冰水主机原理、及维护保养
???功用及原理
1-1 功用 冰水机组主要之功用系用来冷却水、卤水、或其它二次冷媒作为空调、冷冻冷藏、或工业制程之用，此机组可为原厂制造或是在现场组装。最常见之机组为空调使用之冰水机组与储冰使用之卤水机组。 冰水机组的基本组件包括压缩机与其驱动设备、蒸发器（冰水器）、冷凝器、液冷媒膨胀或流量控制装置，以及控制盘。有些机组尚有储液器、液气分离器与节能器。此外一些附属装置也常被使用，如油冷却器、油分离器、回油装置、排气装置与油泵等。
1-2 原理 冰水机组之运转原理如图1所示。以空调应用为例：
冰水侧：12℃之冰水，进入冰水器与冷媒做热交换后，出水温度为7℃。
冷却水侧：30℃之冷却水，进入冷凝器与冷媒做热交换后，出水温度为35℃。
冷媒侧：
压缩机：冷媒以低温低压之过热状态进入压缩机，经压缩后成为高温高压过热状态之冷媒。
冷凝器：高温高压过热状态之冷媒进入冷凝器后，将热传给冷却水而凝结成高压中温之液态冷媒。一般水冷式冷凝器之冷凝温度设计值为40℃，过冷度5℃。
膨胀装置：高压中温之液态冷媒经膨胀装置，成为低压低温之液气混合状态冷媒。
蒸发器：低温低压之液气混合状态冷媒进入蒸发器后，与流体（通常为水）进行热交换，流体在此处被冷却，而冷媒则因吸收热量而蒸发，之后以低温低压过热蒸气状态进入压缩机。一般直膨蒸发器蒸发温度设计值为4.4℃，过热度5℃。
图1? 基本冰水机组示意图
表1? 往复式、螺旋式、离心式压缩机特性比较表
压缩机型式 项目 往复式 螺旋式 离心式
压缩原理 正位移式 活塞往复运动。 正位移式 双螺旋或单螺旋与星形转子咬合运动 气体动力式 叶轮高速旋转产生离心力
转速 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,
单级最大压缩比 7 20 4
容量控制 靠On-off, 汽缸卸载, 系统热气旁通控制等方式作阶段式容量控制 藉移动滑块作阶段式或无段式容量控制 利用预旋导叶作 无段式容量控制
效率 [kW/RT] 0.8-1.0 0.65-1.0 0.55-0.8
噪音 低周波、噪音大 运转平滑，噪音较低 高频尖锐噪音
振动 往复运动，振动较大 旋转运动，运转平稳 旋转运动，运转平稳，低负荷时易产生喘振现象
体积 体绩较小 与同吨位离心机比较，体积较小 体积大
构造及种类
冰水机组所采用之压缩机型式可分为往复式、螺旋式与离心式，目前除了离心式之外，皆有国产品可选用。各式压缩机之特性列于表1。
冰水机组之蒸发器（或称冰水器），大多是壳管式(shell and tube)热交换器，又可细分为直膨式(Direct-expansion)与满液式(Flooded)。另外亦有由直膨式演变而来之溢流式(Liquid overfeed)。
冰水机组之冷凝器，一般系以水与空气作为冷却介质，前者又称为水冷式，而后者则称为气冷式。所采用之热交换器型式，水冷者为壳管式，而气冷者则为鳍管式。
冰水机组之冷媒膨胀或流量控制装置，系视蒸发器型式而选配。直膨式蒸发器一般是采用感温式膨胀阀，以控制蒸发器出口端过热度来调整冷媒流量。而满液式蒸发器大多是以控制冷媒液位来调节流量，常用来控制冷媒流量之装置有：高压或低压侧浮球控制阀与孔口板组。
主要规范
A.冰水机组需要有下列数据作为性能选机规范：
蒸发器内冰水流量与入出水温度。
蒸发器允许最大压降与污垢系数。
冷凝器内冷却水流量与入出水温度。
冷凝器允许最大压降与污垢系数。
使用冷媒种类。
机组电源之电压、频率与相数。
机组消耗电力。
机组制冷能力
B.压缩机:
压缩机型式。
压缩机外壳要求。
冷冻油要求。
马达型式、与绝缘要求。
轴承型式与寿命。
容量控制要求。
噪音与振动要求。
附件要求：油位窗口、油路窗口等。
C.蒸发器：
构造与材质要求。
耐压程度。
保温材质要求。
最大压降限制。
污垢系数限制。
相关附件要求：排气接头、温度控制器与防冻温度传感器套管…等。
D.冷凝器：
构造与材质要求。
耐压程度。
最大压降限制。
污垢系数限制。
相关附件要求：安全阀、排水排气接头…等。
E .冷媒管路：
附属组件要求：逆止阀、操作阀、电磁阀、窗口、干燥过滤器..等。
材质。
F.安全保护装置：
高低压保护开关。
温度开关。
防冻开关。
油位开关。
高油温开关。
马达线圈温度开关。
马达过载保护器。
低油压开关。
冰水流量开关。
冷却水流量开关。
逆向保护开关。
G.控制盘面要求：
机器停止/自动开关﹒
机器运转选择开关，包括加载，卸载，保持负载及自动操作。
运转指示灯。
电压、电流表。
高低压表。
油压表。
电热指示灯。
H.施工安装要求。 I.现场服务要求。
4、设备选用实务与节能
冰水机组压缩机型式选用：可依制冷能力作为机组选用依据，ASHRAE建议选用原则如表2所示。
表2 依制冷能力选用机组型式
制冷能力范围 建议机组型式
90kW以下 往复式
90 至 280 kW 往复式或螺旋式
280 至 700 kW 往复式、螺旋式、或离心式
700 至 2800 kW 螺旋式或离心式
2800 kW 以上 离心式
依据冰水机性能选机规范要求选取适当机组，即在下列条件下制冷能力不得小于[?? ]RT：当冰水入水温为[? ] ℃，出水温为[? ] ℃，污垢系数不得大于 [? ] m2K/W，冰水流量为[? ] LPM，冷却水入水温为[? ]℃，出水温为[? ]℃，污垢系数不得大于[? ] m2K/W， 冷却水流量为[? ]LPM，使用[? ]冷媒，消耗电力不得大于[? ]kW，蒸发器压降不得大于[? ]mAq.，冷凝器压降不得大于[? ]mAq.。
一般厂商所提供之选机方式有两种型式。一为显示在不同冷却水入出水温度与冰水器入出水温下，机组之制冷能力、消耗电力与压降；另一为在不同之蒸发与冷凝温度下之制冷能力与消耗电力。
冰水机组效率对于运转成本与能源之节约影响甚巨，故选用机组之能源效率值应能符合ASHRAE 90.1要求。
应避免选用能力过大(10%~20%以上)的机组，此举除了增加设备购置与安
?? 装的费用外，机组在较低效率之情况下运转亦造成能源的浪费。
中大型冰水机组，应选择有适当卸载装置之机组，可随着负荷之变化而卸载，达到节能的目的。若无卸载装置，频繁的启闭将增加机组之故障率与耗电量。目前先进国家的测试标准中除了冰水机组全载效率外，另有订定部分附载效率的规范，如ARI550-92。
施工注意事项
5-1、安装注意事项
搬运
搬运或搬入机房时，请勿与地面碰触，以免因太大的冲击力造成机组损害。
吊运时钢索避免碰损冷媒管路、保温材料及控制箱。
安装场所的选定:
机组设置的场所，应能使相关管路系统与配电系统的长度减少到最低限度，以方便配线配管，节省装置费用、操作费用及提高工作效率。
避免装置于阳光直接照射或其它热源会直接幅射的地方。
冰水机组应安装于地面强度坚固，不易引发共振及噪音之场所，且应设置基础台，并有减振设施。如果噪音水平太高，或附近不允许太大噪音之处，如办公室及会议室等，则应增设隔音设备。
置于屋内，通风良好，湿度小，沙尘少的地方为宜。若机组系设置于室外，应洽询制造厂商之建议，增加何种设施以预防在室外工作所可能发生之问题。
机组四周应有可接近与足够的工作空间，以便于机组之清洁、保养与检修等维护工作之进行。
安装基础:
安装时关于基础台方面的构造必须详加考虑，尤其机器安置于中间层或顶层时，对地板的强度、噪音的避免必须特别注意，最好能与建筑物的设计者事先研究后方行安装。
冰水机组之重量必须能配合建筑结构而平均承载，并应仔细详查放置位置，以避免机组之振动与楼板产生共振。若机器安装于上层楼板，应置于梁上以使其重量平均传布于柱子上。若是旧有的建筑，应洽商建筑师增加支撑或结构强度，切勿直接将机组置于楼板上。
为方便排除冷却水与冰水，基础台周围必须设罝排水沟。
5-2、水配管注意事项 不适当的水配管施工极易造成冰水机的故障，并且会引起噪音或将来保养上的困难，故施工时请注意下列各点:
冰水器出入水管的保温要确实包扎好，以利保冷及防潮湿。
冰水器的冰水配管，若采用密闭回路式时，为了能够缓冲水温变化所引起水体积的膨胀或收缩现象以及隔离补给水水压对水配管的影响，应装设膨胀水箱。
避免空气滞留于管内，水配管的最高处请装置自动排气阀。
冰水机的水配管出入囗请装配防震软管，以减少机体的震动经水管传到各室内。
冰水机的水配管各出入口，最好各装上温度计，以便利于运转中的检查。
冰水器或冷凝器的水出入口配管附件应装设接管座，以便将来检修时，可轻易将机体与水配管分离。冰水机的各出入水管前应各自装一操作阀，并且于入水配管口装排水口，出水配管口装排气口。
5-3、电器配线注意事项 机外配线施工时应由领有电气执照的电气工程行施工。配线施工时一般注意事项:
电源电压:电压过高或过低对机械本身都有不良的影响。电源容量不足时，当机械起动运转的瞬间，会造成电压降过大，因而使机械无法起动。
冰水机的最低起动电压须保持额定电压的85%以上，运转中须保持在额定电压的±l0% 以内。各相之间的线电压，其彼此之间的电压差须保持在±2%以内。
电气配线的大小及变压器容量的决定:各冰水机铭板上所标示的起动电流、运转电流、全入力…等，系指冰水机运转于标准状况下所测得，但现场的设备工事条件，使用时的负荷情况各不相同。譬如: 冷却水出口温度提高，或冷水出口温度升高时，都会使运转电流增加。故选择电源容量、变压器容量的大小不能只依据铭板上的记载，尚须考虑如上述运转条件恶劣时所须增加的容量。电源线太长时也会造成压缩机无法起动，故电源线的长度必须能够保持在运转时电源线端部的电压和尾部电压的压差小于2 %的长度范围，若长度无法缩短，则电源线须加粗。
接地: 为保护人体的安全，万一机体漏电避免遭受触电的危险，冰水机机体及金属配管应依电工法规上「地线工程」内所记载施工。
冰水或卤水的循环泵，冷却水的循环泵以及冷却水塔风车等所用的电磁开关，务必和冰水机本体的操作回路连锁。上述之各电磁开关系由现场施工者所装配，不附属于机体内。
冰水机含有几个压缩机就必须配几组电源线。
维护保养
冰水机组必须由专人负责操作、开机、关机、维护及保养，以延寿命。以下所列项目为应用于往复式、螺旋式与离心式之一般维护项目，进一步之保养项目应依照机组厂商之建议进行。
经常性维护检查工作
检查与纪录机组运转时之冷媒高低压、油压、油液位、冷媒窗口、电压、电流、及冰水与冷却水进出温度，以备日后调整及维护之参考。
检查管路及接头有无漏油或漏水，以及压缩机轴封有无漏油。
保持机组外观之清洁。
周期性检查项目
冷媒管路探漏检查。
冷媒量或冷媒液位。
排气操作。(负压离心式机组)
冷媒系统干燥度。
冷冻油量。
冷冻油滤网压降。
系统压力与温度。
冰水与冷却水流量。
冰水与冷却水水质。
膨胀水箱及冷却水塔补给水量。
膨胀装置作动。
安全开关作动。
检视油封。
定期性维护保养项目
冷凝器与油冷却器清洗。
校正电压表、电流表、高压表、低压表及油压表。
检查电线有否磨损，接线是否锁紧，各接触点有无烧损现象。
检视启动接触器及其作动。
清洁冷媒干燥过滤器。
清洁冷冻油之滤网。
更换压缩机冷冻油。