空調節能策略之建立

於空調系統設計階段，一般皆以最嚴酷氣候條件下進行尖峰空調負載計算 (Peak Cooling Load)，以之作為選取系統容量之依據，且加上未正式使用新建 築物內部機具的發熱量，無法正確估算熱負荷。而建築之空調系統設計者為了防 止空調容量設計不足，再配合工程裕度之容量，往往使主機超量設計 (Over Size Design)。造成於一年之中，尤其是佔絕大部分運轉時數的春、秋季節 (或 稱中間季)，空調主機長期運轉於低的部份負載率 ( Partial Low Factor，簡稱 PLF)，如下圖所示。

圖2-35. 某建築空調系統過量設計之冰水主機負載率變化圖

若空調系統之冰水主機容量採取單一大容量主機之設計方式，當負載率偏低 時，空調主機的運轉效率 (kW/RT)將隨之大打折扣，導致能源耗用量 (耗電量) 大增，不但主機效率大減，甚至將導致湧浪 (Surging)現象，對主機機件造成 損害。下圖為不同冷凍之標準性能曲線，由圖顯示冰水主機在較低之負載情形下 用之用電情形是較耗能的。

圖2-36. 各種熱源機器之性能曲線比較圖，係指 X 軸 PLF 與 Y 軸 P1 之關係。單一 壓縮機之空調主機之性能曲線。對於多台壓縮機之系統仍可依據其個別壓縮機依

此性能曲線進行分析。

為解決此項問題，經由在不同季節不同負載率下建立智慧型主機台數運轉策 略，使其運轉於良好的狀況點，進行「合理化主機容量設計組合，以形成主機台 數運轉控制策略」為節能之不二法門。

簡單來說，舉例而言若某建築物依DOE 2.1 程式電腦模擬精算及實際量測 之後，總空調負荷於夏季為580RT。春秋季白天之空調需求量為 500RT，夜間 則約為300RT。冬季為 150RT 左右。

依傳統空調設計方式進行時，本棟建築物之空調負荷將選取600RT 之冰水 主機總容量，但此建築物卻設置了總容量為1100RT (400RT x 2 及 300RT x 1)之冰水主機設備，明顯是為超量設計，使得主機設備長期運轉於低效率低負載 的狀況下，大量浪費能源。

若以此案例為藍本重新設計空調冰水主機設備，以下即有數種設計組合方 式：

z A 案：選取冰水主機 300RT x 2 台

z B 案：選取冰水主機 400RT x 1 台及 200RT x 1 台 z C 案：選取冰水主機 300RT x 1 台及 150RT x 2 台

區域型BEMS 節能網路系統之應用分析 制策略之省能效果。該飯店的空調主機共有四台，其中二台為1000RT，二台為 450RT，依空調負荷的變化，調整空調主機的運轉台數。

根據下表之統計結果，若該飯店僅設置一台2000 RT 的空調主機，則在實 測的空調負荷狀況下，其耗電量為22949.6kWh。但若改為二台 1000 RT 的 空調主機，並進行台數控制，耗電量下降為21975.9kWh，節省了 973.5kWh，

約省了4.2％(973.5/22949.4)，若改為一台 1000RT 及二台 450 RT 的空調 主機，並依先開450 RT，主機再開 RT 主機的方式進行台數控制則耗電降為 22836.9kWh，節省了 112.5kWh(約 0.5％)。若改為先開 1000RT 主機再開 450RT 的台數控制方式，其耗電量降為 22488.9kWh 節省了 460.5kWh(約 2.1％)。

21:00 1201.8 1201.8 1254.4 1254.4 0.0 -52.6 -52.6 廠測值，只做為新建工程驗收使用。ARI 550 之廠測值乃出廠報告時使用，iEN 平台所測值乃現場實測值，受外界氣候影響。如下圖所示為外氣溫度為27 度時，

其主機耗電量與其負載率之關係。

區域型BEMS 節能網路系統之應用分析

圖2-37. 冰水主機性能曲線圖 Step 3:建立主機台數控制之智慧型運轉策略

z 於完整之 BEMS 資料庫中，依據各季之空調負載情況，並擬定對應之主機 容量

z 依此主機容量進行選取 PLF 接近 80%之組合，如此便可消除過量設計之耗 電量(KWH)及需量(KW)，並使主機負載皆為 80%以上，而達到運轉最佳 化之目的。

2. 高性能主機先發之改善策略

主機群組中各單機之效率隨著其容量，使用年份，及形式（如離心式，螺旋 式，及往復式等）而有相當大之差異。其標準之耗能值可參考經濟部能源局標準 之耗能標準，如下表所示：

表2-9. 經濟部能源局公告之冰水主機耗能標準

經濟部能源局民國92年1月1日所頒佈之 kcal/h-W

性能係數 (COP)

能源效率比值 (EER) kcal/h-W

性能係數

4.77 5.55 4.77 5.55

壓縮機 <300RT

區域型BEMS 節能網路系統之應用分析

Step 5:建立各主機運轉次序

將各主機COP 及 Q1 進行排序，經由冰水回水溫度之變化，進行次一主機 之加載，而形成主機運轉次序表，由BEMS 自動執行。