冰水主機是什麽
1-1 功用 冰水機組主要之功用系用來冷卻水、鹵水、或其它二次冷媒作為空調、冷凍冷藏、或工業制程之用，此機組可為原廠制造或是在現場組裝。最常見之機組為空調使用之冰水機組與儲冰使用之鹵水機組。 冰水機組的基本組件包括壓縮機與其驅動設備、蒸發器（冰水器）、冷凝器、液冷媒膨脹或流量控制裝置，以及控制盤。有些機組尚有儲液器、液氣分離器與節能器。此外壹些附屬裝置也常被使用，如油冷卻器、油分離器、回油裝置、排氣裝置與油泵等。
1-2 原理 冰水機組之運轉原理如圖1所示。以空調應用為例：
冰水側：12℃之冰水，進入冰水器與冷媒做熱交換後，出水溫度為7℃。
冷卻水側：30℃之冷卻水，進入冷凝器與冷媒做熱交換後，出水溫度為35℃。
冷媒側：
壓縮機：冷媒以低溫低壓之過熱狀態進入壓縮機，經壓縮後成為高溫高壓過熱狀態之冷媒。
冷凝器：高溫高壓過熱狀態之冷媒進入冷凝器後，將熱傳給冷卻水而凝結成高壓中溫之液態冷媒。壹般水冷式冷凝器之冷凝溫度設計值為40℃，過冷度5℃。
膨脹裝置：高壓中溫之液態冷媒經膨脹裝置，成為低壓低溫之液氣混合狀態冷媒。
蒸發器：低溫低壓之液氣混合狀態冷媒進入蒸發器後，與流體（通常為水）進行熱交換，流體在此處被冷卻，而冷媒則因吸收熱量而蒸發，之後以低溫低壓過熱蒸氣狀態進入壓縮機。壹般直膨蒸發器蒸發溫度設計值為4.4℃，過熱度5℃。
圖1? 基本冰水機組示意圖
表1? 往復式、螺旋式、離心式壓縮機特性比較表
壓縮機型式 項目 往復式 螺旋式 離心式
壓縮原理 正位移式 活塞往復運動。 正位移式 雙螺旋或單螺旋與星形轉子咬合運動 氣體動力式 葉輪高速旋轉產生離心力
轉速 1760rpm 3550rpm 3550-30000 rpm
制冷能力 [RT] ＜200 50－1,500 100－10,000
冷媒 R-22, R-134a R-22, R-134a, R-717 (R-12), R-123, R-22, R-134a,
單級最大壓縮比 7 20 4
容量控制 靠On-off, 汽缸卸載, 系統熱氣旁通控制等方式作階段式容量控制 藉移動滑塊作階段式或無段式容量控制 利用預旋導葉作 無段式容量控制
效率 [kW/RT] 0.8-1.0 0.65-1.0 0.55-0.8
噪音 低周波、噪音大 運轉平滑，噪音較低 高頻尖銳噪音
振動 往復運動，振動較大 旋轉運動，運轉平穩 旋轉運動，運轉平穩，低負荷時易產生喘振現象
體積 體績較小 與同噸位離心機比較，體積較小 體積大
構造及種類
冰水機組所采用之壓縮機型式可分為往復式、螺旋式與離心式，目前除了離心式之外，皆有國產品可選用。各式壓縮機之特性列於表1。
冰水機組之蒸發器（或稱冰水器），大多是殼管式(shell and tube)熱交換器，又可細分為直膨式(Direct-expansion)與滿液式(Flooded)。另外亦有由直膨式演變而來之溢流式(Liquid overfeed)。
冰水機組之冷凝器，壹般系以水與空氣作為冷卻介質，前者又稱為水冷式，而後者則稱為氣冷式。所采用之熱交換器型式，水冷者為殼管式，而氣冷者則為鰭管式。
冰水機組之冷媒膨脹或流量控制裝置，系視蒸發器型式而選配。直膨式蒸發器壹般是采用感溫式膨脹閥，以控制蒸發器出口端過熱度來調整冷媒流量。而滿液式蒸發器大多是以控制冷媒液位來調節流量，常用來控制冷媒流量之裝置有：高壓或低壓側浮球控制閥與孔口板組。
主要規範
A.冰水機組需要有下列數據作為性能選機規範：
蒸發器內冰水流量與入出水溫度。
蒸發器允許最大壓降與汙垢系數。
冷凝器內冷卻水流量與入出水溫度。
冷凝器允許最大壓降與汙垢系數。
使用冷媒種類。
機組電源之電壓、頻率與相數。
機組消耗電力。
機組制冷能力
B.壓縮機:
壓縮機型式。
壓縮機外殼要求。
冷凍油要求。
馬達型式、與絕緣要求。
軸承型式與壽命。
容量控制要求。
噪音與振動要求。
附件要求：油位窗口、油路窗口等。
C.蒸發器：
構造與材質要求。
耐壓程度。
保溫材質要求。
最大壓降限制。
汙垢系數限制。
相關附件要求：排氣接頭、溫度控制器與防凍溫度傳感器套管…等。
D.冷凝器：
構造與材質要求。
耐壓程度。
最大壓降限制。
汙垢系數限制。
相關附件要求：安全閥、排水排氣接頭…等。
E .冷媒管路：
附屬組件要求：逆止閥、操作閥、電磁閥、窗口、幹燥過濾器..等。
材質。
F.安全保護裝置：
高低壓保護開關。
溫度開關。
防凍開關。
油位開關。
高油溫開關。
馬達線圈溫度開關。
馬達過載保護器。
低油壓開關。
冰水流量開關。
冷卻水流量開關。
逆向保護開關。
G.控制盤面要求：
機器停止/自動開關﹒
機器運轉選擇開關，包括加載，卸載，保持負載及自動操作。
運轉指示燈。
電壓、電流表。
高低壓表。
油壓表。
電熱指示燈。
H.施工安裝要求。 I.現場服務要求。
4、設備選用實務與節能
冰水機組壓縮機型式選用：可依制冷能力作為機組選用依據，ASHRAE建議選用原則如表2所示。
表2 依制冷能力選用機組型式
制冷能力範圍 建議機組型式
90kW以下 往復式
90 至 280 kW 往復式或螺旋式
280 至 700 kW 往復式、螺旋式、或離心式
700 至 2800 kW 螺旋式或離心式
2800 kW 以上 離心式
依據冰水機性能選機規範要求選取適當機組，即在下列條件下制冷能力不得小於[ ]RT：當冰水入水溫為[? ] ℃，出水溫為[? ] ℃，汙垢系數不得大於 [? ] m2K/W，冰水流量為[? ] LPM，冷卻水入水溫為[? ]℃，出水溫為[? ]℃，汙垢系數不得大於[? ] m2K/W， 冷卻水流量為[? ]LPM，使用[? ]冷媒，消耗電力不得大於[? ]kW，蒸發器壓降不得大於[? ]mAq.，冷凝器壓降不得大於[? ]mAq.。
壹般廠商所提供之選機方式有兩種型式。壹為顯示在不同冷卻水入出水溫度與冰水器入出水溫下，機組之制冷能力、消耗電力與壓降；另壹為在不同之蒸發與冷凝溫度下之制冷能力與消耗電力。
冰水機組效率對於運轉成本與能源之節約影響甚巨，故選用機組之能源效率值應能符合ASHRAE 90.1要求。
應避免選用能力過大(10%~20%以上)的機組，此舉除了增加設備購置與安
裝的費用外，機組在較低效率之情況下運轉亦造成能源的浪費。
中大型冰水機組，應選擇有適當卸載裝置之機組，可隨著負荷之變化而卸載，達到節能的目的。若無卸載裝置，頻繁的啟閉將增加機組之故障率與耗電量。目前先進國家的測試標準中除了冰水機組全載效率外，另有訂定部分附載效率的規範，如ARI550-92。
施工註意事項
5-1、安裝註意事項
搬運
搬運或搬入機房時，請勿與地面碰觸，以免因太大的沖擊力造成機組損害。
吊運時鋼索避免碰損冷媒管路、保溫材料及控制箱。
安裝場所的選定:
機組設置的場所，應能使相關管路系統與配電系統的長度減少到最低限度，以方便配線配管，節省裝置費用、操作費用及提高工作效率。
避免裝置於陽光直接照射或其它熱源會直接幅射的地方。
冰水機組應安裝於地面強度堅固，不易引發***振及噪音之場所，且應設置基礎臺，並有減振設施。如果噪音水平太高，或附近不允許太大噪音之處，如辦公室及會議室等，則應增設隔音設備。
置於屋內，通風良好，濕度小，沙塵少的地方為宜。若機組系設置於室外，應洽詢制造廠商之建議，增加何種設施以預防在室外工作所可能發生之問題。
機組四周應有可接近與足夠的工作空間，以便於機組之清潔、保養與檢修等維護工作之進行。
安裝基礎:
安裝時關於基礎臺方面的構造必須詳加考慮，尤其機器安置於中間層或頂層時，對地板的強度、噪音的避免必須特別註意，最好能與建築物的設計者事先研究後方行安裝。
冰水機組之重量必須能配合建築結構而平均承載，並應仔細詳查放置位置，以避免機組之振動與樓板產生***振。若機器安裝於上層樓板，應置於梁上以使其重量平均傳布於柱子上。若是舊有的建築，應洽商建築師增加支撐或結構強度，切勿直接將機組置於樓板上。
為方便排除冷卻水與冰水，基礎臺周圍必須設罝排水溝。
5-2、水配管註意事項 不適當的水配管施工極易造成冰水機的故障，並且會引起噪音或將來保養上的困難，故施工時請註意下列各點:
冰水器出入水管的保溫要確實包紮好，以利保冷及防潮濕。
冰水器的冰水配管，若采用密閉回路式時，為了能夠緩沖水溫變化所引起水體積的膨脹或收縮現象以及隔離補給水水壓對水配管的影響，應裝設膨脹水箱。
避免空氣滯留於管內，水配管的最高處請裝置自動排氣閥。
冰水機的水配管出入囗請裝配防震軟管，以減少機體的震動經水管傳到各室內。
冰水機的水配管各出入口，最好各裝上溫度計，以便利於運轉中的檢查。
冰水器或冷凝器的水出入口配管附件應裝設接管座，以便將來檢修時，可輕易將機體與水配管分離。冰水機的各出入水管前應各自裝壹操作閥，並且於入水配管口裝排水口，出水配管口裝排氣口。
5-3、電器配線註意事項 機外配線施工時應由領有電氣執照的電氣工程行施工。配線施工時壹般註意事項:
電源電壓:電壓過高或過低對機械本身都有不良的影響。電源容量不足時，當機械起動運轉的瞬間，會造成電壓降過大，因而使機械無法起動。
冰水機的最低起動電壓須保持額定電壓的85%以上，運轉中須保持在額定電壓的±l0% 以內。各相之間的線電壓，其彼此之間的電壓差須保持在±2%以內。
電氣配線的大小及變壓器容量的決定:各冰水機銘板上所標示的起動電流、運轉電流、全入力…等，系指冰水機運轉於標準狀況下所測得，但現場的設備工事條件，使用時的負荷情況各不相同。譬如: 冷卻水出口溫度提高，或冷水出口溫度升高時，都會使運轉電流增加。故選擇電源容量、變壓器容量的大小不能只依據銘板上的記載，尚須考慮如上述運轉條件惡劣時所須增加的容量。電源線太長時也會造成壓縮機無法起動，故電源線的長度必須能夠保持在運轉時電源線端部的電壓和尾部電壓的壓差小於2 %的長度範圍，若長度無法縮短，則電源線須加粗。
接地: 為保護人體的安全，萬壹機體漏電避免遭受觸電的危險，冰水機機體及金屬配管應依電工法規上「地線工程」內所記載施工。
冰水或鹵水的循環泵，冷卻水的循環泵以及冷卻水塔風車等所用的電磁開關，務必和冰水機本體的操作回路連鎖。上述之各電磁開關系由現場施工者所裝配，不附屬於機體內。
冰水機含有幾個壓縮機就必須配幾組電源線。
維護保養
冰水機組必須由專人負責操作、開機、關機、維護及保養，以延壽命。以下所列項目為應用於往復式、螺旋式與離心式之壹般維護項目，進壹步之保養項目應依照機組廠商之建議進行。
經常性維護檢查工作
檢查與紀錄機組運轉時之冷媒高低壓、油壓、油液位、冷媒窗口、電壓、電流、及冰水與冷卻水進出溫度，以備日後調整及維護之參考。
檢查管路及接頭有無漏油或漏水，以及壓縮機軸封有無漏油。
保持機組外觀之清潔。
周期性檢查項目
冷媒管路探漏檢查。
冷媒量或冷媒液位。
排氣操作。(負壓離心式機組)
冷媒系統幹燥度。
冷凍油量。
冷凍油濾網壓降。
系統壓力與溫度。
冰水與冷卻水流量。
冰水與冷卻水水質。
膨脹水箱及冷卻水塔補給水量。
膨脹裝置作動。
安全開關作動。
檢視油封。
定期性維護保養項目
冷凝器與油冷卻器清洗。
校正電壓表、電流表、高壓表、低壓表及油壓表。
檢查電線有否磨損，接線是否鎖緊，各接觸點有無燒損現象。
檢視啟動接觸器及其作動。
清潔冷媒幹燥過濾器。
清潔冷凍油之濾網。
更換壓縮機冷凍油。