吳宗憲

FlowCon PICV 第三方性能驗證報告

BSRIA在2012年針對PICV性能驗證方式推出了專用標準,名稱為「Test Method for Pressure Independent Control Valves 」或稱BTS No:1-2012,這個測試方式詳細的定義出如何測試PICV的性能,包括了流量驗證、最大流量限制測試、控制曲線測試及洩漏率測試。FlowCon身為PICV的發明者以及專利擁有者,除了工廠固定的QC以外,不定期會安排第三方公正單位抽測產線,目的是提供最好的產品給每一位客戶。

我們針對FlowCon其中一份性能驗證報告,做重點分享,完整的報告可以從文章的最下面提供的連結下載。測試結果,FlowCon PICV可以達到實際流量與設定流量+-2.5%的誤差範圍,洩漏率也可以達到IEC 60534-4 Class IV的標準。

 

性能驗證內容

FlowCon在2019年6月24日以及6月25日安排BSRIA Limited到位於丹麥的工廠,依照BTS No:1-2012執行PICV 性能驗證,根據BTS No:1-2012 第2.2條至第2.5條,測試的內容包括流量驗證、最大流量限制測試、控制曲線測試及洩漏率測試。這次抽測的型號是FlowCon SM 3.0,詳細參數如下:

PICV 性能驗證測試台

 

性能驗證結果

實際流量 vs 設定流量

PICV在200kPa壓差的條件下,測試了五個流量值,包含了PICV的最大流量以及最小流量,流量可以預先在PICV的驅動器面板做設定,並且每個流量測試三次,再將測試到的數值取其平均。

實際流量 vs 設定流量的誤差值

最大流量限制

PICV測試了五個流量值,每個流量測試時候都從最小壓差開始測試,逐漸增加到最大壓差,再慢慢降到最小壓差,並且每個流量測試三次,再將測試到的數值取其平均。

最大流量限制曲線

控制曲線測試

PICV測試了五個流量值,每個流量值測試三種壓差值,驅動器採用Normally Open常開型式,輸入訊號從0v開始增加到10v,再降回到0v。控制曲線測試等百分比以及線性兩種特性。

等百分比曲線 @30 kPa

 

等百分比曲線 @265 kPa

 

等百分比曲線 @500 kPa

 

洩漏率測試

洩漏率的測試不是為了證明PICV的關斷(isolation)能力,而是為了證明PICV在全關(shut off)的時候,可以讓水不再流到終端設備,例如空調箱或是小型送風機。測試洩漏率時會將PICV二次側的管路卸下,並在一次側加壓至8 bar,PICV從全開到全關(shut off),總共測試三次。

PICV 洩漏率性能驗證

 

結論

FlowCon PICV在這次 BSRIA 的性能驗證中做了4個測試,測試結果符合型錄標示的數值,我將測試結果整理,方便大家參考,詳細性能驗證測試報告以及BTS No:1-2012的文件,都可以在下方連結下載。

實際流量 vs 設定流量:在200kPa壓差下,驅動器全行程的預設流量值,都可以控制在實際流量+-2%的誤差範圍內。
最大流量限制:在型錄標示的壓差範圍內,實際流量與設定流量誤差範圍可以控制在+-2.5%以內。
控制曲線測試:可選用等百分比或是線性特性的控制曲線。
洩漏率測試: 在一次側 8 bar壓力條件下,可以達到 IEC 60534-4 Class IV的洩漏率標準。

 

BSRIA測試報告
BSRIA BTS No:1-2012

延伸閱讀:
PICV 動態平衡控制閥建議安裝方式
PICV幫你改善低溫差問題,提升冰水系統效率!

PICV 幫你改善低溫差問題,提升冰水系統效率!

冰水系統長久以來一直存在低溫差的問題,這篇文章要跟大家分享美國加州大學實際改善系統低溫差的案例,他們在這次的汰舊換新工程中將校園內17棟建築物的空調箱所使用的二通控制閥替換成了PICV 動態平衡控制閥,這次的工程提升冰水系統在部分負載時候的效率,成功替學校每年節省7,375,000 kWh的電力,相當於每年節省美金 650,000元的電費,大約是新台幣 19,500,000元 ,是相當成功的一個改造案例。這篇文章的原文我會在文章底下放置連結,有興趣的朋友可以自行閱讀,我在這裡做三個重點分享。

PICV可限制最大流量,改善低溫差效應

學校在空調箱的進出水管安裝溫度計,監測進出水溫度,並將汰換前使用二通控制閥的溫差以及汰換後使用PICV的溫差繪製成一個連續曲線,可以很明顯地看到,汰換前因為有過流量(流量太大)的問題,所以空調箱在部分負載時進出水溫差一直低於設計值很多,當二通控制閥換成PICV以後,溫差馬上就提高,這是因為PICV採用定壓差原理,透過機械式元件的作動,可以限制通過PICV的最大流量,流量太大問題解決,溫差自然就提高了。

部分負載時,PICV仍然可以達到設計的溫差條件

低溫差的問題通常是發生在部分負載的情況下,根據學校蒐集到的數據統計,傳統的二通控制閥在部分負載情況下,幾乎無法達到設計的溫差條件,負載越低時,冰水溫差甚至低於50%的設計溫差,反觀PICV,即使是在部分負載的情況下,仍然可以達到設計的溫差條件,因此可以有效提升冰水系統在部分負載時候的效率,替使用者省下大筆的電費。

PICV 口徑要依照設備流量需求做選擇

PICV的口徑並不是水管配幾吋,就選擇同口徑的PICV,應該依照設備的需求流量來做選型,好的選型應該是讓PICV的設定流量,盡量接近PICV全開的位置,這樣可以得到最好的控制效果。因為現在注重節能,水管的壓損不能太高,通常水管管徑都會選的比較大,如果PICV也選擇比較大的口徑,實際上PICV能控制水量的範圍往往不到50%的控制閥行程。

結論

透過美國加州大學實際案例我們知道PICV可以改善低溫差效應,替業主節省電費,並且在部分負載時仍然可以達到設計的溫差條件,除此之外,我們要發揮PICV最大的效力,「口徑的選型」是必要的,選型時候應該要依照設備流量需求來做選擇,讓PICV的設定流量,盡量接近PICV全開的位置。

 

延伸閱讀:
PICV 動態平衡控制閥建議安裝方式

原文參考:
https://greenbuildings.berkeley.edu/pdfs/bp2008_ucsd_retrofit.pdf

PICV 動態平衡控制閥建議安裝方式

PICV 動態平衡控制閥,以下簡稱:PICV,它可改善空調冰水系統低溫差的問題,節省能源消耗,不必增加初投資成本,越來越被市場接受。好東西必須要有正確的操作,才能將它得優點發揮,就像是一台性能很好的超跑,如果都不進場保養,機油、變速箱油、輪胎以及電瓶這些耗材都不定期更換,可能到最後連跑都跑不動了吧?

依照我們的實務經驗以及FlowCon原廠在全世界代理商的統計數據顯示,PICV 能不能發揮作用,最重要的就是水乾不乾淨了。也就是說,如果水很髒,你就像是把錢丟到水坑裡面,因為PICV 根本不能正常運作。

案例分享

底下是我們實際遇到的案例,客戶反應空調箱出風溫度不夠低,懷疑水量不足,我們拆開PICV來看,結果發現裡面都是泥巴以及塊狀的雜質,卡在閥體以及閥芯上,這樣的水質條件,不要說PICV了,如果這些泥巴及塊狀雜質卡在冰機盤管或是空調箱盤管裡面,冰機及空調箱的效率能多好?即使把髒掉的PICV清理乾淨,恢復正常工作,但是泥巴卡在冰機盤管裡,造成冰機效率降低,雖然眼睛看不到,但實際上居高不下的電費帳單會說明一切。所以我們真正要解決的問題應該是水質,有好的水質,才能發揮每個設備應有的效能,真正達到高效率的冰水系統。

 

PICV 動態平衡控制閥安裝方式

如果你的空調系統有使用PICV,原廠建議以下三個安裝方式,讓PICV能真正發揮它的功效。

一、安裝雜質過濾器 Dirt Separator

要主動積極解決水質的問題,就是安裝雜質過濾器了,安裝建議是每一個分區回水管裝一顆,如下圖。這種過濾器可以把直徑5um以上的顆粒都過濾掉,5um是甚麼概念呢?一般家用生飲等級過濾器的濾心,大多標榜可以過濾0.5um以上的雜質,也就是說,經過這個雜質過濾器以後的水,就快要跟家裡生飲等級的水一樣乾淨了。

安裝過濾器還要考慮壓損,雖然過濾掉髒東西,但是壓損如果太高,會增加水泵的耗電,反而得不償失。壓損可以參考另一篇文章「Y型過濾器的壓損比雜質過濾器還高4倍?」,裡面有比較清楚的比較。這邊只講結論,Y型過濾器的壓損比雜質過濾器還高4倍,以一個DN200口徑的雜質過濾器來看,壓損只有2.63kPa,區域泵的揚程大多250 kPa 到 350 kPa之間,雖然因為雜質過濾器增加了2.63 kPa的壓損,但PICV改善系統低溫差帶來的節能效益,肯定遠高於雜質過濾器壓損帶來的損耗。

二、每個空調箱安裝Y型過濾器

其實即使沒有使用PICV,原本空調箱系統就會建議要安裝Y型過濾器,可以保護空調箱盤管跟二通控制閥,這裡特別提出來是要提醒大家,Y型過濾器濾網的選擇很重要,假設你需要過濾5mm的雜質,結果選了10mm的濾網,那這個Y型過濾器有裝跟沒裝一樣,5mm的雜質還是留在系統沒有被過濾掉。

我們實際量測PICV閥芯孔徑,DN65以上的閥芯孔徑大約 4mm,DN50以下的閥芯孔徑大約 2mm。

因此我們建議Y型過濾器的濾網孔徑如下:

DN50以下:0.5mm
DN65以上:1.55mm

為了避免開出的要求沒有廠商可以做到,特別上網查了Y型過濾器廠商的型錄,確定可以滿足我們開出的需求。

三、採用Bypass洗管

跟Y型過濾器一樣,一般空調箱用的二通控制閥都會建議設計Bypass迴路,在洗管的時候走Bypass迴路,不要讓髒東西跑進去二通控制閥,PICV也是建議設計Bypass迴路,在洗管的時候走Bypass迴路,洗完管再切換回PICV迴路,避免雜質跑進去PICV,事後要再拆開維修清理要花更多不必要的時間。

其實PICV因為水質太髒而堵住在歐美國家幾乎不會發生,因為他們的水都很乾淨,因此原廠對於我們提出PICV會堵住的反應相當驚訝,如果能按照原廠建議的方式安裝PICV並確實用Bypass迴路洗管,相信就不會再發生水太髒的問題了!

 

參考資料:
https://flowcon.com/
https://www.caleffi.com/

 

Y型過濾器的壓損比雜質過濾器還高4倍?

Y型過濾器的壓損比雜質過濾器還高4倍?口說無憑,我們直接來計算比較看看吧!

雜質過濾器Kv值

首先,上網查雜質過濾器的壓損,我們發現原廠型錄就有一張壓損表,但它同時也有提供Kv值,因此我們決定用Kv值來計算壓損。

Y型過濾器Kv值

再來是Y型過濾器,一樣有找到Kv值,那就來做簡單的計算吧!

壓損計算

我們設定好每個口徑的流量,帶入雜質過濾器跟Y型過濾器的Kv值,就可以計算出每個口徑的壓損了。

Y型過濾器壓損

 

雜質過濾器壓損

壓損比較

兩種過濾器的壓損都計算好了,我們挑DN32跟DN200兩個尺寸來比較一下。

DN32壓損比較
Y型過濾器 4.71 kPa,雜質過濾器 0.51 kPa,Y型過濾器壓損比雜質過濾器高了9.3倍。

DN200壓損比較
Y型過濾器 4.05 kPa,雜質過濾器 2.63 kPa,Y型過濾器壓損比雜質過濾器高了1.54倍。

經過比較發現,Y型過濾器壓損最多比雜質過濾器高了9.3倍,最少高1.54倍,大約平均高了4倍。其實高了幾倍不是最重要的,重要的是依照你的需求選擇適合的過濾器來使用,才能達到最高的經濟效益。如果你的冰水系統有設計PICV 動態平衡控制閥,我們建議每一個分區回水管裝一顆雜質過濾器,這樣不但可以保護冰機盤管,也可以保護PICV的閥芯,讓你的冰水系統處於最高效率的狀態運行,對業主而言可以節省每個月支出的電費。

參考資料:
https://www.caleffi.com/

平衡閥一定要用原廠的儀器量測嗎?

當我們要量測平衡閥水量的時候,最常遇到的問題就是,一定要用原廠的儀器量測嗎?

答案是:不 一 定 !!!

只要用壓差計,藉由平衡閥上的測試頭,量測出壓差,再代入由廠商提供的Cv值,就可以計算出平衡閥的流量。也就是說,其實原廠的儀器就是一台壓差計再加上計算的功能,讓我們可以直接看到流量值,方便我們使用。

平衡閥水量計算方式

底下來說明,為什麼只用壓差計就可以計算出平衡閥的水量。回答這個問題前,我們先來看,平衡閥的水量是怎麼計算出來的。

平衡閥流量公式

由上面這個公式可以計算出平衡閥的水量,Q代表的是平衡閥的流量,單位可以是GPM、LPM或LPS。Cv值或稱Kv值,他的物理意義是截面積,可以想像成是閥芯打開的程度,開越大(平衡閥手輪的圈數越大),Cv值越大,反之則越小。這個值由平衡閥的廠商提供,一般會像是底下這種對照表。

平衡閥Kv值表

ΔP 指的是壓差,意思是兩個壓力相減。平衡閥的閥體上會有兩個壓力測試頭,我們拿壓差計,將探針插進測試頭,量測到壓差後,帶入公式,再加上廠商提供的Cv值,就可以算出平衡閥的流量啦!

平衡閥流量計算範例:

一顆3″平衡閥,它的手輪顯示5.0圈,壓差計量到10kPa的壓差,請問這顆平衡閥現在的流量是多少?

第一步,請平衡閥廠商提供Cv值表,查表得知,3″平衡閥,開度5圈時候的Cv值是 45.9 x 1.156 = 53.06。(Cv = 1.156Kv)
第二步,量測到的壓差10kPa,換算後是1.45 psi。
第三步,帶入公式,Q = 53.06 x √ 1.45 = 63.89 gpm。

所以這顆3″平衡閥,開度在5圈,壓差10kPa(1.45psi)時候的流量是 63.89 gpm。

結論

只要你有可以量測流體是水的壓差計,再請平衡閥廠商提供Cv值表,你就不必再跟平衡閥廠商借儀器啦!

 

回到頂端