大型醫院中央型熱泵系統經 BEMS 調適之節

目前國內許多大型醫院與旅館，皆採傳統式之大型中央空調系統與鍋爐系統 並存，以形成一個冷熱動力中心。舉例而言，台北榮總、台中榮總、高雄榮總以 及北中南東之五星級觀光飯店皆為此種設計形式，估計案例上佰家以上，為極大 之冷熱中心節能潛力之所在。因此，如何將傳統之燒重油或、柴油或天然氣甚或 電熱之鍋爐系統加以部分取代，導入高效率之熱泵系統，並與原大型中央空調系 整合成高效率冷熱中心，以 BEMS 進行監控，為一項極關鍵之技術。

以下圖 33 將原老舊冰水機更新為全熱回收型水對水熱泵機組，則不但可將 熱泵之熱水進行預熱後再經鍋爐產生必要之蒸氣，以節省大量之鍋爐燃料，並可 將熱泵產生之冰水導入原冰水系統，提供空調能力，為雙贏之策略。

圖33. 台中醫院空調系統及熱泵系統昇位圖

中央空調 BEMS 專家智慧診斷技術研究

第三章 中央空調 BEMS 智慧診斷實際案例

113,849,753 61,324,877 52,524,876 每 月 平 均 熱 水

1,366,197,030 735,898,519 630,298,511 每 年 燃 料 消 耗

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圖35. 利用超音流量計來量測主機流 量

圖36. 將超因波流量計接於出入水 管路上

圖37. 用 datalogic 記錄熱泵主幹管之回水溫度 Tchwrt 及出水溫度 Tchsrt (℃)，熱泵主幹管之冷卻水進水溫度 Tcwrt (℃)。

第三章 中央空調 BEMS 智慧診斷實際案例

圖38. 熱泵配電盤進行耗電量之記錄熱泵主機之總耗電 Pchiller (kw) (包含主 機泵浦及區域泵浦。

熱泵性能量測方式之建立

熱泵性能量測程序如下，將先前量測之運轉參數帶入方程式，以求得熱泵主 機產生之熱能，進而去評估主機性能。各符號代表意義分別為 Vchw 為基準線熱 泵主幹管的熱泵流量(LPM)、Tchwrt 為基準線熱泵主幹管的熱泵回水溫度(℃)、

Tchsrt 為基準線熱泵主幹管的熱泵出水溫度(℃)、ρw 為水之密度 1 kg/L 及 Cpw 為水之比熱 4.186 kJ/kg-℃。在量測熱量數後，帶入性能回歸分析式中進行運算，

如下方程式 2。

………..(1) 主機性能回歸分析式

1/COP=-1+Tcwrt / Tchwst +[-A0 +A1× Tcwrt －A2 ×( Tcwrt / Tchwst)] / Qevap………..(2) 其中

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α =(1/cop +1－Tcwrt / Tchwst ) ×Qevap……….(3) β=(1/cop +1－Tcwrt / Tchwst ) ×Qevap +A2 × ( Tcwrt / Tchwst )…….(4) =α＋A2 ( Tcwrt / Tchwst)……….(5)

回歸性能分析式運算說明如下所述:在運算 β 之前，頇先運算 α。將基本參數 帶入方程式(3)中得出 α，再將 α 與 Tcwrt / Tchwst 畫迴歸分析圖之所得之斜率即 為 A2，如下圖 39 所示。得出 A2 帶入方程式(4)即可運算出 β。在將 β 與 Tcwrt 畫迴歸分析圖求得迴歸分析式，其中 A0 即為回歸分析式之截距(A0=414.2)，A2 即為回歸分析式之斜率 (A2=2.583)，如下圖 40 所示。

求得 A0、A1 及 A2 後再帶入方程式(2)求得熱泵之冰水側 COP，同時於量測 熱水測時亦同。此即可做為後續改善熱泵時之基準線，可用於 BEMS 監控系統 熱泵之 COP。上述公式為 ASHRAE G14-2002 之標準流程，於量測時，皆需量測 上述之參數。並進行 COP 及外氣溫度等計算迴歸分析。

圖39. α 與 Tcwrt/ Tchwst 迴歸分析圖

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圖40. β 與 Tcwrt 迴歸分析圖

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