冷卻水塔耗能模型建立

冷卻水塔耗能模型之預估標的即為冷卻水塔耗能，由於其耗電量估算 所需之風扇運轉電流並沒有儲存於資料庫中，所儲存的相關資料只有風扇 運轉頻率，所以利用一整年的風扇運轉手抄資料建構了風扇運轉頻率與風 扇運轉電流關係模型，利用該模型可以將所量測得到風扇運轉頻率換算為 風扇運轉電流。一般而言馬達運轉電流直接與馬達運轉頻率之二次方相 關，為提高建模準確率採用馬達運轉頻率、馬達運轉頻率^2、馬達運轉頻 率^3 做為模型之自變數。各台冷卻水塔耗電量計算式如式（11）所示。

V×I×3^0.5×P.F.×3,600/1,000 ^{( 11 )} 其中 V 指的是各台冷卻水塔風扇電壓，該數值來自於設備規格。I 指 的是各台冷卻水塔風扇目前運轉電流，運轉電流資訊需要經過前述運轉電 流模型換算。P.F.指的是功率因數，功率因數是實際耗能與理論耗能之間的 關係參數，在此固定為 0.85。所有所需之計算參數如所示。

完成了冷卻水塔耗能模型的預估標的計算之後，接下來需要透過物理 分析或是 PCA、PLS 等分析手法，決定建模參數，瞭解冷卻水塔耗能與相 關可控制變數、環境變數之間的關係。本研究系統之冷卻水塔的耗能受到 環境變數：冷卻水塔冷卻負載率、濕球溫度、焓值及可控變數：冰水主機 及冷卻水塔開啟台數、冷卻水出水溫度值的影響。瞭解了模型的自變參數 後，便從資料庫擷取相對應的數值：冰水主機及冷卻水塔開啟台數、冷卻 水出回水水溫、冷卻水水流量、溫水閥閥開度、冷卻水塔補水量、濕球溫 度、焓值，進行 PLS 建模分析。

冷卻水塔耗能模型建模流程如圖 3-17 所示。利用此一資料擷取流程針 對冷卻水塔群建立一個獨立的效能模型，未來能夠透過外在環境因素：冷 卻水塔的負載率、濕球溫度及焓值變化以及可調變之參數：冷卻水出口水 溫設定、冷卻水塔及冰機開台數瞭解冷卻水塔群的運轉耗能狀況，故依據 環境需求調整可控制參數可以得到冷卻水塔最大之運轉效益。為冷卻水塔 耗能建模示意圖。由於冷卻水塔耗能預估模式包含有一個模型的輔助方能 有正確的預估成效，如圖 3-18 所示。所以模型驗證的順序是：冷卻水塔負 載率模型→冷卻水塔耗能模型。以下簡述冷卻水塔耗能輔助模型之建立。

由於預估冷卻水塔耗能需考量冷卻水塔本身之負載率，且冷卻水塔負載會 依據冰水主機組配置、冰水主機冷卻負載，溫熱水系統負載等相關參數而 有所變異，故在未來進行冷卻水塔耗能預測時需要透過建模計算方式來預 估冷卻水塔之負載率，使冷卻水塔耗能模型預估結果更趨近於實際狀況，

圖 3-19 為冷卻水塔耗能模型及其輔助模型運作示意以及相關所需擷取的 參數示意圖。

完成冷卻水塔耗能輔助模型建立後，需進行模型驗證，冷卻水塔負載 率模型驗證包括各自變參數：冰水主機總耗能、溫熱水系統負載、冰機冷 卻負載、濕球溫度、焓值、冷卻水出水水溫以及冰機二次側冷卻負載之正 規化參數；應變參數：冷卻水塔負載率之正規化參數以及模型參數：pls1

～pls7。冷卻水塔耗能模型驗證包括各自變參數：冰水主機開台數、冷卻 水塔開台數、冷卻水塔負載率、濕球溫度、焓值、冷卻水出水水溫之正規 化參數；應變參數：冷卻水塔耗能之正規化參數以及模型參數：pls1～pls6。

由於上述冷卻水塔部分負載模型預估誤差率有些許偏高的趨勢，所以 需要進行模型的修正，目前所擷取的數據資料大都是屬於夏季的資料，且 資料數還不夠豐富，若是資料分佈範圍更廣且更多，則所建構的數值模型 將更為準確。

耗電量(kJ/hr)

整體冷卻水塔耗電量