【正文】 0。1r qT+e!r DZ*I 〔Q：泵浦流量(m3/sec)；S：泵浦轉(zhuǎn)速(rpm)；D：泵浦葉輪直徑 (mm)；P：泵浦制動(dòng)功率 (Watt)；H：揚(yáng)程 (m)〕$A%uUp2} G |ms*w9_三、應(yīng)用變頻器控制泵浦+Zy7\w+ciNJ |HmIkH 泵浦是以壓力加諸流體使其流動(dòng)之機(jī)器，可分為渦輪型及容積型。一般使用的泵浦多為渦輪型，主要可分為離心式、斜流式及軸流式，其中以離心式構(gòu)造最簡(jiǎn)單，價(jià)格最便宜，在空調(diào)使用也最為普遍。+O_{{x3v 以往泵浦均為定速運(yùn)轉(zhuǎn)，若是要做流量之調(diào)整則須使用控制閥來(lái)控制流量，但節(jié)省能源有限，因此，近年來(lái)大都采用變頻器控制泵浦馬達(dá)轉(zhuǎn)速，以達(dá)節(jié)約用電的目的。尤其是一般大樓空調(diào)均使用密閉冰水系統(tǒng)，所需之靜揚(yáng)程幾乎為零，絕大部分所需均為動(dòng)揚(yáng)程，包括水流速度所需及克服管路設(shè)備摩擦所需之動(dòng)揚(yáng)程，均與流速之平方成正比，即與水流量之平方成正比，故使用變頻器節(jié)能效果更易顯現(xiàn)。w/y}{amp。Hw圖3所示為泵浦特性曲線，由圖可知泵浦轉(zhuǎn)速由100%降低至50%，此時(shí)流量亦由100%降低至50%；揚(yáng)程由100%降低至25%時(shí)，%時(shí)即可。換言之，以變頻器控制轉(zhuǎn)速調(diào)整流量至1/2時(shí)，理論上軸動(dòng)力則僅需1/2的三次方，%之軸動(dòng)力就夠了。實(shí)際上若考慮變頻轉(zhuǎn)變效率約5%之全載損失因素后，估計(jì)約需20%的軸動(dòng)力，由此可知其節(jié)省電力之功效。T of9AVW(~ | fx圖3. 泵浦特性曲線U B!KkP~ y/tei39。| 1t39。H/C:x \G4V)U`{四、應(yīng)用變頻器控制風(fēng)機(jī)
LF7bM 2O:N/t2GpqOamp。\)Q%^X送風(fēng)機(jī)所需之動(dòng)力與風(fēng)量三次方成正比，所以空調(diào)的送風(fēng)系統(tǒng)在部分負(fù)載時(shí)，若能采用VAV系統(tǒng)(Variable Air Volume)改變送風(fēng)機(jī)之風(fēng)量，將可節(jié)省許多不必要之電力浪費(fèi)。一般大樓空調(diào)常見之風(fēng)量控制方法有下列三種：tLc3H1jv%~HV$AZ |.AX*@`2g 1. 入口閘門控制(inlet vane control)L U+nS%q%n 2. 出口閘門控制(discharge damper control)ajY6x!z kn3. 改變馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制(variable speed motor control) \n*\ Kc9q 上述控制方法之風(fēng)扇動(dòng)力消耗與風(fēng)量的關(guān)系曲線如圖4所示，由圖可知使用變頻器來(lái)控制風(fēng)車，以改變馬達(dá)轉(zhuǎn)速為最佳而有效的節(jié)能方法。(K+PD8PD5w DQ qH39。](E,E 圖4. 風(fēng)扇動(dòng)力消耗與風(fēng)量的關(guān)系曲線*R.{!? 當(dāng)系統(tǒng)需求風(fēng)量減少時(shí)，需要控制馬達(dá)降低送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，而當(dāng)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其性能曲線會(huì)降低至較低靜壓之曲線，每一個(gè)不同的轉(zhuǎn)速會(huì)有一條新的性能曲線且相互平行。一般而言，風(fēng)量降低時(shí)系統(tǒng)之靜壓損失減少，而送風(fēng)機(jī)因轉(zhuǎn)速降低也降低其產(chǎn)生之靜壓，圖5所示為變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)曲線與耗電量變化。V8hu5a+Zamp。a]_D^([6q@.Z:h+j 圖5. 變速風(fēng)機(jī)系統(tǒng)曲線與耗電量變化0g(bh
Yn,R]*z2J)b?RWEtk 空調(diào)系統(tǒng)已成為日常生活必需品，尤其是最近幾年空調(diào)系統(tǒng)成長(zhǎng)的速度更是驚人，除了公共場(chǎng)所及家中所使用的冷氣之外，工廠內(nèi)為了配合人員舒適需求或是因應(yīng)生產(chǎn)制程環(huán)境要求所使用的冷氣更是大幅成長(zhǎng)，當(dāng)產(chǎn)品要求愈精致，空調(diào)的用電量就愈大。例如，以前的紡織廠是在門口噴水來(lái)增加廠房濕度就能滿足生產(chǎn)的需求，但如今因產(chǎn)品的精致化及機(jī)臺(tái)產(chǎn)量的增加，不僅是需要空調(diào)來(lái)排除機(jī)臺(tái)熱負(fù)載，對(duì)廠內(nèi)空氣溫濕度的要求更是愈來(lái)愈嚴(yán)格，其結(jié)果是造成空調(diào)負(fù)載及空調(diào)用電的增加。R R7X7We 又如目前最熱門的IC產(chǎn)業(yè)，根據(jù)調(diào)查在同一廠房面積下，潔凈度每升高一級(jí)（例如由100級(jí)升為10級(jí)），其空調(diào)耗電量約增加三倍。因此，若能在不影響空調(diào)質(zhì)量的情況下，減少空調(diào)耗電量，即可達(dá)到空調(diào)節(jié)能的目標(biāo)，而在眾多節(jié)能的方法中，變頻器的應(yīng)用亦是空調(diào)節(jié)能的利器之一，值得參考學(xué)習(xí)。 fRM2I1V rHse1. 蔡水源譯，「變頻器之省能源控制(基礎(chǔ)篇)」，電機(jī)月刊，1996年1月。 _:o
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~j2. 蔡水源譯，「變頻器之省能源控制(應(yīng)用篇)」，電機(jī)月刊，1996年1月。u[Y ? Xu%@ 3. 高文煌，「變頻器在大樓空調(diào)之控制與應(yīng)用」，電機(jī)月刊，1997年6月。6sh0hn^amp。Le6Q/P4. 吳思正，「變頻器的認(rèn)識(shí)與選用」，電機(jī)月刊，1997年7月。 hhnec 發(fā)表于 2007331 13:01冷凍空調(diào)之節(jié)電方式pp%aZ9TP壹、 前 言 貳、 智能型數(shù)字控制器簡(jiǎn)介_I9mRD3RDe+a p0GB$N9RXsX kFe參、 智能型數(shù)字控制器基本功能jr }:ook ,i。LR$?MSLT(Yr*qiY。X
fn39。k$s0g)tB■ 華菱冷凍設(shè)備有限公司 / 陳啟洲 ■!d5f,hXwF$xpy
YP 一般而言，用電結(jié)構(gòu)中以冷凍空調(diào)系統(tǒng)之用電量為最高，而冷凍空調(diào)系統(tǒng)中又以壓縮機(jī)用電占了大宗，因此透過壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的有效管理與控制將可節(jié)省可觀的電費(fèi)。本文就一款智能型數(shù)字控制器的各種基本功能，說明其運(yùn)轉(zhuǎn)方法及對(duì)節(jié)能的幫助。%\P+Jkxt I4w )Uz%uS/v%Vp Y ???????????????????????TOPxH%b^ j+R _6c kamp。A xP7?
d7{C DRamp。CF8Xh$Tg 隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們?cè)谖镔|(zhì)層面上的需求日益多元化，產(chǎn)業(yè)界為追求各項(xiàng)物質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量之提升與穩(wěn)定，因此造就了冷凍空調(diào)設(shè)備的大量使用，冷氣機(jī)從以前被視為奢侈品演變至今成了生活必需品，結(jié)果使得用電需求大增。但在目前新能源的開發(fā)及取得不易之情況下，相對(duì)的，國(guó)人就必須在節(jié)約能源上付諸更多心力。3@s
+bdVW:rVM于整個(gè)用電結(jié)構(gòu)中，冷凍空調(diào)設(shè)備用電所占的比例相當(dāng)?shù)母?，一般而言約占三~四成。若是在流通業(yè)，如便利商店、超市或量販店等，用電比例更是高達(dá)五~七成，而國(guó)內(nèi)便利商店、超市、量販店林立，因此未來(lái)如何透過有效管理冷凍空調(diào)設(shè)備之用電，以達(dá)到節(jié)約能源目的，將是刻不容緩的課題。
ftvb6X`]!K 冷凍空調(diào)之節(jié)電方式行之已久，除個(gè)人行為管理外，其應(yīng)用技術(shù)約有下述幾種：9msc ?
@k0Q2p DY:C_ Ubpd* 儲(chǔ)冷式冷凍空調(diào)系統(tǒng)之應(yīng)用m|M4C\? IjC6t * 變頻系統(tǒng)(VRF)之應(yīng)用*Y
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^:N NK * 可變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)之應(yīng)用B{UD/UKc * 可變冰水流量系統(tǒng)(VWV)之應(yīng)用D!EY/j39。|$rT* 全熱交換器之應(yīng)用iFl gx@j8S)aj * 熱回收系統(tǒng)之應(yīng)用 Fg RJR(@)~B* 冷卻水塔風(fēng)扇自動(dòng)控制之應(yīng)用 Od~0` G h J
B * 氣冷式冷凝器自動(dòng)灑水系統(tǒng)之應(yīng)用r7H39。B9Vgd0j2NV5V a* 自然冷卻系統(tǒng)，于春、秋及夏晚間停止主機(jī)，僅送風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之應(yīng)用6F,q6yC:h} |2}$BM?* 新能源與廢熱之開發(fā)利用（如吸收式冷凍空調(diào)機(jī)之應(yīng)用）39。I2F:Gty7Hj0N a* 提高熱交換效率UWQ@n ^%x。u(m * 自動(dòng)控制器之應(yīng)用與能源管理之加強(qiáng)（降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間） :`39。?!CHan`T Y0{kU$Vg)D*ajFZ 現(xiàn)就上述最后一點(diǎn)：自動(dòng)控制器之應(yīng)用與能源管理之加強(qiáng)，作進(jìn)一步之說明。用電結(jié)構(gòu)中，冷凍空調(diào)系統(tǒng)用電占相當(dāng)大之比例，而冷凍空調(diào)系統(tǒng)中又以壓縮機(jī)用電所占比例最大；除大型壓縮機(jī)系統(tǒng)外，中小型系統(tǒng)壓縮機(jī)用電量約占八~九成，因此若能對(duì)壓縮機(jī)做適當(dāng)?shù)目刂疲瑢⒛苁∠驴捎^的電費(fèi)，但是該如何控制？什么時(shí)間點(diǎn)下控制才適當(dāng)？*e`:XEKi 筆者于2003年初接觸到一款智能型數(shù)字控制器，在日本名為「Be Next」，它能自動(dòng)感知冷凍空調(diào)系統(tǒng)中壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，而于適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)下對(duì)壓縮機(jī)的稼動(dòng)作控制，因此，在空調(diào)機(jī)仍維持原舒適性與冷凍能力下，達(dá)成削減消費(fèi)電力量與降低契約容量目的。簡(jiǎn)而言之，如果一天24小時(shí)里壓縮機(jī)原本需要實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)18個(gè)小時(shí)，若能使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間減少為16個(gè)小時(shí)，即減少運(yùn)轉(zhuǎn)2小時(shí)的電費(fèi)，且根據(jù)筆者所知，省下2小時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)并不會(huì)對(duì)環(huán)境（空調(diào)的場(chǎng)合）或物品（冷凍的場(chǎng)合）造成任何影響。} O$Y(pu
N3_q它的原理是以30分鐘為一個(gè)循環(huán)單位（one cycle），在30分鐘里使壓縮機(jī)于適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)下停止一到二次，每次停止時(shí)間為3~9分鐘（視控制率之設(shè)定而定，控制率設(shè)定為10％時(shí)，30分鐘10％＝3分鐘；當(dāng)控制率設(shè)定為30％時(shí)，30分鐘30％＝9分鐘?？刂坡手O(shè)定可從0％~50％），因?yàn)橹挥袎嚎s機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而在壓縮機(jī)停止的時(shí)間里，蒸發(fā)器風(fēng)扇仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)著，此時(shí)蒸發(fā)器仍有余冷，加上停止的時(shí)間甚短（3~9分鐘），所以不會(huì)對(duì)環(huán)境或物品造成嚴(yán)重影響。u。o+_N*s)Vv
d 這套方法與臺(tái)電公司之「周期性暫停用電辦法」（中央空調(diào)系統(tǒng)每運(yùn)轉(zhuǎn)60分鐘暫停15分鐘；箱型空氣調(diào)節(jié)機(jī)每運(yùn)轉(zhuǎn)22分鐘暫停8分鐘）有些許相同的地方，即針對(duì)壓縮機(jī)每運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間就施以短暫停止之控制，二者均可達(dá)到節(jié)電之目的，所不同的是臺(tái)電公司之「周期性暫停用電辦法」為強(qiáng)制性的控制，而此款智能型數(shù)字控制器則是于適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)下控制壓縮機(jī)，例如在冷凍系統(tǒng)除霜后的一段時(shí)間內(nèi)，壓縮機(jī)不會(huì)有停止的動(dòng)作，除非其到達(dá)設(shè)定溫度。5p。W+W7J!S^E4U1a 此智能型數(shù)字控制器(如圖1)有別于一般之需量控制器。需量控制器一般裝設(shè)于總干線電路，而此控制器則裝置于各個(gè)冷凍機(jī)、空調(diào)機(jī)之回路；傳統(tǒng)之需量控制器是在每一定時(shí)間里，于預(yù)先設(shè)定的時(shí)間強(qiáng)制停止壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，不管空調(diào)機(jī)的動(dòng)作狀態(tài)及控制對(duì)象之溫度，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)時(shí)，強(qiáng)制的將機(jī)器設(shè)備停止或切換到低電力狀態(tài)，是一種單純的控制方式，但這種控制方式的控制時(shí)刻點(diǎn)若遇上機(jī)器設(shè)備本身因溫度調(diào)節(jié)機(jī)，使得壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)而僅成送風(fēng)狀態(tài)時(shí)，將無(wú)法具有節(jié)省電力之效果。_6@o@,aX JH2zY,i
CNv 圖1. 智能型數(shù)字控制器裝置實(shí)例 B*]m)ug5c%P?+j\sG39。d 再者，由于冷凍機(jī)、空調(diào)機(jī)一般是由溫度調(diào)節(jié)機(jī)來(lái)重復(fù)控制機(jī)器之啟動(dòng)及停止，當(dāng)機(jī)器剛運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)轉(zhuǎn)不久（即運(yùn)轉(zhuǎn)后，未持續(xù)一段時(shí)間）就受到強(qiáng)制性的停止，將無(wú)法達(dá)成冷凍或冷房之效果；又僅依控制時(shí)刻點(diǎn)來(lái)控制機(jī)器之啟動(dòng)、停止，忽視冷媒配管距離、冷凍油之回油時(shí)間及機(jī)器之溫度環(huán)境或壓力環(huán)境等因素，則將縮短機(jī)器之壽命。r u]$|,W`B1VT f 此外，當(dāng)壓縮機(jī)將要達(dá)到再啟動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)時(shí)，此時(shí)若強(qiáng)制使壓縮機(jī)由運(yùn)轉(zhuǎn)模式變成停止模式，這種情況長(zhǎng)時(shí)間下來(lái)，冷凍機(jī)、空調(diào)機(jī)所搭載的微電腦有可能判斷為機(jī)器異常，致使機(jī)器本體的運(yùn)轉(zhuǎn)變成停止；而且同一室內(nèi)里設(shè)置多臺(tái)機(jī)器時(shí)，壓縮機(jī)的動(dòng)作狀態(tài)若無(wú)關(guān)溫度時(shí)，則多數(shù)機(jī)器有可能同時(shí)呈現(xiàn)送風(fēng)狀態(tài)，因此室內(nèi)溫度會(huì)有急遽變化的問題。有鑒于上述種種問題，此款智能型數(shù)字控制器可于不影響溫度調(diào)節(jié)機(jī)的情況下，達(dá)到節(jié)省電力之目的，并且提供一套不直接碰觸操作控制部，即能控制電力的遠(yuǎn)程監(jiān)視控制裝置，其與一般常見的需量控制器比較見表1。B+Y39。Ru O39。N _ P`EGs 表1. 智能型數(shù)字控制器與需量控制器比較表9} C/dr,d ]h :nMp,Qa uG一般自動(dòng)控制裝置是由三個(gè)部分組合而成為一個(gè)控制系統(tǒng)，如圖2。此智能型數(shù)字控制器的檢出部是由CT sensor所司掌，它負(fù)責(zé)偵測(cè)壓縮機(jī)之電流，并將偵測(cè)所得之?dāng)?shù)值傳到內(nèi)建之微處理器（CPU），再由CPU執(zhí)行比較→判斷→修正等工作步驟，然后再將指令下達(dá)給操作部（電驛Relay），由此控制對(duì)象(壓縮機(jī))，示意圖請(qǐng)參見圖圖4。}H
\\samp。a yK[o,A5B1t圖2. 一般自動(dòng)控制裝置示意圖3KW+M[bk c O{*rB4B圖3. 控制器內(nèi)部區(qū)塊示意圖nn:ylZWyaH4z3b8HP 圖4. 智能型數(shù)字控制器接線圖 hhnec 發(fā)表于 2007331 13:46半導(dǎo)體廠潔凈室之節(jié)能措施壹、 前 言3o*Y{suw8vZ貳、 國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠潔凈室耗能之現(xiàn)況MU8Xy0y 參、 節(jié)約能源技術(shù)
~ @A^gS }肆、 結(jié) 論39。B(WR5H)^u。U:xX ]。c伍、 參考文獻(xiàn):DX`p+P Aamp。KX0N tamp。E/R ■ 臺(tái)北科技大學(xué)冷凍空調(diào)研究所/蕭復(fù)文、胡石政、蔡炳煌 ■J]{:b
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KZ :] F$EK!n 潔凈室耗能為一般空調(diào)系統(tǒng)之5~10倍，在國(guó)內(nèi)自產(chǎn)能源匱乏且面臨能源消耗日益嚴(yán)重的情況下，如何提升無(wú)塵室空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，以提升生產(chǎn)力與競(jìng)爭(zhēng)力，是我們必須面對(duì)的課題。`I!qz%km:RuZ 2H(YAy^8S/d,G+L
fE8]:au近年來(lái)，尖端科技產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，使得晶圓制造或光電技術(shù)層級(jí)從微米、次微米到奈米，這些產(chǎn)業(yè)的制程作業(yè)環(huán)境，若非于無(wú)塵室中進(jìn)行，其產(chǎn)品即無(wú)法達(dá)于精密尺度要求。3m L1y*{c6_+RCN/k目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的集積度提高，晶圓直徑大型化，而潔凈室耗能又為一般空調(diào)系統(tǒng)之5~10倍，因此能源消耗日益嚴(yán)重。為了維護(hù)地球環(huán)境生態(tài)與永續(xù)發(fā)展，我們應(yīng)善盡人類能源與資源之利用，努力提升無(wú)塵室空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，以增加生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)力并滅少能源使用量。以下針對(duì)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠潔凈室耗能之現(xiàn)況以及節(jié)約能源技術(shù)作探討。【參考文獻(xiàn)1～6】f4n!n%_6x)Me hI |nW/B/L jX一般電子廠用電總設(shè)備容量約為數(shù)萬(wàn)馬力，契約容量亦為數(shù)千乃至數(shù)萬(wàn)瓦，全年電費(fèi)總額更高達(dá)數(shù)億元以上，可見半導(dǎo)體廠的耗能相當(dāng)驚人。為配合==之節(jié)能措施，并確切了解國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠之實(shí)際耗能狀況，特別針對(duì)國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行研究分析。一般半導(dǎo)體廠耗能流程示意圖如圖1。f%?[ R)s`1Vh 9tjS)s@Ey 圖1. 一般半導(dǎo)體廠耗能流程示意圖39。dXK/s+M2ZG4xKc筆者【參考文獻(xiàn)2】針對(duì)國(guó)內(nèi)九家制造廠實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的電力，做深入統(tǒng)計(jì)研究報(bào)告， RT/m2， kWh/m2。以整廠耗能分布而言，%，其中含冰水機(jī)系統(tǒng)（%）、外氣處理系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、制程冷卻、真空和超純水系統(tǒng)。%、辦公