水力模擬軟體在空調系統之應用

1. 前言

現今社會廣泛運用水資源工程，包括水壩工程、水力發電、消防設施、中央空調等領域，這些領域都需要大量的水來作為動力輸出或節省能源消耗。然而，由於水管系統受到諸如配管空間等限制的影響，管徑、管長和形狀的變化會使得水的壓力、流速等物性改變，導致系統的功能低減甚至失效。因此在系統上精準且有效地調節水流的快慢、水量的多寡是相當複雜的工程。為了解決這些工程上的問題，現今已有許多水力模擬軟體(hydraulic analysis engine)可以運用。
 

2. 水力模擬軟體簡介

 
水力模擬軟體是一種專門用於模擬水力問題的軟體工具。利用數值方法和計算流體力學等技術，它可以將水流、水壓、流量等水文水資源工程問題進行模擬和分析。這些功能可以幫助工程師和研究人員預測水文水資源系統的行為，制定相應的控制策略和管理方案，以提高系統的運行效率和安全性。
 
•  可視化：透過軟體將複雜的圖面資訊轉換為水力模型，再經由模擬以圖形及表格的形式呈現結果，使工程師更容易理解和分析。
•  快速性：快速了解系統及設備數量之外，可自動執行大量繁重的計算並生成模擬結果，從而節省時間和成本。
•  精確性：精確地模擬複雜的水文學現象。掌握水壓、流速等水力物性後，從而進行更準確的設計和優化。
 

3. 水力模擬軟體在空調系統之應用

空氣品質和溫濕度對於一個舒適的室內環境非常重要，而空調系統在此扮演著重要的角色。透過水力模擬軟體，我們能夠了解水在空調系統中的物性，從而優化系統設計。以下是水力模擬軟體在空調系統中的應用：
 
• 設計管道系統：進行空調水系統的管道設計，包括決定管徑、長度和流速等參數，以確保系統的水力特性符合設計要求。
• 預測系統運行效果：預測空調水系統的運行效果，例如水流速度、壓力變化等，並確定設備之工作條件的合理性，以及是否需要進行設計變更。
• 設備汰換前後的比較：透過已建置的水力模型，經由新增或移除設備後，能夠事前掌握系統之差異。通過比較不同方案的模擬結果，可以快速掌握系統改善前後的優劣，並選擇最佳的方案。
• 水量測試、調整與平衡：掌握各個空調設備的流量和水壓，以及系統中的壓力損失。根據這些模擬結果，經由調整閥件的開度，可以進行水量測試、調整與平衡，確保系統運行穩定。
 

以新建大樓的中央空調系統為例，在驗收階段時，除了冰水主機、冰水泵浦、冷卻水泵浦等空調設備的性能驗證項目中需要量測水量計算效能之外，各樓層空調設備的水量測試、調整與平衡(Testing, Adjusting and Balancing，以下簡稱TAB)也相當重要。水量TAB主要是透過調整各樓層的平衡閥，使得分配送至相對應的空調設備之流量能夠符合需求流量，使系統達到水量平衡。而在水量不平衡的情況下，流進空調設備的水量會有過剩或不足的現象，導致現場溫度或濕度無法達到需求。TAB不僅可以解決此問題，同時也可以節省設備的耗能，進而達到設備的效能最大化。透過水力模型模擬調整水泵、閥門等參數作為參考依據，可以加速現場TAB的作業效率及準確度。
 

4. 結語

和偉智能利用水力模擬軟體建置空調系統之水力模型，透過模擬後掌握空調系統中的水力特性之外，在設計提案、改善方案、設備汰換的效益評估中亦是值得參考的手法。一個優化的水系統可以提高能源效率、減少能源浪費、降低運行成本，同時確保系統的穩定性和安全性，最終達成工程節能之目的。更多資訊，請詳：工程實績
 
 

參考資料
圖片來源:
Pexels 上由 Pixabay 拍攝的相片
Pexels 上由 Sergei A 拍攝的相片