1、冷却塔之节水策略研究冷却塔之节水策略研究 在高科技电子产业包括晶圆代工，IC半导体产业，TFT-LCD等产业厂中用水量大小除了取决于制程产量及产能利用率之外，在公用空调系统中占全厂用水量的5%20%，主要耗水点则在SCRUBBER及COOLING TOWER水损失补水上，因此空调用水为电子厂业之主要节水潜力。前言AUO Proprietary&Confidential简介 1.冷却水塔简介探讨 2.水塔耗水分析 3.冷却水塔节水方法 4.实际案例比较 5.结与建议冷冷 却却 水水 塔塔 简简 介介 探探 讨讨冷却水塔原理 冷却水塔是将系统所热交换后回之高温冷却水，经由分配管喷嘴洒在鳍片(FIN
2、)表面上，同时与风扇(FAN)所产生的强制对冷空气相互接触，此时，热水与冷空气之间即产生显热热交换作用。少部份的热水被蒸发成气态水蒸气，而吸收蒸发潜热再低冷却水之温而形成低温之冷却水回至系统。然而，大部分冷却塔中，皆有一或多个旋桨或心式风扇使空气铅直或水平地通过冷却塔，而以喷嘴喷水或使水沿冷却塔由一阻板向下洒到另一阻板，即造成很大的水面积。冷却水塔冷却后之低温(32)冷却水冷却水泵浦配管至各制程系统显热之热交换(高温冷却水)回至冷却水塔之分配管/喷嘴形成小水滴经散热材与风扇所吸入之冷空气进显热及潜热之热交换(低温冷却水)冷却水水池冷却水泵浦再泵送至各制程系统形成一循环回。冷却水塔的程冷却水塔的
3、程冷却水塔在应用上约有以下几种型式分类：1.依通风方式可分:自然通风式(natural draft type)强制通风式(mechanical draft type)2.依风扇位置可分:吹入式(forced draft type)吸入式(induced draft type)3.依空气与水相对方向可分:交错(cross flow type)逆型(counter flow type)冷却水塔种冷却水塔种各型式分类示意图各型式分类示意图冷却水塔，理论上可将循环水冷却到接近入塔空气的湿球温，但它也是为循环水能够被冷却的温最低下限,所以水塔的APPROACH越小代表冷确能力越高，初制成本也提升。RAN
4、GE AND APPROACH选择冷却水塔大小之考虑因素水塔耗水分析 冷却水塔在运转过程中耗水可以分四个部份，分别为蒸发损失(evaporation loss)、飞散损失(drift loss)、溅洒损失(splash loss)、排放损失(blow-down loss)。冷却水塔耗水途径冷却水塔耗水途径 冷却水塔的冷却过程中，大部份的水蒸发至大气当中，同时也以汽化潜热方式，达到冷却效果低水温，此即为蒸发损失。水的蒸发，对于水塔水损而言，是在所难免的，因为水的显热(Sensible Heat)远小于潜热(Latent Heat)。也是能将热量排除的主因。然而，蒸发损失的多寡完全取决于水塔四周的
5、空气含水量的重要因素，但外气因素无法由人为控制，故只能任由外气蒸发其散失量。注:(蒸发潜热597.3卡/克)蒸发损失蒸发损失(evaporation loss)(evaporation loss)尚未经过冷却，温较高的循环水，由PUMP加压送至水塔顶端洒水器后，被洒落至填充材上进冷却。由洒水器落至填充材这段过程中，部份体积较细小水滴，可能会被塔内向上过空气携带出塔，形成飞散损失。根据统计，一般习用之冷却水塔因采用洒水结构方式，其损失量约为总用水量之0.2%0.3%。飞溅损失飞溅损失(drift loss)(drift loss)冷却水塔的冷却在送水管及水塔之间重复着吸收废热释放废热的动作，过程
6、中由于水塔为开放结构，难免会有杂质溶入，影响水质，往往维持散热所需，也必需以蒸发其冷却水，所以导至水中溶盐浓上升，亦导致微生物及藻类滋生，故冷却水须做一定的排放，有时并须清洗水塔及管，补充干净的水而被排放掉的废水称排放损失。排放损失排放损失(blow-down loss(blow-down loss)冷却水塔节水方法冷却水塔节水方法 本文针对开放式冷却水塔，归纳出其耗水途径分别为蒸发、飞散、溅洒与排放，发现耗水量之大小依序为蒸发、排放、溅洒与飞散。而从最少的投资花费之观点来看，由排放方面着手是最快的。各项水各项水损损比较比较 冷却水塔中，还有另外一种重要单元叫做挡水器。当空气入塔内时，部份小水
7、滴会随着空气被带出塔外，而挡水器的目的，乃是减少这部份的损失。制式的挡水器包括一组有角的片(a set of blades angled)，利用重力(inertia)或冲击，将空气中之水滴抓下。加装5折式档水板做液气分离，除了防尘之外,水飞溅损 可由0.2%0.3%至0.001%0.009%(视喷洒压力)。较传统水塔减少90%。冷却水塔风车转速变慢，亦可减少飞溅损失。飞散损失量减少之方法飞散损失量减少之方法影响溅洒损失多寡因素如下:1.填充材底部至水面高差 2.水面槽距缘高集水巣周长 3.水落在水面位置是否接近巣缘 4.入风口网形状溅洒减少的方法溅洒减少的方法 为了满足影响溅洒损失因素可于冷却
8、水塔之空气入口处加装入风口网，其本意在防止落夜灰尘，垃圾等杂物进入塔内影响冷却水循环，同时也可减少水滴溅洒出塔外，但在常其缺乏维修，保养之下会大大低冷却水塔的使用效能，所以在除了入风口网所拥有阻文件水滴溅出之功能外，也必须考虑空气所过之波浪间隙大小，风扇马达之马力等之调配。冷却水塔入风口网图示冷却水塔入风口网图示结与建议砂滤设备之反冲洗水，改用系统之排放水取代原水。排放水进废水再利用，节省用水低废水量。工程、清洁、消防之公用站及非人身用水，改由排放之冷却水供应，达到废水回收再利用。冷却水浓缩倍数由倍提升至倍，以低排放量。排放量减少之方法排放量减少之方法由于高科技厂冷却水塔之补水水源部份为纯水系
9、统之中膜处理设备之浓缩水，因此补水的导电值约为3050us/cm，在blow down 导电控制1000us/cm的情况下，浓缩倍数就已经高达20倍，虽已达成节水控制之45倍要求，但实纪上仍有往上提升空间。根据国内各高科技厂94年调查，blow down大部份皆控制在10001600us/cm甚至有些厂未做控制。一般建议 blow down 导电可控制在18002400us/cm左右。除了控制浓缩倍数外，仍应考虑控制blow down适当之节水操作标准。建议 冷却水塔是利用蒸发一部分的水，将冷却用水温低，以循环再利用，所以使用冷却水塔必然会消耗一定量的水。然而水塔的实际耗水量，往往大于维持散热所需，当水塔多而且量大时，这些额外的耗水量积起就可能成为一项重要的水资源开销，并且建立有效的排放管理制及排放的时程可以于长时间的运转之下发挥最大的省水效应。结
