【正文】 水系統(tǒng)【12】(2)強制循環(huán)式 (forcecirculation) (圖447)這種熱水系統(tǒng)利用水泵使水在收集器與儲水箱之間循環(huán)，當收集器頂端水溫高於儲水箱底部水溫若干度時，控制裝置啟動水泵使水流動，水泵入口處裝設止回閥(check valve)以防止夜間水由收集器逆流，引起熱損失；這種型式之熱水系統(tǒng)之流量已知(由水泵之流量可知)，容易預測性能，及若干時間內之加熱水量，同時在同樣設計條件下，較自然循環(huán)式可得較高溫度之水；但是，因為必須利用水泵，而有水泵電力、維護(如漏水等)以及控制裝置啟停時容易損壞水泵等問題存在，因此，除大型熱水系統(tǒng)或需要較高水溫時需利用強制循環(huán)型外，大多採用自然循環(huán)型熱水系統(tǒng)。圖447強制循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)示意圖【12】(補助熱源置於至負載之管路上)(3)儲置式 (batch或integrated) (圖448)這種太陽能熱水系統(tǒng)的基本結構及設計構想都是最簡單的，其特點在吸熱裝置與儲熱裝置是合為一體的。由於毋需儲熱桶的費用，又無需設計傳熱管、鰭片的考慮，故製造成本會低得多。圖448儲置式太陽能熱水系統(tǒng)【6】在日本，太陽能熱水器的普及率是11 ％，而以色列更達到80 ％，相對於國內的3 ％左右的使用率，實是相差甚遠。因此，此產品在國內仍深具潛力，值得多加開發(fā)。Q05：太陽能熱水系統(tǒng)設計注意事項為何？A：：(1)用水量與水溫家用洗澡用水男生：每人50 ℃水50公升女生：每人50 ℃水80公升宿舍用水：每人50 ℃水80公升(2)容水量與太陽能集熱面積之比值儲水桶容水量與太陽能集熱面積之比值為 V/A=儲水桶容水量/太陽能集熱面積 (公升/平方公尺)自然循環(huán)式V/A=50～80強制循環(huán)式V/A=70～100 由於安裝地點及使用集熱器效率的不同，上述V/A值將有所變化。(1)日照條件圖449所示為臺灣地區(qū)全天日射量分佈圖，由圖中可以看出臺灣地區(qū)的太陽能日射量介於260~430 Langley/day，~。(單位: Langley /day)圖449 臺灣地區(qū)全天日射量分佈圖【15】(2)安裝要點：在臺灣，安裝時集熱器必須面向正南方。：強制式：全年使用 q =緯度 著重冬天使用 q =緯度+5 ~ 10度 自然循環(huán)式:q = 25 ~ 30度：不要被屋頂女兒牆、附近建築物及前排集熱器給遮蔭。，以避免氣堵。，若是從儲水桶頂端沖下來，必須用導管引到桶底。，往浴室的管路，必須要有保溫層及外覆材。外覆材，可以利用鋁皮、亞鉛皮或塑膠布。，每片集熱器之冷水管和熱水管長度總和，必須相等，且熱水管愈短愈好。，排氣閥必須裝在每排集熱器最後一個熱水出口處和全系統(tǒng)最高處。，必須做好防水、防風砂之措施，以免雨水、水氣、風砂吃進吸收板縮短壽命。安裝後，必須注意有無漏水。:(a)輔助加熱器若為電熱水器，或水槽電加熱器，則必須要有漏電斷路器和溫控器等裝置以免漏電或電熱器燒壞。(b)輔助加熱器若為鍋爐，則要注意太陽能儲水槽到鍋爐的流量及太陽能儲水槽補充水流量，必須各別足夠供應鍋爐的用水流量，以免鍋爐發(fā)生爆炸。(c)施工時，必須告訴安裝的廠商，安裝地點的水壓情形，如果水壓不夠，要有補救措施。(d)太陽能熱水系統(tǒng)宜遠離冷水塔，以防冷卻水塔水噴到或被風吹到集熱器，會造成玻璃鈣化不透明，集熱器框腐蝕，縮短使用年限。(3)水質處理家用太陽能熱水系統(tǒng)設置使用之前，對水質成分進行了解，對於地下水用戶或水質差的地區(qū)；應適當選擇元件或適當型式之太陽能熱水器，即降低不良水質造成之影響。(4)集熱器性能集熱器之性能曲線根據(jù)ASHREA 9377之標準，一片集熱器之性能曲線方程式為h=(FRta)(FRUL)(TiTa)/l式中FRta : 集熱器之吸收係數(shù)愈大，效率愈高FRUL： : 集熱器之散熱係數(shù)愈小，散熱愈小，相對地效 率愈高。Ti ：集熱器之進口水溫，一般而言以當?shù)氐乃疁貫檫M 口水溫，一年平均比大氣溫度略高1~ 2 Ta ：大氣溫度l ：瞬間日射量若以h為縱座標，以(TiTa)/ 為橫座標，則可得集熱器之性能曲線，如下圖4410 集熱效率性能效率曲線圖4410熱傳效率性能效率曲線圖(5)強制系統(tǒng)溫差設定可分成溫差控制，補充冷水控制及補助電熱器控制。(a)溫差控制器：有二感溫器，一為高溫側，置於一排最後一片集熱器之上端吸熱板上或熱水出口處。另一為低溫側，至於除水桶下端內或水桶底端之外側上，當集熱器高溫側之溫度比低溫側之溫度高出設定溫度時(5~10 ℃)即啟動泵浦。當溫差低於設定溫度(通常為1 ℃)時，即停止泵浦之裝置。(b)補充冷水控制：分密閉式與開放式。密閉式：藉補充冷水塔之壓力逼壓熱水出去。此等系統(tǒng)儲水槽之壁厚較厚，冷水塔不太高。開放式：藉著雙浮球、三極水位計來控制進水及停止進水。亦有單浮球，隨水位高低而進不同流量之水。(c) 補助電熱器強制循環(huán)系統(tǒng)，都用於大型系統(tǒng)，儲水槽較大。當水溫不夠時，一般是銜接至鍋爐(燃油鍋爐或瓦斯鍋爐)。Q06：太陽能熱水系統(tǒng)如何保養(yǎng)維修？A：：應定期至屋頂檢查系統(tǒng)外觀情形，如有漏水、玻璃面蓋破裂或面蓋發(fā)燙(表示有阻塞)，應立即通知廠商檢修。定期(至少每月一次)清洗集熱器面蓋落塵，排放集熱器(金屬型)和儲熱桶底堆積雜質與水垢。Q07：太陽能熱水系統(tǒng)操作使用注意事項如何？A：，表示儲熱桶溫度已經到達很高或管路阻塞，應檢查儲熱桶水溫是已否達60℃~70℃，如未達此溫度，應檢修管路。，如能源使用量不合理的增加，需檢查輔助加熱器動作時間及設定溫度；大型系統(tǒng)檢查泵浦及控制開關是否正常運作。Q08：太陽能實際應用情形如何？A：各級學校太陽能實際應用主要為供應教職員及學生宿舍熱水，已有各各級學校已先後裝設太陽能熱水系統(tǒng)。Q09：熱泵熱水系統(tǒng)原理及性能如何？A：熱泵這個名詞，對於一般民眾而言，較為生疏，其實它就是我們經常使用的冷氣機，主要的差別，冷氣機的需求端是冷能，而熱泵的需求端是熱能。冷氣機可以說是一部移熱裝置,把熱能從一個地方(冷氣房)移到另一個地方(大氣),當然這個移動熱能的作用,一通電後,會將水從一個地方(一樓自來水池)送到另一個地方(樓頂水塔),所以冷氣機的學名又稱為熱泵,.移動的熱能可以是以熱氣來傳遞,也可以是以熱水來傳遞.。冷氣機主要是由壓縮機及一些熱交換器組成,使空氣降溫,由自然界的能量不滅原理,這些熱氣的能量(Q3),會等於輸入冷氣機的電能(Q2)加上從冷氣房所吸取的熱量(Q1),即Q3=Q1+(Q3)會高於輸入電力(Q2)的好幾倍(約二到四倍).。,在蒸發(fā)器內蒸發(fā)為氣體,吸收大量的熱,將通過蒸發(fā)器之空氣降溫,。經由冷凝器之作用,會將室溫冷水（21176。 C）加熱到 60176。 C熱水（QH）,此熱水之能量係由原來蒸發(fā)器取自空氣中之熱量（QL）以及壓縮機（We）,因為經過蒸發(fā)器之空氣能量被取走,。圖4411熱泵系統(tǒng)示意圖【7】熱泵的能源使用效率以熱泵成績係數(shù)(.)表示，其定義為熱泵成績係數(shù)(.)= 熱氣能量(QH)/ 電能(We)熱泵的分類，以其使用介質的不同，可分為水對水、水對空氣、空氣對空氣、空氣對水等四種類型。Q10：熱泵系統(tǒng)設計方法如何？A：：熱泵熱水器受限於壓縮機吐出口溫度的限制，因此其所能供應的熱水溫度並無法加熱到太高的溫度，除非採用特殊的壓縮機，一般熱泵所能供應的溫度上限約為70～80 ℃。如需求溫度較高時，可利用熱泵做為預熱，再以其他輔助加熱器加熱到所需的溫度。：熱泵能源效率值以下式表示：熱泵成績係數(shù)(.)=熱氣能量(QH)TH電能(We)THTLTH表示冷凝器溫度(對應於熱源需求溫度)TL表示蒸發(fā)器溫度(對應於外界環(huán)境溫度)當熱源需求溫度愈高時，能源使用效率愈低；外界環(huán)境溫度愈低時，能源使用效率降低。因此，有效的將蒸發(fā)器所產生的冷能帶走，將可促進系統(tǒng)能源使用效率的提升。熱泵一端提供熱能，一端提供冷能，如能結合此種特性配合適當?shù)膽脠鏊?，其能源效益，將可發(fā)揮到最高。例如：有一個房間需要冷氣的供應，而有一個房間需要暖氣的供應，將熱泵的熱源供應端置於暖氣房，吸熱端置於冷氣房，則可達雙重效益。Q11：熱泵系統(tǒng)保養(yǎng)維修如何？A：熱泵其組成元件為壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器及膨脹閥，即為冷氣機，其保養(yǎng)維修與冷氣機相似，主要的項目為蒸發(fā)器、冷凝器的清洗及冷媒的填充。Q12：熱泵熱水操作使用注意事項如何？A：(吸熱端)：熱泵熱水器於使用時必須注意蒸發(fā)器側必須保持空氣或水的流通，如空氣或水未流通，將造成能源使用效率降低，更甚者，將會造成蒸發(fā)器結冰現(xiàn)象。(供熱端)：有效的增進供熱端的空氣或者水的流動，將可加速能量的取得，輔助加熱裝置如設於供熱端的儲水槽內時，其設定溫度不宜過高，否則熱泵冷凝器溫度過高，除降低能源效率外，更甚者高壓保護開關啟動，熱泵將會停止運轉。Q13：熱泵實際應用情形如何？A：各級學校熱泵實際應用主要為供應教職員及學生宿舍熱水、室內游泳池熱水及空調。Q01：空調系統(tǒng)為何？A：空調系統(tǒng)依其構造可分為中央空調、獨立式空調與儲冰式空調等，隨著其系統(tǒng)運轉循環(huán)概略可分冷媒循環(huán)系統(tǒng)、冰水循環(huán)系統(tǒng)與冷凝水循環(huán)系統(tǒng)。冷媒系統(tǒng)可分為壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器與節(jié)流閥等四大元件，其主要原理如圖451冷媒在蒸發(fā)器中吸收熱量汽化為低壓過熱蒸汽(BC’)經由壓縮機壓縮為高溫高壓蒸汽(C’D’)，壓縮機吐出後的冷媒被送至冷凝器冷凝降溫為常溫液態(tài)冷媒(D’A)並經由節(jié)流閥降壓(AB)後送至蒸發(fā)器吸熱即完成一個冷凍循環(huán)。圖451冷媒循環(huán)圖【8】(1)壓縮機壓縮機依壓縮型式可分為往復式、渦捲式與離心式等，其中往復式和螺旋式屬於正排量式(reciprocating displacement)壓縮機，冷媒蒸汽藉由壓縮的機械元件達成壓縮目的。在往復式壓縮機中壓縮的機械元件是指活塞(piston)；而在迴轉式壓縮機中，壓縮的機械元件可能為轉子(roller)、螺紋與渦卷(scroll)所構成。而離心式壓縮機藉由高速旋轉的葉輪(impeller)提供離心力進而造成壓縮效果。三種不同型式的壓縮機在其應用的領域上各有其優(yōu)點，依系統(tǒng)大小和特性及冷媒的種類來選擇不同的壓縮機。(2)蒸發(fā)器蒸發(fā)器是一種熱交換器，冷媒液體在其上蒸發(fā)，而把熱從冷房或冰水中移走，蒸發(fā)器有三種主要的構造(a)裸管式(b)平板式(c)鰭片式。裸管式及平板式有時被歸類為原始表面蒸發(fā)器，因其表面均與冷媒接觸，在鰭片式蒸發(fā)器中，冷媒管是原始表面且鰭片不與冷媒接觸，為二次熱交換面，將空氣或水中的熱量傳至冷媒中。(3)冷凝器冷凝器與蒸發(fā)器一般，係一熱傳表面，熱由熱冷媒蒸汽經由經由冷凝器壁面?zhèn)髦了蚩諝獾葻醾髅浇?，冷媒蒸汽先冷卻至飽和狀態(tài)後凝結成液態(tài)。冷凝器一般分為三種(a)氣冷式(aircooled)(b)水冷式(watercooled)(c)蒸發(fā)式(evaporative)。氣冷式冷凝器以空氣當作冷凝媒介，而水冷式冷凝器以冷卻水當作冷凝媒介。無論水冷式或氣冷式冷凝器，熱皆由凝結之冷媒傳出，使作為冷凝媒介的水或空氣溫度上升。蒸發(fā)式冷凝器同時使用空氣與水，雖然空氣流經冷凝器時，其溫度略增，但冷凝氣內之冷媒之凝結主要的原因乃是由噴灑在冷凝器上之水蒸發(fā)吸熱所致?？諝獾淖饔脼閹ё哂烧舭l(fā)過程中產生之水汽，提高蒸發(fā)率。(4)節(jié)流器節(jié)流器又稱冷媒流量控制器可分為(a)手動膨脹閥(b)自動膨脹閥(c)感溫式膨脹閥(d)毛細管(e)低壓浮球閥(f)高壓浮求閥等六種基本型態(tài)。無論是哪種冷媒流量控制設備，其功能為(a)調整冷媒進入蒸發(fā)器之流量，使進入蒸發(fā)器的冷媒流體流量等於冷媒液體在蒸發(fā)器蒸發(fā)的量。(b)維持系統(tǒng)高低壓側壓差，即達到冷媒液體在蒸發(fā)器蒸發(fā)所需要低壓壓力，以及冷媒在冷凝器所需要的高壓壓力。　利用泵浦驅動冰水管路中之工作流體，使工作流體流經冰水機降溫後，再將其輸送至各個空調箱或者風盤管提供冷能完成熱交換，系統(tǒng)包含泵浦、管路以及各類管件，各種控制閥、平衡閥等。在大型空調系統(tǒng)，常使用一次側/二次側冰水循環(huán)系統(tǒng)，如圖452所示，它是由一次側泵浦及二次側泵浦結合而成，一次側泵浦主要提供冰水主機側之循環(huán)水量，二次側泵浦則提供終端裝置側(空調箱)之循環(huán)水量，一次側與二次側間以共通管聯(lián)結，其雖聯(lián)結但一次側及二次側循環(huán)系統(tǒng)是完全獨立的，共通管設計配置優(yōu)劣，會影響一次側及二次側循環(huán)系統(tǒng)是否能完全獨立運轉互不干擾，所以需非常注意，其要訣就是共通管越短越好，越大越佳，將共通管壓損降至最低，共通管上面不得有任何閥或逆止閥，如此我們可將共通管視為零壓降，那一次側及二次側循環(huán)系統(tǒng)就可視為完全獨立。一次側/二次側冰水循環(huán)系統(tǒng)有下列優(yōu)點：(1)依負載需求，調整並提供二次側不同水溫之水。(2)因一次側及二次側循環(huán)系統(tǒng)完全獨立，在大型系統(tǒng)之操作、控制及分析上，較為容易，系統(tǒng)完全獨立，也可以避免一次側及二次側泵浦串並聯(lián)發(fā)生。一次側及二次側冰水循環(huán)系統(tǒng)，可設計為完全不同的水流特性，例如二次側冰水循環(huán)系統(tǒng)可設計成比例二通閥控制之變流量，以節(jié)省能源且較易控制，一次側設計成定流量系統(tǒng)，以防止冰水器結冰。452 一次側/二次側冰水循環(huán)系統(tǒng)【9】冷卻水循環(huán)主要利用泵浦驅動冷卻水至冰水機帶走冷凝器的熱量，並藉由冷卻水將熱量帶至冷卻水塔，應用空氣帶走水塔中冷凝水的熱量達到散熱的效果。Q02：空調系統(tǒng)負載分析方法為何？A：臺灣地屬於海島型亞熱帶氣候區(qū)，氣候熱且濕，學校為求得環(huán)境之舒適性，空調用電日益增加。圖453為臺灣北、中、南各地區(qū)之每月平均氣溫。圖453 臺灣地區(qū)91年每月氣溫分佈【10】分佈圖，圖中可見夏季8月北部平均氣溫較南部高，但在冬季時南部氣溫皆比北部地區(qū)高。太陽日照亦會影響空調耗能，直接射入室內之輻射會造成空調負荷，陽光照到