案例名稱 |
冷卻水塔運轉最佳化 |
||
---|---|---|---|
案例說明 |
(1)冷卻水系統風車加裝變頻器以控制輸出功率,依使用端負載之需求,自動調整風量之供應,以減少能源之消耗。 (2)降低冷卻水出水溫度,提昇5℃及9℃冰水主機運轉效率,減少壓縮機負載以達到節能之目的。 |
||
改善前狀況 |
該廠改善前冷卻水塔並未進行最佳化運轉。 |
||
改善後狀況 |
(1)風車加裝變頻器: 加裝變頻器,根據主機負載調整風車轉速,在冷卻水風車運轉台數不變情況下,夏月冷卻水風車約運轉在67%---40Hz(全載為60Hz),春、秋季運轉在58%---35Hz,冬季運轉在42%---25Hz,預估每年可省電653MWh,節省電費約980仟元/年,抑制CO2排放437公噸/年。 (2)強制降低冷卻水出水溫度: 降低冷卻水出水溫度,可有效降低冰水主機之冷凝壓力,進而提昇冰機之運轉效率。以冷媒R-123而言,每降低1℃冷卻水溫度,則約可節省3%冰機之運轉效率。 Fab14冷卻水系統控制方式從2005年之外氣濕球溫度控制方式(以外氣濕球溫度+3℃控制冷卻水塔運轉台數)改善為2006年之強制冷卻水出水溫度控制(強制冷卻水出水溫度之設定控制)。其優點為有效降低出水溫度,明顯提昇主機效率。 缺點則為冷卻水風車加載運轉,造成風車耗能,但以省能的角度而言,冰水主機省能的效益則遠遠超過風車增加的耗能,預估每年可省電3,321MWh,節省電費約4,980仟元/年,抑制CO2排放2,225公噸/年。 (3)總節約電力:3,974MWh/年
原理說明(flow chart): 冷卻水系統風車加裝變頻器以控制輸出功率,依使用端負載之需求,自動調整風量之供應,以減少能源之消耗。 根據風車定律,風車消耗的功率與風車轉速三次方成正比,也就是說,降低風車轉速,可有效減少風車功率之消耗。 (風車定律,H:消耗功率,D:impeller直徑,N:轉速,ρ:空氣密度) 目前該廠,冷卻水系統分為5℃及9℃兩個系統,總共有13座冷卻水塔,每台風車的功率(Fan power)為91.68kW。 以年平均運轉時數而言,夏天全載(13台)運轉時間約4個月,春、秋季約80%(10台)運轉,冬季約50%(7台)運轉,因此全年冷卻水塔耗電為: (13台 × 120天 × 24時/天 + 10台 × 150天 × 24時/天 + 7台 × 95天 × 24時/天) × 91.68kW/台 = 8,196,192kWh 加裝變頻器後,根據主機負載調整風車轉速,在冷卻水風車運轉台數不變情況下,夏月冷卻水風車約運轉在67%---40Hz(全載為60Hz),春、秋季運轉在58%---35Hz(全載為60Hz),冬季運轉在42%---25Hz(全載為60Hz)。
根據風車定律估算: 夏月節能約13台 × 120天 × 24時/天 × 91.68kW/台 × (1-67%)3 = 123,354kWh 春、秋季節能約10台 × 150天 × 24時/天 × 91.68kW/台 × (1-58%)3 = 244,526kWh 冬月節能約7台 × 95天 × 24時/天 × 91.68kW/台 × (1-42%)3 = 285,490kWh 合計:123,354 + 244,526 + 285,490 = 653,370kWh = 653MWh 降低冷卻水出水溫度,提昇5℃及9℃冰水主機運轉效率,減少壓縮機負載以達到節能之目的。 COP = qe/W = (hc-ha) / (hd-hc) (qe:冷凍能力 W:壓縮機輸出功) 由Mollier Chart圖可知,冷凍循環A'—B'— C—D',其壓縮功為hd'-hc,當冷卻水溫提高時,其冷凍循環A—B— C—D ,其壓縮功為hd-hc,查表可算出每降低1℃冷卻水溫度,則約可節省3%冰機之運轉效率。 該廠冷卻水系統控制方式從2005年之外氣濕球溫度控制方式(以外氣濕球溫度+3℃控制冷卻水塔運轉台數)改善為2006年之強制冷卻水出水溫度控制(強制冷卻水出水溫度之設定控制)。其優點為有效降低出水溫度,明顯提昇主機效率。 因為冰水主機有其額定冷凝壓力之運轉條件,此控制方式運用於夏季(6~10月)可明顯提高冰機之運轉效率,而在秋冬季節而言,冷卻水出水溫度則偏低,需關閉主機以為因應,避免主機因高壓無法建立,產生異常。 |
||
成效分析 |
(1)經計算改善後每年共節省電力3,974MWh/年。 (2)每年總節省金額:3,974,499 × 1.5元/kWh = 5,960千元/年。(1kWh=1.5 元計算) (3)換算成抑低二氧化碳排放率:3,974,499kWh × 0.67 ÷ 1,000 = 2,663公噸/年。 |