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Energy saving of Runaround Loop - Improvement used and minimizing costs 報告人:李仲杰. Agenda. 前言 Runaround Loop 型式說明 實務上的改良 結論. 前言. 電子產業在台灣已蓬勃發展十數年,不僅興建廠房數量多且規模一廠比一廠大,生產廠房潔淨室面積,常以前一代製程面積的兩倍為基準進行興建,動輒 20,000~60,000 米平方。 台灣屬於亞熱帶區域 , 海島型氣候環境的國家,在夏季平均溫度約 28℃db , 平均相對濕度約 78% 。
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Energy saving of Runaround Loop - Improvement used and minimizing costs報告人:李仲杰
Agenda • 前言 • Runaround Loop 型式說明 • 實務上的改良 • 結論
前言 • 電子產業在台灣已蓬勃發展十數年,不僅興建廠房數量多且規模一廠比一廠大,生產廠房潔淨室面積,常以前一代製程面積的兩倍為基準進行興建,動輒20,000~60,000米平方。 • 台灣屬於亞熱帶區域,海島型氣候環境的國家,在夏季平均溫度約28℃db ,平均相對濕度約78%。 • 進年來地球暖化日趨嚴重,以及國際石油汽價格屢創新高,節約能源已不是在推廣的階段,如何將其有效的落實是當前需積極研究的方向。
本案是參考1999年六月於ASHRAE JOURNAL 所發表之『Runaround Loop Heat Recovery With Dehumidification System』所設計,文章中作者提出兩種熱回收型式: • (1)採二盤管式熱回收系統。 • (2)採三盤管式熱回收系統。 裝置於全外氣換氣之空調系統中並與未採熱回收系統作完整耗能分析。 『Runaround loop』系統能為空調系統節能應用的方案,又能兼顧『防止交叉污染』的能源再利用解決方案之一。
Reheat coil Cooling coil Preheat coil • 案例(1): 在冬季條件下,環境溫度為-12.2℃ db ,故對於供作流體之選用需考量防凍處理,採二盤管式熱回收系統型包含兩組盤管,一組防凍液工作流體循環泵及連結管路與再熱盤管,如Figure 1 Heat recovery coil
利用一般排氣所排出之能源,回收至空調箱之預冷使用利用一般排氣所排出之能源,回收至空調箱之預冷使用 △h
Reheat coil Cooling coil Reheat coil Preheat coil • 案例(2): • 採三盤管式熱回收系統,將空調箱再增加一段再熱盤管並置於冷卻盤管之下游,如Figure 2。 • 此種三盤管式熱回收系統降低對冰水主機的需求,但同時可提供再熱能源於冷卻盤管之下游端,同時兼顧節省冷卻及再熱能源損耗亦減少制冷設備之容量。 Heat recovery coil Heat recovery coil
利用空調箱冷卻盤管之能源,回收至空調箱之預冷使用。利用空調箱冷卻盤管之能源,回收至空調箱之預冷使用。 △h △h 利用夏季時外氣之能源,回收至空調箱之再熱使用。
增設雙盤管式的Runaround System 增設雙盤管式的Runaround System
MAU設備圖-以TFT-LCD廠120,000CMH作為案例 一般風量120,000CMH,採用Air washer 加濕的MAU長度約15~16M。
在既設之空調箱內的再冷盤管與在熱盤管中間加設一道Recover coil,或是在再熱盤管前加裝一道熱盤管並將管路修正。
利用既有再熱盤管(Pre Heating coil 在夏季並不使用)與新設的Recover coil設置Runaround loop,可達到相同的節能效果
在設備容量選用: Recover-1:540 kW (不能全量使用) Recover-2:122.7 kW (應以第二段盤管之回收能力為設備選用基準,否則會增加耗能) 如果採用Pre Heating Coil 為第一道熱回收盤管,需加裝控制閥及變頻器避免過度加熱,反而浪費能源。
研究的分析如下: • A.) Make Up Air Unit without heat recovery 風量:120.000m3/h ;靜壓:2,608 Pa Pc= 120,000 × 2,608 / ( 3,600×0.825×1,000 )=105.4 KW • B.) Make Up Air Unit with heat recovery 風量:120,000m3/h ;靜壓:2,758 Pa Pc= 120,000 ×2,758/ ( 3,600×0.825×1,000 )=111.4 KW • C.) Runaround Pump Q=122.7/(4.186×(22-15))=4.19 l / s Pc=4.19×147/(0.9×1000)=0.68 KW 風車所增加的耗能=(111.4-105.4)× 24× 365=52,560 KW 水流所增加的耗能= 0.68 × 12 × 365=2,978 KW
D.) Saved cooling by Best recovery • Cooling of 3 kJ/kg will be saved for a period of min.6 month per year. 33.33×1.2×3×24×365×(3440 / 8760)=412,759 kW per year • 每1 kW 冷卻能量以0.34 KW計算 (熱回收式空調主機的單位耗能加上泵浦;溫水加上冰水) 換算412,759 × 0.34 =140,338 KW • E.) Total saved Energy • 140,338-52,560-2,978=84,800 KW 電費以1KW=1.6 NT 計算==>84,800 × 1.6=135,680 NTD 電費以 1KW=2.2 NT 計算==>84,800 × 2.2=186,560 NTD
結論 修改既有MAU: • 設備及管路費用約為80萬/台 • 回收年限約為4.3年~5.9年 本案以TFT-LCD廠為條件為計算之基準(Re Cooling coil 離峰溫度約為13℃,△h=3 kJ/kg),如果已晶圓製造廠則節能效率可大幅提高( Re Cooling coil 離峰溫度約為10℃ ,△h=8 kJ/kg )。