一、前言

在高科技廠房與工業製程中，常需要同時提供冷凍水（製冷）與熱水（製熱）的能量，此時可採用「同時製冷與制熱用冰水機」系統。該系統能透過熱回收技術，將冷凝器排熱回收至熱水系統中，達到節能與減碳效果。其效能評估可用綜合性能係數（COP）進行分析。

二、系統工作原理

同時製冷與制熱用冰水機主要透過壓縮式循環系統實現能量再利用。壓縮機將冷媒壓縮後，於冷凝器釋放熱量供熱水使用，同時在蒸發器吸收熱量產生冷水。系統具備「製冷」、「製熱」及「同時運行」三種模式：

 1. 製冷模式：僅蒸發器供冷，冷凝器排熱至冷卻塔。

2. 製熱模式：僅冷凝器供熱，蒸發器吸收環境熱能。

3. 同時製冷與制熱模式：冷凝器排熱完全回收為熱水使用。

三、性能係數（COP）定義

冰水機性能通常以製冷性能係數與製熱性能係數表示：

·      製冷性能係數 = Qe / Winput；其中 Qe蒸發器製冷量 (kW)，Winput壓縮機輸入功率 (kW)。

·      製熱性能係數 = Qc / Winput；其中 Qc 冷凝器釋放熱量 (kW)。

·      綜合性能係數 = (Qc + Qe) / Winput

此式反映系統同時輸出冷量與熱量的總效率，若能量能被完全利用，則綜合COP值可達8~10或更高。

四、計算範例

若某台冰水機同時製冷與制熱時，蒸發器製冷量 Qe = 300 kW，冷凝器供熱量 Qc = 330 kW，壓縮機功率輸入 Winput = 75 kW；則製冷COP = 4.0，製熱COP = 4.4，綜合COP =  8.4。

由此可見，若冷凝器回收熱能能被完全利用，其綜合性能可比單一製冷模式高出一倍以上。

五、應用效益分析

·      節能效益：可節省約20–35%總能耗。

·      減碳效益：因廢熱回收，減少冷卻塔排熱與燃氣鍋爐耗能。

·      系統穩定性：全年可運行，適合製程與空調共用系統。

·      投資回收期：約2–4年，視熱回收利用比例而定。

七、應用場域

·      半導體與電子廠房：同時提供製程冷卻水與熱水清洗用途。

·      食品製造業：回收製冷廢熱用於清洗或預熱工序。

·      飯店與醫院：同時供應空調冷凍水與生活熱水。

八、結論

同時製冷與製熱用冰水機以熱回收與能量再利用為核心設計，能顯著提升整體能源利用效率，其COP_total通常可達傳統冰水機的兩倍以上。隨著ESG與碳中和趨勢推動，此類機型將成為高效能源整合解決方案的重要方向。



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