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AIR DIFFUSION PERFORMANCE INDEX (ADPI)
空氣分佈性能指標（ADPI） : ■ 在一空調工作區內(Occupied zone)選取多點位置作溫度量測，則量測點 若符合有效吹風溫度（θ）準則『風速在0.35 m/s以下，溫度變化在−1.5 ～ +1 K 範圍內』之合計點數與總量測點數之百分比謂之。 ■ ADPI值在80%以上可視為滿足大多數人舒適要求。 有效吹風溫度（θ）之計算公式 ：
150LPM冰水管 尺寸 50 mm * 2
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冰水系統流程與控制示意圖
1.冰水主機以7℃冰水供應溫度運轉以滿足外氣空調箱除濕需求。 2.以二通閥控制一次冰水流量與二次冰水回水混合以獲得較高二次冰水送水 溫度例如14℃(高於室內設計條件25℃/50%Rh之露點溫度約13.86℃ )。 3.二次冰水循環泵採用變頻驅動以反應冰水流量需求。 4.旁通管連接一次與二次冰水迴路維持冰水主機定流量。
第九屆海峽兩岸冷凍空調學術曁技術交流會
台灣世曦工程顧問股份有公司 台北市冷凍空調技師公會 報告者：李志鵬 2009/09/03
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簡報大綱
一、冷樑工作原理 二、冰水溫度控制與外氣通風量控制 三、室內空氣分佈性能探討 四、熱舒適度探討 五、冷樑送風系統之適用限制 六、冷樑送風系統節能效益分析 七、案例簡介 八、結論
⎞ ⎟ = Lβg2ΔT = Gr2 = Ar ⎟ u Re ⎠
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Gr : Grashof number(浮力/黏滯力 ), Re : Reynolds number(慣性力/黏滯力 ) ∴ Ar : 浮力/慣性力
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利用阿基米德數解析冷樑空氣分佈性能
1. 阿基米德數之物理意義為浮力與慣性力的對抗。在非等溫射流之空氣分佈中 除了要考慮慣性力和磨擦力之外，還須考慮浮力的影響。 2. 送風冷氣流下降產生慣性力，室內溫度較高形成浮力，若浮力遠大於慣性力 (Ar>10以上)，自然對流將主導使送風冷氣流難以下降至工作區，導致局部空 間溫度偏高 。 3. 若在外圍區靠窗處加強送風形成表面冷卻，有助於減少日照熱對送風口氣流 吹離外圍區之阻斷效應(Disruptive effect)。有效的解決方法為選用出風口產生 下吹氣流並提高靠窗處送風口速度。
1 2 3 4 N5 E6 7 E8 S9 S10 W11 W12 N13
75 75 75 75 90 155 105 155 148 148 180 180 90
29.48 22.50 17.78 26.25 14.40 12.40 4.20 19.38 23.38 22.64 15.84 14.40 13.59 236.23
冷樑空調送風系統節能效益評估
一、成本比較說明 本評估分析以辦公樓層共22層(總樓層空調面積約 50930 m2 )為例， 採用下列兩種系統型式作比較： A.冷樑空調送風系統 B.可變風量(VAV)系統 進行『初設成本』、『運轉成本』及『維護成本』比較，並以冷樑25 年使用壽命為比較基期 。 二、投資差異回收年 冷樑空調送風系統『初設成本』較高，唯其『運轉成本』及『維護成 本』較具優勢，經成本比較後其『投資差異回收年』計算如下：
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冷樑送風系統之適用限制
冷樑送風系統適用限制因素如下: 1.外牆開窗設計氣密度不良，造成濕熱外氣滲入與冷樑接觸產生冷凝。 2.室內潛熱負荷比較大之場所，例如:餐廳、健身房、游泳池等因冷樑內 冷卻盤管為乾盤管設計會有冷凝風險。 3.較高換氣率需求之場所例如:各等級工業潔淨室或生物潔淨室。 4.室內污染源產生較多設有排氣櫃之場所例如:化學實驗室。
主動式冷樑(Active chilled beam)
被動式冷樑(Passive chilled beam)
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熱容量傳遞與吸頂需求空間 冷樑(氣水系統)
外氣風量0.22CMS 風管截面積
變風量系統(全氣系統)
送風量4.4CMS風管截面積
Q = M a * C p * ΔT
•
Flow cross section 1250 X 450 mm 250 mm
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冷樑(Chilled beam)送風系統在室內負荷熱交換及熱能傳送方式上為 一氣水並行系統(Air- water system) 藉由空間熱負載和冷面板之間產生『對流』以及『輻射』效應，為一 結合冰水提供冷能控制溫度和利用空氣溫差形成氣流循環所建立之空 調送風系統。 冷樑依據是否有外氣供給，分為『主動式』與 『被動式』兩種。
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溫度與防冷凝控制
露點14℃
露點25.8℃
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空氣分佈型態與阿基米德數(Archimedes Number, Ar)
對強制對流力而言其特徵時間尺度 tforced可定義為: tforced = L/u 對自然對流力而言其特徵時間尺度tfree可定義為:
將上式兩邊平方並重新整理為下式:
⎛ t forced ⎜ ⎜ t ⎝ free
22 17 13 20 16 9 2 4 13 4 13 10 12 9 10 4 8 5 10 201
300 x 2400 300 x 2400 300 x 2400 300 x 2400 C/1200 C/1200 300 x 2400 C/1200 C/1200 300 x 2400 C/1200 300 x 2400 C/1200 300 x 2400 C/1200 300 x 2400 C/1200 300 x 2400 C/1200
2.80 2.83 2.74 2.86 2.67 5.00 3.33 5.07 5.36 5.03 6.06 6.46 2.87
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內圍區主動式雙向送風冷樑
外圍區側吹式冷樑
冷樑平面配置範例
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空氣分佈性能探討
外牆冷樑空氣分佈性能參數說明
採用1200 ㎜L單向側吹主動式冷樑， 選機程式輸入假設條件為: 1.室內設計條件:25℃/50% 2.一次空氣溫度:12 /13℃ 3.冰水送水溫度:14℃
34.8 35 34.4 33.1 33.1 34.2 35.7 43.2 36.1 34.7 33.7 36.3
27.7 26.9 28.0 26.0 27.6 27.3 28.0 31.0 21.9 26.0 25.7 21.6
26.5 26.0 26.9 24.7 26.9 26.2 26.7 27.3 17.4 24.5 24.1 19.2
內圍區冷樑空氣分佈性能參數說明
內圍區冷樑出風口空氣分佈性能分析
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熱舒適度(Thermal comfort) 探討
1. 表內各項熱舒適度指標建議值為參考ASHRAE Standard 55,Thermal environmental conditions for human occupancy擬訂，用以核對選機程 式計算值。 2. 吹風率檢討計算以頭部至肩膀40㎝為範圍(約吸頂下方1.3m~1.7m處)， 辦公室坐姿新陳代謝率為1.2 Met，工作區風速小於0.25m/s，由計算分 析結果顯示符合ASHRAE Standard 55 建議值。 項目 吹風率（Draft rate）％ 頭腳坐姿垂直空氣溫差℃ 允許冷牆面(Cold wall) 不對稱輻射溫度℃ 允許冷吸頂(Cold ceiling)不 對稱輻射溫度℃ 熱舒適不滿意度％(PPD) 建議值 ＜20 ＜3 ＜10 ＜14 ＜10 計算值 12.6 0.1 1.8 0.8 ＜10
36.5/30.1 38/30.1 36.4/30.1 36.1/29.5 34.1/30.5 35.8/30.7 37.4/33.2 46.7/33.9 38.7/27.2 36.9/29.4 36.1/31.7 39.1/24.6
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亞得來德 34.92S /138.62E
室內設計條件乾球溫度25 0C 及相對濕度50%之露點溫度為13.860C。
※冷樑送風系統之適用與否事實上與地理環境氣候之差異無關，而僅對 換氣所需外氣補充引入室內前，外氣空調箱的冷卻除濕量會隨地理 環境氣候有所差異。
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世界主要城市氣候資料差異比較
城市 台北 北京 上海 東京 新加坡 吉隆坡 曼谷 杜哈 馬德里 華盛頓 費城
地理位置 25.03N/ 121.53E 39.93N/ 116.28E 31.40N/ 121.47E 35.68N/ 139.77E 1.37N /103.98E 3.12N/ 101.55E 13.73N /100.57E 25.25N/ 51.57E 40.45N/ 3.55W 38.87N/77.03W 39.87N 75.25W 露點溫度0C 年平均最高 濕球溫度0C 乾球溫度0C (0.4%發生率) (0.4%發生率) (0.4%發生率) 溫度及濕度
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外氣專用空調箱附能源回收轉輪
30 18
20 7.0
25 6.0
33 22
Dry Bulb Temperature in oC Absolute Humidity in g/Kg
23 11
6.1 5.9
11.1 4.9
1.外氣專用空調箱 (Dedicated Outdoor Air System, DOAS)僅處理外氣負荷，將冷 卻除濕後之乾冷外氣與區域循環空調箱混合送風經由風管連接至冷樑 。 2.第一道全熱轉輪回收排氣冷能，若室內負荷潛熱比較大，可另設第二道被動式除 濕轉輪(Passive dehumidification wheel)以降低送風絕對濕度及提高溫度。
3300 30.12 2550 23.27 1950 17.80 3000 27.38 1280 14.42 900 9.75 300 2.74 400 4.33 1300 14.08 600 5.48 1040 11.71 1500 13.69 960 10.81 1350 12.32 1000 10.83 600 5.48 800 8.66 750 6.85 1300 13.94 24880 243.647