臺灣博碩士論文加值系統

隨著變頻模組的發展趨近完善，價格也越來越親民，空調系統上也相當廣泛的應用，在以前被歸類為非必要性的選配設備，近年來也似乎成為能源節約改善的主要裝設設備之一，依近幾年變頻模組發展的技術，馬力數較大的冰水主機也能夠安裝使用。
本研究案例之數據採用大樓能源管理系統所記錄的實際設備運轉數據作為改善前後分析資料，另一方面也對於將變頻模組應用在離心式冰水主機時，冷媒導流翼(IGV)開度、變頻器頻率、冷卻水進/出水溫度、冰水進/出水溫度及冰水主機效率等各數據之相互關係進行探討。研究中將定轉速離心式冰水主機改造為變轉速離心式冰水主機，對於其改善前後節能成效，先利用電腦模擬軟體預估，再對於實際紀錄之運轉數據做為分析。在本案例中預估改善後全年節能效益為14.5%，實際改善後全年節能效益為34.9%，其中節能比例以1月份53.3%為最高。

Variable Speed Drive is wide application in air-conditioner industrial. It is one of the major device for energy saving strategy. Recenly, Variable Speed Drive is fully developed. The high capacity Variable Speed Drive becomes more popular because lower price and performance are improved.
The research case used energy management system to record data in order to analysis running data when applying variable speed drive retrofit for a fixed speed centrifugal chiller. The measured data include chiller energy consumption, inter-guide-vane open percentage, frequency of speed, entering and leaving water temperature of the condenser, entering and leaving water temperature of the evaoprator, and efficiency of chiller. This reseach used computer software“Chiller System optimizer”to estimate the chiller energy consumption in Taipei climate, then analyzed the relationship between all of the collected data.
To sum up this research of variable speed drive retrofit for a fixed speed centrifugal chiller, the simulation software estimates the total annual energy saving is 14.5% in this case. The actual annual energy consumption saving was 34.9%, and the highest saving ratio happened in January.

摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究步驟 3
第二章 離心式冰水機基本理論 4
2.1 離心式冰水機冷媒循環流程圖 4
2.2 離心式冰水機之主要元件 4
2.2.1 離心式壓縮機（Compressor） 5
2.2.2 冷凝器 (Condenser) 6
2.2.3 冷媒膨脹裝置 (Expansion valve) 6
2.2.4 蒸發器 (Evaporator) 6
2.3 離心式壓縮機機械式容量控制原理 7
2.3.1 定轉速壓縮機 7
2.3.2 變轉速壓縮機 7
2.4 驅動壓縮機之馬達起動電流 8
2.5 變頻器 8
2.5.1 變頻器之原理 8
2.5.2 變頻器應用於離心式冰水主機控制之節能機制 9
2.6 變頻器之優點 10
2.7 變轉速離心機卸載與防止湧浪保護邏輯 11
2.8 功率因數 12
2.9 冰水主機廠商之建議變頻器規範 12
第三章 研究之裝置與方法 14
3.1 冰水主機之理論模型 14
3.1.1 性能係數 (coefficient of performance, COP) 14
3.1.2 ASHRAE Guideline 14-2002 15
3.1.3 DOE-2模型 (Hydeman et. al 2002) 15
3.2 模擬軟體 17
3.3 系統概述 17
3.3.1 定轉速離心式冰水機規格 19
3.3.2 定轉速離心式冰水主機性能 20
3.4 空調使用現況說明 21
3.5 模擬軟體操作步驟 23
3.6 模擬數據分析 29
3.6.1 定轉速離心機與變轉速離心機各項性能 29
3.6.2 定轉速離心機組改為變轉速離心機節能效益分析 32
3.6.3 定轉速離心機組改為變轉速離心機節能效益分析 34
第四章 分析與討論 36
4.1 運轉數據資料收集裝置 36
4.2 變轉速離心式冰水主機記錄數據分析 37
4.2.1 冷媒導流翼(IGV)開度與變頻器(VFD)頻率變化 37
4.2.2 冷卻水進水溫度與冰水主機效率變化 41
4.2.3 變轉速冰水主機運轉頻率與效率之關係 45
4.3 改善前後冰水主機實際節能量分析 47
4.4 變轉速主機實測與軟體選機表效率分析 48
4.4.1 預估改善後與實際改善後全年耗能分析 48
4.4.2 調整模擬軟體冰水出水溫度設定 50
4.5 逐月耗電節能量說明 54
4.6 變轉速離心式冰水主機省能效果 54
第五章 結論 56
參考文獻 57

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