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1 Chiller Plant能源效率最佳化設計 TRANE:林世偉 總經理 日期:2014/10/31 2 姓名 : 林世偉 職稱 : 總經理 公司 :詮宏空調系統服務股份有限公司 Trane Taiwan Distribution LTD 學歷 Education: 國立政治大學 EMBA 中山大學 機械碩士

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    Chiller Plant能源效率最佳化設計

    TRANE:林世偉 總經理日期:2014/10/31

    高科技廠房設施委員會 2

    姓名 : 林世偉職稱 : 總經理公司 :詮宏空調系統服務股份有限公司

    Trane Taiwan Distribution LTD

    學歷 Education:• 國立政治大學 EMBA • 中山大學 機械碩士

  • 2

    高科技廠房設施委員會

    講師簡歷 Speaker Bio

    3

    經歷 Experience:• TRANE亞太區電子事業行銷總監• 國立台北科技大學兼任講師• TRANE監控部門/分公司經理• 美商 MEMC 矽晶圓廠 建廠小組• 財團法人金屬工業發展中心研究員

    專業證照• 冷凍空調技師• LEED AP• 乙級勞工安全衛生管理技術士

    高科技廠房設施委員會

    • 空調機房最佳化設計

    • 高效冰機發展趨勢

    � CVHS-無油軸承變頻離心機介紹

    � CVHL-低揚程電腦機房專用變頻離心機介紹

    大綱

  • 3

    空調系統最佳化空調系統最佳化空調系統最佳化空調系統最佳化設計設計設計設計

    高科技廠房設施委員會

    空調系統最佳化設計

    �大溫差小流量系統�一次側變流量系統

  • 4

    高科技廠房設施委員會

    空調系統最佳化設計

    �大溫差小流量系統�一次側變流量系統

    高科技廠房設施委員會

    慣用之設計條件

    • 冰水45o F / 55o F• 冷卻水90o F / 100o F• 冰水 2.4 gpm/ton• 冷卻水 3.0 gpm/ton

    為什麼為什麼為什麼為什麼..?

    最佳系統溫差?

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    高科技廠房設施委員會

    空調系統最佳化設計

    Chiller Plant 耗能耗能耗能耗能 =

    冰水冰水冰水冰水機機機機+冷卻水泵冷卻水泵冷卻水泵冷卻水泵+冰水泵冰水泵冰水泵冰水泵+冷卻冷卻冷卻冷卻水塔水塔水塔水塔

    高科技廠房設施委員會

    空調系統最佳化設計

    冰水冰水冰水冰水機機機機 耗能耗能耗能耗能揚揚揚揚程程程程高高高高 耗能高耗能高耗能高耗能高

    冷卻水冷卻水冷卻水冷卻水 越高越高越高越高+冰冰冰冰水泵水泵水泵水泵 越越越越彽彽彽彽=耗能耗能耗能耗能越越越越高高高高

    泵泵泵泵耗能與水量立方反比耗能與水量立方反比耗能與水量立方反比耗能與水量立方反比

  • 6

    高科技廠房設施委員會

    Cataloged at standard Cataloged at standard Cataloged at standard Cataloged at standard AHRI AHRI AHRI AHRI conditionsconditionsconditionsconditions

    YearYearYearYear

    kWkWkWkW//// tontontonton

    0.900.900.900.90

    0.800.800.800.80

    0.700.700.700.70

    0.600.600.600.60

    0.500.500.500.50

    2010201020102010199519951995199519901990199019901985198519851985198019801980198019751975197519751970197019701970

    冰水機效率演變

    大溫差小流量

    高科技廠房設施委員會

    1970’s1970’s1970’s1970’s 2010’s2010’s2010’s2010’s

    73%73%73%73%

    9%9%9%9%18%18%18%18%

    58%58%58%58%

    26%26%26%26% 16%16%16%16%

    冰水主機冷卻水塔水幫浦

    大溫差小流量冰水系統之設備耗能比重

  • 7

    高科技廠房設施委員會

    Full LoadFull LoadFull LoadFull Load1970197019701970 2010201020102010

    75% Load75% Load75% Load75% Load1970197019701970 2010201020102010

    50% Load50% Load50% Load50% Load1970197019701970 2010201020102010

    25% Load25% Load25% Load25% Load1970197019701970 2010201020102010

    Ener

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    0.00.00.00.0

    0.10.10.10.1

    0.20.20.20.2

    0.30.30.30.3

    0.40.40.40.4

    0.50.50.50.5

    0.60.60.60.6

    0.70.70.70.7

    0.80.80.80.8

    “Chiller” kW“Chiller” kW“Chiller” kW“Chiller” kWChilled WaterChilled WaterChilled WaterChilled WaterPump kWPump kWPump kWPump kWCondenser WaterCondenser WaterCondenser WaterCondenser WaterPump kWPump kWPump kWPump kWCooling TowerCooling TowerCooling TowerCooling TowerFan kWFan kWFan kWFan kW

    冰水機耗能的比率大溫差小流量

    高科技廠房設施委員會

    EDB/EWB = 85 / EDB/EWB = 85 / EDB/EWB = 85 / EDB/EWB = 85 / 67676767ACFM = 30,000ACFM = 30,000ACFM = 30,000ACFM = 30,000

    入水入水入水入水 出水出水出水出水溫度溫度溫度溫度 溫溫溫溫升升升升 溫度溫度溫度溫度 GPMGPMGPMGPM TonTonTonTon

    45454545 16161616 61616161 124124124124 83838383

    45454545 10101010 55555555 235235235235 98989898

    41414141 16161616 57575757 147147147147 98989898

    LATLATLATLAT相同相同相同相同55555555

    盤管能量可維持不變大溫差小流量

  • 8

    高科技廠房設施委員會

    PO

    WE

    R

    MAX. WORK (PUMPING)

    WORK (TOTAL)

    MINIMUM WORK

    (TOTAL)

    WORK (REFRIGERATION)

    WORK (PUMPING)

    ∆∆∆∆T MIN. ∆∆∆∆T OPT.

    ∆∆∆∆T CHILLED WATER TEMPERATURE (SUPPLY - RETURN)

    大溫差小流量

    高科技廠房設施委員會

    SISISISI EnglishEnglishEnglishEnglish

    CHW-S 5 41

    CHW-R 13 57

    Deta T 8 16

    CDW-S 31 88

    CDW-R 39 103

    Deta T 8 15

    大溫差小流量建議設計條件

  • 9

    高科技廠房設施委員會

    • 冰 水= gpm/ton@ Deta T 16℉

    • 冷卻水= gpm/ton@ Deta T 15℉

    大溫差小流量

    高科技廠房設施委員會

    Chilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/ton

    0000

    50505050

    100100100100

    150150150150

    200200200200

    250250250250

    300300300300

    350350350350

    2.4/3.02.4/3.02.4/3.02.4/3.0 1.5/3.01.5/3.01.5/3.01.5/3.0 2.4/2.02.4/2.02.4/2.02.4/2.0 1.5/2.01.5/2.01.5/2.01.5/2.0

    Ener

    gy C

    onsu

    mpt

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    kW

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    kW

    TowerTowerTowerTowerCondenser Water PumpCondenser Water PumpCondenser Water PumpCondenser Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChiller (100% Load)Chiller (100% Load)Chiller (100% Load)Chiller (100% Load)

    滿載時省滿載時省滿載時省滿載時省4%TTTTEEEE TTTTEEEE

    大溫差小流量

  • 10

    高科技廠房設施委員會

    TowerTowerTowerTowerCondenser Water PumpCondenser Water PumpCondenser Water PumpCondenser Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChiller (75% Load)Chiller (75% Load)Chiller (75% Load)Chiller (75% Load)

    0000

    50505050

    100100100100

    150150150150

    200200200200

    250250250250

    300300300300

    350350350350

    2.4/3.02.4/3.02.4/3.02.4/3.0 1.5/3.01.5/3.01.5/3.01.5/3.0 2.4/2.02.4/2.02.4/2.02.4/2.0 1.5/2.01.5/2.01.5/2.01.5/2.0

    Chilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/ton

    Ener

    gy C

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    mpt

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    kW

    Ener

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    kW 75%75%75%75%負載時省負載時省負載時省負載時省9.3%9.3%9.3%9.3%

    大溫差小流量

    高科技廠房設施委員會

    0000

    50505050

    100100100100

    150150150150

    200200200200

    250250250250

    300300300300

    350350350350

    2.4/3.02.4/3.02.4/3.02.4/3.0 1.5/3.01.5/3.01.5/3.01.5/3.0 2.4/2.02.4/2.02.4/2.02.4/2.0 1.5/2.01.5/2.01.5/2.01.5/2.0

    Chilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/tonChilled/Condenser Water Flows, gpm/ton

    Ener

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    mpt

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    kW

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    kW

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    kW

    TowerTowerTowerTowerCondenser Water PumpCondenser Water PumpCondenser Water PumpCondenser Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChilled Water PumpChiller (50% Load)Chiller (50% Load)Chiller (50% Load)Chiller (50% Load)

    50%50%50%50%負載時省負載時省負載時省負載時省15.8%15.8%15.8%15.8%

    大溫差小流量

  • 11

    高科技廠房設施委員會

    大溫差小流量

    90909090----100100100100℉℉℉℉的水塔的水塔的水塔的水塔

    88.288.288.288.2----103.2103.2103.2103.2℉℉℉℉的水塔的水塔的水塔的水塔

    高科技廠房設施委員會

    CTI Standard

    Same tower lower flow

    Flow rate (gpm) 1500 1000 Design wet bulb (deg F) 78 78 Approach (deg F) 7 7 EWT (deg F) 95 100 LWT (deg F) 85 85 Fan power (hp) 40 30

    水塔耗能水塔耗能水塔耗能水塔耗能下降下降下降下降

    大溫差小流量

  • 12

    高科技廠房設施委員會

    空調系統最佳化設計

    �大溫差小流量系統�一次側變流量系統

    高科技廠房設施委員會

    一次側定流量 – 二次側變流量 (現今設計)

  • 13

    高科技廠房設施委員會

    一次側變流量系統

    高科技廠房設施委員會

    流量控制最佳化 – 一次側 + 二次側變流量 (既有系統)

  • 14

    高科技廠房設施委員會

    變流量會影響冰水主機效率?一次側變流量系統

    高科技廠房設施委員會

    冰水主機選擇的考量�蒸發器流量的限制�流量之容許變化率�流量範圍

    一次側變流量系統

  • 15

    高科技廠房設施委員會

    Trane UC800 主機控制盤�預先判斷 (Feed forward control)�流量補償 (Flow compensation control)�可應付每分鐘高達50%之流量變化

    一次側變流量系統

    高科技廠房設施委員會

    一般主機控制器用於一次側變一般主機控制器用於一次側變一般主機控制器用於一次側變一般主機控制器用於一次側變流量流量流量流量----無流量補償無流量補償無流量補償無流量補償

    一次側變流量系統

  • 16

    高科技廠房設施委員會

    Trane UC800 Trane UC800 Trane UC800 Trane UC800 控制器用於一次側變流量控制器用於一次側變流量控制器用於一次側變流量控制器用於一次側變流量

    一次側變流量系統

    高科技廠房設施委員會

    1. 降低設備初置成本2. 降低機房佔地成本3. 降低泵浦運轉電費4. 簡化主機群控程序5. 降低機房維護費用

    一次側變流量的總體優點

  • 17

    高科技廠房設施委員會

    2009綠建築解說與評估手冊

    資料來源:2009綠建築解說與評估手冊

    無油軸承變頻離心機介紹

  • 18

    Compact, High EfficientIndustrial Oil-Free Design

    空調系統最佳化設計ASHRAE有關冷凍空調系統使用油分離器的分析報告Vol.16, No.3 December 1999

    劉中哲 摘譯(ASHRAE outlines oil separator efficiency;p. 22)

    ASHRAE研究計畫RP469,針對150與300 SUS兩種冷凍油,於蒸發器與冷凝器中之平滑管與微鰭管的熱傳分析,已得到一些結論。在蒸發器的部分,研究結果顯示,無論平滑管或微鰭管,冷凍油並不會降低其熱傳特性,因此計算蒸發器尺寸時,直接使用冷媒的特性即可。冷凍油對冷凝器的影響則大不相同,當油濃度5 %時,兩種冷凍油以及兩種熱傳管的熱傳特性皆會降低10 % ~ 20 %,油濃度1 %時,熱傳特性亦會降低5 % ~ 10 %。為了克服熱傳的降低,選擇冷凝器時要特別注意。

  • 19

    高科技廠房設施委員會

    CVHS選機表

    37

    滿載效率提升12%NPLV提升48%

    Series S™ CenTraVac™ Chiller

    CVHE選機表

    高科技廠房設施委員會

    Reliability

    Reliability DriversDesign

    Requirements

    1. Sustainable Operation

    � Max uptime

    � Longevity (+30

    years)

    � Low impact to the

    environment

    � Field serviceable

    2. Robust Operation

    “Stay Online”

    � Power challenges

    � Surge conditions

    � Outside design

    conditions • Semi-Hermetic• Multi-Stage, Balanced Impellers• Continuum™ Hybrid Ceramic

    Bearings• Industrial Oil-Free Solution • Low Speed Operation• Refrigerant Cooled Motor and Drive• Low Pressure R-123 Refrigerant• AFD3 Adaptive Frequency™ Drive• Tracer™ AdaptiView™ Unit Controller

    Chiller Design

  • 20

    高科技廠房設施委員會

    • AFD3 Adaptive Frequency™ Drive

    • Flash Economizer

    • Tracer AdaptiView™ Unit Controller

    • Heat Exchanger- Tube Design- Tube Layout & Support

    • Low Pressure – Sustainable performance

    Chiller Design

    Efficiency Drivers

    Design Requirements

    1. Exceed Trane’s industry

    leading unit efficiency

    (Small tonnage range)

    � Full load

    � Part load

    2. Provide a comprehensive

    operating map to meet

    system needs

    � High lift

    � Low lift

    � Flexible

    高科技廠房設施委員會

    • 460/60

    • 480/60

    • 575/60

    • 380/60

    • 380/50

    • 400/50

    • 415/50

    Voltages

    • 180 – 390 tons

    Capacity

    Series S™ CenTraVac™ Chiller

    Product Range

  • 21

    低揚程電腦機房專用變頻離心機介紹

    高科技廠房設施委員會

    TraneR Series L™ CenTraVac™ Chillers

    � Many types of industrial processes anddata center equipment depend on elevated temperature cooling.

    � To meet the specific needs of elevated chilled-water temperature applications, Trane optimized the Series L chiller’s compressor technology to deliver water cooled to 15.6 ℃℃℃℃ – 31℃℃℃℃ with up to 35 percent better efficiency.

  • 22

    高科技廠房設施委員會

    Thank You for Your Attention.