新 興 的 節 能 空 調 技 術

• 全 變 速 冷 凍 系 統 控 制 技 術
• 自 動 適 應 式 模 糊 邏 輯 控 制
• 新 型 熱 蓄 能 技 術
• 無 油 離 心 式 壓 縮 機
• 固 態 制 冷 技 術

全 變 速 冷 凍 系 統 控 制 技 術

技 術 概 要 ∶

全 變 速 冷 凍 系 統 控 制 （ VSCWPC ） 技 術 是 一 種 根 據 設 備 的 性 能 曲 線 ， 來 確 定 系 統 內 各 設 備 的 最 佳 操 作 次 序 和 負 荷 的 新 控 制 技 術 。 它 的 運 作 原 理 是 根 據 冷 凍 量 的 需 求 來 優 化 制 冷 機 、 冷 凍 水 泵 、 冷 凝 水 泵 和 冷 卻 塔 風 扇 的 運 作 。 因 此 ， 冷 凍 系 統 的 主 要 設 備 都 需 要 裝 備 可 變 速 驅 動 裝 置 來 配 合 這 種 控 制 技 術 。

它 怎 樣 節 約 能 源 ？

對 於 一 個 特 定 的 冷 卻 水 入 水 溫 度 ， 全 變 速 冷 凍 系 統 控 制 可 以 控 制 制 冷 機 的 轉 速 ， 從 而 使 制 冷 機 盡 量 在 最 大 效 率 點 運 轉 。 而 冷 卻 水 入 水 溫 度 是 通 過 降 低 冷 卻 水 泵 和 冷 卻 塔 風 扇 的 轉 速 ， 從 而 維 持 最 大 的 冷 卻 塔 有 效 面 積 。 而 冷 卻 水 泵 和 冷 卻 塔 風 扇 的 最 佳 轉 速 搭 配 都 可 由 此 技 術 進 行 控 制 。 除 此 之 外 ， 全 變 速 冷 凍 系 統 控 制 器 還 可 計 算 出 變 速 冷 凍 水 泵 的 最 佳 轉 速 和 制 冷 機 冷 凍 水 繞 流 閥 的 最 佳 位 置 。 所 以 ， 全 變 速 冷 凍 系 統 的 操 作 能 夠 根 據 實 際 冷 凍 量 的 需 求 而 優 化 系 統 的 能 源 消 耗 。

自 動 適 應 式 模 糊 邏 輯 控 制

技 術 概 要 ∶

自 動 適 應 式 模 糊 邏 輯 控 制 比 傳 統 的 控 制 方 式 具 有 更 大 的 靈 活 性 。 在 空 調 系 統 控 制 中 ， 通 常 採 用 比 例 積 分 （ PI ） 反 饋 控 制 算 法 。 然 而 ， 這 種 算 法 會 涉 及 一 些 隨 時 間 變 化 的 參 數 ， 這 些 參 數 可 能 產 生 錯 誤 的 控 制 效 果 。 而 自 適 應 模 糊 控 制 則 可 以 隨 著 系 統 的 變 化 ， 不 斷 調 整 控 制 參 數 。 可 是 ， 現 行 系 統 中 的 多 數 採 用 傳 統 的 非 電 子 式 控 制 。 爲 了 實 施 自 適 應 模 糊 控 制 ， 系 統 首 先 需 要 將 這 些 設 備 轉 變 爲 電 子 控 制 式 ， 以 及 應 該 對 技 術 人 員 進 行 培 訓 ， 使 他 們 能 正 確 解 決 電 子 控 制 系 統 的 故 障 。

它 怎 樣 節 約 能 源 ？

傳 統 的 比 例 積 分 微 分 (PID) 控 制 器 需 要 調 校 控 制 器 ， 而 且 還 不 能 完 善 地 解 決 調 校 上 的 問 題 ， 而 自 適 應 模 糊 控 制 則 不 存 在 這 個 問 題 。 另 外 ， 使 用 這 種 控 制 方 法 ， 通 過 預 測 天 氣 狀 況 可 以 減 少 系 統 的 能 量 消 耗 。 根 據 樓 宇 內 的 使 用 狀 況 ， 溫 度 調 節 裝 置 可 以 優 化 熱 風 和 冷 風 的 輸 送 。

能 節 潛 力

自 適 應 模 糊 控 制 的 節 能 效 果 差 異 很 大 。 一 些 文 獻 報 告 了 應 用 實 例 的 節 能 效 果 ， 但 沒 有 一 致 的 定 論 。 這 種 技 術 的 節 能 效 果 初 步 估 計 爲 百 分 之 五 左 右 。 [1]

新 型 熱 蓄 能 技 術

技 術 概 要 ∶

這 種 熱 蓄 能 系 統 跟 傳 統 熱 蓄 能 系 統 （ 冰 蓄 能 ） 的 工 作 原 理 相 同 ， 但 這 種 系 統 採 用 其 它 類 型 的 相 變 材 料 作 爲 蓄 能 介 質 ， 而 它 的 相 變 溫 度 與 冷 凍 水 的 出 口 溫 度 非 常 接 近 。

它 怎 樣 節 約 能 源 ？

除 了 具 備 冰 蓄 冷 系 統 的 優 點 之 外 ， 這 種 系 統 的 效 能 亦 比 較 好 。 由 於 相 變 材 料 的 相 變 溫 度 （ 8.3 ℃ 左 右 ） 比 水 （ 0 ℃ ） 更 接 近 冷 凍 水 的 溫 度 ， 所 以 這 種 蓄 能 系 統 縮 小 了 制 冷 機 的 溫 度 提 升 差 ， 並 降 低 了 能 量 消 耗 。

能 節 潛 力

由 於 相 變 材 料 的 相 變 溫 度 有 所 提 升 （ 水 在 0 ℃ 發 生 相 變 ， 而 相 變 材 料 在 8.3 ℃ 發 生 ） ， 所 以 使 用 相 變 材 料 的 熱 蓄 能 系 統 可 以 節 省 能 源 ， 這 種 系 統 可 比 冰 蓄 冷 系 統 節 能 約 百 分 之 三 十 。 可 是 ， 熱 蓄 能 系 統 可 能 每 天 會 從 蓄 能 缸 損 失 百 分 之 一 至 五 的 能 量 。 [1]

無 油 離 心 式 壓 縮 機

技 術 概 要 ∶

無 油 離 心 式 壓 縮 機 有 以 下 三 件 主 要 元 件 ∶

a ） 可 變 速 驅 動 控 制 的 磁 懸 浮 軸 承 壓 縮 機
b ） 控 制 制 冷 機 運 轉 的 控 制 程 序 ， 包 括 控 制 各 壓 縮 機 之 間 的 負 載 分 配
c ） 電 子 膨 脹 閥

這 種 新 開 發 的 無 油 壓 縮 機 使 用 磁 懸 浮 軸 承 ， 而 不 是 傳 統 的 油 潤 滑 軸 承 ， 這 可 避 免 因 摩 擦 的 機 件 磨 損 和 潤 滑 油 系 統 的 維 修 和 保 養 。 同 時 ， 可 變 速 驅 動 技 術 把 壓 縮 機 效 率 優 化 。 下 圖 爲 無 油 離 心 式 壓 縮 機 的 結 構 圖 。

無 油 離 心 式 壓 縮 機 (Source: Danfoss, Turbocor)

它 怎 樣 節 約 能 源 ？

由 於 避 免 了 傳 統 軸 承 的 摩 擦 損 耗 ， 無 油 壓 縮 機 可 以 提 供 更 高 的 運 轉 效 率 。 再 者 ， 可 變 速 驅 動 器 同 時 提 高 了 壓 縮 機 的 效 率 ， 而 可 變 速 驅 動 器 的 轉 速 範 圍 可 以 從 每 分 鍾 18,000 轉 到 每 分 鍾 48,000 轉 。

無 油 離 心 式 壓 縮 機 通 過 同 時 使 用 磁 懸 浮 軸 承 和 可 變 速 驅 動 器 而 提 升 了 能 源 效 益 。

固 態 制 冷 技 術

技 術 概 要 ∶

固 態 制 冷 使 用 薄 的 、 高 效 率 的 小 型 熱 電 制 冷 裝 置 來 達 到 制 冷 的 目 的 。 熱 電 制 冷 機 通 過 電 流 使 高 能 量 的 電 子 （ 熱 電 子 ） 由 一 塊 半 導 體 流 到 另 一 塊 半 導 體 。 固 態 制 冷 使 用 納 米 技 術 將 熱 電 子 經 過 縫 隙 遷 移 到 一 邊 ， 而 將 冷 電 子 保 持 在 另 外 一 邊 。 這 不 但 阻 止 熱 量 的 回 流 ， 而 且 產 生 了 比 傳 統 機 械 式 制 冷 系 統 高 兩 倍 的 性 能 系 數 （ COP ） 。 下 圖 爲 這 種 技 術 的 工 作 原 理 。 [2]

固 態 制 冷 技 術 的 原 理

能 節 約 多 少 能 源 ？

實 驗 結 果 顯 示 出 理 論 上 最 大 的 卡 諾 (Carnot) 效 率 爲 百 分 之 五 十 至 五 十 五 ， 但 有 關 廠 家 指 出 這 種 技 術 的 效 率 最 終 可 以 達 到 百 分 之 七 十 至 八 十 ， 比 現 在 使 用 的 傳 統 制 冷 裝 置 的 效 率 高 大 約 百 分 之 五 十 。 [2]

參 考 資 料