第四章 建築節能策略成本效益分析
第二節 空調節能
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
0 10 20 30 40 50 60
貸款比率（％）
內部報酬率（％）
表 4-12 貸款比率與內部報酬敏感性分析表
貸款比例（％） 0 10 20 30 40 50 60 內部報酬（IRR ％） 19.9 17 13.9 10.8 7.6 4.3 0.8
圖 4-7 貸款比率與內部報酬敏感性分析圖
第二節 空調節能
由於台灣位處亞熱帶氣候區，夏季炎熱的氣溫與住宅耗電的變化趨勢有 很大的關係，無論是學校建築、辦公大樓、公寓式或透天式住宅，每年從四、
五月底氣溫開始升高後，耗電量也跟著激增。根據研究顯示，夏季月期間平 均每個月的耗電量是非夏季月期間耗電量的1.6～1.8倍，由於過大巨大的耗 電差異，使得台灣夏季電力系統長期處於備轉率不足的窘境，供電吃緊限電 危機頻傳，民眾面臨電價上漲的壓力也越大。
一般而言，以 EER（energy efficiency ratio）和 COP（coefficient of
performance）定義空調的效率，其中，EER 定義為冷房能力除以使用電力，
冷房能力以熱度單位每小時消耗千卡(Kcal/hr)為準，使用電力則以瓦數(W) 為準，EER 值愈高，冷氣機愈省電。EER 即為 1 瓦特電力功能供給冷氣運轉一 小時所吸收之熱量(冷凍能力)kcal 值，其公式：
EER 值 ＝ 冷氣能力（kcal/hr） / 消秏功率（w）
至於 COP 則是則是壓縮機功能係數，其公式為：
COP 值 ＝ 冷房能力（kw） / 消秏功率（kw）
由於熱力學及化學使用的「熱化學卡路里」而言，1 卡(cal)=4.184 焦耳(J) 冷房能力的單位為 kW 或 kcal/h，因此：
1kcal/h=1000cal×(4.184J/cal)/[1h×(3600s/h)]
≒1.1622J/s
≒1.1622W
因此：COP=1.16 EER
一般窗型冷氣 EER 值約為 3.2，故換算 COP 約為 3.71，我國經濟部能源 局亦訂有窗型冷氣機能源效率比值標準對照表（詳表 4-13）可供參考。
台灣 CNS 國家標準訂定方式與歐美、日本等先進國家相同，都是以 EER
（COP）能源效率比值的高低作為冷氣是否省電的標準，當 EER 數值越高越省 電。根據 98 年 8 月最新修正的「無風管冷氣機節能標章能源效率基準與標示 方法」之規定，只要是符合國家標準 CNS3615 規範之無風管空氣調節機，都 要符合（表 4-14）之 EER 值。
表 4-13 窗型冷氣機能源效率比值標準對照表
根據「綠建築設計手法及實例彙編研究(一) 住宅節能減碳案例圖解」
研究報告， EER 值提高可節省用電量，室內溫度則設定在 26～28℃，因為溫 度設定值提高亦可節省電費。本研究為比較各種節能設備或措施之成本效 益，必須假設建築物為同一對象，否則將因為過多變數無法控制，影響比較 分析的可信度。故前節中，本研究既以臺北某大學教室為照明節能之分析案 例，故本節中之空調耗能亦採用該案例，以利比對。本案例教室面積為 140 平方米，樓高 3.2 米，共有 30 間教室。
經探討 Retscreen軟體分析架構，可知影響空調耗電量之主要變數包括 氣候區、建築方位、空間大小、EER（本軟體採用COP值）、設定溫定、換氣 率、室內熱源、建築外殼（牆壁面積、牆壁隔熱型能、開窗率、窗戶隔熱性 能、遮陽性能、窗戶熱得係數、門面積及隔熱、屋定面積及隔熱、地面面積 及隔熱、外露的周界等），至於冷媒類型、冷媒冷卻率、每年冷媒損失率，
本研究暫不考慮。在氣候區方面，本案例位於臺北市，其方位為做東北朝西 南，空間大小為448 M3 ，至於COP則以3.71（EER 3.2 換算所得）進行分析，
熱源部分則因案例為教室，故僅考慮燈具熱源，而外殼節能則設定無特殊隔 熱，即牆R值為0.268、開窗率40％、窗之R值0.15（細節將於外殼節能章節細 述）。另外有關換氣率部分，目前換氣量經常採用ACH或L/s person兩種標準，
許多單位包括美國疾病管制局(CDC)、美國建築協會(AIA)及ASHRAE（IAQ Standard 62－1989）等，換氣標準都是採用每小時空氣換氣率ACH (Air Change Pre Hour)，即每小時流進房間之空氣量與房間體積之比值，另一種標準則是 L/s person每人每秒所需換氣量，適用於區域內污染物濃度受人員數影響比 空間影響還要大之狀況，由於本研究並未針對案例之換氣率進行實測，惟根 據成大江哲銘教授等人在「辦公空間通風效果與污染物濃度之研究」論文中，
提及其測試案例中，總換氣率分佈範圍為0.35～4.71 ACH(h-1)，本研究採1ACH 進行分析，故在空調耗能的分析上，基本分析數據彙整如表4-15，經模擬解 析，30間教室每年之空調77萬9703元。研究並將針對相關變數進行敏感性分 析，以模擬各變數對於空調耗能之影響程度。
表 4-15 相關變數設定值
變數 設定值
氣候區 臺北
建築方位 東北-西南向 空間大小 每間 420 M3 COP 3.71 溫度設定 25 度 換氣率 0.6 ACH 室內熱源 僅考慮照明
照明密度 16.4 w/m2 建築外殼 無特殊隔熱
（牆 R 值為 0.268、
開窗率 40％、
窗之 R 值 0.15、
窗太陽熱得係數 0.66 屋頂 R 值 1、
不考慮地面隔熱性能）
4.2.1 空調COP解析
為具體解析空調EER或是COP值對於空調節能的影響量，本研究以 COP3.71為基準，分別模擬COP值為3.81、3.81、4.01、4.11、4.5、5等，模 擬結果發現，COP值每增加0.1，大約節能2.6％，由於COP為EER值的1.16倍，
因此EER每增加0.1，約可節能3％（如表4-16、圖4-8），因此，在選購冷氣 時，應盡可能選用高EER值的機型，以發揮節能效果。
表4-16 空調COP與節能效益表 COP 節能量（％） 節省電費
3.71 － －
3.81 2.62 20465 3.91 5.12 39883 4.01 7.48 58332 4.11 9.73 75884 4.5 17.56 136881
5 25.80 201163
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
3.5 4 4.5 5 5.5
空 調 節 能 量 （ ％ ）
COP
圖4-8 空調COP與節能效益關係圖
4.2.2 空調溫度設定解析
影響空調耗電量之因素之一為使用行為，其中溫度設定更為主因，為解 析使用者設定之溫度對於空調號能之影響，本研究進行相關解析，若以26度 為基準，分析結果顯示，如將溫度設定降低至25度，將增加9.57％的耗電量，
反之，若提高之至27度，可節能8.69％，提高至28度，節能可達到16.75％，
顯見溫度設定對於空調耗電量影響甚大。相關分析圖表可見表4-17及圖4-9所 示。
表4-17 空調溫度設定與節能效益表 溫度設定 節能量（％） 節省電費
25 -9.57 -74654
26 － －
27 8.69 67767 28 16.75 130628 29 23.97 186910
-10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
24 25 26 27 28 29 30
空 調 節 能 量 （ ％ ）
設定溫度
圖4-9 空調溫度設定與節能效益關係圖
4.2.3 空調換氣率解析
另外一項影響空調耗電量之因素即為外氣換氣率，這與建築外殼有關，
例如門窗氣密程度，也與使用行為有關，例如是否隨手關門，或是門窗開啟 的頻率等。為解析換氣率對於空調節能之影響，本研究針對不同換氣率進行 模擬，分析發現當換氣率由0.6降低時，每降低0.1ACH，約可節能2.5％，反 之換氣率增加0.1ACH，則增加耗能2.5％，因此，若是換氣率由0.6增加至 2.5ACH時，耗能增加了48.19％，由此可知，氣密性不佳開口部的漏氣量（間 隙風）增大，在空調空間中造成了能量的損失，在非空調空間中則由於難控 制冬季風漏入而產生不快，氣密性差的窗戶，對於阻絕外界噪音的功效亦不 佳。氣密性高的開口通常亦有良好的隔音性，有隔絕噪音之好處。提高建築 氣密性及降低門窗開啟的頻率，可以大幅提高空調耗能。
-60.00 -50.00 -40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
換氣率（ACH）
空調節能量（％）
表4-18 空調換氣率與節能效益表 換氣率（ACH） 節能量（％）
0.3 7.61 0.4 5.07 0.5 2.54 0.6 0.00 1 -10.15 1.5 -22.83 2 -35.51 2.5 -48.19
圖4-10 空調溫度設定與節能效益關係圖
4.2.4 室內熱源
室內的熱源也是消耗空調電量的因素之一，主要的熱源包括電器的使用 及照明設備，由於本案例是教室，因此僅考量照明熱源的影響，在本研究第 四章第一節中已分析了照明改善的節能效益，該案例中原照明功率密度為 16.4(W/m2)，經改善後為10.9(W/m2)，其照明節能之成本效益已經於該節中論 述，惟值得注意的是，照明的改善，由於降低了功率密度，因此，理論上也
達43025，約為5.5％。此部分的影響量不容小覷，卻時常被忽略。
4.2.5 區位因素對空調之影響
由於台灣地區南北狹長，本案例係位於臺北市，在不變動任何參數的情 況下，僅考慮氣候區，發現宜蘭之空調耗能量比臺北少，花蓮、新竹差異不 大，至於台中、台南、高雄、屏東則明顯比臺北高，尤其以屏東最高、其空 調耗能量約比臺北高20.4％（詳表4-20所示）。
表4-19 區位因素與空調耗能增量
地區 空調耗能增量
（％）
臺北 0.00
宜蘭 -2.41
花蓮 0.46
新竹 0.87
台中 5.42
台南 9.13
高雄 15.14 屏東 20.41
區位也影響各變數之敏感度，例如，以臺北跟屏東比較（詳表4-21），
當COP由由3.71提高至3.81，臺北和屏東的案例均節能2.62％，由此可知COP 對於空調耗電量的影響與區域無關，但溫度由26度提高到27度，臺北可節省 電費67767元，屏東可節省83439元，但是屏東之總空調電費高於臺北，因此 改善量僅有7.73％，低於臺北8.69％。而換氣率對節能的影響部分，當換氣 率由0.6降至0.5時，屏東可節能3.73％，高於臺北2.54％，此係因為屏東外 氣溫度較高，至於照明改善對於空調之影響部分，臺北節省電費43025元（5.5
％），屏東節省電費55318元（5.12％）。
表4-20 空調變數差異對不同區位因素之影響 空調節能量（％）
空調變數差異
臺北 屏東
COP由3.71提高至3.81 2.62 2.62 溫度由26提升至27度 8.69 7.73 換氣率從0.6降至0.5 2.54 3.73
照明改善 5.5 5.12