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「節能管理指標」基本規定之增修訂參考

第四章 建築空調系統兼顧節能與熱舒適環境之運轉策略

第一節 「節能管理指標」基本規定之增修訂參考

「2016 年版智慧建築評估手冊」之「節能管理指標」基本規定內容,主要為建置建 築之能源監視、能源管理系統、設備等,並具有建築物耗能可視化功能,進而達成節 能之目的。而基本規定內容包括:「6.1 能源監視」、「6.2 能源管理系統」、「6.3 設備效 率」、與「6.4 需量控制」等 4 個項目。

首先,於基本規定內容之「6.2 能源管理系統」方面,本研究團隊建議可增加能源 管理統之分級觀念。

建築能源管理的概念自 1960 年以來便逐漸成形,只不過當時都是以個別的設備系 統作管理,強調自動控制的功能,並無法作集中的統一管理。隨著社會發展的變化,

各種不同功能的大樓越來越多,設備單獨管理的方式已經不敷使用。

為了因應時代變化,以符合各種大樓為需求,將基礎管理技術活用整合而成的建 築管理系統,就在此種情況下誕生。隨著 21 世紀之來臨,拜全球網路科技進步之賜,

造就了資訊技術之大突破,資料之存取大量的數位化、網路傳輸化。於此種新的世界 趨勢之下,傳統 BAS(Building Automation System)遂一舉突破而擴大成為整體之建 築能源管理系統(Building and Energy Management System, BEMS),也就是具備室內環 境能源使用性能最適化之建築管理系統。

BEMS 之等級,針對監視機能,控制.操作機能等,作為優先考慮的條件,一般 皆以樓地板面積作指標性的劃分,BEMS 系統也隨著總樓地板面積的大小及監控點數 在能源使用監控上作出了等級上的區別。我國目前亦也針對建築物之總樓地板面積作 為 BEMS 等級之劃分,我國之分級制度如下表 5-2 所列。

表 5-2 我國建築能源管理系統處理裝置之分級

(資料來源:本研究整理)

樓地板面積 5,000 m2以下的建築空調系統通常較為小型及單純,因此主要的監控

我國冰水機能效管理從民國 92 年開始,並訂定分階段效率標準,不符合效率規範 的產品無法上市販售,藉以逐步引導冰水機製造商、代理商重視產品能效標準,如表 5-3 所列內容。

表 5-3 民國 92 年分階段開始實施空調系統冰水主機能源效率標準

隨著冷卻用冰水機之產業界技術與日俱進,我國能源主管機關於民國 108 年 8 月 20 日公告修正「空調系統冰水主機能源效率標準」,名稱並修正為「蒸氣壓縮式冰水機 組容許耗用能源基準與能源效率分級標示事項方法及檢查方式」,並自民國 109 年 7 月 1 日生效,屆時冰水主機商品在銷售之前需做逐台登錄以符合管理規範,如下表 5-4。

於今年民國 109 年 7 月 1 日上路的冰水主機能效標示採 3 個等級,級數越低越省 電。並結合全面登錄管理方式,每台冰水機要在國內市場銷售,必須將能源效率等級 揭露在冰水機組能源效率分級標示管理系統,透明化的能效分級資訊可以讓專業技師 或使用者更輕鬆分辨各家冰水機的能效高低。其登錄管理網址為:

https://ranking.energylabel.org.tw/lbICE/index.aspx

(資料來源:經濟部能源局)

表 5-4 「蒸氣壓縮式冰水機組容許耗用能源基準與能源效率分級標示事 項方法及檢查方式」(109 年 7 月 1 日起實施)

以 1 台製冷能力為 200 RT 的離心式冰水機為例,如果年運轉數為 2,000 小時,則 第 1 級商品會比第 3 級商品,每台每年的節電量約可達 3.3 萬度,若為 1,100 台的規模,

約相當於省下 1 萬個家庭用戶的年用電度數。

(資料來源:經濟部能源局)

今年民國 109 年 7 月 1 日起實施冰水機能源效率分級標示制度,能效分級資訊透 明化可以讓專業技師或企業用戶,輕鬆分辨哪些冰水機屬於能效 1 級、哪些屬於 2 級、

哪些屬於 3 級的產品,以最合理的預算購買 CP 值最高的產品,大幅降低電力消耗與電 費支出,達到效益最大化的目標。

另外,有關廠商申請冰水機組能源效率分及標示之作業流程,如下圖 5-1 所示。

圖 5-1 廠商申請冰水機組能源效率分及標示之作業流程

(資料來源:經濟部能源局)

最後,對於基本規定內容之「6.4 節能技術」方面,本研究團隊建議可列出卸載運 轉模式與執行方式。

目前只有寫出進行用電設備卸載,但無明訂如何進行需量控制,建議可列出卸載 運轉模式與執行方式。如下所列:

1. 卸載運轉模式

卸載運轉模式 1. 空調週期性暫停用電措施(特別適用於中小型空調系統應用)

卸載運轉模式 2. 提高主機冰水出水(Supply)溫度

卸載運轉模式 3. 提高主機冰水回水(Return)溫度

卸載運轉模式 4. 強制限制主機運轉電流上限

2. 卸載運轉模式之執行方式

a. BEMS

b. IoT

第二節 「節能管理指標」鼓勵項目之增修訂參考

「2016 年版智慧建築評估手冊」之「節能管理指標」鼓勵項目內容,包括:

1.能源管理:鼓勵將耗能的各項空調設備或機電設備,透過其設備提供監控介面,連結 於網路化之自動化控制裝置,檢測設備及系統之能源耗能情況,以邏輯化 的運作方式及節能管制方法,達到節能的成效。

2. 設備效率:建築物之空調、照明、動力等設備系採用效率的設備。

3.節能技術:鼓勵建築物之空調、照明、動力等設備,具有感知環境條件而能連動智慧 控制技術達成節能效益。

4.再生能源設備:鼓勵設置太陽光電、風力發電等系統創造能源供建築使用,達成建築 節能減碳之目的。

首先,對於鼓勵項目內容之「6.1 能源管理」方面,本研究團隊建議可增加「6.1.5 單一建築物能源管理系統系統發展為廣域能源管理系統。」

此目的為鼓勵藉由廣域能源管理系統之建立,整合及分析各單棟建築耗能之不同 參差需求,於夏季電力尖峰時段導入節約能源與需量反應策略。並逐步從單一建築之 空調卸載系統最佳化擴大推展至整體大區域系統節能最佳化技術,使建築節能由傳統 的單棟微觀規模邁向社區及城市尺度之巨觀規模。

其次,對於鼓勵項目內容之「6.2 設備效率」方面,本研究團隊建議應依照今年 109 年 7 月 1 日上路的「蒸氣壓縮式冰水機組容許耗用能源基準與能源效率分級標示事 項方法及檢查方式」,其冰水主機能效標示之 3 個等級,進行配分的原則。

由於其級數越低越省電,因此可修訂為「採用 3 級冰水主機能效者,配分 1 分。

採用 2 級冰水主機能效者,配分 2 分。採用 1 級冰水主機能效者,配分 3 分。」

最後,對於鼓勵項目內容之「6.3 節能技術」方面,本研究團隊建議可增加需量反 應的相關技術。

建議可將本案試驗成功的需量反應相關技術寫入,並給予配分鼓勵。包括:「空調 週期性暫停用電措施」、「提高主機冰水出水溫度」、「提高主機冰水回水溫度」、或「強 制限制主機運轉電流上限」等技術。

第六章 結論與建議

目前國際間的智慧型冰水主機系統上,亦有加裝 Winn Energy Controls, Inc.廠商之 ADRES Chiller Controller 之方式進行智慧型策略運轉,其系統如下圖 2-3 所示。亦即在 原本的冰水主機系統上,加裝 ADRES Chiller Controller 後,可以進行 EE 與 DR 的各種 運轉策略,以便達成節約能源與需量反應的目標。

於 EE 節約能源方面,ADRES Chiller Controller 可同時控制 1 台或 2 台冰水主機,

其隨著外氣溫度的變化,以調整冰水出水溫度或回水溫度之數值。亦可直接控制冰水 泵與冷卻水泵,使得可隨外氣溫度與人員負載多寡進行最佳化之運轉設定。另外,

ADRES Chiller Controller 亦能進行每日、每週、或假日的運轉排程,以節省至少 20 % 的 能源消耗,而不犧牲室內環境的舒適度。於 DR 需量反應方面,ADRES Chiller Controller 可於硬體中直接植入當地電力公司的需量反應時段,使得電力用戶能夠很容易參加當

由以上實際之集中、大量、同步之廣域聯合空調需量卸載現場全尺度試驗之結果 顯示,內政部建築研究所之 ABRIDR 聯合卸載平台已正式跨越台電公司之 Aggregator

(電力需量反應聚合商)之聯合型最低卸載量門檻值(100 kW)。

目前本實驗平台已能於網路上,直接下指令卸載多個參與單位之大型空調主機,

詳見現場實證之展演,亦皆完全成功。

2. 小型建築空調系統結合 IoT 物聯網之必要性與設計系統架構

本研究團隊已經擬定小型建築空調系統之需量反應運轉策略,包括:1.空調週期性 運轉策略、2. 運用空調溫度調升進行電力需量管制卸載策略等 2 種。而擬定之空調週 期性運轉策略中,藉由不同的空調運轉模式(AC Mode)與送風運轉模式(Fan Mode)

之切換,以達到電力需量反應及能源效率提升運轉模式成效最佳化之組合。包括以下 5

(三) 兼顧節能與熱舒適環境之運轉策略分析

1. T & RH WiFi 探測系統自監視(Monitoring ,or auditing)進化為 BEMS 監控(Controlling) 系統之一部份;並將 T & RH 探測系統常設化,結合 CO2探測系統進行外氣空調箱

4. 冰水主機卸載時,對院內 1F 與 2F 空調負荷變化較大之區域,其室內溫度與濕度的

第二節 建 議

建議二:立即可行之建議

經由本計畫之研究分析,目前皆具備可經由 BEMS 及/或 IoT 物聯網界面來進行大 型電力需量聯合反應計畫之空調系統、BEMS 系統、及 TAB。此不但為我國之首創進 行之新興項目,且已真正踏出帶動產業升級的重要第一步。未來隨著本計畫之大力推 廣,將形成更大的產業升級推動力量。

我國目前之大型中央空調主機製造經提升其智慧化程度後,已具體引領其製造之 升級。目前其最高端之磁浮離心變頻機種之造價,已逐步向傳統空調逼近,具有極高 之 CP 值。

未來可經由本計畫之大力帶動,將可形成一個全面性空調主機製造、BEMS 系統、

及 TAB 工項同步提升,大幅促進智慧化及產值。

主辦機關:內政部建築研究所。

協辦機關:無。

建議三:立即可行之建議

本計畫於有關兼顧節能與熱舒適環境之運轉策略分析,為利用國軍岡山醫院參與 需量競價抑低用電期間,整理分析其院內的相關數據,以作為推斷出最佳運轉策略之 根據。依照與未卸載日之室內溫度與濕度之比較分析得知,所有樓層之室內溫度與濕 度的變化情形,皆屬於在舒適區之範圍內。

此重要試驗結果亦由本計畫做成建議事項,可提供日後參與聯合型需量競價團隊 的參考,做為後續進一步推廣空調系統卸載之重要依據。

此重要試驗結果亦由本計畫做成建議事項,可提供日後參與聯合型需量競價團隊 的參考,做為後續進一步推廣空調系統卸載之重要依據。

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