空調系統之最佳變頻研究

The investigation of the optimal variable-frequency strategy for air-conditioning systems

許峻銘(Chun-Ming Hsu)

指導教授 ： 桑慧敏

國立清華大學/工學院/工業工程與工程管理學系/碩士(2018年)

摘要

根據工研院2016年生產性質行業能源查核年報，在電子電機業中電力消耗用於空調設備(冰機; 冰水泵; 冷卻水泵; 冷卻水塔...等)的佔比至少達整體用電的四分之一，因此空調系統的節能對降低生產成本具有顯著的影響。據我們所知，文獻均在探討整體系統中部份系統的節能，如僅考慮冰機本身或冰機與冷卻水塔的聯合運轉，而較少著墨於運用變頻控制對整個系統所產生的影響及元件間之交互作用。
相較於文獻的細節思維，本研究以系統思維出發來建立動態模擬系統(dynamic simulation system)，以模擬法來尋找最佳的變頻器(variable frequency device, VFD)控制策略使空調系統用電極小化。本研究現階段所提出之變頻控制策略，經驗證平均每月可為產學方節省至少約8%的空調用電支出。

關鍵字

冰水主機 ； 冷卻水塔 ； 冰水泵 ； 冷卻水泵 ； 變頻 ； 動態系統

並列摘要

Central air-conditioning system can play an important role in addressing the issue of saving energy in industry. Studies of Industrial Technology Research Institue(ITRI) in Taiwan show the electricity consumption for the central air-conditioning system in electrical mechanics industry at least 25\% of the whole plant.
This paper attempts to establish that the empirical dynamic simulation model via big data, and base on the simulation model to find out the optimal variable frequency device(VFD) control strategy for saving energy in the central air-conditioning system.
Much of the current literature on this topic pays particular attention to research on sub-system of the real problem like chiller or cooling tower instead of using the system thinking to solve this problem. The results of this paper show that our VFD control strategy can save at least 8\% cost for air-conditioning electricity consumption.

並列關鍵字

central air-conditioning ； chiller ； cooling tower ； chilled water pump ； cooling water pump ； variable frequency device(VFD) ； dynamic simulation system

參考文獻

[1] 工研院.“2016年生產性質行業能源查核年報”.工業技術研究院,環境與綠能研究所.(2016),page.35.

[2] 謝文健.曾文生.“變流量冰水系統節能效益分析”.冷凍空調技術與應用專輯(2010).

[3] 財團法人台灣綠色生產力基金會.“空調系統空氣側節能應用技術指引”.服務業節能服務網-節能技術手冊(2017).

[4] Yung-Chung Chang.“An outstanding method for saving energy-optimal chiller operation”.IEEE Transactions on energy conversion21.2(June 2006),pp.527-532

[5] 林進煌.“變頻冷卻水塔之節能研究”.國立臺北科技大學冷凍空調工程研究所碩士論文(2006).