節約能源

1. 冷凍空調技術

台灣地處亞熱帶，夏季氣候普遍濕熱，更隨著工商業發達，民生需求提高，相對的帶動冷凍空 調產業的發展。冷凍空調產業所涉及的範圍相當廣泛，從冷凍空調器具製造業、中央空調主機與系 統設計施工、工廠及建築物之消防通風、高科技製程環境所需之無塵無菌室、醫療場所所需之特殊 空調、產業製程所需之冷凍技術、乃至電子產品散熱所需之微型冷卻系統均為冷凍空調之範疇【6】。

而其所涵蓋之技術領域包括關鍵零組件開發、設備製造、系統設計、工程設計施工、測試分析 及調整、乃至最後之操作運轉維護等，其目的為在節能環保之要求下提供健康舒適之生活環境及營 造產業製程所需之各項環境。近年來，冷凍空調發展之技術主軸乃以節能為主要訴求，已成為我國 推動綠色節能產業發展之重點項目，在冷凍空調技術整體之發展上大致可分為：一、中小型空調設 備；二、中央空調設備及系統技術；三、冷凍冷藏技術；四、關鍵零組件開發；五、冷凍空調空氣 側技術；六、冷媒發展及應用技術等六大技術面，國內冷凍空調技術發展的歷程，如下圖所示【7】。

圖5. 我國冷凍空調科技發展歷程圖

資料來源：工研院與經濟部整理

1.1 冷凍空調產業文獻

1.1.1 冷凍空調產業說明與簡介

在石化能源日益枯竭的今日，節約能源已為永續發展之必要條件，在日常生活中，耗能以冷凍 空調與照明用電佔最大比例，以地處亞熱帶的台灣地區而言，冷氣機普及率約佔電力用戶之 85.9%，

而冷凍設備之普及率高達 90.24%，為必需的家電器具，冷凍設備為全年全時運轉，與空調機同屬高 耗電器具，其耗電量約占全年用電量 20%以上(李達生，2008)。

冷凍空調是一個發展已長達百年的產業，由於其與工業和民生應用密切相關，隨著不同時代工

業發展和人類需求的改變，以及近 20 年來全球對環保和節能議題的日益重視，這個「百年老店」

型的產業仍不斷創新和進步。冷凍空調產業所涉及的範圍相當廣泛，從冷凍空調器具製造業、中央 空調主機與系統設計施工、工廠及建築物之消防通風、高科技製程環境所需之無塵無菌室、醫療場 所需之特殊空調、產業製程所需之冷凍技術、乃至電子產品散熱所需之微型冷卻系統等均為冷凍空 調之範疇(經濟部能源局，2010)。

而其所涵蓋之技術領域包括關鍵零組件開發、設備製造、系統設計、工程設計施工、測試分析 及調整、乃至最後之操作運轉維護等，其目的為在節能環保之要求下提供健康舒適之生活環境及營 造產業製程所需之各項環境。近年來，冷凍空調發展之技術主軸乃以節能為主要訴求，已成為我國 推動綠色節能產業發展之重點項目。而冷凍空調的應用領域大致可以分為家用、商用和工業應用，

依產品別整理如下表所示︰

表2. 冷凍空調產業產品類別分類表 空

調

家用/小型商用空調 窗型機、小型分離式空調、箱型機、VRF (變頻多聯式空調) 商用空調 中小型水冷式和氣冷式冰水機

工業空調 大型水冷式冰水機

交通工具空調 汽車、火車、飛機及船舶空調 冷

凍

家用冷凍 家用冰箱、冷凍櫃

商用冷凍 冷藏庫、展示櫃、製冰機、自動販售機等

工業冷凍 製程冷凍

資料來源：綠色能源產業資訊網，2013

1.2 冷凍空調重點技術及發展指標 1.2.1 各國冷凍空調重點技術

冷凍空調系統共可分為蒸汽壓縮式與非蒸汽壓縮式兩大類，蒸汽壓縮式系統如下圖所示(Cengel and Boles, 2002)，由電力驅動壓縮機，將低溫低壓冷媒蒸汽壓縮至高溫高壓蒸汽，在冷凝器中凝結 成高壓液體，再經膨脹裝置降壓成為低溫低壓兩相冷媒，最後經蒸發器蒸發吸熱成汽態冷媒，回至 壓縮機完成循環。在冷媒於蒸發器蒸發吸熱過程中，空氣同時流過蒸發器外側，將熱傳給冷媒而使 空氣冷卻達到製冷的效果。

非蒸汽壓縮式系統則由不同物質間吸收或吸附比例隨溫度而變之特性，將工作流體（冷媒）與 吸收（附）材料在低溫時吸收（附），而於高溫時再生（脫附），將工作流體由低壓帶至高壓，取代 壓縮機完成冷凍循環製冷。此種系統不需壓縮機，可由熱能驅動，因此可節省大量用電。

圖6. 蒸汽壓縮式冷凍空調系統基本循環圖 資料來源：Cengel and Boles(2002)

1.2.2 我國冷凍空調重點技術

1.3 冷凍空調產業現況

依據國內主要空調業者的統計，台灣市場每年家用空調銷售量約 100 萬台，以台灣人口數目來 看，市場規模已算不小，但已處於飽和狀態，市場成長率很低。2004 年之後，隨著油價大幅上漲，

全民節能意識提高，變頻空調的市佔率快速提高，2007 年約佔國內市場近 30% 的比重。變頻空調 興起後，變頻技術精湛的日系品牌市佔率快速提高，市佔率超過 50%。

台灣冰水機 (中央空調) 市場的特點是「量」大，但「值」不高，原因是小於 30RT 的小型渦 卷式冰水機是市場主流，約佔 80% 的比重。30~500RT 的冰水機產品主要為螺旋式。由於台灣有 兩大全球知名的螺旋式冷媒壓縮機業者─漢鐘和復盛，因此台灣製造的螺旋式冰水機相當有競爭 力。台灣電子工業高度發達，特別是台灣有全球最大的 TFT-LCD 和半導體代工產業，而離心式冰 水機是 TFT-LCD、半導體、及電子周邊產業製程的必備設備，因此台灣一直是全球離心式冰水機 的主要市場之一。離心式冰水機市場完全由美商掌控，絕大部分產品由美國直接進口，其他類型冰 水機則基本上由本地業者生產。

變頻多聯式空調系統 (VRF) 由日本大金率先引入台灣，2004 年後隨著節能需求成長而銷售 快速成長，2007 年全台銷售量約 6,000 套，銷售值 16 億台幣。中小型冰水機是 VRF 的主要取 代目標，依據工研院 IEK 的調查評估，2007 年台灣冰水機 (渦卷式和螺旋式) 市場規模約為 8,800 台，其中約 7,000 台 (80%) 為渦卷式冰水機，1,800 台 (20%) 為螺旋式冰水機。渦卷式冰水機中，

能力等級小於 10RT 者約佔 37% 的比重，是目前受 VRF 衝擊最大的部分。隨著 VRF 逐漸往商 用領域發展，10RT 至 30RT 渦卷式冰水機市場也會受到一定程度的侵蝕(綠色能源產業資訊網，

2013)。

2. 照明技術

世界各主要工業國的照明用電比例都在 10%至 20%之間，僅次於工業動力馬達、冷氣空調後之 重要電力負載。如果以台灣電力公司一年的營業額新台幣 3,800 億元估計，則照明支出約達 456 億 元，分布於民生、工商業及公共工程用電；台灣每年照明用電約 260 億度電，占全國總用電量 2,298 億度電的 11.3%。有必要逐步由導入優質光環境設計及落實高效率燈具與節能監控理念的實施，加 強國人照明節能的推廣。照明直接產業涵蓋光源的研發生產、燈具設計、電源控制器的配合與系統 控制調光、配電安全與施工等。高效率照明燈具的組合固然是節能的首要考量，但如何將照明產品 應用到實際的需求面，則有賴於設計師的設計與監造【15,16】。

以「亮」為優先訴求的傳統照明系統，已經進化到優質照明光環境的規劃設計並兼顧節能環保 導向的先進照明思維，從整體系統整合的概念，除了滿足光的基本需求，優先考慮光對人心理/生理 影響及光污染問題效應，由舒適光環境之營造兼顧合理的照明能源使用效率，因此舉凡光源類型、

燈具外型與調控系統已然成為評估照明性能的重要參數。新世代照明發展趨勢需涵蓋舒適光環境、

省能高效率、安全無顧慮、操控便利及低環境污染。因此照明工程與節能規劃就必須有系統性的新 思維【15,16】。

圖7. 我國 LED 照明產業 SWOT 分析圖

資料來源：ITRI- LED 照明產業應用趨勢分析(2008)

2.1LED 照明產業說明與簡介

LED 為 Light emitting diode(發光二極體)的縮寫，發光二極體為半導體晶片的一種，利用將電能 直接轉化成光能的原理，在半導體正負極 2 個端子施加電壓，當電流通過，使電子與電洞相結合時，

剩餘能量便以光子的型態釋放。LED 依使用的材料不同而發出多種顏色，在業界開發出高亮度 LED 後，因其具有壽命長、省電、顏色多樣等優點，故受到燈具廠商的重視，逐漸成為傳統光源的替代 產品。台灣 LED 產業源起於 1970 年代，目前在台灣已有完整的產業價值鏈，包括上游的晶粒製造、

中游的晶片生產、下游的封裝與測試(Liu and Huang，2013)。臺灣發展 LED 產業已逾 30 年，產業 鏈發展相當完整，依其上中下游專業分工體系可區分為：磊晶／晶粒製造、封裝／模組及系統／應 用(經濟部工業局，2013)。根據經濟部能源局「綠色能源產業發展策略研究」計畫中，綠色能源產 業資訊網統計截至 2013 年 7 月 1 日，臺灣 LED 產業計有上游磊晶／晶粒公司 20 家、中游封裝模組 公司 30 家以上、下游系統應用公司至少 100 家以上，產業專業分工相當發達(經濟部能源局，2013)。

2.1.1 產品結構

根據 Deutsche Bank 引用美國能源部的資料，LED 在製程成本結構中，以後端製程所占比重最 高，約達 55%，其次為螢光粉所占成本達 32%，而基板、磊晶、前端製程比重分別為 6%、6%、1%。

整體而言，後端製程與螢光粉合計所占總成本達 87%，因此降低後端製程生產成本與螢光粉之發光 效率，成為廠商降低 LED 整體生產成本之關鍵因素(曾俊洲，2013)。

後端製程 55%

螢光粉 32%

前端製程 1%

基板6% 磊晶6%

圖8. LED 製程成本結構圖

資料來源：US Department of Energy、Deutsche Bank、台灣經濟研究院產經資料庫整理(2012/8)

2.2 LED 照明產業發展與沿革

我國 LED 產業自 1970 年代萬邦電子開發出第一顆紅光 LED 開始，陸續從下游封裝往中游的晶 粒和上游的磊晶發展，1990 年代開始磊晶片已能自製。而我國在 LED 產業供應鏈佈局完整，上游

我國 LED 產業自 1970 年代萬邦電子開發出第一顆紅光 LED 開始，陸續從下游封裝往中游的晶 粒和上游的磊晶發展，1990 年代開始磊晶片已能自製。而我國在 LED 產業供應鏈佈局完整，上游