給排水系統日常耗能之推估

建築物之給水主要是利用揚水馬達，將水由低處之受水槽送至高處之高架 水槽，再藉由水本身之重力送往各個樓層。整個系統之耗能以耗電量而言主要來 自於揚水泵之馬達。揚水泵之耗電量如以定頻馬達而言其全年耗電量可由揚水泵 之輸出功率配合全年運轉時間，依(Eq.3-6)而求得全年耗電之理論值。而揚水泵 馬達之最大輸出功率設計會隨建築物單日用水需量、建築物供水方式、高架水槽 容量與建築物高度之不同而有相當大之差異。以建築物供水方式而言，可分為自 來水直接給水方式、高架水槽方式、壓力水櫃方式、泵直接給水方式等四種。但 為顧及辦公建築物多為高層建築物，且其供水設計多以高架水槽為主，故本文以 高架水槽之供水方式來估算水槽容量以反求揚水泵之設計容量。

Epump=揚水泵馬達最大輸出功率×每次運轉時間

×每日平均運轉次數×全年工作天日數 --- (Eq.3-6)

一日相當點燈時間為 11.75 小時

建築生命週期 CO²排放量評估之研究 --辦公建築使用階段 CO²排放量解析

揚水泵馬達最大輸出功率設計值之決定是以在30 分鐘內能將設計之高架水 槽容量打滿為原則下進行設計。故需事先由高架水槽容量設計著手。而其全年耗 能量之估算則以建築物整體之水使用量與高架水槽容量，來決定一天揚水馬達啟 動次數而換算用電量。揚水泵之全年耗能推估步驟，整理如以下說明：

建築物之總用水需量可分為生活用水以及空調系統冷卻循環水之補給水量 兩方面。建築物用水量依生活習慣、建築物種類、季節等而異，一般而言平均每 人實際使用水量 0.12-0.25(m³/日.人)，以一般建築而言其使用水之單日時間分佈 應如圖3-3 所示。在建築物之用水量規劃設計方面是以單日以及瞬間預測最大給 水量來作為各項給水設備容量設計之依據。整個揚水泵容量之推估過程如以下步 驟：

1. 生活用水量(Q^u)之推估：

生活用水需量之推算可分為三種方式：(1)按使用人數推算(2)按建築物有效面 積推算(3)按給排水衛生設備器具之數量推算。在規劃設計階段一般以建築物 之使用人數配合建築有效面積，按表 3-6 類建築物一日給水量中之各設計值 之方式來推算辦公建築單日最大用水需量以決定各種給水設備容量。以辦公 室而言每人單日之使用水量以0.12 (m³/人)，辦公建築有效面積以台灣最常見 之出租型辦公大樓取0.6 之有效面積比進行估算配合室內人員密度 0.2 (人/m²) 由(Eq.3-7)可求得。

Qu=0.12·0.2·0.6·TFA --- (Eq.3-7)

其中

Qu：辦公建築單日生活用水需量(m³) TFA：總樓地板面積(m³)

圖 3-3 建築物每日用水量逐時分佈示意圖

39 (資料來源：建築設備設計マニュアル II 給排水・衛生編)

2. 冷卻循環水補給水量(Qc)之推估：

辦公大樓如因採用水冷式中央空調系統其冷卻水塔之冷卻循環水，於運轉 時會因為蒸發、水滴飛濺與排放損失等因素而需要適當之補充冷卻水量。

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其中：

(1) 蒸發損失：

為冷卻循環水流經冷卻塔處之熱交換過程中，由於此熱交換過程為開放 式，所以有部分循環水會有蒸發而需要隨時補充，此部分之蒸發損失與 水溫與氣溫之溫度差有關，一般而言在溫差 6℃時其蒸發損失水量約為 循環水量的 1%。

(2) 飛濺損失：

主要是因為於冷卻塔熱交換過程中隨冷卻塔風扇而飄散至大氣之霧狀水 滴。一般可接受的飛濺損失量約為循環水量的 0.1%以下。

(3) 排放損失：

循環水於長期使用為防止冷卻水中形成水垢，而定期排放定量之舊循環 水，而以乾淨之新水補充之以維持水質防止水垢於冷卻水管壁中累積，

其排放水量於計算時一般以循環水量的 0.2%-0.3%估計。

綜合以上之各種水量損失之描述，同時考慮因其他原因而耗損之水量，為 了保持冷卻塔正常運轉水量之前提下，一般實務上冷卻水之補給水量大致上以約 為總循環水量的 2%-3%來估算。又依冷卻塔之循環水量設計，其循環水量以 13(LPM/冷卻噸)之水量計算。如 (Eq.3-8)之公式。

qc=1.3·qRM--- (Eq.3-8)

其中

qc：冷卻塔容量(USRT) qRM：冷凍主機容量(USRT)

今若以冷卻水每小時之補給水量約為冷卻水循環水量的3%估算，冷卻水循 環水之補給水量可由(Eq.3-9)求得。

Qc=qc·T·13·60·3%/1000 --- (Eq.3-9)

其中

Qc：每日冷卻水補給水量(m²/day) qc：冷卻塔容量(USRT)

T：每日空調運轉時間(hr/day)

3. 高架水槽容量(V^h)之推估：

由 step 1 與 step 2 可 求 得 辦 公 建 築 之 總 用 水 需量 Q^total(m³/day) ， 如 (Eq.3-10)。高架水槽之容量為供水無虞之考量，是由每小時最大預測給水量

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建築生命週期 CO²排放量評估之研究

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轉時間依本文之假設為 30 分鐘內將高架水槽打滿，而每日平均運轉次數則由 (Eq.3-18)計算。

−1

=

h total

V

n Q

其中

n：每日平均運轉次數(次)

Qtotal：辦公建築之每日總用水需量(m³)

Vh：高架水槽容量(m³)

而全年揚水泵之運轉日數以全年之工作日數相仿，取與空調耗能預估之辦 公建築標準全年放假日，換算下來一年工作252 天。故，全年揚水泵耗能量之推 估式如(Eq.3-19)所示。

Epump=Lm·0.5·n·252 --- (Eq.3-19)

其中

Epump：揚水泵之全年耗電量(kWh/year) Lm：揚水泵馬達最大輸出功率(kw) n：每日平均運轉次數(次)

0.5：每次揚水泵之運轉時間(hr) 252：每年工作日日數(天)