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技術專文

圖1、半導體廠用電量分佈圖（以台積12吋某廠為例） 圖2、冰水系統各設備流程圖

冷卻水塔
水處理 辦公室
7% 1%
氣體/化學 電力設備
6% 7%
排氣設備
4% 冰水主機
機台
無塵室空調 51% 冷卻水泵
4% 冰水泵
UCP2
冰水系統
20%
廠區冷房負載

原理說明─ 圖3、冰水主機耗電量與冰水及冷卻水溫度之關係
冰水系統各設備與

溫度之能耗關係 冰機莫里爾曲線圖
P (psia)

冷凝器
因冰水系統主要由冰機及附屬設備 冰水主機耗電量(kW)與
(冰水泵+冷卻水泵+冷卻水塔)所組 冰水溫度成線性反比
成 圖2 ，其彼此間能耗因各項溫度 膨脹裝置 壓縮機
h1 = h2 蒸發器 6˚C s1 = s2
變化而相互關連，如下說明； 耗電量
(kW)
5˚C
W2 @ 6˚C
W1 @ 5˚C 冰水主機
冰水溫度升高1˚C (5˚C→6˚C)
冰水主機(Chiller) 冰機節能 (W1 – W2)/W1約3%
依據冰機莫里爾曲線(R-123冷媒) h (kJ/kg) 冰水供應溫度℃
特性得知，如 圖3所示，冰機功率
(kW)因冰水溫度提升1℃，因壓縮 P (psia) 冰機莫里爾曲線圖
機在低壓端(蒸發器)壓力上升，所
以將冷媒由低壓端打至高壓端之壓 冷凝器 36˚C
縮功下降，冰機節能(W1-W2)/W1 35˚C 冰水主機耗電量(kW)與
冷卻水溫度成線性正比
約2.5~3.5% (平均3%)；另外在冷
膨脹裝置 壓縮機
卻水溫度降低1℃，因壓縮機在高 h1 = h2
蒸發器 s1 = s2 耗電量
壓端(冷凝器)壓力下降，所以將冷 (kW)
W2 @ 35˚C
媒由低壓端打至高壓端之壓縮功 冰水主機
W1 @ 36˚C
下降，冰機節能 (W1-W2)/W1約 冷卻水溫度降低1˚C (36˚C→35˚C)
冰機節能 (W1 – W2)/W1約3%
[1]
2.5~4% (平均3%) 。因此得知冰
h (kJ/kg) 冰機冷卻水溫度℃
水主機耗電量與冰水溫度成線性反
比，與冷卻水溫度成線性正比。
4，冰水供應溫度T1越高，回水溫 相似定律得知冰水泵功率(kW)為流
冰水泵(CHP)
度T2因現場控制需求之溫度固定， 量之3次方成正比 圖5 。
在廠區熱負載需求固定下，冰水
所以回水溫度T2基本上維持不變，
供應溫度改變會造成冰水流量的
兩者溫差ΔT(T2-T1)則越小，在
變化；依熱量公式Q ch =M ch ×C× 冷卻水泵(CWP)
廠區熱負載(Q ch )固定下，冰水流
ΔT，其中Q ch ：廠區熱負載(kcal/
h)，M ch ：冰水流量(kg/hr)，C：水 量(M ch )則與溫差(ΔT)成反比即越 在冰機負載固定下，冷卻水泵之冷
比熱(kcal/kg℃)，ΔT：供應溫度 大；因此得知冰水溫度越高則流量 卻水進入冰機與離開冰機之溫差改
T1與回水溫度T2之溫度差(℃) 圖 越大成正比關係，並依泵浦/風車 變會造成冷卻水流量變化，依熱量

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