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5℃冰水出水溫度提升

2017/12/8 上午 09:32:37
案例名稱

5℃冰水出水溫度提升

案例說明

該廠採用5℃與9℃雙冰水離心式冰水主機,也是業界常用節能方法;5℃為系統需求最低溫度,在不影響clean room 環境溫溼度下,將5℃冰水主機出水溫度提升至5.5℃,提升冰水主機性能係數(COP) ,並減少R-123冷媒壓縮熱產生。冰水水質加藥控制,降低主機蒸發器趨近溫度,提昇主機熱交換效率,降低壓縮功,以達到節能之目的。

改善前狀況

該廠改善前尚未採用雙冰水離心式冰水主機,因此較為耗能。

改善後狀況

該廠改善方法如下:

說明:

1.1依設備廠商提供之資料 5ºC冰機效能= 0.6 kW/RT

1.2實際5℃冰水出水溫度,冰水主機效能達0.597 kW/RT(年平均)

1.3實際5.5℃冰水出水溫度,冰水主機效能達0.567 kW/RT

計算:

將冰水出水溫度調至5.5℃,

1.主機耗電率由原本0.597 kW/RT降至0.579 kW/RT

2.每公斤冷媒的壓縮熱減少3.1%

3.性能係數(COP)增加3.4%

約可節省3,605 MWh /年之電量,節省運轉成本5,407仟元/年

描述: http://www.energypark.org.tw/_admin/_upload/expand/success/772/file/fig4-2-1-EnthalpyrChart.JPG

原理說明(flow chart):

蒸發溫度T1所構成冷凍循環A-B-C-D

蒸發溫度T2所構成冷凍循環A- B'- C'- D'

其中T1<T2

ha、hc、hc'、hd'、hd分別為A、C、C'、D'、D狀態時之焓值

A-B'、A-B為等焓過程,

所以A、B、B'焓值相同

對於A-B-C-D(T1)循環,

描述: http://www.energypark.org.tw/_admin/_upload/expand/success/772/file/fig4-2-2-COP%E5%85%AC%E5%BC%8F.JPG

對於A-B'-C'-D' (T2)循環,

描述: http://www.energypark.org.tw/_admin/_upload/expand/success/772/file/fig4-2-3-COP%E5%85%AC%E5%BC%8F-2.JPG

目前該廠有12台5℃冰水主機,總冷凍噸數為21960RT,冷煤為R-123系統,

冷凝溫度:34℃,冷凝器之冷凝壓力:126.1kPa

蒸發溫度:5℃,5.5℃ 蒸發器之蒸發壓力:40.9kPa,41.7kPa

查表得知:

ha=234.4kJ/kg=hb=hb'

hc(5℃)=384.5kJ/kg,hc'(5.5℃)=384.8kJ/kg

假設為等商壓縮,

 

Sv(5℃)=1.6632KJ/kg•K,Sv(5.5℃)=1.6631KJ/kg•K

hd=410 kJ/kg,hd'=409 kJ/kg

蒸發溫度5℃時,

qe=hc-ha=(384.5-234.4)kJ/kg=150.1kJ/kg

w=hd-hc=(410-384.5)kJ/kg=25.5 kJ/kg

qc=hd-ha=(410-234.4)kJ/kg=175.6 kJ/k

描述: http://www.energypark.org.tw/_admin/_upload/expand/success/772/file/fig4-2-4-COP%E8%A8%88%E7%AE%97.JPG

描述: http://www.energypark.org.tw/_admin/_upload/expand/success/772/file/fig4-2-5-mW%E8%A8%88%E7%AE%97.JPG

13,117.2kW/21960RT=0.597 kW/RT→8760hr×13,117.2=114,906,672kW•hr

114,906,672kW•hr×1.5(NT)=172,360,008NT

蒸發溫度5.5℃時,

qe=hc'-ha=(384.8-234.4)kJ/kg=150.4 kJ/kg

w=hd'-hc'=(409.5-384.8)kJ/kg=24.7 kJ/kg

qc=hd'-ha=(409.5-234.4)kJ/kg=175.1 kJ/kg

描述: http://www.energypark.org.tw/_admin/_upload/expand/success/772/file/fig4-2-6-%E5%8E%9F%E7%90%86%E8%AA%AA%E6%98%8E.JPG

描述: http://www.energypark.org.tw/_admin/_upload/expand/success/772/file/fig4-2-7-%E5%AF%A6%E9%AB%94%E8%AA%AA%E6%98%8E.JPG

成效分析

1)經計算改善後每年共節省電力 3,605 MWh /年

2)每年總節省金額:3,604,740kWh /年×1.5元/kWh=5,407仟元/年 (1kWh=1.5元計算之)

3)換算成抑低二氧化碳排放率:5,407,110kWh×0.67/1,000=3,623公噸-CO2/年


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