化學水處理系統操作維護手冊
腐蝕相關檔案:1. 腐蝕測試.SOP 2. 腐蝕試片 3. 腐蝕照片
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、水處理系統適用範圍
A.本手冊屬綱要指導 B.本系統操作維護環境因素 C.水污染估算
D.水處理化學基本的基本技術概念 E. 廠商專業及操作員技術資格
二、冷卻水處理操作方式說明
A.初始操作 B.日常操作模式 C.冰水處理操作 D.鹵水處理操作
三、水處理設備建議維護方式
四、水處理成果檢驗
A.監控系統節能資料庫 B. 自行建立節能資料庫
【內容】 在假貨充斥空調水處理業中,新湧就是信用,專業 TOP BOTTOM
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,充斥在空調水處理工項中,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。
【緣起】
CWTS.操作維護手冊.提交公會版為101年1月提交空調工程公會高理事長劉銘之版本,後來因為工程公會年會及改選諸事繁忙,高理事長表示來不及列入當時擬出版之「空調工程操作維護手冊」。後來我也因忙碌而束之高閣。本版本為100年底前高理事長因公會擬出版該手冊而盛情邀請,特別是公會中有識之士屢因水處理設備品質良莠不齊,及廠商技術水準不一,造成公會會員極大困擾,也導致空調工程品質遭受質疑。本人因此利用公餘時間整理資料撰寫而成,切實也耗費不少心力及時間。
註1:CWTS:Cooling Water Treatment System冷卻水處理系統。
註2:依據EER訪測.經濟部、綠基會實測化學水處理系統成效不彰。本文僅受託撰寫操作維護部分,該部分為工程承包商責任,不涉及該系統之設計及採用責任。本文前方水處理成效檢驗系列及成效驗析實務系列就是符合法令CNS 12575的檢驗水處理成效關鍵EER技術。
9月底(102年)重新發現此文件。由於此文件對提升及確保空調工程品質,特別是維持運轉性能及效率在一定的品質及其可靠度有極大助益。特別公開在網站上,以饗有心求品質提升之空調工程業界先進,並冀求空調產業競爭之秩序及其建立與維護。
一、水處理系統適用範圍
本系統適用於自來水為補充水的冷卻水系統,採用化學工法者導電度最高可達1,000μS/cm,適合高雄以外地區使用。高雄市區自來水水質十年來雖有改善,但僅限有選票的民生用水,冷卻水屬工業用水,補充之自來水導電度仍偏高,冷卻水處理藥劑配方需另行調配製造,但操作方法與本手冊大同小異,僅需做小幅度修改;此部分由個案廠商提供。採用物理工法者可達2,000μS/cm。
本手冊為公會版,不做太仔細說明,以避免冗長。故,嚴重缺水限水時期,導電度須達3,000或4,000μS/cm狀況,不在本手冊範圍;補充水為中水或其他回收水時,亦需另行評估及修改藥劑配方或工法。本會會員可另參考水處理專業書籍及空調技師公會「空調系統設計手冊」,以提供優質服務。另,本手冊僅提供操作維護相關技術,水處理系統製造安裝是否能防治結垢、腐蝕、藻菌問題亦不屬本手冊範圍。
本手冊除非特別提及自來水、中水、冰水、鹵水等,否則文中水質、水量一詞均指冷卻水水質、水量。同樣,水系統指冷卻水系統。本系統一詞則依上下文含意,指冷卻水系統或冷卻水處理系統。
註:1. 中水或其他回收水含有與自來水不同之雜質,對水系統構成不同之故障威脅,須選用適當配方或工法。
2. 嚴重缺水的高雄地區,需提高冷卻水導電度及污染條件,須選用適當配方或工法。本系統配方及劑量須做修改。
A. 本手冊屬綱要指導 大綱 TOP BOTTOM
本手冊編纂為綱要性質,非針對個案,而是提供架構性、大綱性指導,本會會員應依照本綱要指導手冊,來要求個案水處理廠商,就可以提供正確的技術服務,確保保固期間水處理功能發揮,達到品質功效要求。
個案操作手冊須製作一份完整版本移交操作者,此手冊須包含技術作用原理、及應用關鍵指標、劑量計算式作為基本內容,另包含操作適用水質條件之程序及步驟,並操作與原理的關聯性控制需做適當陳述,避免操作者霧裡看花的模糊。特別是非化工廠類業主,他們更需要倚賴廠商的專業協助來建立水處理技能,個案操作手冊須具備這項功能。
水處理公會說明該會會員提供合約專案之物理及化學工法相關專業原理、技術指標、劑量計算式…等,均為內含的制式服務項目,不另收費。本會會員勿予放棄,可充分利用及整合,藉以提升對業主的服務品質及本業形象。
水處理工法眾多,品質良莠不齊,若合約要求已有設計指定,此部分良窳由設計者負責,本手冊不予以評論。因此,本手冊亦不提供各種藥劑名稱、物理工法名稱,以及特定作用原理,此部分均屬個案手冊須製作內容。
B. 本系統操作維護環境因素
空調冷卻水系統運作及汙染後之結垢、腐蝕、藻菌,大大需要倚賴水處理加以改善,才能令主機效率EER、COP及性能的下降幅度大量減低。否則,電費增加金額極為驚人。水處理必須對症下藥,才能改善結垢、腐蝕、藻菌之汙染達有效程度。因此須先瞭解水量在不同負載下的變化,以及豐枯水期的水質改變,才能估算藥劑逐時需求量,調整加藥泵旋鈕。但因劑量與冷卻水水質變化無法達到完全同步,檢測水質殘留濃度,估算累計誤差,再加以調整回到合理範圍,縮小濃度誤差,避免處理濃度偏離合理範圍,導致腐蝕銅管的二次傷害,這便是專業技術存在的價值。
若是加藥系統委外給專業廠商技術服務,協助操作者克服技術難度,管理者必須訂定合理採購規範,保障業主自身利益。茲分析水系統運作及其污染估算如下:
B.1. 水系統運作的水量變化
冷卻水系統藉助蒸發散熱,也因蒸發後水量減少必須加以補充,維持一定體積才能順利運轉。補充水帶入雜質,經過蒸發就造成濃縮現象。其中碳酸鈣因溶解度最低,成為水垢的主要成分。其他如:鎂、鐵、矽土,甚至空氣中灰塵、沙塵、微生物膜等,亦常混雜出現在水垢中。
冷卻水系統運作中相關水量的關係式如下:
B = E / (n-1),M = nE / (n-1)
其中n為濃縮倍數,由水處理工法之能力處理決定。E、M、B分別為冷卻水系統當時的蒸發量、補充量、排放量。
B.2. 不同負載下的水量變化
而不同負載下的水量變化,其量均隨空調主機負載改變,其間有下列關係式存在,其他以此類推。
定義 E100、M100、B100:100%負載下的蒸發量、補充量、排放量
E80、 M80、 B80:80%負載下的蒸發量、補充量、排放量
E60、 M60、 B60:60%負載下的蒸發量、補充量、排放量
則
E80=0.8*E100 M80=0.8*M100 B80=0.8*B100
> E60=0.6*E100 M60=0.6*M100 B60=0.6*B100
B.3. 原水對水質的影響
補充水有時稱為原水,通常採用自來水來補充。但隨著缺水問題益形嚴重,經濟部鼓勵回收水、雨水的使用,個案必須隨之修改。
自來水通常含有鈣、鎂等陽離子及碳酸根、硫酸根、矽酸根等陰離子,這些都與結垢成分有關。自來水另含有微量鐵離子、亞鐵離子,它濃縮後若達到門檻值,將干擾處理藥劑的反應及作用成效。
B.4. 排放對水質的影響
排放通常採用導電度計設定上下限值來操作控制,實際排放為間歇式的動作,亦即導電度達上限值時閥開啟排放,補充量快速增加;導電度達下限值時排放閥關閉停止排放,補充量迅速減少。
排放可控制水質導電度在一定範圍,當然其中雜質成分(如硬度、鹼度等)也隨之降低。導電度高達1,000 μS/cm時通常水質易有嚴重結垢傾向,若水處理不當時,會有結垢反應發生。導電度若降低至300 μS/cm以下時,飽和指數約在0.5以下,實務上只有輕微結垢及腐蝕。但用水量將大幅度攀升,在水資源缺乏的台灣,此方案並不可行。
B.5. 綜合影響後的水質
不同負載及排放下綜合影響後的水質變化趨勢以上圖曲線表示。物理或化學工法均須克服水質成分所導致的結垢、腐蝕、藻菌等問題首先須計算水的汙染,才好對症下藥。
C. 水污染估算
在冷卻水系統,最通常之水垢就是碳酸鈣。碳酸鈣之飽和溶液有以下之關係:
〔Ca2+〕〔CO32-〕=Ksp......(1)
Ksp:溶解度積常數constant of solubility product
因此,碳酸鈣之溶解度為一常數,在飽和狀態下水中之鈣離子及碳酸根離子成反比例。
C.1. 水污染指標 大綱 TOP BOTTOM
為了便利業主與廠商對專業認知一致的社會共通要求,科學家經常開發指標類名詞。飽和指數、穩定指數用來指出水質的結垢、腐蝕傾向,一般冷卻水都處於結垢側。水質結垢的化學反應如下:
結垢反應式
Ca+2+2HCO3-→CaCO3+CO2+H2O
結垢預測
pHs=pCa+pM-Alk+C
其中,pHs為該水質對應之飽和pH值,pCa之Ca指鈣硬度,M-Alk指M鹼度,C為總溶解固體對應的常數值。pH為該水質實測值。pH>pHs時該水質處於結垢側,有結垢傾向。pH<pHs,稱為腐蝕側,有腐蝕傾向。因此1936年Langelier
Langelier飽和指數LSI
LSI=pH-pHs
Ryznar穩定指數RSI
RSI=2.pHs-pH
表一 蘭吉利飽和指數表用以預測水之特性
蘭吉利飽和指數 |
水之傾向 |
+2.0 |
嚴重結垢,在實用目的上不腐蝕 |
+0.5 |
輕微的腐蝕及結垢 |
0.0 |
平衡,但可能有麻點似的腐蝕 |
-0.5 |
輕微腐蝕,但不結垢 |
-2.0 |
嚴重腐蝕 |
表二 雷茲納穩定指數表用以預測水之特性
雷茲納穩定指數 |
水之傾向 |
4.0-5.0 |
重結垢 |
5.0-6.0 |
輕結垢 |
6.0-7.0 |
微結垢或腐蝕 |
7.0-7.5 |
明顯腐蝕 |
7.5-9.0 |
嚴重腐蝕 |
9.0以上 |
不可容忍的腐蝕 |
C.2. 水處理工法的處理能力
化學工法的處理能力:一般專業級廠商的化工技術可達LSI值1.7(導電度約1,000μS/cm),新技術工法可達2.5(導電度約2,000μ S/cm)。
物理工法的處理能力卻可達3.5~5(導電度約4,000~6,000μS/cm)。
由於廠商處理結果必須長達一年才能看出,也無法由水質檢測立即得知處理成效,然而30年來經濟部二次實測已經顯示運轉EER、COP證實化學工法積垢嚴重一事;業主主辦員及專案空調技師、工程公司最好先查證廠商多年實績及各類實績品質等級,並建立合格名單,以減少冒充者蒙混機會,避免處理品質及技術低劣的水處理偷工減料,採購差價7~9倍次級品陋習,損害業主權益達造價的167%,所造成業主索賠事件,及傷害空調界的形象及會員自身利益。空調技師及工程公司亦可利用經濟部對水處理廠商的節能登錄認證,檢查廠商的專業證照。
C.3. 冰水處理污染 大綱 TOP BOTTOM
水通過的管路若腐蝕將造成極大的設備障礙。一般而言,冷凍空調冰水系統使用自來水時,鋼材的腐蝕較為嚴重,銅材較能抗腐蝕。冰水由於水中溶氧形成的反應如下。
鐵的電化學腐蝕見下圖 |
陽極的Fe+2陰極與陰極的OH-進一步反應形成Fe2O3(α態)的銹蝕物。
Fe+2+2OH—→Fe(OH)2→Fe(OH)3
2Fe(OH)3→Fe2O3(α態)+3H2O
α態Fe2O3就是俗稱「鐵銹」的化學表示式。由於其結構較為鬆散,容易引發下一波Fe0的腐蝕反應。
C.3.a.密閉防蝕劑
幸運的是:冰水系統的密閉性使得腐蝕性的最高值非常固定,且在防蝕劑有效範圍,冰水防蝕劑功能可以發揮。
C.3.b.物理防蝕功能
物理處理亦能發揮功能,其防蝕效果高出藥劑二倍以上。其原理分析如下:
物理處理造成低氧(oxygen-poor)環境下
Fe→Fe3O4→FeO‧Fe2O3(γ-Fe2O3)
γ態Fe2O3的化學表示式為FeO‧Fe2O3或Fe3O4。由於其結構緻密,FeO與Fe2O3交錯填補分子間的空隙,本身又接近氧化最終狀態,反而成為下一波Fe0腐蝕反應的保護膜。
水中經磁場後仍有殘留磁能(稱為水的記憶”memory),管路表面轉化成的Fe3O4之薄膜,在磁場環境下成為穩定性極高的分子結構,是極優良的抗腐蝕之保護膜。
C.4. 鹵水處理污染 大綱 TOP BOTTOM
鹵水為了防止凍結,添加了25~30%的乙二醇。經過一段時間運轉的熱漲冷縮,被空氣氧化變成乙二酸,有高度的腐蝕性。
C.4.a.鹵水防蝕劑
鹵水防蝕劑與冰水防蝕劑相同,但因鹵水中的乙二酸與冰水相比,其腐蝕性高出數十倍,且其濃度隨時間呈現逐漸增加趨勢,這多重因素的動態交織,使得水處理廠商難以掌握實際污染值,專業技術相比之下未能發揮。化學處理在移交初期,因為乙二醇氧化變成乙二酸的濃度尚低,腐蝕力尚屬低弱,腐蝕似乎可以控制;事實上,乙二酸的濃度一旦高於門檻值,腐蝕力破壞防蝕劑的保護皮膜,防蝕效果降低。其次,防蝕劑濃度達一定值之後,其防蝕效果呈現邊際遞減效應,且有一飽和濃度值(亦即高於飽和濃度值之後,防蝕效果都相同,此稱為飽和)。再加上防蝕劑濃度不斷因反應而降低,腐蝕驅動力多重加減的綜合效應增加,使得防蝕劑處理後鹵水仍有腐蝕現象,藥劑效果有限,未臻理想。
C.4.b.鹵水物理防蝕功能
但物理處理使得水中帶有磁性,誘導管路生成四氧化三鐵Fe3O4的保護皮膜,且提高其抗蝕的堅韌度。此保護膜連海水環境下亦有相當抗蝕效果,乙二酸的侵蝕力與海水相比,顯得相當薄弱,因此良好的物理處理是非常理想的長期防蝕效果。
D. 水處理化學基本的基本技術概念 大綱 TOP BOTTOM
化學技術要求劑量必須與污染量同一反應比例莫耳數(稱為「計量化學」要求),如:
此即是反應物A與B以a莫耳與b莫耳的比例形成c莫耳的生成物C。
若實際上A的數量多於a莫耳而為2a莫耳,則將有2a-a=a莫耳的多餘量。反之,則不足。多餘或不足,都會導致一定的影響(i.e.多餘量仍會反應)。
● 負載高於劑量,處理不足,則鈣鎂離子還多餘,仍然結垢。
● 劑量高於負載,處理藥劑超過,則螯合性藥劑多餘,侵蝕銅管。
這就是「計量化學」要求的重要性。意即精確處理的困難度極高,這也是化學工法的可靠度差,已經由經濟部二次實測顯明EER、COP快速下降的主因。
D.1. 製造、操作技術需求及化驗頻率
本操作手冊的前提是水處理設備符合防垢、防蝕、殺藻菌的品質功能要求。必須注意:製造安裝的水處理系統品質功能若不佳,操作技術是不可能將先天性缺失修正,此情況採行補強水處理系統、提升品質功能是較合理的選擇。
水處理設備符合品質功能要求時,操作技術需求為化工及空調技術,才能發揮功能,達成品質要求。
水質化驗項目:導電度、pH值、全硬度、鈣硬度、鎂硬度、矽土、M鹼度、P鹼度、全鐵、氯化物、有機磷酸鹽共11項。其中,有機磷酸鹽為普遍採用,係檢視主成分劑量之處理正確否的項目,一般規範為2~4 ppm。濃度太低則處理不足,太高則有機磷酸鹽的螯合官能基,將損傷冷凝器銅管,宜非常謹慎。
操作時依據每日空調負載及天氣預報,估算次日負載及對應劑量(稱為「負載劑量」)。再依據下項水質作加減量,設定次日劑量刻度(稱為「處理劑量」)。
D.2. 化學及物理劑量調整方法 大綱 TOP BOTTOM
化工廠有自己聘任的化工工程師,可以每日化驗水中濃度,追蹤劑量是否正確。殘餘濃度太低,則必須將不足量一次補足(不足濃度*冷卻水體積)。太高則無法將多餘藥劑成分除去,必須避免。萬一有機磷酸鹽濃度高於5或6 ppm,不得已只有利用停機快速大量換水(例如:排出1/3水量,更換為新自來水,立即可由6 ppm降至4 ppm)。若無法停機,則必須依照當時現狀,模擬估算停止加藥時間,並同時最大可能的換水速度。這些都是極複雜的程序。因此,無論如何,操作時不可有殘餘濃度太高的情事發生。非化工廠並無自己聘任的化工工程師,無法每日化驗水中濃度,來追蹤劑量是否正確。可以尋求替代方案,由委外的專業廠商化驗水中濃度,追蹤劑量是否正確。化驗頻率只得延長為每週或每月一次,視空調系統大小及誤差累積積垢造成電費增加的損失,而決定合理的頻率平衡點。
理論上10,000~20,000 RT以上空調系統倘若具備化工工程師為時注意水質及加藥操作控制,可延長為每週二次,5,000~9,500 RT為每週一次,1,000~4,500 RT為每二週一次,1,000 RT以下為每月一次。實務上卻經過經濟部二次實測,嚴重積垢非常普遍,這顯示加藥操作控制仍未臻理想。
必須注意:每月才一次檢測分析報告等於劑量不足狀況累積一個月的誤差,必須等待一個月過後才能獲得調整,期間因處理不足之誤差已經造成結垢現象,這現象屬於不可逆的化學反應。第二~十二個月都相類似,也就是說:結垢厚度一直累積,主機效率EER、COP每個月都下降。連世界級的美商專業廠商都避免不了。要改善此現象,須增加技術服務頻率及經費,縮小累積誤差,減低結垢速度及厚度累積。
物理處理量若先天不足,則完全無法調整及補足。這情況必須絕對避免。
這是化學及物理處理需倚賴化工專業技術之關鍵處。
D.3. 水質檢驗報告比對及主機COP趨勢曲線 大綱 TOP BOTTOM
化工廠每月可與水處理廠商的水質檢驗報告比對,以便更深入瞭解水處理逐月成效。非化工廠則可利用主機運轉EER、COP資料,建立逐月的變化趨勢曲線。詳見第14~16頁四.A.及四.B.節。
E. 本系統廠商專業及操作員技術資格
E.1. 化工及空調操作技術員
本系統欲發揮最大功能效益,操作員須有大學化工及空調等科系畢業,並接受專業水處理及空調訓練課程,能每日化驗補充水及冷卻水水質1~3次,再判讀結果,分析當天水處理成效,調整次日劑量。亦即水中藥劑濃度高於控制範圍則減量,低於控制範圍則加量。簡言之,先計算負載劑量,再做加減量,才是處理劑量。
負載劑量、處理劑量說明參見第8頁D.1.目。
操作員仍須定期檢驗空調主機效率,比對水處理成效,因此須具備由莫里耳曲線計算EER、COP的技能。比對及計算法參見第14~16頁四.A.及B.節。
E.2. 非化工及空調操作技術員
非化工及空調技術員無法自行從事前節化驗、判讀水質、調整劑量,只有完全倚賴水處理廠商的藥劑、設備控制以及每月的技術服務。在二次技術服務期間有4~5週專家服務的空窗期情況下,又因每個月及每天的空調負載呈不規則性變化,操作者對水質完全無法掌控,只能任憑裝設的系統運作,故廠商的水處理系統工程品質及保固期間技術服務須能克服相關困難,而達合約要求。
E.3. 委外技術服務模式 大綱 TOP BOTTOM
若是操作員不具備化工及空調技術,採行化學處理的業主,不需過度勉強獨力承擔全部操作技術責任的模式,亦可採用將專業技術部分交給廠商來分擔責任的委外技術服務模式,協助操作者克服技術難度,操作員責任僅限於簡易的開關機及抄表記錄運轉狀況,此時管理者必須訂定合理採購規範,保障業主自身利益。
現行認證技術服務機構的政府機關只有經濟部工業局,水質檢測認證機關則有工業局及環保署等。
空調工程若設計採用此種模式,必須規範委外廠商技術服務之專業技能要求。否則,前述化學劑量操作與水質變化的誤差之累積將無法縮小,反而擴大。承商必須慎選水處理廠商,才能轉嫁由專業廠商承接技術服務責任,達到防垢、防蝕、殺藻菌的責任。
E.4. 廠商專業技術資格 大綱 TOP BOTTOM
依水處理工程業管理規則第7條規定,廠商技術員須具化工、環工相關科系畢業者,並其技術負責人須具有本系統足夠之專業訓練及五年以上經驗者。受有公信力單位認證登錄者更佳。當然非專業水處理廠商就不遵照技術規定,這就是30年來採購低價的次級品而偷工減料、損害業主權益的主因。專業廠商須能負指導及監督操作本系統功能發揮的責任,以達法定要求及個案品質。化學及物理工法都須倚賴專業廠商在遇上缺水限水期間,導電度須提高為2,000或3,000μS/cm時,本系統的擴充性(亦即配方修改及製造新藥劑)。否則,因為專業技能不足,業主被迫更換廠商,結垢、腐蝕傷害已經造成。
公信力單位:本系統指國科會、經濟部技術處、能源局、工業局或工研院、綠基會、台灣建築中心、大學化工系空調系…等水處理、空調及建物節能專業機構,本章技能通過其認證登錄之技術服務機構有同等效力。
二、冷卻水處理操作方式說明 大綱 TOP BOTTOM
A. 初始操作
操作員由工程公司移交或調職交接時,須依據交貨廠商提送核定的施工計畫書或前任操作員記錄,重新計算或核對實際運轉在100%、80%、60%空調負載下的水質變化的劑量添加計算式,以及加藥控制系統的配合模式,或物理處理系統的操作模式,並實際操作,以確認日常操作相關數據及操作模式。
B. 日常操作模式
1. 於每天上班之前,即空調主機系統運轉時,應將水處理系統打開運轉。旋鈕轉至「近控」位置,使其運轉,至下班時將系統關閉,旋鈕轉至「停止」位置。若與中控室連線,則轉至「遠控」位置,由中控室操作啟停動作。
2. 開關旋鈕之位置,在控制箱上明顯的位置所標示,即為開關旋鈕之所在。
3. 本系統通常設計為自動控制模式,化學及物理水處理系統開啟後,加藥泵、物理處理設備及附屬控制系統、導電度排放…等相關元件隨之啟動,無需另外操作。除了上下班的啟停以外,不需另外操作。遇到異常時,須聯絡水處理廠商。
4. 監督化學處理廠商水質檢測及分析報告,並與冷卻水可接受的控制值比較。特別劑量濃度及冷卻水水質均須分別控制在各項目的合理範圍。故每日或每週、每月需修正正確劑量。物理處理僅需導電度控制在設計範圍即可。
5. 但化學劑量倚賴專業水質檢測、判讀及空調負載估算,必需每日或每月調整。物理處理機則須將水質處理達平衡不結垢狀態,因此不需另做調整。
6. 水處理廠商試車時須調整加藥劑量,並標示於加藥系統上,於教育訓練時提供,業主請勿自行更改劑量,以免影響處理成果。等熟練後自行修正最佳劑量。
7. 成果檢驗:參見第14~16頁之操作抄表或資料庫做計算比對工作。
8. 更換新廠商時,須檢查其專業證照,以確保自身權益。
水質項目 |
冷卻水控制值 |
備 註 |
|||
化學處理 |
物理處理 |
|
|||
1. pH值(25℃) |
6.0~8.8 |
6.0~9.0 |
筆型儀器 |
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2. 導電度(μS/cm at 25℃) |
1,000以下 |
2,000以下 |
筆型儀器 |
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3. 全硬度(ppm as CaCO3) |
600以下 |
800以下 |
試藥 |
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4. 鈣硬度(ppm as CaCO3) |
500以下 |
800以下 |
試藥 |
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5. 鎂硬度(ppm as CaCO3) |
500以下 |
500以下 |
計算 |
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6. M鹼度(ppm as CaCO3) |
600以下 |
800以下 |
試藥 |
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7. P 鹼度(ppm as CaCO3) |
200以下 |
200以下 |
試藥 |
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8. 矽土(ppm SiO2) |
150以下 |
150以下 |
試藥 |
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9. 全鐵(ppm Fe) |
1.0以下 |
1.0以下 |
試藥 |
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10. 氯化物(ppm Cl-) |
80以下 |
200以下 |
試藥 |
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11. 有機磷酸鹽(ppm PO4-3) |
2~4 |
不需要 |
試藥 |
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註:1. 物理及化學處理系統包含導電度控制,可監控達1~10上述要求。 2. 化學處理需留意藥劑殘留之有效濃度在合理範圍。有機磷酸鹽過高將侵蝕銅管,過低則處理量不足。 3. 惟,使用者仍不宜「過度」倚賴—完全不管,仍應每日依照下頁「日常運轉記錄表」檢視是否有特殊狀況發生(例如:不明原因被人關機、遺忘重新開機…等)。 |
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設備名稱:水處理系統 註:本表由操作員自行影印填寫
日期 |
時間 |
運轉燈 |
導電度 |
簽名及備註 |
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: |
□亮 □否 |
μS/cm |
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/ / |
: |
□亮 □否 |
μS/cm |
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/ / |
: |
□亮 □否 |
μS/cm |
|
/ / |
: |
□亮 □否 |
μS/cm |
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C. 冰水處理操作
1. 冰水處理只需於移交開始使用空調時添加足量即可。然後於維修泵浦等排放水動作時估算冰水流失量添加1,000 ppm(0.1%)補充。
2. 依照廠商提供主劑成分濃度,通常維持50~100 ppm。
3. 物理處理:僅需持續在主機運轉時,持續讓冰水流經處理器即可。操作時需注意維持一定的壓差(即「設計流量」)。
D. 鹵水處理操作 大綱 TOP BOTTOM
1. 鹵水處理劑量高達6,000 ppm(0.6%)添加,且補充濃度須隨乙二醇反應為乙二酸而增加。
2. 依照廠商提供主劑成分濃度,通常需維持300~600 ppm。
3. 物理處理:與冰水操作條件相同。
運轉操作注意事項
一、冷卻塔若有多台,夏天將同時運轉,非夏季可能只運轉1台。
二、非夏季長期不運轉的冷卻塔,請將塔內水盤排放,避免盤內水因停止加藥或物理處理,藻類滋生。但管路中之水不可排放,該水中仍殘留有防蝕防垢劑,亦需避免水排放後空氣進入加速腐蝕。另可在次年開機使用前一週排放更換新水。
三、水處理設備建議維護方式
業主需維護方式如下:
1. 化學處理須每一個月水質化驗一次。業主應編列預算與藥劑採購併案辦理。物理處理可不需化驗水質,但消耗品應編列預算採購。
a. 本項水質檢驗包括藥劑劑量的測定,須由合格之專業廠商測定(原廠或經濟部技術認證),根據測定值修正添加劑量。
b. 成果檢驗:空調主機效率計算及圖表,委外時須由合格之專業廠商製作(原廠或經濟部技術認證)。
c. 水處理廠商需通過經濟部、工研院之空調水處理及節能研發類技術審查之類的專業合格廠商。
2. 化學處理之防垢及殺菌藥劑:維護方式如下。
a. 使用藥劑可直接倒入PE加藥桶中。
b. 尚未使用藥劑可暫時先置放機房鄰近處。
3. pH、導電度之sensor清洗週期:每3~4個月清洗一次並校正。由水處理廠商負責技術服務。
4. 其餘無例行維護之需要,等到異常或損壞時維修或更換即可。
5. 其它項目業主應自行依照教育訓練和保養維護手冊辦理。業主若缺乏專業技術人員維護,亦可編列預算委託水處理廠商或是合格專業廠商代為維護。
設備名稱:水處理系統 註:本表由操作員自行影印填寫
酸洗日期 |
洗前導電度 |
洗及校正後導電度 |
簽名及備註 |
/ / |
μS/cm |
μS/cm |
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/ / |
μS/cm |
μS/cm |
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μS/cm |
μS/cm |
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/ / |
μS/cm |
μS/cm |
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/ / |
μS/cm |
μS/cm |
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四、水處理成果檢驗
由於主機COP在啟動運轉後,發生因積垢而快速下降,因腐蝕而故障、破管,因微生物進入空調密閉空間而影響健康…等,故水處理的防垢、防蝕、殺藻菌的最終目的是提升主機運轉COP值、延長主機、管路及設備的壽命,以及減少微生物危害。特別主機電費金額龐大,以及發電製造大量CO2,因此檢驗水處理成果應以主機運轉COP為主要項目。腐蝕率可用試片法,藻菌可用目視法或培養皿法來進行。 →腐蝕試片
本節以檢驗主機運轉EER、COP的方法來做說明。
A. 監控系統節能資料庫
A.1. 建立主機運轉COP之基準值曲線 大綱 TOP BOTTOM
若空調工程內含監控系統,可由其節能資料庫中的主機運轉資料(均為動態EER、COP),取出後由每台主機完成新安裝後或每年酸洗後第一週的穩態EER、COP來作為建立基準值,之後依需要繼續建立相同冷卻水入水溫、負載下的運轉值和EER、COP運轉值和基準值之比較技術(基準值曲線稱之為base line)。基準值、運轉值均須為穩態EER、COP。
此曲線亦可由主機廠商提供IPLV/NPLV條件穩態值建立之。
空調操作員須建立主機NPLV條件下冷卻水入水溫、負載之EER、COP基準值一覽表,表格如下:
COP基準值 |
25℃ |
26℃ |
27℃ |
28℃ |
29℃ |
30℃ |
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50% |
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60% |
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70% |
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80% |
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90% |
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每個溫度、負載的左欄寫入COP,右欄寫入與第一個月的比值。日期計算均以新安裝或每年酸洗後第一週為原點,因為當時積垢已經洗淨,COP恢復最佳狀態。前述表格每月製作一次。
A.2. 比對COP及異常管理 大綱 TOP BOTTOM
運轉後每月下載資料庫,取出每台主機該月最後3~5天的運轉資料,比對每月相同冷卻水入水溫、負載下的穩態EER、COP。然後依照前表填入對應欄位,並每月比較對應欄位的穩態EER、COP及其比值。遇異常狀況,操作員應向長官報告,並要求廠商自費改善。若廠商不改善或無力改善,則列入不往來名單並發文本會和水處理公會請求協助。
B. 自行建立節能資料庫 大綱 TOP BOTTOM
若空調工程不內含監控系統,操作員須自行建立節能資料庫或委外。方法如下:
B.1. 建立主機運轉EER、COP之基準值曲線
操作員須由運轉穩態時每2小時一筆抄表記錄的冷凝、蒸發的溫壓,再由壓焓圖之莫里耳曲線求出對應的焓值,並計算EER、COP。依前A.1.目建立每台主機第一週的EER、COP之基準值曲線,包含NPLV條件之EER、COP。第二年可視第一年運轉變化程度,訂定最佳抄表時間。
其中,COP=Q / W =(h1-h3) / (h2-h1)………………………未積垢
COP’=Q’/W’= (h1’-h3’)/ (h2’-h1’) ……………….…...積垢後
另,可利用空調主機出廠EER、COP報告或工程試車報告建立EER、COP基準值曲線(穩態)。惟,須注意此報告若為實際運轉值,則與壓焓圖之計算不能混在一起比較。
B.2. 計算比對及異常管理 大綱 TOP BOTTOM
惟,計算之EER、COP為理論值,並非實際值。在本B.2.目之相對比較的用途上,計算的比值具有相當的正確性,仍有運用價值。當然若有監控實測值,就不必使用此繁複的計算法。但,若無其他較佳方法可用,卻連此法都放棄不加以運用,就落入「完完全全」沒有成果檢驗的機制,導致業主對空調業服務的評價仍將停留在「節能績效『不清不楚』」的基礎。
由於EER、COP理論值為固定計算式,操作員可利用Excel程式計算,以減低大量筆數之工作負荷。
利用A.1.目的表格逐月計算並填入,以進行比對。遇異常狀況,操作員應向長官報告,並要求廠商自費改善。若廠商不改善或無力改善,則列入不往來名單並發文本會和水處理公會請求協助。異常狀況請依照合約為準。
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