吳宗憲 專案經理

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立式In-Line聯軸泵真的比較省空間嗎?

在科技廠房中,立式In-Line聯軸泵(以下簡稱立式泵)這20多年來深受各家廠務業主青睞,其中一項最顯著的優勢,節省機房空間,是立式泵在科技廠房大受歡迎的兩大主因之一。

我們都知道或聽過立式泵節省機房空間,但是它到底能省多少空間呢?真的有必要用這種泵浦嗎?口說無憑,我們畫圖來看看吧!

這是一個簡單的機房配置比較,目的是讓各位有感到底省了多少空間,因為科技廠房一般不能拍照,因此我們是用3D軟體畫圖來模擬不同配置,使用了多少機房空間。

我們設定一個一二次側系統,兩大一小的冰機、三台冷卻水塔、三台冰水泵、三台冷卻水泵以及三台並聯的二次泵。接下來分成臥式泵跟立式泵兩種配置,這種兩配置除了立體圖以外再加上上視圖及側視圖,可以更清楚看出來空間的差異。

臥式泵配置_一二次泵系統

立體圖底下深色的地方就是原本採用臥式泵時機房的空間,待會換成立式泵時候就可以馬上看出差異。

立式泵配置_一二次泵系統

換成立式泵後,泵浦的數量、馬力數都沒變動,機房空間馬上節省了將近一半,並且水管的長度很明顯也變短,從初設成本來看,既省機房的管材另料以及工資,又可提高樓地板使用坪效,怎麼算都很划算!再來看看上視圖及側試圖。

臥式泵配置_一二次泵系統_上視圖

立式泵配置_一二次泵系統_上視圖

臥式泵配置_一二次泵系統_側視圖
立式泵配置_一二次泵系統_側視圖

用圖片來做比較非常直觀,很明顯就可以看出立式泵對比臥式泵在機房空間的優勢,立式泵在科技廠房大受歡迎的另一個原因是耗材少以及維修工時短,若遇到軸封漏水要做緊急搶修,只需要90分鐘就可以維修完畢,因篇幅關係,這個再開另外一篇來做說明。

 

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實測_PICV流量 vs 超音波流量計

前陣子一個28層樓的辦公大樓採用FlowCon PICV 動態平衡控制閥,將其安裝在空調箱的回水側,同一個迴路上,技師另外設計了經過歐洲MID認證的超音波流量計,因此,剛好藉這個機會,我們在試車階段,直接來個現場實測,驗證PICV控制流量的準確度到底有沒有原廠所說的那麼厲害。

我們挑了10樓跟14樓兩個空調箱來實測,分成設定流量以及實測流量,由於PICV跟流量計的流量單位不同,因此也列出換算後的流量,方便比對。實測結果,我們發現PICV實測流量可達到ASHRAE制定的TAB流量允收範圍。

流量測試方式

首先確認PICV流量設定值大於或等於到空調箱需求流量,接下來由監控下指令將PICV強制全開,比對超音波流量計數值,並做紀錄。
10F_設定流量_4.13 LPS
10F_實測流量_14.53 m3h
14F_設定流量_2.09 LPS
14F_實測流量_6.95 m3h

測試結果

結論

經過實際測試,我們發現10樓PICV實測流量小於設計流量約2.2%,但大於設計流量;14樓PICV實測流量小於設計流量約7.6%,也小於設計流量,而美國ASHRAE制定的TAB流量允收範圍是+-10%,因此可得到PICV實測的流量誤差都在美國ASHRAE的允收範圍內的結果。

 

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水量平衡 TAB 只做一次就收工?

打開中央空調系統的標單,不難發現,幾乎每個案子都會編一條「測試、調整及平衡」或是「TAB」的項目,比對公共工程規範的範例,就是第15950章「空調系統測試、調整及平衡」。但是這個TAB到底要怎麼做,做到甚麼程度才算合格呢?我們可以參考美國冷凍空調協會 ASHRAE或是台北市冷凍空調技師公會訂定的TAB標準程序。

公共工程規範範例:第15950章

根據我們經驗,實際執行平衡閥TAB最常遇到兩個問題,第一個、沒有儀器,幾乎90%銷售平衡閥的案件,工程公司都會要求我們免費借用量測流量的儀器給他們使用。想想看,如果你在控制體重,需要每天固定測量體重,但偏偏你沒有體重機,每天都要跟別人借,多不方便啊?而且借東西還要看人臉色,多不好受。關於沒有平衡閥量流量的儀器可以參考這篇「平衡閥一定要用原廠的儀器量測嗎?

平衡閥

第二個、TAB費用很高,TAB標準制定的水量誤差範圍是設計值的+-10%,聽起來好像很容易就達到,但是實際調整起來,一顆平衡閥沒有來回調個兩三次,是達不到+-10%這個標準的。

回到標題,水量平衡可以只做一次就收工嗎?只要你的系統是採用「PICV 動態平衡控制閥」或是「動態平衡閥」,水量平衡只調一次就收工就不再是夢想啦!

PICV 動態平衡控制閥及動態平衡閥它有兩大核心能力,一個是「限制最大流量」以及「動態平衡流量」,它的核心能力讓你可以在安裝前預先設定好你需要的流量,並且你可以想像在每一顆PICV旁邊都有一位專職的工程師,隨時替你調整,讓PICV的最大流量永遠維持在預先設定好的數值。PICV替你做了TAB裡面的「平衡」這個工作,我們替你分擔「調整」這個工作,在出貨前幫你設定好你需要的流量,當你在執行TAB工作時,僅需要在現場使用儀器做「測試」流量的工作,整個工時僅剩原來的1/3。重點是,FlowCon的PICV經過第三公正單位驗證,流量值最高可以達到+-2.5%的誤差範圍,優於TAB要求的+-10%。


我們遇到很多設計單位習慣直接將水管口徑當作PICV口徑,有時候會發生設計流量太大的問題,在工程發包後,還要做PICV口徑變更,衍伸出非常多問題,因此我們都會提醒設計單位,提前在設計階段就核對PICV口徑,避免發生不必要的問題。

PICV口徑選擇方式可參考「PICV 流量不足怎麼辦?」這篇文章,或是可聯繫我們,由我們替各位做選口徑的服務。

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PICV 流量不足怎麼辦?

今天來跟大家分享一個我自己遇到的小故事。

星期一的早上是每週的例會時間,我一如往常正在開會,忽然接到一通工程公司打來的電話,對方說「小吳,我裝了你們家的產品,結果空調箱的流量就不夠了,怎麼會這樣,你現在能不能來看看?」我聽了覺得奇怪,但還是跟他約了時間去現場了解狀況。

一到現場,他用跑百米的速度,急急忙忙帶我去5樓機房看我家產品,他說:「小吳你看,原本這個位置是二通控制閥跟平衡閥,現在把這兩個閥換成你家的新產品,流量就不夠了,是不是你家產品有問題啊?」

我看了看我家產品驅動器上面的標籤,再看了看旁邊空調箱上的銘牌,我就發現問題在哪了。

原來,他把我家產品裝錯樓層了,應該裝在3樓的他裝在5樓,而5樓設計的額定水量比3樓大了兩倍,難怪他說水量不夠。

我跟他說,我們家這個產品叫做「PICV 動態平衡控制閥」,它有兩大核心能力,一個是「限制最大流量」以及「動態平衡流量」。

PICV可以預先設定你需要的流量,並且不論系統怎麼變化,這顆PICV最大的流量就是預先設定好的流量,不會超過,精準度依照型號不同,最高可達到正負2%,平均是5%。流量太大(或稱過流量)最主要的問題是浪費使用者的電費,這個下一次再寫一篇文章來說。

因此,要發揮PICV應有的能力,在設計階段「選擇正確的PICV口徑」是最簡單但也最重要的步驟,你只需要知道每個PICV需求的流量值,就可以選出正確的口徑了。

雖然使用PICV要多做一個選擇口徑的動作,聽起來有點麻煩,但多做這一個小動作,就可以大幅提升系統效率,是非常重要的關鍵因素。

如果真的時間很趕,我們公司有製作簡易的口徑建議表,讓你可以看著表格快速選出正確口徑,或是你可以把相關資料提供給我們,我們來替你選出正確的PICV口徑。

就像是選冰機、泵浦、水塔以及空調箱一樣,你只需要提供有標示PICV位置的水管流程圖及昇位圖再加上設備規格表,我們就可以替你選出正確的PICV口徑。

另外,我們在出貨前都會提供免費的設定服務,預先設定好你需要的流量,並且在驅動器上面貼上標籤,方便你們師傅辨識,在現場只要請你們師傅按照標籤將PICV安裝在正確樓層以及對應的空調箱,之後就不用再做調整啦!

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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。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 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!

FlowCon PICV 第三方性能驗證報告 閱讀全文 »

年省2千萬電費?PICV 幫你提升冰水系統效率!

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

年省2千萬電費?PICV 幫你提升冰水系統效率! 閱讀全文 »

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/

 

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