冷却系统及其能耗调控方法、流体压缩、发电冷却系统技术领域
本发明涉及一种能耗调控系统，特别是一种可追踪最低能耗值的冷却系统
及其能耗调控方法、流体压缩能耗调控系统及可追踪最大电力产生量的发电冷
却系统及其调控方法。
背景技术
一般现有的冷却系统包含一冷却水塔、一冰水主机、一可调整转速的水泵
及一控制机构。冷却水塔内部设有可调整转速风扇来对流经冷却水塔的流体散
热。冰水主机内部设有压缩机来令流经压缩机的流体对热源吸热。可调整转速
的水泵可驱动流体于冷却水塔与冰水主机间形成一冷却循环。控制机构的控制
方式可分为两类。第一类为依据冷却水塔出口端的冷却水温与外气湿球温度的
温差来调整可调整风扇的转速或水泵的转速，以达到所期望的目标温度。第二
类为直接依据冷却水塔出口端的冷却水温来调整可调整风扇的转速或水泵的转
速，以达到所期望的目标温度。
然而，由于上述控制方法皆未考虑到能耗，故有可能导致系统无法以最节
能的方式来运转，进而造成冷却系统电量上的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷却系统及其能耗调控方法、流体压缩冷却系
统及发电冷却系统，借以解决现有冷却系统的冰水主机、可调整转速风扇或水
泵并无法以最节能的转速来运转，进而造成冷却系统效能上的浪费的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种冷却系统，包含一冷却水塔、一冰水主
机、一流体输送设备及一控制器。冷却水塔包含一风扇。风扇用以对冷却水塔
内部一流体散热。冰水主机包含一压缩机。压缩机，用以令冰水主机内的流体
进行热交换。流体输送设备连通于冷却水塔与冰水主机，并用以令流体依序流
至冷却水塔、流体输送设备及冰水主机，再回流至冷却水塔。控制器耦接于流
体输送设备及风扇。控制器用以依据风扇的一风扇能耗值与压缩机的一压缩机
能耗值的一能耗和调整风扇的转速，或是依据流体输送设备的一输送能耗值与
压缩机的压缩机能耗值的能耗和调整流体输送设备的转速。
其中，该控制器增加或减少该风扇的转速使该风扇能耗值与该压缩机能耗
值的能耗和维持于最低的值，或是，增加或减少该流体输送设备的转速使该输
送能耗值与该压缩机能耗值的能耗和维持于最低的值。
其中，该控制器将该风扇的转速自一起始转速增加至一测试转速，该风扇
处于该起始转速时，该控制器获得该风扇能耗值与该压缩机能耗值相加的一第
一能耗和，该风扇处于该测试转速时，该控制器获得该风扇能耗值与该压缩机
能耗值相加的一第二能耗和，若该第一能耗和大于该第二能耗和，则该控制器
调高该风扇的转速，若该第一能耗和小于该第二能耗和，则该控制器调低该风
扇的转速。
其中，该控制器将该风扇的转速自一起始转速降低至一测试转速，该风扇
处于该起始转速时，该控制器获得该风扇能耗值与该压缩机能耗值相加的一第
一能耗和，该风扇处于该测试转速时，该控制器获得该风扇能耗值与该压缩机
能耗值相加的一第二能耗和，若该第一能耗和大于该第二能耗和，则该控制器
调降该风扇的转速，若该第一能耗和小于该第二能耗和，则该控制器调高该风
扇的转速。
其中，该控制器将该流体输送设备的转速自一起始转速增加至一测试转速，
该流体输送设备处于该起始转速时，该控制器获得该输送能耗值与该压缩机能
耗值相加的一第一能耗和，该流体输送设备处于该测试转速时，该控制器获得
该输送能耗值与该压缩机能耗值相加的一第二能耗和，若该第一能耗和大于该
第二能耗和，则该控制器调高该流体输送设备的转速，若该第一能耗和小于该
第二能耗和，则该控制器调低该流体输送设备的转速。
其中，该控制器将该流体输送设备的转速自一起始转速降低至一测试转速，
该流体输送设备处于该起始转速时，该控制器获得该输送能耗值与该压缩机能
耗值相加的一第一能耗和，该流体输送设备处于该测试转速时，该控制器获得
该输送能耗值与该压缩机能耗值相加的一第二能耗和，若该第一能耗和大于该
第二能耗和，则该控制器调降该流体输送设备的转速，若该第一能耗和小于该
第二能耗和，则该控制器调高该流体输送设备的转速。
其中，更包含一第一电力检测装置、一第二电力检测装置及一第三电力检
测装置，该第一电力检测装置电性连接于该风扇与该控制器，并用以检测该风
扇的耗电量，该第二电力检测装置电性连接于该压缩机与该控制器，并用以检
测该压缩机的耗电量，该第三电力检测装置电性连接于该流体输送设备与该控
制器，并用以检测该流体输送设备的耗电量。
其中，更包含一第一转速检测装置及一第二转速检测装置，该第一转速检
测装置电性连接于该风扇与该控制器，并用以检测该风扇的转速，该第二电力
检测装置电性连接于该流体输送设备与该控制器，并用以感测该流体输送设备
的转速。
本发明还提供一种流体压缩冷却系统，包含一冷却水塔、一流体压缩设备、
一流体输送设备及一控制器。冷却水塔包含一风扇。风扇用以对冷却水塔内部
一流体散热。流体压缩设备用以压缩该流体。流体输送设备用以驱动流体流过
流体压缩设备。控制器耦接于流体输送设备及流体压缩设备。控制器用以依据
风扇的一风扇能耗值与流体压缩设备的一流体压缩设备能耗值的能耗和调整风
扇的转速，或是依据流体输送设备的一输送能耗值与流体压缩设备的流体压缩
设备能耗值的能耗和调整流体输送设备的转速。
本发明还提供一种发电冷却系统，包含一冷却水塔、一发电设备、一流体
输送设备及一控制器。冷却水塔包含一风扇。风扇用以对冷却水塔内部一流体
散热。发电设备用以产生一电能。流体输送设备用以驱动该流体流过发电设备。
控制器耦接于发电设备及流体输送设备。控制器用以依据风扇的一风扇能耗值
与发电设备的一电能生成量的能量和调整风扇的转速，或是依据流体输送设备
的一输送能耗值与发电设备的电能生成量的能量和调整流体输送设备的转速。
本发明还提供一种冷却系统的能耗调控方法，冷却系统包含一具有一风扇
的冷却水塔、一具有一压缩机的冰水主机、一流体输送设备。冷却系统的能耗
调控方法包含以一起始转速驱动风扇，并获得风扇与压缩机的一第一能耗和。
以一测试转速驱动风扇。测试转速为起始转速加一转速变化量，并获得风扇与
压缩机的一第二能耗和。依据第一能耗和与第二能耗和执行一追低判断程序，
并依据追低判断程序的结果驱动风扇。
其中，若该转速变化量为正，该追低判断程序包含：当该第二能耗和小于
该第一能耗和时，调高该起始转速，并重新执行以该起始转速驱动该风扇的步
骤。
其中，若该转速变化量为正值，该追踪判断程序更包含：当该第二能耗和
大于该第一能耗和时，将该转速变化量改为负值，并重新执行以该起始转速驱
动该风扇的步骤。
其中，该追踪判断程序更包含：当该第二能耗和等于该第一能耗和时，重
新执行以该起始转速驱动该风扇的步骤。
本发明还提供一种冷却系统的能耗调控方法，冷却系统包含一具有一风扇
的冷却水塔、一具有一压缩机的冰水主机、一流体输送设备，方法包含以一起
始转速驱动流体输送设备，并获得流体输送设备与压缩机的一第一能耗和。以
一测试转速驱动流体输送设备。测试转速为起始转速加一转速变化量，并获得
流体输送设备与压缩机的一第二能耗和。依据第一能耗和与第二能耗和执行一
追低判断程序，并依据追低判断程序的结果驱动流体输送设备。
其中，若该转速变化量为正，该追低判断程序包含：当该第二能耗和小于
该第一能耗和时，调高该起始转速，并重新执行以该起始转速驱动该流体输送
设备的步骤。
其中，若该转速变化量为正值，该追踪判断程序更包含：当该第二能耗和
大于该第一能耗和时，将该转速变化量改为负值，并重新执行以该起始转速驱
动该流体输送设备的步骤。
其中，该追踪判断程序更包含：当该第二能耗和等于该第一能耗和时，重
新执行以该起始转速驱动该流体输送设备的步骤。
根据上述本发明所提供的冷却系统及其能耗调控方法、流体压缩冷却系统
及发电冷却系统，依据风扇能耗值与压缩机能耗值调整风扇的转速，并以追踪
的方式让风扇可于最佳工作转速范围内运转，进而让冷却系统的能耗和维持于
实质最低的值。
此外，亦可依据流体输送设备的输送能耗值与压缩机能耗值调整流体输送
设备的转速，并以追踪的方式让流体输送设备可于最佳工作范围内运转，进而
让冷却系统的能耗和维持于实质最低的值。
再者，上述能耗调控方法亦可套用于流体压缩冷却系统与发电系统，使流
体压缩冷却系统的能耗和维持于实质最低的值，或使发电系统的总电能生成量
维持于实质最高的值。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的
限定。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所述的冷却系统的方块示意图。
图2为图1的风扇的能耗与风扇的转速间的关系示意图。
图3为图1的压缩机的能耗与风扇的转速间的关系示意图。
图4为图1的风扇的能耗、压缩机的能耗与风扇的转速间的关系示意图。
图5为图1的风扇的能耗、压缩机的能耗与风扇的转速间的关系示意图。
图6为图1的风扇的能耗、压缩机的能耗与风扇的转速间的关系示意图。
图7为图1的风扇的能耗、压缩机的能耗与风扇的转速间的关系示意图。
图8为根据本发明二实施例所述的发电系统的电能生成量与流体输送设备
的输送能耗值的关系图。
其中，附图标记：
10冷却系统
100冷却水塔
110第一流管
111第一进水端
112第一出水端
120风扇
200冰水主机
210第二流管
211第二进水端
212第二出水端
220冷凝器
230膨胀阀
240蒸发器
250压缩机
300流体输送设备
410第一电力检测装置
420第二电力检测装置
430第三电力检测装置
510第一转速检测装置
520第二转速检测装置
600控制器
具体实施方式
请参照图1至图3。图1为根据本发明一实施例所述的冷却系统的方块示
意图。图2为图1的风扇的能耗与风扇的转速间的关系示意图。图3为图1的
压缩机的能耗与风扇的转速间的关系示意图。
本实施例的冷却系统10包含一冷却水塔100、一冰水主机200、一流体输
送设备300、一第一电力检测装置410、一第二电力检测装置420、一第三电力
检测装置430、一第一转速检测装置510、一第二转速检测装置520及一控制器
600。
冷却水塔100包含一第一流管110及一风扇120。第一流管110具有一第
一进水端111及一第一出水端112。风扇120用以对第一流管110内的一流体(未
绘示)散热。流体例如为冷却水或冷媒。风扇能耗与风扇对流体的散热效率成正
相关。风扇120具有一风扇能耗曲线。风扇能耗曲线为风扇120的能耗与转速
间的关系。风扇能耗与风扇转速正相关(如图2所示)。也就是说，风扇能耗越
大，则风扇对流体的散热效率越大。
冰水主机200包含一第二流管210、一冷凝器220、一膨胀阀230、一蒸发
器240及一压缩机250。第二流管210具有一第二进水端211及一第二出水端
212。第一流管110的第一出水端112通过管路连通第二流管210的第二进水端
211，且第二流管210的第二出水端212通过管路连通第一流管110的第一进水
端111，以令冷却水塔100与冰水主机200间构成一冷却循环。
冷凝器220、膨胀阀230、蒸发器240及一压缩机250构成一热交换循环。
冷凝器220热接触于第二流管210，且第二流管210内的流体用以吸热，以令
冰水主机200产生冰水。压缩机250具有一压缩机能耗曲线。压缩机能耗曲线
与风扇120的转速成反比(如图3所示)。因风扇120转速越高，则代表风扇120
的冷却效果越佳，故流入冰水主机200的流体温度越低，使得压缩机250具有
较佳的能耗表现。反之，则压缩机250具有较差的能耗表现。
流体输送设备300连通于第一出水端112与第二进水端211之间，并用以
令流体自第一出水端112流向第二进水端211(沿箭头所指示的方向循环)。
如图1所示，第一电力检测装置410、第二电力检测装置420及第三电力
检测装置430例如为数字电表，且分别用来检测风扇120的能耗、压缩机250
的能耗及流体输送设备300的能耗。
第一转速检测装置510及第二转速检测装置520例如为转速计，且分别用
来检测风扇120的转速及流体输送设备300的转速。
控制器600电性连接于第一电力检测装置410、第二电力检测装置420、第
三电力检测装置430、第一转速检测装置510及第二转速检测装置520，以获得
风扇120的能耗数据及转速数据、压缩机250的能耗数据及流体输送设备300
的能耗数据及转速数据。
请进一步参阅图4。图4为图1的风扇的能耗、压缩机的能耗与风扇的转
速间的关系示意图。风扇能耗曲线与压缩机能耗曲线相叠加可形成曲线的开口
朝上的一能耗和曲线。也就是说，能耗和曲线具有一最低能耗点Plowest，以及
最低能耗点Plowest左侧的一能耗递减区间与最低能耗点Plowest右侧的一能耗
递增区间。控制器600可依据能耗和曲线调控风扇120的转速。
描述上述冷却系统10的能耗调控方法。
第一步骤，设定风扇120的转速变化量(ΔR)。并且，设定风扇120转速调
整的频率，例如为每5分钟调整一次。
第二步骤，让风扇120先维持一起始转速运转，通过第一电力检测装置410
和第二电力检测装置420让控制器600获得一第一能耗和。第一能耗和为风扇
120于起始转速运转时，风扇120的能耗值与压缩机250的能耗值的总合。
第三步骤，将风扇120的转速自起始转速调整至一测试转速(测试转速为起
始转速加转速变化量)，通过第一电力检测装置410和第二电力检测装置420让
控制器600获得一第二能耗和。第二能耗和为风扇120于测试转速运转时，风
扇120的能耗值与压缩机250的能耗值的总合。
第四步骤，依据第一能耗和与第二能耗和执行一追低判断程序。即，控制
器600比较第一能耗和与第二能耗和。若测试转速大于起始转速(正ΔR)，且第
一能耗和实质大于第二能耗和时，则控制器600调高风扇120的起始转速(例如
以测试转速取代原起始转速)，并重新执行以上述第三步骤。其中，实质大于指
测试转速大于起始转速1百分比(％)以上。但并不以此为限，在其它实施例中，
也可以例如是大于5％等。
若测试转速大于起始转速(正ΔR)，且第一能耗和实质小于第二能耗和时，
则将转速变化量改为负值，并重新执行以上述第三步骤。其中，实质小于指测
试转速小于起始转速1百分比(％)以上。
同理，若测试转速小于起始转速(负ΔR)，且第一能耗和实质大于第二能耗
和时，则控制器600调低风扇120的起始转速(例如以测试转速取代原起始转
速)，并重新执行以上述第三步骤。
若测试转速小于起始转速(负ΔR)，且第一能耗和实质小于第二能耗和时，
则将转速变化量改为正值，并重新执行以上述第三步骤。
此外，若第一能耗和等于第二能耗和，则控制器600重复执行调整风扇120
的转速的步骤及比较第一能耗和与第二能耗和的步骤。其中，实质等于指测试
转速与起始转速的差值介于1百分比(％)内。
依据上述冷却系统10的能耗调控方法可令风扇120可于一最佳工作转速范
围(例如为最低能耗点所对应的转速的正负转速变化量之间)内运转。当风扇120
于一最佳工作转速范围内运转时，冷却系统10的能耗和值近似于最低能耗和。
举例来说，控制方式约分成四种情况，第一种情况，如图4所示，风扇120
单位时间内的转速变化量(ΔR)为正。当风扇120以起始转速R1运转时，控制
器600可获得一第一能耗和Ptotal,1(第一能耗和Ptotal,1为风扇120的第一能耗
值Pf1与压缩机250的第一能耗值Pc1的总合)。当风扇120的转速自起始转速
R1增加至测试转速R2时，控制器600可获得一第二能耗和Ptotal,2(第一能耗
和Ptotal,2为风扇120的第一能耗值Pf2与压缩机250的第一能耗值Pc2的总
合)。由于第一能耗和Ptotal,1大于第二能耗和Ptotal,2，代表风扇120的转速对
应于能耗和曲线的能耗递减区间，故控制器600令风扇120以测试转速作为起
始转速运转，并持续重复上述能耗调控方法来令风扇能耗值与压缩机能耗值的
和维持于实质上最低的值。
第二种情况，请参阅图5。图5为图1的风扇的能耗、压缩机的能耗与风
扇的转速间的关系示意图。风扇120单位时间内的转速变化量(ΔR)为正。当风
扇120以起始转速R1运转时，控制器600可获得一第一能耗和Ptotal,1(第一能
耗和Ptotal,1为风扇120的第一能耗值Pf1与压缩机250的第一能耗值Pc1的总
合)。当风扇120的转速自起始转速R1增加至测试转速R2时，控制器600可
获得一第二能耗和Ptotal,2(第一能耗和Ptotal,2为风扇120的第一能耗值Pf2与
压缩机250的第一能耗值Pc2的总合)。由于第一能耗和Ptotal,1小于第二能耗
和Ptotal,2，代表风扇120的转速对应于能耗和曲线的能耗递增区间，故控制器
600可将转速变化量改成负值，并持续重复上述能耗调控方法来令风扇能耗值
与压缩机能耗值的和维持于实质上最低的值。
第三种情况，请参阅图6。图6为图1的风扇的能耗、压缩机的能耗与风
扇的转速间的关系示意图。风扇120单位时间内的转速变化量(ΔR/ΔT)为负。当
风扇120以起始转速R1运转时，控制器600可获得一第一能耗和Ptotal,1(第一
能耗和Ptotal,1为风扇120的第一能耗值Pf1与压缩机250的第一能耗值Pc1
的总合)。当风扇120的转速自起始转速R1降低至测试转速R2时，控制器600
可获得一第二能耗和Ptotal,2(第一能耗和Ptotal,2为风扇120的第一能耗值Pf2
与压缩机250的第一能耗值Pc2的总合)。由于第一能耗和Ptotal,1小于第二能
耗和Ptotal,2，代表风扇120的转速对应于能耗和曲线的能耗递减区间，故控制
器600可将转速变化量改成正值，并持续重复上述能耗调控方法来令风扇能耗
值与压缩机能耗值的和维持于实质上最低的值。
第四种情况，请参阅图7。图7为图1的风扇的能耗、压缩机的能耗与风
扇的转速间的关系示意图。风扇120单位时间内的转速变化量(ΔR/ΔT)为负。当
风扇120以起始转速R1运转时，控制器600可获得一第一能耗和Ptotal,1(第一
能耗和Ptotal,1为风扇120的第一能耗值Pf1与压缩机250的第一能耗值Pc1
的总合)。当风扇120的转速自起始转速R1增加测试转速R2时，控制器600
可获得一第二能耗和Ptotal,2(第一能耗和Ptotal,2为风扇120的第一能耗值Pf2
与压缩机250的第一能耗值Pc2的总合)。由于第一能耗和Ptotal,1大于第二能
耗和Ptotal,2，代表风扇120的转速对应于能耗和曲线的能耗递增区间，故控制
器600令风扇120以测试转速作为起始转速运转，并持续重复上述能耗调控方
法来令风扇能耗值与压缩机能耗值的和维持于实质上最低的值。
此外，上述控制器600依据风扇120的一风扇能耗值与压缩机250的一压
缩机能耗值的能耗和调整风扇120的转速。但并不以此为限，在其它实施例中，
控制器600也可以依据压缩机250的一压缩能耗值与流体输送设备300的一输
送能耗值的一能耗和调整流体输送设备300的转速。流体输送设备300的输送
能耗值与压缩机250的压缩机能耗值呈反比。由于通过输送能耗值与压缩机能
耗值的能耗和来调整流体输送设备300的转速的控制方式同上述通过风扇能耗
值与压缩机能耗值的能耗和来调整风扇120的转速的，故不再赘述。
上述能耗调控方法并不限于应用于上述的冷却系统，在其它实施例中，能
耗调控方法也可以应用于流体压缩冷却系统或发电系统。
流体压缩冷却系统与冷却系统相似，惟差异在于用流体压缩设备(如空压机)
替换冰水主机，其余组件与能耗调控方法皆与上述图1的实施例相似，故不再
赘述。
接下来，将说明发电系统的部分，请参阅图8。图8为根据本发明二实施
例所述的发电系统的电能生成量与流体输送设备的输送能耗值的关系图。
发电系统包含一冷却水塔、一发电设备、一流体输送设备及一控制器。冷
却水塔包含一风扇。风扇用以对冷却水塔内部一流体散热。发电设备用以产生
一电能。流体输送设备用以驱动流体流过发电设备。控制器耦接于发电设备及
流体输送设备。控制器用以依据发电设备的一电能生成量与流体输送设备的一
输送能耗值的一能量和调整流体输送设备的一转速。
详细来说，发电设备用来发电，即发电设备会产生电能生成量(正能量)。
发电设备的电能生成量与流体输送设备的转速成正比(如图8所示)。流体输送
设备会损耗电能并驱动流体流动，即流体输送设备会损耗能量。流体输送设备
的输送能耗值与流体输送设备的转速成正比(如图8所示)。随流体输送设备的
转速增加，电能生成量与输送能耗值的能量和会形成开口朝下的一能量和曲线
(如图8所示)。而控制器可依据能量和曲线调控流体输送设备的转速。
值得注意的是，控制器亦可依据发电设备的一电能生成量与风扇的一风扇
能耗值的一能量和调整风扇的一转速。
根据上述本发明所揭露的冷却系统及其能耗调控方法、流体压缩冷却系统
及发电冷却系统，为依据风扇能耗值与压缩机能耗值调整风扇的转速，并以追
踪的方式让风扇可于最佳工作转速范围内运转，进而让冷却系统的能耗和维持
于实质最低的值。
此外，亦可依据流体输送设备的输送能耗值与压缩机能耗值调整流体输送
设备的转速，并以追踪的方式让流体输送设备可于最佳工作范围内运转，进而
让冷却系统的能耗和维持于实质最低的值。
再者，上述能耗调控方法亦可套用于空调系统与发电系统，使空调系统的
能耗和维持于实质最低的值，或使发电系统的总电能生成量维持于实质最高的
值。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情
况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这
些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。