不同流量循環地下水對冷卻空調系統效能之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	郭俊男 Chun-Nan Kuo
論文名稱：	不同流量循環地下水對冷卻空調系統效能之研究 A Study on Air-conditioner System Efficiency by Different Flow of Groundwater
指導教授：	廖洪鈞 Hung-Jiun Liao
口試委員:	王文博 Wen-Por Wang 洪俊卿 Jin-Tsing Hong
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 營建工程系 Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	125
中文關鍵詞：	空調系統、地下水
外文關鍵詞：	air-conditioner system、groundwater
相關次數：	點閱：255 下載：11
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本研究設計一套利用抽動地下水與放置在水井中之熱交換器冷卻循環系統，透過現地實驗及室內實驗之方式，探討以循環式地下水取代冷卻水塔作為散熱媒介之可行性研究。研究重點在於熱交換過程中循環冷卻水溫度與地下水溫度之間的關係，針對循環冷卻水及抽水流量進行討論。由現地試驗結果顯示，若冷氣機開啟，且井內地下水呈靜止狀態，則短時間內井水溫度將迅速上升至熱交換器無法運作狀態；然而一旦抽水使地下水流動，則井水溫度將迅速下降至穩定，亦即使熱交換器達持續運作狀態，穩定後僅較試驗前之溫度高約1∼2℃。由此試驗結果顯示地下水可穩定將熱量帶出，達到取代冷卻水塔的功用。室內試驗則藉由改變冷卻水形式，找出冷卻水、溫差與熱交換器之間的關係，由試驗結果得知未抽水時的熱交換器冷卻能力決定試驗進行抽水的時間，冷卻能力越差，則在短時間內即需進行抽水，以提高熱交換器的冷卻能力。由試驗結果得知若穩定抽出之地下水溫度穩定維持於較之前高約1∼2℃，則可估算滿足此工法之最低抽水量，作為日後參考的依據

This research develops a system which uses circulating groundwater to cool down a heat exchanger of air conditioner installed in a well to replace commonly used cooling towers. The main topics studied is the relationship between the temperature of cooling water and the temperature of groundwater at the process of heat exchanging. The test results indicate that if air conditioner is running and the groundwater in the well is not circulating, the temperature of groundwater will arise rapidly. However, once the groundwater starts circulating; the temperature of groundwater in the well will decrease steadily to a stable value and keep only 1 to 2 degrees Centigrade higher than the original temperature.
The relationship and temperature difference among cooling water, groundwater, and heat exchanger can be obtained by changing the cooling water supply from laboratory experiments. The result shows that the starting time of water pumping depends on the cooling ability of heat exchanger. While the ability of heat exchanger is not good, the pumping water must be started earlier. If the temperature of groundwater pumped from well increases about 1 to 2 degrees Centigrade, the minimum quantity of pumping water can be estimated from this study and for the reference of the future application.

中文摘要	I
英文摘要	II
誌謝	III
目錄	IV
表目錄	VI
圖目錄	VII
照片目錄	VIII

第一章 緒論	1
1.1 研究動機與研究目的	1
1.2 研究內容	2
第二章 文獻回顧	4
2.1冷凍空調系統基本原理	4
2.1.1 冷凍空調運作基本原理	4
2.1.2 冷凍系統各元件	5
2.2 蒸汽壓縮冷凍循環系統之基本理論	8
2.2.1 標準蒸氣壓縮冷凍循環	8
2.2.2 實際蒸氣壓縮冷凍循環	10
2.2.3 實際冷凍循環與標準冷凍循環之差異	11
2.3 箱型空調系統介紹	12
2.3.1 空氣循環側	12
2.3.2 冷媒循環側	20
2.3.2.1 壓縮機	20
2.3.2.2 冷凝器	23
2.3.2.3 冷媒控制器	27
2.3.2.4 蒸發器	29
2.3.3 冷卻水塔側	29
2.3.3.1 冷卻水塔運作原理	29
2.3.3.2 冷卻水塔運轉概念	30
2.3.3.3 退伍軍人症與空調冷卻水塔之關係	32
2.4景美礫石層地下水特性	33
第三章 研究計畫	35
3.1 室內試驗方法	35
3.2 室內試驗儀器與設備介紹	38
3.2.1 空調系統	38
3.2.2 循環冷卻水系統	39
3.2.3 地下水冷卻系統	40
3.2.4 溫濕度量測系統	41
3.2.5 風量量測系統	43
3.2.6 流量量測系統	44
3.2.7 電力量測系統	45
第四章 室內試驗結果與分析	47
4.1室內試驗1	49
4.1.1 試驗結果	49
4.1.2 室內試驗1初步討論	51
4.2 室內試驗2	52
4.2.1 試驗結果	53
4.2.2　室內試驗2初步討論	59
4.3 室內試驗綜合討論	62
第五章 結論與建議	64
5.1 結論	64
5.2 建議	65
參考文獻	67
表目錄

表3- 1 水冷式箱型空調機規格表	70
表3- 2 白金電阻式溫度感知器、熱電耦與相對濕度計之型號與特性	71
表3- 3 平衡閥閥開度與流量之關係表	71
表3- 4 泰仕3600電力分析儀之規格	72
表4- 1 室內試驗1（C145）出/回風口物理性質表	72
表4- 2  室內試驗1實驗結果彙整表	73
表4- 3 室內試驗2不同循環冷卻水量之冷卻能力表	74
表4- 4  室內試驗2出/回風口物理性質表	75
表4- 5 室內試驗2不同循環水流量與空調機效能關係表	76
表4- 6 室內試驗2不同循環水流量與空調機壓縮比之關係表	77
表4- 7 以地下水為循環冷卻水對傳統使用冷卻水塔之COP提升率表	78

圖目錄

圖2- 1 物質像變化的方法示意圖	79
圖2- 2 冷氣機運作原理示意圖（王文博, 2003）	79
圖2- 3 基本冷凍循環系統示意圖（王文博, 2003）	80
圖2- 4 冷媒控制器功用圖（王文博, 2003）	81
圖2- 5 蒸氣壓縮冷凍循環示意圖（Anthony J.Caristi, 1991）	82
圖2- 6 標準蒸氣壓縮冷凍循環壓力-焓圖（蘇金佳, 2004）	82
圖2- 7 標準蒸氣壓縮冷凍循環溫度-熵圖（蘇金佳, 2004）	83
圖2- 8 實際蒸汽壓縮循環與標準蒸氣壓縮循環之比較示意圖	83
圖2- 9 空氣氣線圖（ASHARE Handbook. 2001）	84
圖2- 10 絕熱飽和過程示意圖（蘇金佳, 2004）	85
圖2- 11 理想壓縮機的壓容圖（蘇金佳, 2004）	85
圖2- 12 二重管式冷凝器示意圖（黃瑞隆, 2003 ）	86
圖2- 13 理想冷凍循環的莫里爾線圖（Larry Jeffus, 2004）	86
圖2- 14 圓柱體熱阻熱傳示意圖	87
圖2- 15 冷卻管之全部熱阻示意圖	87
圖2- 16 對向流與平行流的溫度變化曲線示意圖（黃瑞隆, 2004）	88
圖2- 17 外均壓管配合冷媒分配器配置示意圖（黃瑞隆, 2004）	88
圖2- 18 典型毛細管內壓力與溫度之分佈示意圖（賴瑩栩, 2004）	89
圖2- 19 冷卻水塔運轉示意圖（王文博, 2003）	89
圖2- 20 界限溫差與接近溫差的關係示意圖	90
圖2- 21 現地試驗配置示意圖(陳正逸, 2005)	91
圖2- 22 現地試驗地層剖面及抽水井斷面圖（陳正逸, 2005）	92
圖3- 1 採用地下水為水冷式箱型空調系統之循環冷卻水示意圖	93
圖3- 2 室內試驗1儀器配置示意圖	94
圖3- 3 室內試驗1操作流程圖	95
圖3- 4 室內試驗2儀器配置示意圖	96
圖3- 5 室內試驗2操作流程圖	97
圖3- 6 室內試驗儀器配置示意圖	98
圖3- 7  PW0862C水冷式箱型空調機外型規格圖（摘自東元電機公司網頁, 2006）	99
圖3- 8 加壓水泵外型及規格圖	100
圖3- 9 溫濕度配置圖	101
圖3- 10 岀風口風速量測方法示意圖	102
圖3- 11 平衡閥閥開度與流量關係圖	103
圖3- 12 絕對壓力與表壓力之關係圖	103

圖4- 1 室內實驗1冷卻水出入口溫度與時間關係圖	104
圖4- 2 室內實驗1箱型機出風口乾球溫度與時間關係圖	104
圖4- 3 室內實驗1箱型機回風口乾球度與時間關係圖	105
圖4- 4 室內實驗1箱型機出風口相對濕度與時間關係圖	105
圖4- 5 室內實驗1箱型機蒸發器出、冷凝器出口、冷凝器入口與壓縮機出口溫度與時間關係圖	106
圖4- 6 室內實驗2冷卻水流量145 lpm，冷卻水出入口溫度與時間關係圖	106
圖4- 7 室內實驗2冷卻水流量145 lpm，箱型機出風口乾球溫度與時間關係圖	107
圖4- 8 室內實驗2冷卻水流量145 lpm，箱型機回風口乾球度與時間關係圖	107
圖4- 9 室內實驗2冷卻水流量145 lpm，箱型機出風口相對濕度與時間關係圖	108
圖4- 10 室內實驗2冷卻水流量145 lpm，箱型機蒸發器出、冷凝器出口、冷凝器入口與壓縮機出口溫度與時間關係圖	108
圖4- 11 室內實驗2冷卻水流量113.8 lpm，冷卻水出入口溫度與時間關係圖	109
圖4- 12 室內實驗2冷卻水流量113.8 lpm，箱型機出風口乾球溫度與時間關係圖	109
圖4- 13 室內實驗2冷卻水流量113.8 lpm，箱型機回風口乾球度與時間關係圖	110
圖4- 14 室內實驗2冷卻水流量113.8 lpm，箱型機出風口相對濕度與時間關係圖	110
圖4- 15 室內實驗2冷卻水流量113.8 lpm，箱型機蒸發器出、冷凝器出口、冷凝器入口與壓縮機出口溫度與時間關係圖	111
圖4- 16 室內實驗2冷卻水流量79.4 lpm，冷卻水出入口溫度與時間關係圖	111
圖4- 17 室內實驗2冷卻水流量79.4 lpm，箱型機出風口乾球溫度與時間關係圖	112
圖4- 18 室內實驗2冷卻水流量79.4 lpm，箱型機回風口乾球度與時間關係圖	112
圖4- 19 室內實驗2冷卻水流量79.4 lpm，箱型機出風口相對濕度與時間關係圖	113
圖4- 20 室內實驗2冷卻水流量79.4 lpm，箱型機蒸發器出、冷凝器出口、冷凝器入口與壓縮機出口溫度與時間關係圖	113
圖4- 21 室內實驗2冷卻水流量58.4 lpm，冷卻水出入口溫度與時間關係圖	114
圖4- 22 室內實驗2冷卻水流量58.4 lpm，箱型機出風口乾球溫度與時間關係圖	114
圖4- 23 室內實驗2冷卻水流量58.4 lpm，箱型機回風口乾球度與時間關係圖	115
圖4- 24 室內實驗2冷卻水流量58.4 lpm，箱型機出風口相對濕度與時間關係圖	115
圖4- 25 室內實驗2冷卻水流量58.4 lpm，箱型機蒸發器出、冷凝器出口、冷凝器入口與壓縮機出口溫度與時間關係圖	116
圖4- 26 室內實驗2冷卻水流量45.8 lpm，冷卻水出入口溫度與時間關係圖	116
圖4- 27 室內實驗2冷卻水流量45.8 lpm，箱型機出風口乾球溫度與時間關係圖	117
圖4- 28 室內實驗2冷卻水流量45.8 lpm，箱型機回風口乾球度與時間關係圖	117
圖4- 29 室內實驗2冷卻水流量45.8 lpm，箱型機出風口相對濕度與時間關係圖	118
圖4- 30 室內實驗2冷卻水流量45.8 lpm，箱型機蒸發器出、冷凝器出口、冷凝器入口與壓縮機出口溫度與時間關係圖	118
圖4- 31 室內試驗2冷卻水量與其溫差之關係圖	119
圖4- 32 室內試驗冷卻水流量與壓縮機耗電量之關係圖	119
圖4- 33 室內試驗冷卻水流量與空調機冷凍能力之關係圖	120
圖4- 34 室內試驗冷卻水流量與空調機性能係數COP之關係圖	120

照片目錄

照片 1  水冷式箱型空調機溫控旋鈕設定位置圖	121
照片 2  室內試驗循環冷卻水平衡閥設置圖	121
照片 3  白金電阻式溫度感知器與熱電耦K-type圖	122
照片 4  HT-8001型相對濕度計圖	122
照片 5  CR10圖	123
照片 6  風速計圖	123
照片 7  平衡閥量測流量實景圖	124
照片 8  TA BALANCE VALVE STAD-C圖	124
照片 9  電例分析儀量測實景圖	125
照片 10  冷媒複合表量測實景圖	125

                                

參考文獻

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