用。同時在相同室溫條件下,可減少供風量及水量,降低風車馬力及水泵耗電,並可減少工程費用。
每100噸傳統空調負荷,若採用儲冰空調系統,保守估計每年可回收35~40萬元電費(全量儲冰)。



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