冰水主机原理、及维护保养

冰水主机原理、及维护保养

功用及原理

1-1 功用

冰水机组主要之功用系用来冷却水、卤水、或其它二次冷媒作为空调、冷冻冷藏、或工业制程之用，此机组可为原厂制造或是在现场组装。最常见之机组为空调使用之冰水机组与储冰使用之卤水机组。

冰水机组的基本组件包括压缩机与其驱动设备、蒸发器（冰水器）、冷凝器、液冷媒膨胀或流量控制装置，以及控制盘。有些机组尚有储液器、液气分离器与节能器。此外一些附属装置也常被使用，如油冷却器、油分离器、回油装置、排气装置与油泵等。

1-2 原理

冰水机组之运转原理如图1所示。以空调应用为例：

1.冰水侧：12℃之冰水，进入冰水器与冷媒做热交换后，出水温度为7℃。

2.冷却水侧：30℃之冷却水，进入冷凝器与冷媒做热交换后，出水温度为

35℃。

3.冷媒侧：

4.压缩机：冷媒以低温低压之过热状态进入压缩机，经压缩后成为高温高压

过热状态之冷媒。

5.冷凝器：高温高压过热状态之冷媒进入冷凝器后，将热传给冷却水而凝结

成高压中温之液态冷媒。一般水冷式冷凝器之冷凝温度设计值为40℃，

过冷度5℃。

6.膨胀装置：高压中温之液态冷媒经膨胀装置，成为低压低温之液气混合状

态冷媒。

7.蒸发器：低温低压之液气混合状态冷媒进入蒸发器后，与流体（通常为水）

进行热交换，流体在此处被冷却，而冷媒则因吸收热量而蒸发，之后以低温低压过热蒸气状态进入压缩机。一般直膨蒸发器蒸发温度设计值为

4.4℃，过热度5℃。

图1? 基本冰水机组示意图

表1? 往复式、螺旋式、离心式压缩机特性比较表

构造及种类

1.冰水机组所采用之压缩机型式可分为往复式、螺旋式与离心式，目前除了

离心式之外，皆有国产品可选用。各式压缩机之特性列于表1。

2.冰水机组之蒸发器（或称冰水器），大多是壳管式(shell and tube)热交

换器，又可细分为直膨式(Direct-expansion)与满液式(Flooded)。另外

亦有由直膨式演变而来之溢流式(Liquid overfeed)。

3.冰水机组之冷凝器，一般系以水与空气作为冷却介质，前者又称为水冷式，

而后者则称为气冷式。所采用之热交换器型式，水冷者为壳管式，而气冷者则为鳍管式。

4.冰水机组之冷媒膨胀或流量控制装置，系视蒸发器型式而选配。直膨式蒸

发器一般是采用感温式膨胀阀，以控制蒸发器出口端过热度来调整冷媒流量。而满液式蒸发器大多是以控制冷媒液位来调节流量，常用来控制冷媒流量之装置有：高压或低压侧浮球控制阀与孔口板组。

主要规范

A.冰水机组需要有下列数据作为性能选机规范：

1.蒸发器内冰水流量与入出水温度。

2.蒸发器允许最大压降与污垢系数。

3.冷凝器内冷却水流量与入出水温度。

4.冷凝器允许最大压降与污垢系数。

5.使用冷媒种类。

6.机组电源之电压、频率与相数。

7.机组消耗电力。

8.机组制冷能力

B.压缩机:

1.压缩机型式。

2.压缩机外壳要求。

3.冷冻油要求。

4.马达型式、与绝缘要求。

5.轴承型式与寿命。

6.容量控制要求。

7.噪音与振动要求。

8.附件要求：油位窗口、油路窗口等。

C.蒸发器：

1.构造与材质要求。

2.耐压程度。

3.保温材质要求。

4.最大压降限制。

5.污垢系数限制。

6.相关附件要求：排气接头、温度控制器与防冻温度传感器套管…等。

D.冷凝器：

1.构造与材质要求。

2.耐压程度。

3.最大压降限制。

4.污垢系数限制。

5.相关附件要求：安全阀、排水排气接头…等。

E .冷媒管路：

1.附属组件要求：逆止阀、操作阀、电磁阀、窗口、干燥过滤器..等。

2.材质。

F.安全保护装置：

1.高低压保护开关。

2.温度开关。

3.防冻开关。

4.油位开关。

5.高油温开关。

6.马达线圈温度开关。

7.马达过载保护器。

8.低油压开关。

9.冰水流量开关。

10.冷却水流量开关。

11.逆向保护开关。

G.控制盘面要求：

1.机器停止/自动开关﹒

2.机器运转选择开关，包括加载，卸载，保持负载及自动操作。

3.运转指示灯。

4.电压、电流表。

5.高低压表。

6.油压表。

7.电热指示灯。

H.施工安装要求。

I.现场服务要求。

4、设备选用实务与节能

1.冰水机组压缩机型式选用：可依制冷能力作为机组选用依据，ASHRAE建

议选用原则如表2所示。

表2 依制冷能力选用机组型式

1.依据冰水机性能选机规范要求选取适当机组，即在下列条件下制冷能力不

得小于[?? ]RT：当冰水入水温为[? ] ℃，出水温为[? ] ℃，污垢系数

不得大于 [? ] m2K/W，冰水流量为[? ] LPM，冷却水入水温为[? ]℃，

出水温为[? ]℃，污垢系数不得大于[? ] m2K/W，冷却水流量为[? ]LPM，使用[? ]冷媒，消耗电力不得大于[? ]kW，蒸发器压降不得大于[? ]mAq.，冷凝器压降不得大于[? ]mAq.。

2.一般厂商所提供之选机方式有两种型式。一为显示在不同冷却水入出水温

度与冰水器入出水温下，机组之制冷能力、消耗电力与压降；另一为在不同之蒸发与冷凝温度下之制冷能力与消耗电力。

3.冰水机组效率对于运转成本与能源之节约影响甚巨，故选用机组之能源效

率值应能符合ASHRAE 90.1要求。

4.应避免选用能力过大(10%~20%以上)的机组，此举除了增加设备购置与安?? 装的费用外，机组在较低效率之情况下运转亦造成能源的浪费。