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蒸汽壓縮循環冷凍系統的性能提升裝置開發與應用研究

為了解決r410a低壓壓力的問題，作者林謙育 這樣論述：

本研究以實驗方式為主，自行組裝的蒸發式冷卻器包覆於冷凍機組的壓縮機外殼中，透過蒸發冷卻來冷卻壓縮機外殼溫度，因而提升壓縮機效能，蒸發冷卻層使用吸溼速乾纖維(MTQDT)製成以提供良好的蒸發冷卻功效；R-404A冷媒GWP值為3922，數值遠超過歐盟F-Gas法規，透過本研究評估R-448A與R-449A冷媒用來替代R-404A之可行性。本研究實驗裝置使用市售商用冷凍機進行改裝，冷凍機組進行有無負載下拉測試與24小時加載長時間循環測試，於不同環境溫度與濕度(27°C/70%RH，30°C/70%RH，和35°C/75%RH)下量測其冷凍機之性能，分別探討有無蒸發冷卻對冷凍機之性能影響及冷媒換裝

R-448A與R-449A冷媒探討其性能，透過兩組冷媒找尋較佳之冷媒再進行蒸發冷卻研究比較與分析。研究結果顯示安裝蒸發式冷卻器能有效降低壓縮機外殼溫度Tcase和排出溫度Tdis並提升冷凍機組溫度Tf的下拉斜率SPD以及性能係數COP，而冷媒換裝有效降低消耗電功率及提升能源效率因數EF。下拉測試過程中，蒸發式冷卻器的Tcase、Tdis、Tf下拉斜率與性能係數的下拉斜率效果均隨著環境溫度(Ta)提高而有所強化，在有無負載下拉測試中，相較於對照組設定的Ta 35 °C原始機組，就24小時加載循環測試結果來看，相較於對照組Ta值35 °C原始機組，壓縮機運轉時間Rtr和具有蒸發式冷卻器冷凍機組的能

源效率因數EF差異比為−2.36%與1.54%。然而冷媒換裝R-448A與R-449A兩者消耗電功之率變動率超過10%以上，能源效率因數EF分別提升10%以上，冷媒換裝有顯著節能效益；本研究選擇較低GWP及系統測試較佳壓縮比之冷媒再進行蒸發冷卻實驗，R-448A冷媒在24小時有負載循環測試中，相較於Ta值35°C原始機組，有安裝蒸發式冷卻器時，Rtr和能量因數差異比各為−2.95%和2.46%，儘管此研究中，使用蒸發式冷卻器來冷卻壓縮機能些微提升能源效率因數EF，但卻大幅降低壓縮機的Tcase 與Tdis之溫度，R-448A冷媒減少破壞環境之替代冷媒，且在於不影響原冷凍機之性能情況下，有效提升

冷凍機之整體效能。

具節能器之兩段螺旋式高溫水對水熱泵機組之開發與性能最佳化控制

為了解決r410a低壓壓力的問題，作者賴進昌 這樣論述：

熱泵因具外部取熱之節能特性，近年來已於國內廣泛應用於能源局推動之節能績效保證專案，應用層面日趨廣泛。然而一般熱泵熱水機組以產製55oC熱水為主，因再往上增溫可能遭遇技術與效率急遽降低之問題，使得熱泵熱水機之侷限於住商部門，難以推動至高溫需求之工業等應用。因此，本論文針對高溫(冷凝溫度85oC)熱泵熱水機組之技術關鍵，對其兼具高溫操作與機組節能之優化，進行深入之研究，並設計一組原型機，詳細探討機組運轉性能。為克服熱泵熱水機組高溫應用與耗能之問題，本研究提出具節能器( economizer ) 之兩段螺旋式高溫水對水熱泵機組的設計構想，以三階段執行一系列之性能與開發機組之研究。第一階段針對高溫應

用熱泵之系統先進行詳細之理論分析，經容量與熱交換器等各元件之尺寸設計與配置後，製作出第一部以「板式熱交換器」進行蒸氣噴射之雙段壓縮原型機 ( Plate Heat Exchanger Intercooler , PHE intercooler )，並於標準實驗測試站實驗運轉測試；而後進入研發第二階段，檢討此高溫熱泵原型機之實驗與運轉問題，並透過深入理論分析模擬後提出對策，對該熱泵運轉性能之提升進行設計改良，發展出以「閃蒸桶節能器 ( flash tank economizer )」進行蒸氣噴射之第二代機型 ( Flash Tank Intercooler, FT intercooler )，而

後亦於測試站展開一系列之參數化運轉實驗研究，包括閃蒸桶節能器分流流率、油冷卻熱能回收、中間壓力、高壓段/低壓段冷媒流率、與冷凝溫度等，以深入研究本高溫熱泵熱水機組之系統變化與性能特性；第三階段為分析該一系列實驗數據後，進一步優化節能器液氣分離與二段壓縮噴射之流量比例，轉換為邏輯控制程序，以PLC控制在不同冷凝溫度下蒸氣噴射至壓縮機的流量，以優化系統運轉性能。研究結果顯示，在蒸氣噴射之效益方面，以FT intercooler熱泵原型機之實驗測試結果顯示平均COPtotal比未設置蒸氣噴射器之熱泵高出約22.07%、而若以PLC優化控制後之FT intercooler熱泵原型機測試，機組平均COP

h比未設置蒸氣噴射器者高約30%，尤其在冷凝溫度85oC高溫出水之操作下，蒸氣噴射之效益提升可高達106%。FT intercooler 熱泵系統之實驗測試結果則呈現比PHE intercooler熱泵系統具更高效率之結果，實機運轉之整體效率 ( COPtotal ) 約增加了106.06%。而本研究針對FT intercooler熱泵機組優化中間壓力和蒸氣噴射發展PLC控制節能器液氣分離流量比例在不同冷凝溫度下，進行系統運轉性能的優化。在相同操作條件之下其製熱性能 ( COPh ) 則優於人工調節適當蒸氣噴射量時的0.89%。本研究已成功發展出具節能器之高性能兩段螺旋式高溫水對水熱泵，以及其

理論分析設計模型，並掌握其操作與設計之關鍵技術。