推薦 冷水機基本名詞解釋與常見品牌制冷能力

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前幾天看到版友對TECO的降溫時間有疑問,為了確認原因,上官網下載了TECO的說明書,順便瀏覽了幾家常見品牌的datasheet,發現有一些名詞可以寫出來供想買冷水機的人當參考,順便破解一些迷思。

以下寫的有點亂,若有誤謬之處,也歡迎指正討論。

1. 制冷能力怎麼看?
以前大家都認為寫在型號或品牌後面的HP(馬力數),通常代表了該型號冷水機的制冷能力,這個觀念相信是從冷氣或空調方面的常識轉換過來的。但實際看了四五個常用品牌的資料,發現標示出來的HP數,很可能都指的是壓縮機功率,而不是制冷能力。壓縮功率和制冷能力不一定正相關,所以實際的制冷能力,還是要到說明書裡去找。

扣除掉一些連說明書裡都沒寫的,如冰點、海利(海利有其他的標示法),制冷能力常見的單位有:
W(日升、TECO TK系列)
BTU/hr(阿提卡、TECO)
kcal/hr(GEX五味)

我偏好把它們通通轉換為kcal/hr,以方便計算。換算的方法網路上都查得到,速算法:
1W = 0.86 kcal/hr
1Btu/hr = 0.252 kcal/hr。
全部換算成同一個單位之後,就可以有比較清楚的概念了。

要補充說明的是,這個數字是基於某個前提之下測得的,不同的品牌測定條件不一樣,所以若兩台不同品牌的冷水機制冷能力數值接近時,把它們視為同一階的比較好。比如A牌的制冷能力是227kcal/hr,B牌是241kcal/hr,不要認為B牌一定比較大,而要視為同一個等級的機型。


2. 耗電量怎麼看
這個對電力有基本常識的人應該都會看,我只稍微提一下。冷水機上會標示耗電量(power consumption),單位是W,記錄或估算一天冷水機跑幾小時,再乘上耗電量/1000,就是一天的用電度數。

  耗電量(w) x 操作時數(hr) /1000 = 用電度數(kw-hr)


3. 建議循環水量與進出水溫差
會寫到這點,是因為發現有一個說法是這樣的:冷水機的出口溫度,要比入口溫度低很多,至少2~3度,甚至5度以上,冷卻才有效率。這也可能是從一些冷氣空調設計界、或工業界熱交換器的設計等傳來的常識。但實際看了一些冷水機的規格之後,發現並不是這樣子,所以想釐清一下。

每台冷水機都有建議循環水量的最小值與最大值,理由是在這個範圍內,壓縮機的換熱效率比較佳。當水量大於建議值的最大量,或小於建議值的最小量時,不代表效率會變很差,可能只是略低而已。而冷水機的效率,影響比較大的是散熱是否良好,和環境溫度是否過高,和循環水量說真的關係沒那麼大。

為什麼要在這裡提建議循環水量?請先看下面這個計算換熱器時常用的公式:

  Q(kcal/hr) = m(kg/hr) x S(kcal/kg-℃) x ΔT(℃)

Q:指的是熱量,在這邊可以用制冷能力代入
m:水量,在這邊用流量代入
S:比熱,代表用多少熱可以讓1kg的物質上升1℃,水大約是1,海水大約0.93
ΔT:在這裡指的是進出口的溫差

在沒有異常狀況下,一台冷水機在正常操作時所輸出的Q是一個定值,比熱在這裡也可以視為定值。因此,進出口的溫差,只和水量有關。水量愈大,溫差愈小;水量愈小,溫差愈大。

按照這個公式,根據各冷水機的建議水量和制冷能力來計算,會發現冷水機入口和出口的溫差,大部分落在0.2~1.2℃,而不是大家所想的2~3度。當然,要把溫差拉到2度以上也很簡單,只要把水流量調低就好。不過過低的水量,造成冷水機鈦管堵塞的機率也比較大一點。我個人比較偏好盡量按照原廠的建議值操作,這部分見仁見智,請自行評估。

經擴缸達人SmartFish大大指正,紅字部分不正確。過慢的流速造成的影響是有機會在鈦管外側產生結垢,影響制冷效率。

順帶一提,水量過大有什麼缺點?水量大代表著水速度快,而流速快到一個程度時,熱量會來不及從冷媒側完全傳遞到水側,所以制冷功率會比較低。

藍箱水族的小威兄指正,這一段應該修正為水量大到某個程度之後,對熱交換效率提升的助益就不明顯。

待續......
 
最後編輯:
4. 各廠牌冷水機簡述

這一段單純就我自己的立場,思考要挑冷水機時可能會遇到什麼,沒有任何推薦或批評的成分,請大家盡量補充。

Arctica阿提卡
習慣上大家用HP當成它的制冷能力來看,但實際上在說明書中和官網上很清楚以BTU/hr標示制冷能力,其他該寫的數據也都寫上了,並且在官網很容易找到。

常用型號制冷量(kcal/hr):
1/15HP 227
1/10HP 320
1/5HP 605
1/4HP 756
1/3HP 1009


冰點二代IPO系列
完全找不到制冷量數據,google再三之後放棄


日生Resun
少數用W標示制冷能力的廠家,並且就寫在型號上,寫280表示制冷量280W,450就是450W。我自己用的是CL-450,實測之後每小時的制冷量和標示的數據十分接近,看不出來有什麼灌水成分。

常用型號制冷量(kcal/hr)
Mini-200 172
CL-280 241
CL-450 387
CL-650 559


TECO TK系列
似乎是比TR更新的系列,TK後面接的數字就是建議水量,比如TK-150、TK-500。官網數據齊全,需要的數字都找得到。

常用型號制冷量(kcal/hr):
TECO TK-150 214
TECO TK-500 388
TECO TK-1000 542
TECO TK-2000 750

TR系列因為沒有這麼詳細的數據,只標示了功率,也許可以參考TK系列來判斷制冷量。


五味GEX
少數的日本貨,官網資料還算齊全,可下載說明書,制冷量以kcal/hr標示,但只有三種型號

常用型號制冷量(kcal/hr):
GXC 100 170
GXC 200 240
GXC 400 680


Hailea海利
查資料之後發現我蠻喜歡這間的說明書,不但數據齊全(雖然沒寫制冷量),還附上實測曲線:
PH84_F_11_170830205344.JPG

圖上很清楚寫明了在室溫30℃下,將150L的水以HC-150從28℃開始冷卻,每小時的溫度變化。參考價值比單純給一個數字要更高。但官網沒辦法下載說明書,這點實在是令人.......我是靠google找的。
型號後的數字同樣是建議水量。

常用型號制冷量(kcal/hr):
下面的數字都是我根據說明書附的降溫曲線,取第一小時的數據估算,不是十分準確,僅供參考。
HC-100A 150
HC-130A 195
HC-150A 225
HC-250A 375
HC-300A 450
HC-500A 600


5.有無改外置感溫的差異在哪?冷水機降一度時,主缸溫度也降一度嗎?
我覺得這比較少人注意到,所以特地提出來討論一下。因為有無外置感溫和冷水機配管的不同,會影響每次冷水機啟動的時間長短。

有改外置感溫時,依感溫sensor放的位置,會測到不同的溫度,一般都會放主缸中,可以視同當冷水機顯示水溫降1℃時,主缸溫度就是降1℃。以上面的海利HC-150A來說,當改了外置之後,啟動冷水機接上一個總水量150L,水溫28℃的缸,無其他熱源,一小時後溫度會很接近26.5℃。

沒有改外置時,狀況就比較多種,以一個基本的底濾缸底缸來說明,設定總水量同樣是150L,冷水機設定值26℃,溫差1℃,27℃啟動,26℃停止:
PH84_F_11_170830210847.JPG

A為下水格,C是上水格。

Case 1:
當冷水機路線是從A處走到冷水機,再回到C時,這時溫度變化我覺得和外置感溫線不會差很多,因為冷水一出冷水機,馬上就被主馬送到主缸了,所以要等到主缸落水的溫度也達26℃時,冷水機才會停止啟動。此狀況下主缸溫度在26℃~27℃之間浮動,冷水機啟動時間最長,但啟動次數最少。以上面HC-150A的例子,每次冷水機啟動時間大約40min,主缸溫渡會降1℃。

Case 2:
當冷水機路線是從C處走到冷水機,再回到A時,狀況就有點不一樣。因為冷水出了冷水機之後,會進入A,很快的又回到C,部分冷水會往冷水機走,另一部分往主缸送。這樣的狀況下底缸溫度降到26℃,冷水機停止時,主缸還不會降到26℃。我自己實測,主缸大概在26.5~27℃之間浮動。此狀況下冷水機啟動時間比較短,但啟動次數也比較多。以HC-150A來看,可能每次啟動只要20min,但因為主缸溫度只降0.5℃,所以沒多久就會再啟動一次。

Case 3:
冷水機的出入口在同一格,這狀況主缸溫度變化更少一點,可能會在26.8~27度之間,所以冷水機啟動時間最短,但最頻繁啟動。

待續......
 
最後編輯:
阿提卡果然很猛,1/10幾乎都快要到別家的1/6的能力了,之前河馬大也是測試過,真的是貴的有價值
 
很用心的分析,可惜在高雄,否則我這有幾台2手的冷水機可以借您測試看看~

有個小地方和您說一下:

>>不過過低的水量,造成冷水機鈦管堵塞的機率也比較大一點。

鈦管是放在一個密封的桶子內,靠出入水口來進出水,鈦管內的"冷媒"並不會"堵塞",而出入水口要"堵塞"的機會也很小~
比較會發生的是當您的缸中固定有在維持鈣的數據時,水流量小的環境容易造成鈦管外層被包起來,使得致冷效率變差,建議每年固定把冷水機拆下來,用小蘇打粉+檸檬酸 泡洗一下 這樣會更好哦~

感謝你的分享
 
阿提卡果然很猛,1/10幾乎都快要到別家的1/6的能力了,之前河馬大也是測試過,真的是貴的有價值
真的,我還回去檢查一下,確認自己有沒有算錯,1/10HP的制冷量是1270Btu/hr,差不多320kcal/hr了,所以說HP數真的不能拿來當參考啊。

很用心的分析,可惜在高雄,否則我這有幾台2手的冷水機可以借您測試看看~

有個小地方和您說一下:

>>不過過低的水量,造成冷水機鈦管堵塞的機率也比較大一點。

鈦管是放在一個密封的桶子內,靠出入水口來進出水,鈦管內的"冷媒"並不會"堵塞",而出入水口要"堵塞"的機會也很小~
比較會發生的是當您的缸中固定有在維持鈣的數據時,水流量小的環境容易造成鈦管外層被包起來,使得致冷效率變差,建議每年固定把冷水機拆下來,用小蘇打粉+檸檬酸 泡洗一下 這樣會更好哦~

感謝你的分享

哈哈,沒有實作經驗就是這樣,憑空想的很容易出錯,被專家一看就發現了。:em06::em06:

沒錯鈦管內應該走的是冷媒,水是在冷媒外側才對,感謝指正。
 
6.要怎麼估算魚缸的制冷量?

說真的我猜很多人想看的是這一段吧:em01::em01:不過以我個人來說,實在是不太想寫這一段,因為這個部分的不確定因素太多了,任何一個不確定因素,都有可能影響到最後的估算結果。把這段放在最後面,一方面是希望看到這裡的人,對前面制冷量的計算能有基本概念,也大概知道各型號冷水機的制冷量計算方式和數值,看這段會比較能理解。

我會盡可能簡化我的方式,並保守估算,有興趣的人也可以自己驗算一下目前使的冷水機效率如何,是否需要清洗了。

對於自己的魚缸所需制冷量完全沒有頭緒的人,可以有兩種做法。

a.引用這篇舊文的公式:
【例】
     ●水槽1200×450×450H 約243リットル ****主缸(243公升)
     ●ろ過槽600×450×500H 約135リットル ****過濾缸(135公升)
     ●温度差 (外気35℃:設定25℃) ****缸外溫度 與 冷卻機設定"達成"溫度
     ●照明/メタルハイランドランプ150W 1個 ***外加熱源 照明設備
     ●ポンプ30W 1台 ***外加熱源 沉水馬達
   
[(全水量:378リットル×温度差10℃÷24時間)+熱損失((150W+30W)×0.86)]×1.2=約375Kcal/h

這個公式的意思,是先算出魚缸的總水量,接著把魚缸週邊的環境溫度假設為一天24小時都是35℃,然後設定自己想要的溫度後,就可以算出自己需要的致冷量。

公式中的水量是用公升計算,根據前面提過的公式Q(kcal/hr) = m(kg/hr) x S(kcal/kg-℃) x ΔT(℃),本來應該要乘上密度來換算為kg,再代入海水的比熱。不過因為海水比重是1.022~1.026之間,比熱約0.93,兩者相乘很接近1,所以上面那個公式就省略了,這部分沒有問題。

後面的外加熱源計算,是把所有會放熱的設備,假設為輸入的電力百分之百轉換為熱源,通通輸入到水中,這段我就不太同意了。這表示我把燈具插上電之後,消耗的電力通通沒轉換為光,而是用來加熱魚缸裡的水?我把沉馬插上電之後,輸入的電全部沒有用來推動水流,而是用來加熱魚缸裡的水?這怎麼想都不太合理。所以公式的這個部分,如果是我自己使用,我會把它再乘0.5。不過基於前面提的保守估算原則,想使用原公式做計算也沒關係,看個人喜好。

所以這個公式,我會修正如下:

[實際總水量(L) x (室溫-魚缸溫度) /24 + 外加熱源總耗電量(W) x 0.5 x 0.86 ] x 1.2 = 所需制冷量Q(kcal/hr)

然後,根據算出來的Q,和冷水放置處週圍環境的通風散熱狀況,去挑適合的冷水機型號。比如算出來的需求量是200kcal/hr,冷水機旁通風良好,沒有太陽直射,那挑選240kcal/hr以上的型號應該足夠。如果通風不佳,甚至根本沒辦法散熱,那可能要300kcal/hr以上的型號會比較保險。

最後,回推每次冷卻機啟動要花多少時間。以上面的例子,200kcal/hr的需求量,我選用375kcal/hr的的機型,冷卻1℃所需的時間為:

200/375 x 60 = 32(min)

每冷卻1℃,至少需要32分鐘,考慮到通風不好,可能會增加到48min以上,稍微有點太久了。

如果我用5.有無改外置感溫的差異在哪?冷水機降一度時,主缸溫度也降一度嗎?這一段提到的case 2配管,一次啟動時間大約是一半再多一點,24min左右。這對我來說是一個蠻剛好的數值,所以我會選擇這台375kcal/hr的冷水機,搭配剛才說的配管法。

如果我堅持要用基本的配管,也就是Case 1,或改用外置感溫線,又不希望冷水機啟動時間太久,我會往上升級到400kcal/hr,甚至再大一號的機型。

基本的計算方式,大概是這個樣子,但千萬要記得依自己的環境去增減制冷需求量,也最好上網抓一下想要買的冷水機說明書,看看它設定的環境溫度,和自己的狀況比較,會比較容易挑選到適合的冷水機。
 
最後編輯:
好文....
雖然我通常就直接買大牌子,因爲我認為安全性應該更高...這點在回國做ODM/OEM 後更明顯感受到大廠產品用料及大廠工廠檢驗的仔細,就是不一樣.

阿帆此文讓我們一窺規格全貌及使用重點,真是難得!!!
 
很詳細的好文!! 推推
 
感謝分享好文~ 但最後的公式似乎少除了24

所以這個公式,我會修正如下:
[實際總水量(L) x (室溫-魚缸溫度) + 外加熱源總耗電量(W) x 0.5 x 0.86 ] x 1.2 = 所需制冷量Q(kcal/hr)

應該是這樣~
[((實際總水量(L) x (室溫-魚缸溫度)/24) + 外加熱源總耗電量(W) x 0.5 x 0.86 ] x 1.2 = 所需制冷量Q(kcal/hr)
 
順帶一提,水量過大有什麼缺點?水量大代表著水速度快,而流速快到一個程度時,熱量會來不及從冷媒側完全傳遞到水側,所以制冷功率會比較低。
待續......

這點我有點不同的看法,或許大家可以討論看看,

我們如果把冷水機制冷的某一個瞬間,汰管部分跟流過水的溫度視為恆定:

根據熱傳導公式:
P = ΔQ/ΔT(℃) = -kA ΔT/Δx
k為常數
A 為介質的截面積,
ΔT 為兩端溫差,
Δx 為兩端距離

在溫度差ΔT越大的情況下,熱傳導的效率應越好,
在馬達水量很大的情形下,雖然冷水機出入水溫差不大,但應不代表制冷功率不好,
反而會因為水溫跟鈦管的溫差大,讓熱傳導的效率更好,
只是當下出水的溫度降低幅度較小讓我們誤以為降溫效率不好而已,


舉個讓大家"感覺"一下的例子(此例非實例)
假設今天使用不同馬達出冷水機出入水溫度狀況:

1. 100 L/Hr馬達,出水入水溫差 3度
2. 1000L/Hr馬達,出水入水溫差0.5度

用Q=msΔT 在某一短時間t中,冷水機所排出的熱量來看

1. Q1=(100*t)*1*3=300t
2. Q2=(1000*t)*1*0.5=500t

所以流量愈大,應該制冷效率應該會更好
唯一我覺得導致降溫比較差的因素是,用了大顆的馬達比小馬達產生了更多的熱量。
還有可能用太大顆馬達揚程過大,可能導致內部密封的部分受壓力太大造成損壞。

我們設缸還是會參照原廠建議流量幫客戶進行配置,
我們猜測,原廠建議的流量,應該是有經過測試,
使用超過建議水量的馬達,馬達所多產生的熱量就會大於增加的吸熱效率了,

以上是我的看法,大家可以討論看看。
 
感謝分享好文~ 但最後的公式似乎少除了24
應該是這樣~
[((實際總水量(L) x (室溫-魚缸溫度)/24) + 外加熱源總耗電量(W) x 0.5 x 0.86 ] x 1.2 = 所需制冷量Q(kcal/hr)
沒錯沒錯,是少了一個24。可能因為我一直覺得這個公式在這裡是有問題的,所以潛意識忽略掉它了。
實際上我會用另一個算法去計算致冷量,後面再來補充在b部分。


這點我有點不同的看法,或許大家可以討論看看,

我們如果把冷水機制冷的某一個瞬間,汰管部分跟流過水的溫度視為恆定:

根據熱傳導公式:
P = ΔQ/ΔT(℃) = -kA ΔT/Δx
k為常數
A 為介質的截面積,
ΔT 為兩端溫差,
Δx 為兩端距離

在溫度差ΔT越大的情況下,熱傳導的效率應越好,
在馬達水量很大的情形下,雖然冷水機出入水溫差不大,但應不代表制冷功率不好,
反而會因為水溫跟鈦管的溫差大,讓熱傳導的效率更好,
只是當下出水的溫度降低幅度較小讓我們誤以為降溫效率不好而已,


舉個讓大家"感覺"一下的例子(此例非實例)
假設今天使用不同馬達出冷水機出入水溫度狀況:

1. 100 L/Hr馬達,出水入水溫差 3度
2. 1000L/Hr馬達,出水入水溫差0.5度

用Q=msΔT 在某一短時間t中,冷水機所排出的熱量來看

1. Q1=(100*t)*1*3=300t
2. Q2=(1000*t)*1*0.5=500t

所以流量愈大,應該制冷效率應該會更好
唯一我覺得導致降溫比較差的因素是,用了大顆的馬達比小馬達產生了更多的熱量。
還有可能用太大顆馬達揚程過大,可能導致內部密封的部分受壓力太大造成損壞。

我們設缸還是會參照原廠建議流量幫客戶進行配置,
我們猜測,原廠建議的流量,應該是有經過測試,
使用超過建議水量的馬達,馬達所多產生的熱量就會大於增加的吸熱效率了,

以上是我的看法,大家可以討論看看。
有高手出來討論了:em01::em01:
我後來想想這一句確實也該刪掉,因為流速過快在熱交換器的設計上,主要問題應該是壓降而不是熱傳,所以這樣寫不太適合。

至於馬達放熱這點個人不太贊同,因為我一直覺得馬達這個東西,實際上能釋放的熱量沒有想像中多。馬達放熱量,我認為可以簡單想成收到的電能也就是耗電量,扣掉作的功,剩下則大部分轉換為熱量。馬達運轉的耗電量,和冷水機有一段很大的差距,流量很難大到讓馬達產生的熱量大過制冷功率。
 
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