Energy saving of Energy saving of Runaround Loop Runaround Loop

- - Improvement used Improvement used

and minimizing costsand minimizing costs

報告人：李仲杰報告人：李仲杰

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前言前言 Runaround Loop Runaround Loop 型式說明型式說明 實務上的改良實務上的改良 結論結論

電子產業在台灣已蓬勃發展十數年，不僅興建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室面積，常以前一代製程面積的兩倍為基準進行興建，動輒興建，動輒 20,000~60,00020,000~60,000 米平方。米平方。

台灣屬於亞熱帶區域，海島型氣候環境的國家，台灣屬於亞熱帶區域，海島型氣候環境的國家，在夏季平均溫度約在夏季平均溫度約 28℃db 28℃db ，，平均相對濕度約平均相對濕度約 7878%% 。。

進年來地球暖化日趨嚴重進年來地球暖化日趨嚴重，，以及國際石油汽價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，如格屢創新高，節約能源已不是在推廣的階段，如何將其何將其有效的落實有效的落實是當前需積極研究的方向是當前需積極研究的方向。。

前言

本案是參考本案是參考 19991999 年六月於年六月於 ASHRAE JOURNAASHRAE JOURNAL L 所發表之『所發表之『 Runaround Loop Heat RecoRunaround Loop Heat Recovery With Dehumidification Systemvery With Dehumidification System 』所』所設計，文章中作者提出兩種熱回收型式設計，文章中作者提出兩種熱回收型式：：（（ 11 ）採二盤管式熱回收系統）採二盤管式熱回收系統。。（（ 22 ）採三盤管式熱回收系統）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熱回收系統作完整耗能分析。。『『 Runaround loopRunaround loop 』系統能為空調系統節』系統能為空調系統節能應用的方案，又能兼顧『能應用的方案，又能兼顧『防止交叉污防止交叉污染染』的能源再利用解決方案之一。』的能源再利用解決方案之一。

Runaround Loop Runaround Loop 型式說明型式說明

案例案例（（ 11 ））：： 在冬季條件下，環境溫度為在冬季條件下，環境溫度為 -12.2℃ db -12.2℃ db ，故，故對於供作流體之選用需考量防凍處理，採二盤管式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，如循環泵及連結管路與再熱盤管，如 Figure 1Figure 1

Reheat coil Cooling coil

Preheat coil

Heat recovery coil

△h

利用一般排氣所排出之能源，回收至空調箱之預冷使用

案例案例（（ 22 ））：： 採三盤管式熱回收系統，將空調箱再增加一段再熱盤管並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置於冷卻盤管之下游，，如如 Figure 2Figure 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及再熱能源損耗亦減少制冷設備之容量。。

Reheat coil

Reheat coil

Cooling coil

Preheat coil

Heat recovery coil

Heat recovery coil

△h

利用空調箱冷卻盤管之能源，回收至空調箱之預冷使用。

△h

利用夏季時外氣之能源，回收至空調箱之再熱使用。

實務上的改進實務上的改進

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在既設之空調箱內的再冷盤管與在熱盤管中間加設一道中間加設一道 Recover coilRecover coil ，或是在再熱，或是在再熱盤管前加裝一道熱盤管並將管路修正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

10 20 30 40 50

60

70

80

90

100

110

110

120

120

ENTHALPY - KJ PER KILOGRAM OF DRY AIR

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

ENTHALPY -

KJ PER K

ILOGRAM

OF D

RY AIR

SATURATION T

EMPERATURE -

°C

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

DR

Y B

UL

B T

EM

PE

RA

TU

RE

- °

C

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

10% RELATIVE HUMIDITY

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

5

5

10

10

15

15

20

20

25

25

30 WET BULB TEMPERATURE - °C

30

0.78

0.80

0.82

0.84

0.86 VO

LUM

E - C

UB

IC M

ETE

R P

ER

kg DR

Y A

IR

0.88

0.90

0.92

0.94

HU

MID

ITY

RA

TIO

- G

RA

MS

MO

IST

UR

E P

ER

KIL

OG

RA

M D

RY

AIR

Summer OA

1STCooling

2nd CoolingRe-Heating

Clean room Condition

Recover-2

Recover-1

OA

R R

ASHRAE PSYCHROMETRIC CHART NO.1NORMAL TEMPERATURE

BAROMETRIC PRESSURE: 101.325 kPa

Copyright 1992AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS, INC.

SEA LEVEL

0

1.0 1.0

1.52.0

4.0

-4.0-2.0

-1.0

-0.5

-0.2

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.60.70.8

-5.0

-2.0

0.0

1.0

2.0

2.5

3.0

4.0

5.0

10.0

-

SENSIBLE HEAT QsTOTAL HEAT Qt

ENTHALPY

HUMIDITY RATIO

h W

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：研究的分析如下：

A.) Make Up Air Unit without heat recoveryA.) Make Up Air Unit without heat recovery 風量風量：： 120.000m120.000m33/h /h ；；靜壓靜壓：： 2,608 Pa2,608 Pa PPcc ＝ ＝ 120,000 120,000 ×× 2,608 / 2,608 / （ （ 3,600×0.825×1,0003,600×0.825×1,000 ）＝）＝ 105.4 K105.4 K

W W

B.) Make Up Air Unit with heat recoveryB.) Make Up Air Unit with heat recovery 風量風量：： 120,000m120,000m33/h /h ；；靜壓靜壓：： 2,758 Pa2,758 Pa PPcc ＝ ＝ 120,000 ×2,758/ 120,000 ×2,758/ （ （ 3,600×0.825×1,0003,600×0.825×1,000 ））＝＝ 111.4 KW 111.4 KW

C.) Runaround PumpC.) Runaround Pump QQ ＝＝ 122.7/122.7/ （（ 4.186×4.186× （（ 22-1522-15 ））＝））＝ 4.19 l / s4.19 l / s PPcc ＝＝ 4.19×147/4.19×147/ （（ 0.9×10000.9×1000 ）＝）＝ 0.68 KW0.68 KW 風車所增加的耗能風車所增加的耗能＝（＝（ 111.4-105.4111.4-105.4 ）） × 2424× 365365 ＝＝ 52,560 KW52,560 KW 水流所增加的耗能水流所增加的耗能＝ ＝ 0.68 × 12 0.68 × 12 ×× 365 365 ＝＝ 2,978 KW2,978 KW

D.) Saved cooling by Best recoveryD.) Saved cooling by Best recovery Cooling of 3 kJ/kg will be saved for a period of min.6 month peCooling of 3 kJ/kg will be saved for a period of min.6 month pe

r year. r year. 33.33×1.2×3×24×365×(3440 / 8760)=412,759 kW per year33.33×1.2×3×24×365×(3440 / 8760)=412,759 kW per year 每每 1 kW 1 kW 冷卻能量以冷卻能量以 0.34 KW0.34 KW 計算計算 （（熱回收式空調主機的單位耗能加上泵浦熱回收式空調主機的單位耗能加上泵浦；；溫水加上冰水溫水加上冰水）） 換算換算 412,759 × 0.34 =140,338 KW412,759 × 0.34 =140,338 KW

E.) Total saved EnergyE.) Total saved Energy 140,338-52,560-2,978=84,800 KW 140,338-52,560-2,978=84,800 KW 電費以電費以 1KW1KW ＝＝ 1.6 NT 1.6 NT 計算計算＝＝＞＝＝＞ 84,800 × 1.684,800 × 1.6 ＝＝ 135,680 NTD135,680 NTD 電費電費以 以 1KW1KW ＝＝ 2.2 NT 2.2 NT 計算計算＝＝＞＝＝＞ 84,800 × 2.284,800 × 2.2 ＝＝ 186,560 NTD186,560 NTD

結論結論修改既有修改既有 MAUMAU ：： 設備及管路費用約為設備及管路費用約為 8080萬萬 // 台台 回收年限約為回收年限約為 4.34.3 年年 ~5.9~5.9 年年 本案以本案以 TFT-LCDTFT-LCD 廠為條件為計算之基準廠為條件為計算之基準

（（ Re Cooling coil Re Cooling coil 離峰溫度約為離峰溫度約為 13℃13℃ ，，△△ hh ＝＝ 33 kJ/kg kJ/kg ），如果已晶圓製造廠則節），如果已晶圓製造廠則節能效率可大幅提高（ 能效率可大幅提高（ Re Cooling coil Re Cooling coil 離峰離峰溫度約為溫度約為 10℃ 10℃ ，△，△ hh ＝＝ 88 kJ/kg kJ/kg ）。）。