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第一章 緒論
第一節 研究動機與目的
工業革命後，化石能源大量的使用帶動了經濟快速成長，而化石能源的使用 導致溫室效應氣體快速累積，加速地球的暖化；尤其近年來氣候劇變、天災不斷，
讓人不禁擔憂是否真如電影「2012」般世界將走向滅亡？是故，一個國家的發展 除了關注在政治、社會、經濟等面向外，更應著重在兼顧能源、環境與經濟並重 的永續發展；若沒有可永續生活的環境，談何其它的發展呢？而隨著經濟發展越 趨穩定，在一定的生活品質下，人們開始追求更好的生活環境；環保意識的抬頭、
綠色思維的崛起，更是希望能透過節能減碳的構想，讓賴以維生的地球，逐漸恢 復至以往的樣貌。因此，永續經營將是未來最重要的課題。
此外人類的社會發展與能源使用有密不可分的關係，我們都知道能源是推動 國家發展的原動力－它提供產業所需之燃料、原料及動力來源，是現代社會提高 人民生活水準之必需品；又能源的使用是影響環境的主要因素，為了達到永續能 源發展目標，提高能源使用效率，並落實節約能源將是最根本有效的策略。但台 灣自有能源有限，99％以上依賴進口，使得台灣能源價格隨著國際能源市場價格 波動，間接影響我國人民生活水準以及產業發展；因此，我國的能源政策除了積 極開發無碳之再生能源外，穩定能源供應、提高自主能源比例、提高終端能源使 用效率等，皆是我國能源政策重點發展項目（經濟部，2009）。
地球外的大氣層能夠吸收太陽能，加上溫室效應的影響，地表上充滿許多熱 能，也可以說整個大氣中就是一個源源不絕的「熱源庫」；而根據熱力學第二定 律，每種能量在轉換時，將使得有一些能量轉變成沒有用處的能源，以燈泡來說，
我們將電能轉換成有用的光能，可是同時它也產生了沒有利用到的熱能；又例如，
我們燃燒化石燃料讓汽車發動產生動能，卻同時也有大量的熱能散失，我們甚至 還要使用散熱器等裝置來防止馬達燒毀（Hussen，2004）。生活中這些散失的能 量通常沒辦法被利用，但若我們能將地球上到處充滿的熱能收集起來，並加以利 用，即能大幅減少能量無謂的損失。此外台灣位處於亞熱帶地區，終年氣候溫暖，
若能善用豐富的熱能資源，必定能改善我國能源使用的效率。
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生命週期評估（Life Cycle Assessment, LCA）是一項受到國際重視的環境管 理工具，國際標準組織（ISO）也將生命週期評估列入國際環境標準 ISO 14040 中，其概念為產品自原料取得，經過製造、成品使用階段，直至最終廢棄處置各
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1. 建立系統化之熱泵熱水系統環境評估整合分析方法：參考國內外對環境 評估之方法，以生命週期評估及淨能源分析之整合模式探討熱泵系統，建立適當 的環境評估分析法，作為本研究分析之用。
2. 比較熱泵熱水系統之環境評估分析結果：建立熱泵熱水系統本土性案例 之環境分析，了解熱泵熱水系統對環境之衝擊，並與一般家庭常使用的電熱水系 統以及瓦斯熱水系統相互比較，以探討熱泵熱水系統之相對環境影響效果。
3. 評估熱泵熱水系統之節能減碳淨效益：以淨能源分析方法中的能源投資 報酬率與能源回收期，檢驗熱泵熱水系統之能源投入是否是具有淨效益。
4. 評估台灣地區應用熱泵熱水系統之適宜性：根據本研究分析結果，針對 台灣地區未來發展熱泵熱水系統提出相關建議。
第二節 研究步驟與流程
本研究之流程如圖 1-1 所示。研究步驟首先確立研究目標及界定熱泵熱水系 統產品生命週期之範圍；其次收集並整理國內外相關文獻，了解熱水系統發展現 況、製程及其特性應用，同時使用生命週期評估軟體 SimaPro 7.3，以分析熱水 系統之生命週期評估。製作問卷並發放至相關廠商，蒐集產品在製造過程中所需 投入的原料及能源清單；待問卷資料蒐集後，利用 SimaPro 7.3 軟體，以生命週 期評估分析熱泵熱水系統在製造與運轉過程中對環境造成的影響，並整合生命週 期評估的資料進行熱泵熱水系統之淨能源分析。最後根據上述之分析結果，做出 結論，並提出建議。
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圖1-1 研究流程圖 資料彙整
實證研究
淨能源分析 生命週期評估
結論與建議 實證分析結果 研究目的與範疇界定
文獻蒐集與整理
瞭解熱泵系統發展 現況及應用
問卷發放與 結果整理
了解 SimaPro 生命週 期評估軟體應用
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7.3，以及生命週期衝擊評估模式 Eco-indicator 95 和 EPS 2000。第四章 研究結果與討論：本章首先界定研究的目標及範疇，說明整體研究
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的過程中，對環境造成的影響；第四節是利用生命週期評估結合淨能源分析，估 算熱水系統之能源投資報酬以及能源回收期，也會估算不同熱水系統之生命週期 CO2排放量，以探討熱泵熱水系統之節能減碳淨效益與環境衝擊；最後以敏感度 分析探討兩種情境，包含將再生能源電力使用比例提高，以及熱泵能源技術效率 改善對環境改善之程度。
第五章 結論與建議：本章將彙整研究結論各章之研究結果，進行政策研析，
並針對未來研究方向提出建議。
第四節 研究範圍與假設
本研究以生命週期評估技術及淨能源分析探討不同熱水系統對環境造成的 衝擊，藉由問卷發放與廠商訪談的方式，以 99 年度的統計資料為主，並以個案 廠商為主要研究對象。盤查範圍為熱水系統在製程中相關之原物料投入（包含原 料開採）、能源資源消費及廢棄物排放狀況，並且估算使用運轉過程中所需之能 源投入，以計算熱水系統在製造過程與運轉使用過程中之環境影響。此外因熱泵 設備主機主要是由金屬組成（如鋼鐵及銅），90%以上可以回收，而本研究最主 要的能源投入量皆由使用階段產生，此退役回收階段之能源投入量相對微小，故 不列入本研究之能源投入及排放。
在研究對象上，由於本研究擬探討熱泵熱水系統對於台灣住宅部門的適用性，
因此選用適合家庭所使用的小型空氣源熱泵機組做為主要探討對象。系統盤查範 圍為熱水系統在製程中相關之原物料投入（包含原料開採）、能源資源消費及廢 棄物排放狀況，並且估算使用運轉使用過程中所需之能源投入，以計算熱水系統 在製造過程與運轉使用過程中之環境影響。
由於本研究針對國內熱泵熱水系統以生命週期評估之方式，探討熱泵熱水系 統對環境之影響，故對國內熱泵廠商在產品製造階段進行系統盤查分析。在民國 100 年 5 月至 100 年 7 月間，對台灣地區熱泵熱水系統製造進行製程問卷發放，
問卷時程為民國 99 年各廠商製造某特定熱泵熱水系統之全年資料，問卷回收後，
比較各家廠商回收問卷的差異性，並選擇資料充分之個案廠商進一步以生命週期 軟體模擬分析。
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熱泵系統機組之評估過程必須建立許多條件或是數據估算之假設，例如：材 料來源地點、運輸模式、處置過程及回收利用等。以下說明各項研究之範圍與假 設：
1. 熱泵熱水系統可分為主要的熱泵主機及其他管線，本研究主要聚焦在熱泵 機組的生命週期評估上，管線部分暫不列入研究範圍。
2. 熱泵系統製造所需材料經由國外進口至台灣，製造後運輸至運轉使用地點 之過程，其能源投入及相關排放資料難以取得，故此部分之能源投入與相關排放 也不予以記錄。
3. 熱泵系統機組之維修、保養及管理方面之資料，因需要長期追蹤，礙於本 研究有時間及空間上的限制，因此在使用後之維護以及管理相關部分，亦不在本 研究的範疇。
4. 由於我國尚未建立各種原物料、能源及相關物品生命週期評估之資料庫1， 本研究所採用的部分資料來源係取自 SimaPro 生命週期評估軟體中的資料庫，其 中大部分屬於歐洲地區的盤查資料。因此，本文個案研究除了透過問卷調查取得 第一手資料外，部分不足的資料（如：鋼鐵原料資源投入、鋼鐵之各種空氣水汙 染物排放等），選取 SimaPro 資料庫的數據，補足實證研究之參數來源。
1 此資料庫包含各種原物料、能源及相關物品生命週期評估，可分別為方法資料庫、製程資料庫、
處置百分比資料庫。方法資料庫儲存不同環境衝擊分類之相對指數，例如：各種污染物的溫室效 應因子（GWP）、臭氧破壞潛能（ODP）之評估權重；製程資料庫包括物質、能源、運輸、製程、
使用、廢棄物處理及處置等資料；處置百分比資料庫是包含產品使用後廢棄之焚化、資源回收及 掩埋百分比。
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