各種建築類別與使用型態特性之熱泵冷熱負載端熱負荷分析

於熱泵系統設計階段，其冷熱負載端熱負荷為最重要之設計參數之一。然而，熱 水總需求量雖然可輕易的由所供應之使用人數等，進行初步之概估，但其逐時之熱水 用量統計分析，卻是一項艱困而重要的議題。

換言之，尖峰熱水需求量（Peak Load）可做為系統基本設計選機之主要參考；然 而，其典型之逐時熱水負載型態（Hourly Load Pattern），則為擬訂其節能運轉策略之 重要參考依據。後者最準確之獲得方式，則為自實際運轉中之大型熱泵系統獲得，而 BeeUp 計畫即對此提供了良好的條件。

學校宿舍類之逐時熱水負載型態分析

無疑的，人員作息時間（Occupancy & Scheduling）為影響熱泵系統逐時熱水負載 型態之主要因素。圖 2-15 及圖 2-16 所述為某大學宿舍類之逐時熱水負載運轉數據。

39

自圖 2-15 可見，星期日與一般工作日（星期一）主要熱水用量皆集中於夜間 21 時 24 時之間，約佔整日用量之 70 % 以上。

而自圖 2-16 更可見，一般工作日於夜間 21 時之熱水用量更比星期日者高，使夜 間 21 時 24 時之間，佔整日用量達 80 % 以上。

圖 2-15 嘉大綠園二舍_102 年 12 月 1 日(星期日)流量統計 (資料來源: 102 年度建築節能與綠廳舍改善補助計畫成果報告書)

圖 2-16 嘉大綠園二舍_102 年 12 月 2 日(星期一)流量統計 (資料來源: 102 年度建築節能與綠廳舍改善補助計畫成果報告書)

40

圖 2-17 則顯示，該宿舍於典型冬季星期日之逐時供水與補水溫度關係。

基本上，本系統之運轉數據印證了設計之成功。於全日逐時皆穩定的提供了 42℃

至 50℃之熱水。於午夜 24 時，雖熱水供應已低至 38℃左右，但因已至供應之末期，

基本上影響不大。使用者會自行降低冷水之混合量。

當然，若能再加設一熱水儲槽，並利用離峰時段加以儲滿，即可有效改善；然而，

運用行政管理手段，直接限定每日只於夜間 20 時 24 時之間供應熱水，則為更經濟有 效之方法。為此，對於星級飯店等場所或有困難，但對於學校、軍隊或訓練中心等單 位，則是極有效之策略。

圖 2-17 嘉大綠園二舍_102 年 12 月 1 日星期日供水與補水溫度關係 (資料來源: 102 年度建築節能與綠廳舍改善補助計畫成果報告書)

圖 2-18 之逐時熱水負載運轉數據進一步顯示，於一般工作日(星期一)，主要熱水 用量皆提高，導致供水用量已然較低，約為 45℃左右。此時運用行政管理手段，直接 限定每日供應時段之策略將更形重要。

41

基本上，熱水用量負載型態曲線下方所顯示之面積，即為本熱泵系統所能提供之 總熱量（kWh）。當其集中於 4 個小時內釋放出來，當然提供 55℃之熱水，綽綽有餘。

熱泵系統配合運用行政管理手段，為節能之不二法門。

圖 2-18 嘉大綠園二舍_102 年 12 月 2 日星期一供水與補水溫度關係 (資料來源: 102 年度建築節能與綠廳舍改善補助計畫成果報告書)

圖 2-19、圖 2-20 及圖 2-21 之逐時熱水負載運轉數據進一步顯示，於夏季一般工作 日(星期一、三及五)，由於與冬天相較之下對熱水淋浴之需求較低因此持續供水溫度皆 可維持於 45℃至 50℃。

反觀，於軍隊或訓練中心等單位之應用上，其短時間內負載提升之情況增多，將 導致其熱水負載曲線之變動加劇。

42

圖 2-19 海巡南訓大隊_102 年 5 月 1 日星期三供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

圖 2-20 海巡南訓大隊_102 年 5 月 3 日星期五供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

43

圖 2-21 海巡南訓大隊_102 年 5 月 6 日星期一供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

而圖 2-22、圖 2-23 及圖 2-24 之逐時熱水負載運轉數據進一步顯示，於冬季一般 工作日(星期一、三及五)，由於對熱水淋浴之需求增加且提升，因此持續供水溫度皆 呈現較大之變動，開始出現「挖東牆、補西角」之現象。

本案若為強制穩定維持於 45℃至 50℃之供水溫度，「增大儲水槽容量」為較「增 加熱泵主機容量」更經濟有效之方案。

44

圖 2-22 海巡南訓大隊_102 年 12 月 2 日星期一供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

圖 2-23 海巡南訓大隊_102 年 12 月 4 日星期三供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

45

圖 2-24 海巡南訓大隊_102 年 12 月 6 日星期五供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

於 24 小時皆幾乎有熱水需求之大型綜合醫院或旅館等持續而穩定的供應幾乎恆 溫的熱水為最優先之設計目標 --- 也往往須付出主機部份過量設計或儲水槽容量 較大之代價

圖 2-25 顯示，該大型綜合醫院於典型夏季一般工作日之逐時供水與補水溫度關係。

基本上，本系統之運轉數據印證了設計之成功。於全日逐時皆穩定的提供了 45℃

之熱水。

46

圖 2-25 高榮_102 年 5 月 1 日星期三供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

圖 2-26 及圖 2-27 之系統補水流量統計顯示幾乎每日之逐時皆有熱水之需求且除 了傳統習慣上晚餐後病人開始較大量而集中的洗澡之時段外有時在起床早餐或午餐後 之時段亦有較多洗浴之人群。

47

圖 2-26 高榮_102 年 5 月 1 日星期三當日流量統計 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

圖 2-27 高榮_102 年 5 月 2 日星期四當日流量統計 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

圖 2-28 及圖 2-29 顯示於冬天時候晚餐後至就寢前為最集中洗浴之時段。

48

圖 2-28 高榮_102 年 12 月 1 日星期日當日流量統計 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

圖 2-29 高榮_102 年 12 月 2 日星期一當日流量統計 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

圖 2-30 顯示，本熱泵系統容量極為充份，已具有許多的餘裕容量；因此利用夜間

49

離峰時段進行補水，極為適合。

圖 2-30 高榮_102 年 12 月 2 日星期一供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

圖 2-31 顯示本案於冬季之某星期五供水與補水溫度關係，亦呈現相同之趨勢；利 用夜間部份離峰時段進行補水，即已足夠，游刃而有餘。

圖 2-31 高榮_102 年 12 月 6 日星期五供水與補水溫度關係 (資料來源: 本研究計畫自行整理)

50