第四章 電力消費量分析
第一節 電力消費量與氣候要素分析
壹、氣候要素
台北市、台中市及高雄市因其所屬的氣候區不同，而有其不同的氣 候條件，因為建築物本身深受其周遭氣候的影響，所以建築物依其座落 位置的不同亦需調整不同設計因子相以對應，如此方能滿足使用者生 理、心理、安全舒適的需求。而氣候條件所包含的因素相當的多，如溫 度、濕度、風向、風速、日射量、雨量、氣壓等，本研究協調台灣電力 公司所提供台北市、台中市及高雄市辦公室用戶最近一年用電資料及經 由中央氣象局所提供的氣象資料（1998 年 12 月至 1999 年 11 月）對氣 侯要素中對熱環境有較明顯影響之溫度、濕度、風速、日射量等項目，
來探討這三地區辦公室消費量與氣候變化之相互關係。
一、溫度
台北市、台中市及高雄市三地區其溫度特色依中央氣象局所提供觀 測資料中(表 4-1) 可知，台北地區年平均溫度為 23.18℃，台中為 23.9
℃，相較於高雄地區(25.38℃)差異則較明顯。而最高溫度各地區都出 現在六至八月份，最低溫則出現在一月份，但由月平均溫度最高溫與最 低溫差可看出，台北市的年溫度變動較大，台中市次之，高雄市最低。
意指高雄的氣溫特色穩定，炎熱變化較小，但隨著地區緯度愈高，則溫 度的變化也愈大。
表 4-1 各地區月平均溫度統計表
項目 地區 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十 一 十 二 平均
最 高 與 最 低 差 台北 17.1 16.7 19.5 22.3 23.9 27.8 29.1 28.4 27.9 25.1 21.1 19.3 23.18 12 台中 17.8 18 21.5 24.4 24.9 28.1 28 27.8 27.7 26 22.5 20.1 23.9 10.3 氣溫
℃ 高雄 20.1 20.9 24.6 26 26.5 28.7 28.3 28.2 27.9 26.7 24.5 22.1 25.38 8.6
資料來源：中央氣象局，統計期間：1998 年 12 月至 1999 年 11 月
二、水平日射量
水平日射量對建築熱環境的影響十分重大，是地球接受之主要熱 源。水平日射量受緯度、雲量、日照時數、日照率等影響，而日照率直 接牽涉到日射量的大小。依表 4-2 所示，其年平均水平日射量以高雄 313.1[MJ/㎡.yr]最高，台中 305.6[MJ/㎡.yr]次之，台北 240.9[MJ/
㎡.yr]最低。而最高水平日射量都出現在六至八月份，最低均出現在一 台北 126.7 200.7 175.1 273.6 262.3 340.4 343.7 360.8 323.7 235.3 139.2 109.7 240.9 251.1 台中 256.9 289.4 301.4 335.7 309.5 385.4 324.2 382.5 312.3 285.6 259.3 224.5 305.6 160.9 水 平
日 射 量
MJ/㎡ 高雄 218.5 269.5 317.7 390.8 382.1 413.8 298.1 382.3 345.8 278.2 245.7 214.6 313.1 199.2 資料來源：中央氣象局，統計期間：1998 年 12 月至 1999 年 11 月
三、風速
由表 4-3 中可看出，依中央氣象局所提供資料中，以台北地區的平 均風速最大為 2.72[m/sec]。，台中地區最小 1．61[m/sec]。由最高風 速與最低風速差顯示，台中及高雄地區的年平均風速相對穩定，其差值
相對濕度差異不大，在最高與最低相對濕度差比較，台北及台中地區均
表 4-5 各地區月平均用電統計表 月別
地區
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十 一 月
十 二
月 平均 單位 台北 9.81 10.24 10.99 11.65 12.95 14.45 15.45 15.62 14.38 12.91 11.54 10.26 12.52
台中 8.33 9.6 12.15 14.72 16.57 17.81 18.42 17.37 15.51 13 10.31 8.76 13.54
高雄 8.34 9.06 10.09 10.74 11.43 12.38 13.08 12.88 12.44 11.63 10.60 9.29 11
KWH/
㎡ .m on.
資料來源：本研究整理。統計期間：1998 年 12 月至 1999 年 11 月 一、用電量之日變化
有關用電量之日變化，一般來說，受其使用模式與設備量影響，辦 公大樓用戶其每日用電峰值因其營業時段不同而有差異。全天營業者則 較平均，其各項事務設備與空調的使用方式亦配合營業時段才有用電需 求，而當日內最高用電量與最低用電量之差值則稱為用電日較差(Daily Range)。
二、用電量之年變化
關於各用戶之年間用電量變化，一般而言，各用戶其設備量與使用 行為模式變動並不至於太大，所以其年用電變化趨勢應該是相當平穩，
各月用電變化量間差異應是相當有限，但自調查所得之北、中、高三地 月平均單位用電消費量之年變化情形上(如圖 5-1)可看出隨著各月季節 氣候的改變而有明顯的差距，而非一平穩水平之直線，因此乃試圖由此 去了解用電量變化與氣候間之關係。
參、氣候因素與用電量關係
由前述章節中之定義，用電量可區分為基本用電與空調用電兩部 份，基本用電部份不受氣候影響，只受其使用模式與設備數量影響，因 此各用戶的基本用電量年變化不大，所以造成年總月電量逐月變化的現 象，應是受空調用電量的變化影響。而空調用電之消費目的，乃是為了
改善室內熱環境，使其室內環境令人感到舒適。 degree hours）
暖 房 度 時 （ heating degree hours）
空調負荷
資料來源：陳永欣，台中市集合住宅電力消費量之研究，1997，p70
而有關於台北市、台中市及高雄市辦公大樓用戶中取得之有效用電 用戶中之年間用電量變化資料如表 4-5 所示，各月之平均用電量台北市 介於 9.8 至 15.62[KWH/㎡.mon.]之間，台中市介於 8.33 至 18.42[KWH/
㎡.mon.]之間，高雄市介於 8.34 至 13.08[KWH/㎡.mon.]之間，其中北、
中、高三地區都以 1 月份的單位面積用電量為最低，最高月份為七、八 月，而平均值台北市為 12.52[KWH/㎡.mon.]，台中市為 13.54[KWH/
㎡.mon.]，高雄市為 11[KWH/㎡.mon.]，此現象與年間各月氣溫變化中 最高、低溫月份大至相符。
至此為更進一步了解熱環境中影響人體舒適之氣候因子(氣溫、日 射量、濕度、風速)對用電量之影響，乃利用自中央氣象局所提供之各 項氣象資料，說明其與用戶用電量間相互之關係。
一、氣溫與用電消費量關係
氣溫主要是受到太陽輻射的影響而發生變化，太陽能量經過大氣 層。一部份被大氣層中塵埃、水蒸氣等吸收，造成氣溫上昇，另一部份 抵達地面，造成地表溫度上昇，再由地表面按溫度比例輻射，放散於大 氣之中。因此，太陽為第一熱源，地表為第二熱源，相互支配著地表之 溫度。當日射量與大氣輻射量之和，超過地表面輻射量時，則視此兩部 份相互影響而產生氣溫的變化，加上地球球體每年每日之運行位置的差 異影響，而有年變勤與日變動，而此變動的差距即稱為較差。
(一)氣溫日變動與用電量關係
氣溫日變化的主要特徵在於最高氣溫與最低氣溫的差，此值稱為日 較差，而且出現時間會有時滯現象。一般辦公大樓用戶，其基本設備用 電量只與使用模式有關，多半發生在營業時間內，其氣溫並無明顯之關 係。
夏至
冬至 時滯
時滯 最低溫
最高溫
圖 4-2 氣 溫 變 動 與 用 電 量 關 係
(二)氣溫年變動與用電量關係
年用電量組成中所包含的基本用電，其使用目的，乃為了維持基本 的運作需求，以配合辦公行為所需的使用模式，所以一般來說年間變動 並不大，與氣溫變動並無明顯關係。而空調使用乃是為了調節室內氣 溫，故受氣溫變化之影響，而氣溫受大陽輻射之影響，年間太陽輻射以 夏至日 6 月 21 日最高，冬至日 12 月 21 日則最低．但受時滯現象(Time- Lag effect)影響，由氣溫變動資料中可看出年間平均最低溫出現在 1 至 2 月，最高溫則在 7 至 8 月，皆較夏至、冬至日來的晚。以下針對台 北市、台中市及高雄市三地之氣溫與用電量之年變化加以分析說明：
(三)台北市辨公室用電量與氣溫變動關係
台北市辦公室電力消費量與氣溫之關係如圖 4-3 所示，八月份為 電力消費量最高峰，一月份最低，由年間用電負載曲線與氣溫變化曲線 圖中可以得知，台北市辦公室電力消費量呈現隨氣溫變化而改變之趨 勢。
5.0 10.0 15.0 20.0
K W H /㎡ .m on
5 10 15 20 25 30 35
用 電 量 氣 溫 ℃
圖 4-3 台北市辦公室用電量與氣溫變化圖
將台北市辦公室年間用電資料與各月份氣溫之變化進行迴歸分 析，可以得知兩者呈現二次曲線正相關性，決判係數（R2）高達 0.9752，
如圖 4-4 所示，其迴歸方程式如下：
E=0.0172×T2-0.341×T+10.863
式中 E:單位面積電力消費量[KWH/㎡.mon.]
T:氣溫[℃/mon.]
圖 4-4 台北市辦公室用電量與氣溫變化之迴歸分析圖
（四）台中市辦公室用電量與氣溫變動關係
由於台中市年間各月份之氣溫因季節變化而產生差異，就夏季期間 而言，六月至九月之月平均氣溫約為 28℃左右，為年間氣溫最高之月 份，亦是單位面積用電量最高的月份，即所謂夏季尖峰用電季節。台中 市辦公室電力消費量與氣溫之關係如圖 4-5 所示，八月份為電力消費量 最高峰，一月份最低，由年間用電負載曲線與氣溫變化曲線圖中可以得 知，台中市辦公室電力消費量呈現隨氣溫變化而改變之趨勢。
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0
14 18 22 26 30 ℃
K W H /㎡ .m on
圖 4-5 用台中市辦公室電量與氣溫變化圖
將台中市辦公室年間用電資料與各月份氣溫之變化進行迴歸分 析，可以得知兩者呈現二次曲線正相關性，決判係數（R2）高達 0.852，
如圖 4-6 所示，其迴歸方程式如下：
E=0.0249×T2-0.2773×T+5.6272
式中 E:單位面積電力消費量[KWH/㎡.mon.]
（五）高雄市辦公室用電量與氣溫變化關係
高雄市年間各月份之氣溫變化曲線，和台北市及台中市相似，唯年 平均溫度略高。高雄市辦公室電力消費量與氣溫之關係如圖 4-7 所示，
八月份為電力消費量最高峰，一月份最低，由年間用電負載曲線與氣溫 變化曲線圖中可以得知，高雄市辦公室電力消費量呈現隨氣溫變化而改 變之趨勢。
圖 4-7 高雄市辦公室用電量與氣溫變化圖
將高雄市辦公室年間用電資料與各月份氣溫之變化進行迴歸分 析，可以得知兩者呈現二次曲線正相關性，決判係數（R2）高達 0.9617，
如圖 4-8 所示，其迴歸方程式如下：
E=0.0266×T2-0.7906×T+13.694
式中 E:單位面積電力消費量[KWH/㎡.mon.]
T:氣溫[℃/mon.]
0.0 2 .0 4 .0 6.0 8.0 1 0.0 1 2 .0 1 4 .0
1 月 2 月 3 月 4 月 5月 6月 7月 8月 9 月 1 0月 1 1 月 1 2 月 月 別 K W H / ㎡ .m o n
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5
用 電 量 氣 溫 ℃
圖 4-8 高雄市辦公室用電量與氣溫變化之迴歸分析圖
二、水平日射量變動與用電量關係
日射量的大小與當地空氣中水蒸氣量、游塵量、雲量等大氣的清晰 度有關。而日射量也直接提供的建築物熱量，一方面影響其周遭氣溫，
熱流經由壁面之熱傳透進入室內，另一方面熱量為建築物本身吸收，造 成週壁溫度上昇，此日射量之大小對空調熱負荷的影響甚大，因此有效 設計調整減少日射量直達至室內，對建築物耗能將有相當大的幫助，另 一方面由綠色建築的概念來看，有效利用日射，也可提供建築物無污染 之太陽能源。
（一） 台北市辨公室用電量與水平日射量變動關係
台北市其年平均水平日射量為 240.9[MJ/㎡.yr]，在夏季期間為水
台北市其年平均水平日射量為 240.9[MJ/㎡.yr]，在夏季期間為水