主機效率分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　大綱　內容

水冷式和氣冷式冰機比較

主機效率分析.水冷vs氣冷.線學

積垢/熱傳系列：積垢的熱傳熱力分析(pdf)、積垢的熱傳熱力分析、積垢與LMTD公式演算、CNS-LMTD公式演算筆記、節能術語解釋及技能說明、經濟部-EER訪測

積垢/熱力系列：積垢的熱傳熱力分析(pdf)、積垢的熱傳熱力分析、空調主機EER量測驗證實務技術(熱力學技術)

總彙系列：1.CNS/EER/積垢/熱傳熱力綜合系列，2.CNS/EER系列/應用，3.總彙.水處理化工技術，4.總彙.水處理術語，5.EER工程.早期總彙，6.E平台-水處理技術

水處理技術系列：1.空調水質污染計算，2.EER問題與改善方法.原理，3~4.化工技術解說(1)，(2)，5.空調技師-水處理設計技術，6承包商水處理技術，7水處理.實用技術及市場狀況

CNS系列檔案：CNS，AHRI技術，CNS，AHRI技術要點，EER節能技術90%，空調主機EER量測驗析實務技術，EER全年確效技術，冰機EER.基準值技術及運用技術

EER與積垢浪費檔案：EER訪測.經濟部，綠基會實測，費用展開表，LCC 20年比較表，積垢與LMTD公式演算，積垢熱傳熱力分析，LMTD公式演算筆記，節能術語解釋及技能說明

工程效益系列：費用展開表，工程經濟效益評比，偷工減料、損害業主權益

EER改善成效檢驗系列：懶人包(0)、(1)、(2)，穩態EER技術(1)、(2)、(3)

成效驗析實務系列：EER驗證分析實務(1)、(2)，EER驗證分析系統畫面(新版)

趨近溫度系列：趨近溫度的謬思(1)、(2)、(3)原來一直都錯了、(4)謬思的實證

防蝕技術系列：1腐蝕測試.SOP，2腐蝕試片，3腐蝕照片與防蝕效益，4冷卻水管腐蝕破管

防蝕效益系列：1冷卻水處理腐蝕率標準，2水處理防蝕經濟效益技術

法令系列：1水處理採購與法令，2水處理與能源管理法，3水處理與技師法，4.EER工程帶動空調產業發展，5.ESCO產業發展的契機，6水處理與偽造文書，7承商水處理技術

業主系列：1主機EER改善.第一步，2業主進階技術，3基本功，4業主再進階技術，5運轉EER改善專案，6精明購買家.知識經濟，7.CUS/EUS發包範例.解說，8水處理送審範例解說

監造系列：搶標下.業主監造技術(1)、(2)、(3)，揭開按圖施工的誤謬(1)、(2)、(3)

【大綱】　　　　在假貨充斥空調水處理業中，新湧就是信用、專業　　　TOP　BOTTOM

一、前言　　　　　　　　　　　　　　　　　二、能源局水冷式和氣冷式冰機EER值標準
三、水冷式和氣冷式冰機比較　　　　　　　　　A. 水冷式和氣冷式冰機學理比較　　　　
　B. 水冷式和氣冷式冰機實體比較　　　　　　表二50 RT水冷和氣冷冰機耗能及投資比較
　C. 實際狀況調整　　　　　　　　　　　　　表三不銹鋼水塔的價格
四、結論

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30~40年來空調業界的雙重困擾之處，尤其是施工採購送審未達CNS 12575防垢成效標準卻假冒者，就是不真、就是假貨，充斥在空調水處理業中，毋庸贅述。

要言之，防垢成效檢驗技術如下，此可由本公司研發成功的M&V節能量測驗析軟體的518,400筆/年運轉資料庫依序提供：
　　　1. EER、COP量測(CNS 12575)取得動態EER、COP→
　　　2. 依水溫負載群組→取得穩態EER、COP→
　　　3. 依相同水溫負載及週、月、季、半年、年之時序做比較分析→
　　　4. 由比較分析結果確定防垢成效；之此系列技術。
　　進言之，本技術之實務與解說參見超連結；又，M&V節能量測驗析軟體為其進階的應用實務技術，可提供快速且正確的防垢成效檢驗結果。

【本文】

本文為92年本公司申請經濟部SBIR研發補助計畫，委託工研院專案時，本公司撰寫期間請工研院提供表二資料，由本公司撰寫完成。本文有極高的學理依據，具備相當的實際應用價值。

一、前言

大型冷凍空調系統目前沒有合適的氣冷式機種可以取代水冷式機種，隨著大樓之興建，空調總用水量佔民生用水的比重勢必節節上升，一旦缺水將造成停止運轉的嚴重後果。這問題個案可用儲水桶解決，費用也相當低廉。中小型（100 RT以下）雖然已有氣冷式機種開發出來，但其效率遠低於水冷式機種，依照下表比較氣冷式的EER值僅有2.2和水冷式的3.6相差63.6％〔（3.6－2.2）÷2.2×100％＝63.6％〕極為驚人。因此氣冷式機種的推廣遭遇極大的困難。冷凍空調必須導入節水節能科技已經不可避免。

本文討論冰水主機能源效率，故將水冷式和氣冷式冰機簡稱水冷機和氣冷機，以利閱讀。

二、能源局頒布水冷式和氣冷式冰機EER、COP值標準

表一為能源局頒布94年冰水主機能源效率標準的EER，氣冷式全機種為2.40 kcal/h-W和容積式水冷機分別為3.83、4.21、4.73 kcal/h-W，離心式水冷機分別為4.30、4.77、5.25 kcal/h-W。以氣冷機EER值為準，拿水冷機EER值最低之機種相比較，二者相差仍高達59.58％〔（3.83－ 2.40） ÷ 2.40 × 100％ ＝59.58％〕。其他機種相差更大，分別依序為相差75.42％、97.08％、79.17％、98.75％、118.75％，其中最大者為118.75％。可見水冷冰機幾乎為業界的選擇，已經無庸討論了。

關聯檔案：能源局空調系統冰水主機能源效率標準(文末“檔案下載”：附表一)

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表一　能源局頒布之空調系統冰水主機能源效率標準及EER、COP值比較

100 RT以上噸數幾乎都選用水冷冰機，無選用氣冷冰機的錯誤，但仍有少數例外的選用錯誤(違反技師法第15條之詳細紀錄須包含第16條製作之書表，可見該技師遺漏選用計算之苟且行為)。由於最近昂貴的日本進口VRV/VRF機種開發進口及推廣，有逐漸普及的趨勢，但相當多30 RT、50 RT的個案CP值(投資效益比值或投效比值)非常低，多數呈現負投資效益，是否這些少數空調技師不在意業主權益，或是不知道怎樣計算經濟效益(二者違反技師法第19條)等問題，甚至藉口個案的空調間使用參差問題(其實這是空調技師專業問題，而用這爛藉口表示空調技師沒有盡責、沒有做功課(違反技師法第15條之苟且行為)，以至於敗壞空調專業形象。這是業界必須正視的問題。筆者另專文以科學方式探討這類個案，請參見前方13系列。

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但業界對研發技術所需具備的系統性概念分析技能及科學訓練較為不足，以致於比較的基準僅列出部分項目時，或者對設備廠商甚至工程同業、技師同業「選擇性」提供資訊時，所需的高級判斷技能仍嫌不足，甚至自己研讀資料時亦免不掉犯選擇性吸收的人類通病，這些問題只能自己注意，避免被誤導或自我誤導。

三、水冷式和氣冷式冰機比較

A. 水冷式和氣冷式冰機學理比較

冷凍空調循環已經在莫里耳線圖(Mollier Diagram)上可以估算EER、COP值。依此估算EER、COP值的絕對性雖然準確性稍差，但相對性的EER、COP值卻是準確性提高而可信賴的，主因是利用已有的準確EER、COP值為基礎。這是一種實務技術，學校通常只教學理部分，應用技術不包含在內。準確EER、COP值通常為主機廠具能源局審核通過之測試站所提供資料，此值與理論值相除，可得到一“偏差係數”或稱 “修正係數”。這係數為該主機廠的生產製造精密度與精準度的衡量結果，可稱為品質指標。另一品管指標指的是同一機型不同批次生產的品質偏差程度或誤差範圍。為容易閱讀起見，本文只討論品管優良的品質一致性狀況，而不討論品質忽高忽低的非一致性狀況；莫里耳曲線的運用技術參見連結文。

1. 比較的技術

應用技術意即實務技術，通常需要較深奧的方法學(methodology)，也與智慧有關。歷史上知名的哲學家對方法學都有較深的歷練，如：蘇格拉底、柏拉圖、亞里斯多德之流等奠定西方哲學的基礎。而聖經講論智慧，但都是上帝直接掀開奧秘，稱之為“啟示”。至今21世紀許多技術都想要冠上 “IT智慧科技”，似乎都隱含和智慧有關聯，但實際上以深度、廣度、深奧度與聖經講論的智慧，卻連千萬分之一都達不到。本文引用方法學也僅討論實務上的應用技術而已。用簡顯易懂的話來說，比較的技術就是比較的方法。以實例解說如下。

同一主機廠的水冷機、氣冷機都採用相同冷媒，二者在莫里耳線圖的冷凍循環上唯一的差異為冷凝溫度的不同，導致EER、COP值的變化關係。這就是比較的關鍵技術點。或者，以原則性來講，科學的比較，就是要比較的點相異(稱為變數)，其他點都相同的前提之下，探討自變數x和因變數y的關係。本案例就是冷凝溫度x和EER值y的關係。

2. 比較的基準

依照CNS國家標準的氣冷式冰機氣溫DB(乾球溫度)35℃，水冷式冰機冷卻水進水溫30℃的條件為基準，這是實務的選擇技術。主要理由是CNS為國家標準，廣為大家接受。本款節先確定CNS基準的關係，冷凝器效應、氣候及熱島效應的修正技術在最後才來探討。

前述莫里耳線圖的冷凝溫度受CNS水冷機和氣冷機基準條件影響，主機廠選用的冷凝器的熱傳條件(即水或空氣側的熱對流係數)亦影響冷凝溫度。通常100 RT的冷凝溫度如表二分別為水冷機40℃和氣冷機50℃，相差10℃。這差異可由冷媒的莫里耳線圖估算EER、COP值約相差32~37%。這是冷凍空調原理基礎課程就已經學會的。

B.水冷式和氣冷式冰機實體比較　　　　　　　　　大綱　TOP　BOTTOM

下表列出50 RT水冷機和氣冷機之效率比較。依照CNS國家標準的氣溫DB(乾球溫度)35℃，冷卻水進出水溫30～35℃的條件為比較基準，採同樣基準都包含冷卻側的電力，此時總消耗電力為46.85 kW（水冷式）和59.60 kW（氣冷式），約為1：1.27。對於經常處於尖峰電力負載期間運轉的空調設備而言，這種用電的差異（59.60－46.85＝12.75 kW），如果長期運轉下來，以平均負載70％及1 kWh＝3元來算，12.75╳70％╳24╳360＝77,112 kWh/年＝231,336元/年，也就是說，不到二年的電費差異就可以再買一台冰機了（350,000 NT$ ÷231,336元/年＝1.51年）。而氣冷機一年電費為1,081,382元/年，水冷機則只需850,046元/年。101年油電雙漲後電費平均漲價29％，1 kWh＝3.9元，重新計算前述電費，分別是氣冷機一年電費為1,405,797元/年，水冷機則只需1,105,060元/年，電費差異由231,336元/年擴大為300,737元/年。茲整理如表二所示。

在如今之「微利時代」，工程業者如何一方面協助投資者之業主省錢，且在另一方面提昇自己的競爭力，以創造商機，應當列為必修課程。否則，一旦推薦錯誤的機型，業主當時也難以察知，然而二、三年之後市面上資訊逐漸流通，業主才發現自己吃了悶虧，那時他心裡難以消受，認為承包商以「內行欺負外行」，他的朋友往往也是另一個業主，而朋友之間的閒聊，常常是工程業者在自己已經忘記的案件所致的因果關係，而在另一個招標案件中箭落馬，星星之火的燎原，實在不可不慎。

　表二　50 RT水冷式和氣冷式冰機的耗能及投資比較　　大綱　TOP　BOTTOM

註：1. 上表為92年蒐集之價格資料，冰機為101年10月修正價格。近年材料及石油大幅漲價，請按表列入現況修正即可。由於價格屬於經常性變動項目，無法隨時更新，但本表的價值/價格比較技術對業界仍有極佳利用價值。

2. 上表比較base：依照CNS氣冷式冰機氣溫 DB(乾球溫度) 35℃，水冷式冰機冷卻水進出水溫30、35℃，此時50 RT冰機之效率（水冷vs氣冷冰機之冰水側耗電相同，故不予計算）。

3. 感謝工研院能環所研究員劉中哲92年合作經濟部SBIR研究計畫時，提供上表水冷式冰機與氣冷式冰機技術資料。

C.實際狀況調整

1. 缺水問題的克服

如果加上佔地面積的考慮，氣冷冰機需避開太陽直接照射到冷凝器，以免實際運轉效率低於上述CNS的條件，種種不利的條件，使得水冷冰機只要克服缺水問題，仍然擁有絕對市場優勢。

以台灣最近遇到最嚴重百年難得一見的91年缺水季節，負載尚未達高峰的春季（估計白天負載為70％，全天為60％）連續57天所實施第三階段限水措施「供五停一」，50RT的冰機一天開機10小時的用水量在3噸以下，預備一個費用低廉的不銹鋼水塔，也是一個可行的選擇。亦即50RT水冷機的初設成本加上3噸的不銹鋼水塔合計共為NT＄400,000，已經完全可以應付台灣最嚴重的缺水狀況了。

白天用水量為150 gpm*1％* 60 min*10 hr*70%=630 gallons=2.384 M³/天

全天用水量為150 gpm*1％* 60 min*24 hr*60%=1,296 gallons=4.905 M³/天

換句話說，50RT冰機的案例選用氣冷式及水冷式初設成本為NT$450,000與NT＄400,000之比，每年氣冷機尚須多付電費約NT％240,000。

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註：上表為93年蒐集之價格資料。近年材料及石油大幅漲價，請按表列入現況修正即可。由於價格屬於經常性變動項目，無法隨時更新，但本表的價值/價格比較技術對業界仍有極佳利用價值。讀者只需套入excel試算表很容易依據市場行情計算出結果來。

2. 冷凝器效應的修正

由於水冷機、氣冷機都為高價商品，買方有較大採購籌碼可以要求選用相對金額占比較小之高效率冷凝器，特別實際運轉年限常達20年以上，其相對CP值不只較高，且高出許多。水冷機冷凝溫度由表二的40℃若降為36℃，EER、COP值就提高12~14%。以實際空調使用夏季時數最多，而網路可查到台電電價表，其夏季費率極高，個案再套入excel試算表很容易計算出結果來。

3.氣候及熱島效應的修正

表二係依照CNS國家標準的氣溫DB(乾球溫度)35℃，冷卻水進出水溫30～35℃為比較基準，但台灣實際氣候七八月經常高溫超過35℃，甚至達38.6℃。而這種日子因地球熱量平衡及緩衝，其冷卻水紀錄幾乎都仍在30℃以下，水冷機EER、COP值可以不需修正。但氣冷機EER、COP值就必須向下修正10~12%，以符合實際氣候情形。

熱島效應為都市特性以及大樓位置。以台北市、新北市為例，盆地地形使得夏季常呈現滯留風，無法將都市熱氣及汽機車廢熱等排出。這是都市熱島特性。大樓位置如在凹陷位置，空氣難以流通，熱氣也難以排出，特別是社區中庭或天井位置的冷氣機排熱。這些案例又必須視個案

氣冷機的冷凝器通常又有西曬問題。這就是中午過後太陽逐漸偏西直接照射冷凝器表面。這時段的冷媒冷凝溫度又向上飆升，也造成冷氣能力嚴重下降。務必避開西曬問題，無法避開時，只好將能力下降問題列入考慮，此時採用水冷機是最佳選擇。

專案大樓的區位常常已經選定無法更動，氣冷機還有許多盲點及極難甚至無法克服的缺點，本文不再探究。

關聯檔案：能源局空調系統冰水主機能源效率標準(文末“檔案下載”：附表一)

四、結論

觀諸空調業30年來60 RT以上的系統幾乎都採用水冷機，而不採用氣冷機，就是這道理。然而，近年有1、2個極少案例(100或200 RT)因變頻機的引進，以為變頻氣冷機比較變頻水冷機省電，或比高效率螺旋機省電，這是空調技師錯誤且違反技師法第19條的損害業主權益設計。該案例倘若比照本文將全年高低負載納入計算(依照技師法第16條「所製作之圖樣及書表」)，仍然會因為氣冷機運轉總電力差異高出水冷機27.21 %這項(參見表二第11項)的高門檻極難跨越，而仍須回歸水冷機的設計安裝。總之，空調業是專業產業必須充分考慮與計算利弊得失，特別在節能減碳的年代，碳費與碳稅爭議10多年的年代，碳排放在二方案都必須徵收，業主/使用者的利益與福祉之倚賴與委託，空調專業提供技術服務必須符合法律權責對業主權益的規定。

在能源日益缺乏導致電費高漲的年代，特別營業利潤低落，水冷機和氣冷機相比，EER、COP值高出具備無可抗拒的魅力。空調業界未來對EER、COP技術及計算應更為重視，才有足夠競爭力，開創生存空間。

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