美國德州(Texas)A&M 大學之節能改善案例

1.建築概況

今以德州 A&M 大學中之扎卡里工程中心為例。其建築為占地面積為 34 萬 平方公尺，該大樓為一４層樓建築及地下停車場，於 70 年代所建，外牆為混凝 土保溫層，開窗率約 12%之單層有色玻璃。朝北之窗戶進行晝光利用。該棟建築 包含辦公室、教室、實驗室和計算中心。每年 365 天開放，每天開放 24 小時，

其中正常上班時段為平日上午 8 點至下午 6 點。

圖4. 德州 A&M 大學中之扎卡里工程中心外觀照 (資料來源:Federal Energy Management Program)

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2.既設之空調系統描述

既設空調系統具有 12 個 40 馬力之風扇，額定換氣能力為 35,000 cfm。空調 箱 8 具。既設能源監控系統共有 50 個監控點，進行數據之收集，並利用這些監 控點進行空調換氣、供暖等空調監測。

3.空調通風系統之改善項目

該建築事前勘查後，進行一連串改善項目之規劃。包含:照明系統設備更換、

定風量系統(CAV)更新為變風量統(VAV)、更新建築能源管理系統。

其照明系統預計更換老舊燈管可節省 975,600 kwh /年的電力，回收年限 4.4 年；變風量系統（VAV 系統）預估可節省 952,776 kwh/年的風機功率，回收年限 為 3.3 年。經評估後，不更換其照明設備，但更新變風量系統及更新能源管理系 統。

4.改善效益之評估

更換 VAV 系統後，風機功率及冷卻水消耗和熱水消耗都大幅降低，由下圖 5 顯示，改善前風機每日約花費 8,500 kwh，改善後下降至 4,500 kwh。

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圖5. 改善前後之風機耗電量比對 (資料來源:Federal Energy Management Program)

冷卻水使用量由 BEMS 紀錄，顯示出在同樣外氣條件下，其耗能量由 110 MMBtu/Day，最高可下降至 50 MMBtu/Day。

圖6. 冷卻水改善前後之耗能量比對 (資料來源:Federal Energy Management Program)

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將上述資料與原先改善前之模擬評估進行比較，可發現熱水部分之節約成效 顯著，比原先預期之節能成效高出許多，如下表 3 所示。舉例而言，風機動力之 節約原先預期可節約 40%，而實際可節約 44%。熱水原先預估可節約 49%，而 實際節約 84%。冰水耗能原先預估可節約 37%，但實際節約 23%，與原先預估 略低。

表3. 改善後之實際情形與模擬之比較表

預估之節能效益 實際量測之節能效益

風機耗電 1,952,764 kwh/yr (40%) 1,300,000 kwh/yr (44%)

冰水耗能 26,600 MMBtu/yr (37%) 10,500 MMBtu/yr (23%)

熱水耗能 11,500 MMBtu/yr (49%) 15,900 MMBtu/yr (84%)

(資料來源:Federal Energy Management Program)

5.改善後之持續線上調適效益分析

於改善過成中，安裝許多量測感應器，如冰水流量、通風量、溫度感應器等，

經由 BEMS 連線後，於線上進行持續調適。安裝能源管理系統為進行耗能診斷 之最佳方式之一。

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表4. 該建築線上調適之主要設定參數

(資料來源:Federal Energy Management Program)

經長期線上調適過程顯示，該建築物之耗能資料經線上記錄收集後，可發現 熱水及冷水進出水流量不同。因此，經檢查後發現部分閥件已老舊損壞，造成滲 漏。而部分控制設備因連續動作，造成摩擦損壞，導致部分房間之加熱及冷卻無 法適當的使用。

經由持續線上調適結果發現，原先部分之設定值於不同狀態下，需設定讓其 自動調整，使設備可隨外氣負載之不同，自動調整至最佳化。

表5. 隨負載不同而自動改變其設定參數

(資料來源:Federal Energy Management Program)

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經由上述之線上調適結果可發現，其風機之每日耗能由改善後之 4,500 kwh/day，可再下降至 3,000 kwh/day。經線上調適之風機總耗電比改善工程實施 後之耗能更下降了 56%、冷卻水系統再節省 77%、熱水系統再節省 16%。

表6. 線上調適與改善後之省能效益計算

改善工程前 Before Retrofit

改善工程後

(資料來源:Federal Energy Management Program)

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圖7. 線上調適與改善工程前後之風機耗能紀錄 (資料來源:Federal Energy Management Program)

圖8. 線上調適與改善工程前後之冷卻水用量紀錄 (資料來源:Federal Energy Management Program)

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圖9. 線上調適與改善工程前後之熱水用量紀錄 (資料來源:Federal Energy Management Program)

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