智慧型控制系统在空调节能之应用.ppt

智慧型控制系統在空調節能之應用,張羽佳 技術總監 詮宏空調系統服務股份有限公司,TSMC 熱回收主機控制系統改善 既有問題 原因探討 改善對策 台達電空調及控制系統改善 既有問題 原因探討 改善對策,內容大綱,既有問題 熱回收主機運轉效率差及經常發生湧浪(Surge)現象 熱回收主機無法滿載以有效回收熱量 系統加減機時冰水出水溫度不穩定,TSMC 熱回收主機控制系統改善,water-cooled chiller,heat- recovery condenser,V2,T2,利用熱水出水溫變控制造成壓 縮機的 Lift 過大, 主機效率變差, 部份負載時容易 Surge,controller,原因探討 - 利用熱水出水溫變控制,1, 熱回收機效率差及經常發生湧浪,water-cooled chiller,heat- recovery condenser,V2,T2,auxiliary heat,T1,controller,controller,改善對策 - 熱水改為回水溫度控制,利用熱水回水溫變控制,使縮機的 Lift 變小, 可提高主機效率及改善Surge的問題,1, 熱回收機效率差及經常發生湧浪,heat-recovery,40°F 825 gpm,56°F,40°F 225 gpm,52.6°F,40°F,40°F,52.6°F,52.6°F,52.6°F,40°F,unload,unload,unload,原因探討 - Bypass 管位置設計不當,2, 熱回收主機無法滿載,Bypass 管位置設計不當, 造成熱回收主機無法經常保持滿載,heat-recovery,40°F 825 gpm,56°F,40°F 225 gpm,40°F,40°F,56°F,50.9°F,50.9°F,40°F,unload,unload,full load,改善對策 -改變Bypass管的位置,更改Bypass管 的位置, 可使熱回收主機經常保持滿載並回收全部之熱量,2, 熱回收主機無法滿載,heat-recovery,40°F 825 gpm,56°F,40°F 225 gpm,52.6°F,40°F,40°F,52.6°F,52.6°F,52.6°F,40°F,unload,unload,unload,很不幸的, 冰水泵是採用共管( Manifold) 的方式,改善對策 - 改變Bypass管的位置,2, 熱回收主機無法滿載,單純地改變Bypass 管的位置就可以解決問題嗎?,heat-recovery,40°F 825 gpm,56°F,40°F 225 gpm,40°F,40°F,56°F,50.9°F,50.9°F,40°F,unload,unload,unload,改善對策 - 改變Bypass管的位置?,2, 熱回收主機無法滿載,heat-recovery,40°F 825 gpm,56°F,40°F 225 gpm,40°F,40°F,56°F,50.9°F,50.9°F,40°F,unload,unload,full load,問題是主機系統不 能停止以便施工,改善對策 - 熱回收主機冰水泵改為一對一方式,熱回收主機的冰水泵必須改為一對一 的方式,2, 熱回收主機無法滿載,heat-recovery,40°F 825 gpm,56°F,40°F 0 gpm,56°F,40°F,40°F,56°F,56°F,56°F,40°F,VFD,unload,unload,full load,70%,70%,100%,改善對策 - 改裝為VPF配合控制閥限制流量,解決方法為: 將主冰水泵加裝變頻器, 將系統改為一次側變流量系統, 只要將其它2台主機之2通閥部份關閉, 將水流逼到熱回收主機, 就可使其滿載,2, 熱回收主機無法滿載,原因探討-加減機時冰水出水溫度不穩定,heat-recovery,40°F 825 gpm,56°F,40°F 225 gpm,52.6°F,40°F,52.6°F,52.6°F,52.6°F,52.6°F,40°F,穩定冰水出水溫度對晶元廠十分重要, 當要起動 2 號機時, 如何防止系統出水溫度受到影響?,ON,ON,Off,100%,0%,100%,3, 加減機時冰水出水溫度不穩定,改善對策 - 利用出口閥限制水量,heat-recovery,40°F 825 gpm,56°F,40°F 225 gpm,52.6°F,38°F,52.6°F,52.6°F,52.6°F,52.6°F,38°F,當要起動 2 號機時, 其出口控制小部份開啟, 同時正在運轉的主機出水溫度要往下調降, 待2 號機之出水溫度下降至40F時, 其出口閥才可以全開, 其它二部主機出水溫度調回正常之40F,ON,ON,ON,100%,15%,100%,3, 加減機時冰水出水溫度不穩定,既有問題 系統無法提供區域溫度獨立控制之需求 室內空氣品質差, 駐留人員時常覺得頭痛 空氣側運轉效率差,台達電空氣側及控制系統改善,1,系統無法提供區域溫度獨立控制之需求,原因探討-CAV 無法提供區域溫度獨立控制,我快冷死了,我很舒服,我好熱,我好悶,單一恆溫器,定風量系統只有一只恆溫器, 無法滿足每個房間不同的溫度需求,改善對策- 改裝為變風量系統,加裝VAV box, 將其變更為定風溫,變風量系統.,1,系統無法提供區域溫度獨立控制之需求,原因探討-外氣入口被封閉,外氣入口安裝玻璃窗加以封閉,thermostat,zone,2, 室內空氣品質差,ASHRAE Standard 62-19892001 方程式 6.1,改善對策- 外氣引入及最佳化控制,2, 室內空氣品質差,改善對策- 外氣量最佳化控制,2, 室內空氣品質差,ASHRAE Standard 62-19892001 方程式 6.1,Vot = Vst X/(1 + X Z),此處 Vot = 修正後的總外氣 Vst =總送風量 X = 未修正的總外氣量與總送風量之比例分數 Z =最高的空間外氣量與設計送風量之比例分數,2, 室內空氣品質差,ASHRAE Standard 62-1989 方程式 6.1,2, 室內空氣品質差,系統 操作狀況,25% or 750 CFM,34% or 721 CFM,67% or 933 CFM,ASHRAE 62-89,OA 需求,ASHRAE Standard 62-1989 方程式 6.1,2, 室內空氣品質差,25% or 750 CFM,34% or 721 CFM,67% or 933 CFM,ASHRAE 62-89,23% or 700 CFM,23% or 506 CFM,23% or 322 CFM,Min. OA,OA 送達量,OA 需求,固定風門,系統 操作狀況,ASHRAE Standard 62-1989 方程式 6.1,2, 室內空氣品質差,25% or 750 CFM,34% or 721 CFM,67% or 933 CFM,ASHRAE 62-89,23% or 700 CFM,23% or 506 CFM,23% or 322 CFM,Minimum OA,67% or 2010 CFM,67% or 1474 CFM,67% or 933 CFM,ASHRAE Method,系統 操作狀況,OA 需求,OA 送達量,固定風門,ASHRAE Standard 62-1989 方程式 6.1,2, 室內空氣品質差,25% or 750 CFM,34% or 721 CFM,67% or 933 CFM,ASHRAE 62-89,23% or 700 CFM,23% or 506 CFM,23% or 322 CFM,67% or 2010 CFM,67% or 1474 CFM,67% or 933 CFM,31% or 933 CFM,42% or 933 CFM,67% or 933 CFM,Minimum OA,ASHRAE Method,流量 控制 Max. OA,系統 操作狀況,OA 需求,OA 送達量,固定風門,ASHRAE Standard 62-1989 方程式 6.1,2, 室內空氣品質差,25% or 750 CFM,34% or 721 CFM,67% or 933 CFM,ASHRAE 62-89,23% or 700 CFM,23% or 506 CFM,23% or 322 CFM,67% or 2010 CFM,67% or 1474 CFM,67% or 933 CFM,25% or 750 CFM,34% or 721 CFM,67% or 933 CFM,通風量 重置,Minimum OA,ASHRAE Method,系統 操作狀況,OA 需求,OA 送達量,固定風門,流量 控制 Max. OA,ASHRAE Standard 62-1989 方程式 6.1,2, 室內空氣品質差,ASHRAE Standard 62-1989 方程式 6.1,2, 室內空氣品質差,通風方式能耗比較,Miami,Mpls.,Seattle,Toronto,30,40,50,60,70,80,90,100,% 空調能源消耗量,ASHRAE Standard 62-1989 方程式 6.1,2, 室內空氣品質差,0,主機,暖氣,全外氣+主機,外氣量,全外氣,外氣量 %,外氣溫度,冷,熱,100,min,主機能量,3, 空氣側運轉效率差,改善對策(1)- 加裝全外氣節能控制,© 2006 American Standard All rights reserved,最小外氣量,hOA hRA,全外氣開關界限,3, 空氣側運轉效率差,加裝全外氣節能控制 焓值比較法,75,80,85,90,95,100,HVAC energy consumption, % of base,3, 空氣側運轉效率差,全外氣節能控制效果比較,19,3, 空氣側運轉效率差,改善對策(2)- 靜壓值最佳化控制,風扇靜壓控制方式,風車出口靜壓控制 風管遠端(2/3)靜壓控制 風扇靜壓最佳化(浮動式),3, 空氣側運轉效率差,改善對策(2)- 靜壓值最佳化控制,在設計條件下系統阻抗曲線,3, 空氣側運轉效率差,改善對策(2)- 靜壓值最佳化控制,風車出口靜壓控制,壓力控制迴路,3, 空氣側運轉效率差,23,設計狀況之系統組抗,部份負載之系統組抗,風車出口靜壓控制,3, 空氣側運轉效率差,壓力控制迴路,風管遠端(2/3)靜壓控制,3, 空氣側運轉效率差,25,部份負載之系統組抗,設計狀況之系統組抗,3, 空氣側運轉效率差,風管遠端(2/3)靜壓控制,BAS溝通介面,風車轉速或進氣導葉開度位置,風門開度位置,風管 壓力 感測器,85%,75%,65%,80%,3, 空氣側運轉效率差,靜壓最佳化(浮動式)控制,© American Standard Inc. 1996,27,系統阻抗曲線,3, 空氣側運轉效率差,靜壓最佳化(浮動式)控制,© American Standard Inc. 1996,28,壓力最佳化控制邏輯,無動作,增加風管靜壓壓力,降低風管靜壓壓力,關鍵的VAV Box 風門開度位置,3, 空氣側運轉效率差,控制模式能耗比較,控制,模式,風量,(CFM),風車靜壓,(in. wg),制動機,馬力,節能 幅度,(設計值),24,000,2.70,22,-,無控制,18,000,3.15,18,22%,風車出口,18,000,2.13,13,43%,風管靜壓,18,000,1.85,12,48%,風車壓力 最佳化,18,000,1.52,9.5,59%,3, 空氣側運轉效率差,風車出口 控制,風管靜壓 控制,風車壓力,最佳化,% 空調能源消耗量,Analysis performed using TRACE® 600,控制模式比較,3, 空氣側運轉效率差,Traq Comfort System,Miami,Mpls.,Seattle,Toronto,50,60,70,80,90,100,流量控制在,ASHRAE OA,流量控制及 壓力最佳化,通風量重置,及壓力最佳化,% 空調能源消耗量,通風量重置及風扇靜壓最佳化,Analysis performed using TRACE® 600,Thank you!,