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泵功率變化(kW)與流量變化之3次
圖4、冰水供應及回水溫度示意圖
方成正比 圖7 。

冰水主機
冰水泵 廠區熱負載(Q ch)： 冷卻水塔(CT)
UCP2
外氣空調箱、
冰水供應溫度 製程冷卻水、
T1 冷卻水將冰機熱量由冷卻水泵帶至
冰水流量M ch 無塵室冷卻乾盤管、 水塔將廢熱散至外氣，離開冷卻水
溫度差 T: 空壓機、
T2-T1 一般空調箱… 塔之冷卻水溫度改變會造成風扇風
冰水回水溫度 量變化，依熱量公式Qe=Mc×C×
T2
ΔT=Ma×Δh，其中Qe：廢熱水塔
負載，Mc：冷卻水流量(kg/hr)，
C：比熱(kcal/kg℃)，ΔT：進入水
圖5、冰水溫度與冰水泵流量及耗電量之關係
塔冷卻水溫度T2與離開水塔溫度冷
卻水T1之溫度差(℃)，Ma：風扇
泵浦İ風車 冰水泵耗電量與冰水 空氣流量(kg/hr)，Δh：進入水塔
冰水泵流量Q(CMH) 溫度成線性正比 耗電量(kW) 溫度之3次方成正比 值差(kJ/kg) 圖8，離開冷卻水塔之
相似定律
冰水泵流量與冰水
空氣焓值與離開水塔空氣焓值之焓
冰水泵
冷卻水溫度(T1)越低，溫差(ΔT)
：功率
：流量 冰水泵 越小，水塔負載Qe則小，在空氣側
因焓值差(Δh)不變，所以風扇流量
冰水供應溫度℃ 冰水供應溫度℃
(Ma)變小，成反比關係，依泵浦/
風車相似定律得知冷卻水塔風扇功
率變化(kW)與風量變化之3次方成
圖6、冷卻水進出冰機溫度示意圖 正比 圖9 。

廢熱排至戶外
冷卻水塔
研究方法
戶外空氣 戶外空氣 冰水主機
熱負載Qc
冷卻水泵
一般控制方式─
UCP2
冷卻水進入 冷卻水離開
冷卻水流量 冰機溫度T1 冰機溫度T2 單一設備最佳能源效率改善
Mc 冷卻水溫差 T: [2][3]
T2-T1 由目前相關論文期刊 或研究報
[4]
導中 得知，一般控制方式其能源
效率改善均侷限於單一設備(如冷
[5]
卻水塔改善 ，如 圖10，冷卻水塔
圖7、冷卻水溫度差與冷卻水泵流量及耗電量之關係
耗電a→b)，如此有可能會造成其
他設備的能耗增加(如 圖10 ，冰水主
泵浦İ風車 冷卻水泵耗電量與冷卻水 機耗電A→B)，對於整個冰水系統
冷卻水泵流量Q(CMH) 冷卻水泵 耗電量(kW) 冷卻水泵 並非運轉於『最佳節能點』，僅有
冷卻水泵流量與冷卻
相似定律
溫度差之3次方成反比
水溫度差成線性反比
部分節能改善(如 圖9 ，1→2，節能
效益3~5%)，所以在冰水系統上發
：功率
現還有相當多的節能機會，因此欲
：流量
從中發展提升能源效率的機會，著
冷卻水溫度差℃ 冷卻水溫度差℃
手進行此方面的研究。
公式Qc=Mc×C×ΔT，其中 Qc： 開冰機溫度T2之溫度差(℃) 圖6， 台積電研發控制方式─
冰機熱量(kcal/h)，Mc：冷卻水流 冰機熱負載固定下冷卻水溫差(ΔT) 冰水系統整體設備最佳能源
量(kg/hr)，C：比熱(kcal/kg℃)， 越高則流量越小，成反比關係，並 效率改善
ΔT：冷卻水進入冰機溫度T1與離 依泵浦/風車相似定律得知冷卻水 應用大數據(外氣、空調、製程冷

300mm FABS FACILITY JOURNAL JUNE 2018 19