變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標EAC應用之研究

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(1)變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國 94 年 12 月. II. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(2) （本部計畫編號） 094－301070000G3056. 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 研究主持人：陳組長瑞鈴協同主持人：楊教授冠雄黃助理教授瑞隆研究助理：江慶麟彭立德簡瑞宏. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國 94 年 12 月. III. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(3) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(4) 目次. 目次目次..................................................................................................Ⅰ 表次..................................................................................................Ⅲ 圖次..................................................................................................Ⅴ 摘要..................................................................................................Ⅷ 第一章緒論 ......................................................................................1 第一節研究緣起與背景...........................................................1 第二節 VRV 系統特性與控制原理..........................................6 第三節研究步驟.....................................................................10 第二章研究方法 ............................................................................13 第一節各空調分區空調尖峰需求量的計算............................13 第二節 VRV 系統設備量的選定............................................20 第三節 VRV 空調系統的耗電量計算 ....................................24 第四節 EAC 對 VRV 系統的修正 .........................................28 第三章 VRV 節能效果實驗印證 ...........................................................31 第一節 VRV 系統特性曲線之建立........................................31 第二節 VRV 系統性能實測 ...................................................39 第三節實驗結果分析.............................................................46 第四章結果與討論.........................................................................51 第一節. 模擬辦公類建築之選定 ...........................................51. 第二節 VRV 系統的設備量與全年耗電計算 ........................56 第三節主機容量效率的檢討 .................................................57 第四節主機超量設計與耗電量分析 .....................................63 第五節特殊節能效果α4 參數分析 ......................................66 第六節 EAC 公式的加權配比分析........................................75 第五章 VRV 系統之 EAC 評估方式與範例計算..............................77 第一節 VRV 空調系統節能評估法........................................77 I. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(5) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 第二節實際案例一計算.........................................................81 第三節實際案例二計算.........................................................94 第六章結論 ..................................................................................107 附錄一 ............................................................................................ 111 附錄二 ............................................................................................139 參考書目 ........................................................................................163. II. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(6) 表次. 表次表 2-1. 冷房負荷的構成與代號.....................................................14. 表 2-2. 室內機單元於 19℃WB 35℃DB 時之冷氣能力選機表 ...21. 表 2-4. 室內機台的能力指數與總能力指數 .................................21. 表 2-5. 室外機單元於 19℃WB 35℃DB 時之冷氣能力與耗電量值...................................................................................22. 表 2-3. 室外機選機表 ....................................................................23. 表 3-1. A 機型性能函數的各項係數 ...........................................33. 表 3-2. B 機型性能函數的各項係數 .............................................35. 表 3-3. C 機型各係數數據資料.....................................................37. 表 4-1. 模擬外殼變數與 ENVLOAD 值 .......................................51. 表 4-2. 不同水平外遮陽的修正係數 Ki........................................52. 表 4-3. 不同玻璃種類之透射率 ηi 值............................................52. 表 4-4. 室內負荷設定 ....................................................................53. 表 4-5. 台灣地區空調設機氣象資料 .............................................55. 表 4-6. PEAK 公式回歸係數.......................................................57. 表 4-7. PEAK 公式回歸係數.......................................................58. 表 4-8. 九種機型於室內負荷正常及 γ=0.5 設定下 36 組 α4 模擬計算結果.........................................................................68. 表 4-9. 負載的加權係數比重.......................................................72. 表 5-1. 空調系統主機性能係數標準 COPc ................................77. 表 5-2. PEAK 公式迴歸係數 a,b,c............................................77. 表 5-3. 變頻多聯式室外機規範說明 ...........................................79. 表 5-4. 變頻多聯式室內機規範說明 ...........................................79. 表 5-5. 照明空間面積表 ..............................................................80. 表 5-6. 照明設備數量表 ..............................................................80. 表 5-7. 開窗面積、外遮陽係數、玻璃日射透過率與建築外殼總面積.................................................................................86 III. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(7) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 表 5-8. A、B、C 機型於不同製冷能力時之冷氣能力(kW)與耗電量(kW) ..........................................................................89. 表 5-9. 變頻多聯式室外機規範說明 ...........................................92. 表 5-10. 變頻多聯式室內機規範說明 ...........................................93. 表 5-11. 照明空間面積設計表 .......................................................93. 表 5-12. 照明設備數量表 ..............................................................94. 表 5-13. Ai×Ki×ηi/Aen 計算結果..................................................98. IV. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(8) 圖次. 圖次圖 1-1. 多聯式變冷媒 VRV 空調系統.............................................1. 圖 1-2. 依不同之空間用途來設定室內溫度 ...................................7. 圖 1-3. 透過精確之運轉功率調整可使室內溫度保持恆定 ............8. 圖 1-4. 某商用 VRV 系統的壓縮機組合.........................................9. 圖 1-5. 變頻主機與定頻主機多聯式組合運轉模式........................9. 圖 1-6. 研究流程 ............................................................................10. 圖 2-1. VRV 系統的選機流程 .......................................................13. 圖 2-2. 輻射時間序列法 ................................................................19. 圖 2-3. 空調主機或分離式系統(含 VRV 系統)室外機的全年耗電 ........................................................................................24. 圖 2-4. VRV 系統全年耗電計算流程圖......................................27. 圖 2-5. 熱源設備、冰水泵及送風機之加權比重........................28. 圖 2-6. 市面上常見的室內機型式 ...............................................29. 圖 3-1. A 機型之冷氣能力修正函數(f1)圖 .................................31. 圖 3-2. A 機型之相對於 EWB、ODB 耗電修正函數(f2)圖 ......32. 圖 3-3. A 機型之耗電相對於負載率之修正函數(f3)圖 ..............32. 圖 3-4. B 機型之冷氣能力修正函數(f1)圖..................................33. 圖 3-5. B 機型之相對於 EWB、ODB 耗電修正函數(f2)圖 ......34. 圖 3-6. B 機型之耗電相對於負載率之修正函數圖 ....................35. 圖 3-6. C 機型之冷氣能力修正函數(f1)圖 .................................36. 圖 3-8. C 機型之相對於 EWB、ODB 耗電修正函數(f2)圖 ......36. 圖 3-9. C 機型之耗電相對於負載率之修正函數圖....................37. 圖 3-10. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(1) ................................38. 圖 3-11. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(2) ................................39. 圖 3-12. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(3) ................................39. 圖 3-13. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(4) ................................40. 圖 3-14. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(5) ................................40 V. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(9) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 圖 3-15. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(6) ................................41. 圖 3-16. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(7) ................................41. 圖 3-17. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(8) ................................42. 圖 3-18. 本實驗 VRV 系統現場設置情形(9) ................................42. 圖 3-19. 本實驗與電腦連接時的畫面 ...........................................43. 圖 3-20. 將所有該次實驗數據予以圖表化並進行比對分析(1) ...43. 圖 3-21. 將所有該次實驗數據予以圖表化並進行比對分析(2) ...44. 圖 3-22. 室外溫度 27℃的 PI%及 PLF 曲線圖 ............................45. 圖 3-23. 室外溫度 29℃的 PI%及 PLF 曲線圖 ............................45. 圖 3-24. 室外溫度 31℃的 PI%及 PLF 曲線圖 ............................46. 圖 3-25. 室外溫度 33℃的 PI%及 PLF 曲線圖 ............................46. 圖 3-26. 室外溫度 35℃的 PI%及 PLF 曲線圖 ............................47. 圖 3-27. 室外溫度 27 至 35℃的 PI%及 PLF 的綜合比較圖 ......47. 圖 4-1. 模擬之辦公建築平面.......................................................49. 圖 4-2. 模擬平面外牆開窗情況...................................................50. 圖 4-3. 水平遮陽 tanφ 的定義.....................................................52. 圖 4-4. 四種建築物在北部、中部和南部的 ACsc 的比較圖 .....56. 圖 4-5. 原計算方式與本研究之計算方式之 ACsc 結果.............60. 圖 4-6. 變頻主機與定頻主機多聯式組合運轉模式....................61. 圖 4-7. 一般定頻系統超量設計與其耗電比關係........................63. 圖 4-8. VRV 系統超量設計與其耗電比關係..............................63. 圖 4-9. 各系統於 36 組外殼組合下的 α4 曲線圖 .......................65. 圖 4-10. A 機型之 a4 於不同室內負荷密度設定下之變化分佈 ..66. 圖 4-11. B 機型之 a4 於不同室內負荷密度設定下之變化分佈...66. 圖 4-12. C 機型之 a4 於不同室內負荷密度設定下之變化分佈 ..67. 圖 4-13. A 機型之 a4 於不同外周區係數設定下之變化分佈 ......69. 圖 4-14. B 機型之 a4 於不同外周區係數設定下之變化分佈 ......70. 圖 4-15. C 機型之 a4 於不同外周區係數設定下之變化分佈 ......70. 圖 4-16. 九組系統的 α4 與 IPLV/COP 值之關係.........................72. VI. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(10) 圖次. 圖 4-17 主機空調耗電比率與主機最大供應面積關係圖..............74 圖 5-1 空調系統控制架構圖............................................................81 圖 5-2 空調系統昇位圖 ..................................................................82 圖 5-3 空調系統流程圖 ..................................................................95. VII. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(11) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 摘要關鍵詞：變冷媒空調系統、空調耗能評估指標、總部份負載效率、熱源節能效率 α4 變冷媒 VRV 空調系統在空調分類上，雖不屬於中央空調型，但其多聯式系統與智慧型控制系統，功能與傳統的中央空調系統幾乎無差別。若使用原先之中央空調系統評估方式評定 VRV 系統可能造成不適用，是故有修正 EAC 公式以符合實際情況之需要。 VRV 空調系統是組合式，主機的耗電乃取決於實際主機開啟的運轉台數，本研究發現，於主機超量設計後，一般之定頻系統的耗電量會有隨之上升之趨勢但並非是倍數關係；而於 VRV 系統，主機超量設計前後之耗電量是差不多的。對於分離式系統而言，EAC 並非隨 HSC 成比例增加主機側節能效率 α4 值，應由實際不同空調系統節能效率之優劣決定，不應直接認定其 α4 值為 0.2。本研究藉由空調系統之總部份負載效率 IPLV 與主機效率 COP 所建立之預測公式可精確計算出不同系統 α4 值。由於 VRV 系統無冰水泵，逕行採用送水系統之節能 α12=0.2 將有失此系統之無冰水泵特性，也可能導致 EAC 評估相當程度之誤差。根據本研究分析空調系統室內機與室外機之耗電量，得知室外機與室內機各佔全系統耗電量之 90％與 10％，故重新修正無冰水的分離式或 VRV 系統項目的加權比重為 90％，送風機加權比重應為 10 ％。根據研究結果本研究建立的 VRV 空調系統節能效率 EAC 的評估方式。透過運用本研究建的評估公式與原評估公式的計算比較後，可以發現 VRV 系統於原評估方式下，即使是使用優良之 VRV 系統也難以通過評估。但是運用本研究所建立之評估方式則可以突顯優良系統的節能效率，也可以將較差的系統分辨出，而使其 EAC 評估不過關。 VIII. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(12) 摘要. 對於要逃避而使用定頻系統之案件也能再嚴格把關，替空調節能把關。. IX. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(13) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. ABSTRACT Keywords: VRV, EAC, IPLV, energy saving factor α4 In Green Building Evaluation Indexes, the EAC has been adapted as thecentral HVAC system energy consumption criteria. However, the VRV system,which has been included under this criteria, has been assigned an energy saving factor α4 of 0.2,. despite of the actual power consumption. variations existed among various systems. In this study, the IPLV values of specific VRV systems were utilized, so that actual energy-saving factor α4 can be evaluated. Furthermore, being lack of the chilled water distribution system, the weighting of power changed into 0.9 vs. consumption percentages of a VRV system has also been 0.1 for the outdoor and indoor units respecitively.. The methodology established in this study has been justified by using the. actual VRV projects under coimmercial operations, which can. successfully. discriminate different energy efficiencies among various. systems.. X. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(14) 第一章緒論. 第一章緒論第一節研究動機與目的變冷媒 VRV 空調系統在空調分類上，雖不屬於中央空調型，但透過如圖 1-1 所示的 VRV 多聯式系統與其智慧型控制系統，其功能與傳統的中央空調系統幾乎無差別。故在目前的綠建築評估系統中的日常節能之評估方式中，乃將 VRV 空調系統分類為法定中央空調型建築物。圖 1-1 多聯式變冷媒 VRV 空調系統. （資料來源：廠商型錄）. 1. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(15) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 根據綠建築解說與評估手冊，對於法定中央空調型建築物的 EAC 評估方法係採 HDC 法(熱源容量密度及 COP 法 Heat Source Capacity Density ＆ COP Method)來規範，即是以 1. 防止主機超量設計 2. 鼓勵高效率主機 3. 獎勵空調節能技術，三項因子之加權評估法來進行，其所建立的合格判斷必須同時滿足：（一）合理設備容量管制 HSC. HSC =. (1-1). ACsc ≤ 1.35 ACs. ACsc = Sf × ( a0 + a1 × ENVLOAD + a2 × γ ) ENVLAOD = a × ∑. Ai × Ki × ηi × IHki +b Aen. (1-2). (1-3). 其中 ACs ＝冰水主機設計供應面積（㎡/USRT） ACsc ＝冰水主機最大供應面積（㎡/USRT） Sf ＝備載容量安全係數，取 0.8 γ ＝該空調系統分區之外周區係數 ENVLOAD＝辦公類建築物外殼耗能量[Wh/㎡-fl．year] Ai：窗面部位面積 [㎡] Ki：部位開窗之外遮陽係數 ηi：部位玻璃日射透過率 IHki：i 窗面部位當在地 k 方位外殼之冷房日射時[Wh/㎡．year] Aen：建築外殼總面積[㎡] a0 ＝常數（㎡/RT） 2. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(16) 第一章緒論. a1、a2 ＝迴歸係數 a,b：迴歸係數常數（二）空調系統節能效率管制 EAC. ( (. ) ). Σ HCi × COP ci × R s Σ HCi × COP i + 0.2 × R + 0.2 × R ] × R f p m. EAC = [0.6 × HSC ×. ≤ 0.8. (1-4). R s = 1.0 − Σ(α j × rj ). (1-5). R f = 1.0-α 10 × r10. (1-6). Rp = 1.0 − Σ (α j − rj ). (1-7). R m = 1.0 − Σβ k. (1-8). 其中 HCi ＝各冰水主機容量包括備載容量（USRT） COPi ＝冰水主機設計性能係數 COPci ＝冰水主機設計性能係數標準 Rs ＝熱源節能效率 Rf ＝送風系統節能效率 Rp ＝送冰水系統節能效率 Rm ＝其他總系統節能效率 3. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(17) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. α1~α12 ＝空調節能技術效率標準 β1~β14 ＝其他總系統節能技術效率標準 r1~r12 ＝空調節能技術採用率根據綠建築評估手冊有關 VRV 的特殊節能係數有﹕(1) 變冷媒 VRV 熱源 α4=0.2。(2)變冷媒量 VRV 系統因無送水泵，可同時得到熱源與送水系統之節能優惠 α12 =0.2。所以根據以上所訂定之係數所計算出的熱源節能效率 Rs 值與送(冰)水節能效率 Rp 值如下熱源節能效率 Rs=1.0 -Σ(α4×γj)=1.0 - 0.2=0.8 送(冰)水節能效率 Rp=1.0-Σ(α12×γj)=1.0 - 0.2=0.8 一般 VRV 的室內機會搭配自動分段變速送風，所以α10=0.4 送風節能效率 Rf=1.0-Σ(α10×γj)=1.0 - 0.4=0.6 因此對於採用 COPc=COPp 的 VRV 系統而言，EAC 公式可以進一步簡化為 EAC= {0.6×HSC×0.8+0.2×0.6+0.2×0.8}×Rm Rs. Rf. Rp. = {0.48×HSC+0.28}×Rm. (1-9). 然而 EAC 合格標準為同時滿足 EAC≦0.8 以及 HSC≦1.35，所以在總系統節能效率=1.0(無任何監控時)，HSC≧1.08 時 EAC 即會大於 0.8（不合格）；而總系統節能效率=0.90 時(有如圖一智慧型監控系統)，HSC≧1.27,即會大於 0.8（不合格），是故 HSC≦1.35 式猶如形同虛設一般，是故修正 EAC 公式以符合實際情況之需要。本研究將以以下三個方面著手：（1） VRV 空調系統是組合式，主機的耗電乃取決於實際主機開啟的運轉台數，空調需求量若降低，主機開啟的台數則少；所以主 4. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(18) 第一章緒論. 機的超大設計是增加待機時間與待機時之耗電，而不是如 EAC 公式中之 HSC 成等比例增加。（2）主機側節能效率 α4 值，應由實際不同空調系統節能效率之優劣決定，不應直接認定其 α4 值為 0.2。事實上，於不同使用型態及空調負載變動頻繁之際，採用此定值之方式加以認定可能導致相當程度之誤差。（3）由於 VRV 系統無冰水泵，對於送水系統之節能 α12 =0.2 將有失此系統之無冰水泵特性，也可能導致 EAC 評估相當程度之誤差。. 5. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(19) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 第二節 VRV系統特性與控制原理傳統式之中央空調系統設計是由冷媒壓縮機製造冰水（chilled water），再經由區域泵輸送至建築空調區，以風機盤管（FCU）或空調器（AHU）連接風管之方式，提供冷房。此種傳統式之中央空調系統設計，為進一步因應空調負荷之變化，而衍生出兩種重要的節能系統設計，其一為可變冰水量（VWV）系統，其二則為可變風量（VAV）系統。目前國內較具規模之智慧型大樓，已有採用之先例。其主要工作原理為依據空調負荷之變化，藉由變頻器（Inverter）而改變所輸送之冰水量或通風量，而達到節能之效果。然而，近年來於日本地區，已逐漸發展出另一重要的空調節能系統設計方式。亦即，直接藉由變頻式冷媒壓縮機而直接改變冷媒流量，形成 VRV（Variable Refrigerant Volume）系統。相較於傳統式而言，VRV 系統由於直接以改變冷媒流量之方式，縮短了原先由冷媒至冰水再轉換至空氣側之傳熱過程，形同取代了 VWV 加上 VAV 之效果。對於約 100 USRT 以下冷房需求之中小型建築物而言，獲得極顯著的節能效果，極具應用潛力，並為國際間之建築省能主要發展趨勢所在。 VRV 系統之應用為近年來國際間最新興起之一股潮流所在，其主要發展方向，包含： (1) 應用變頻技術節約運轉耗電為因應不同之空調負載變化，傳統之中央空調系統節能方式皆於「冰水側」或「空氣側」進行冰水量或空氣量之變更，而形成 VWV 或 VAV 系統。而 VRV 系統則直接經由變頻器來改變冷媒流量，形成獨特的「主機側」之空調節能技術，具備良好的耗能節約之潛力。. 6. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(20) 第一章緒論. 然而此方向之實際節省效果，尚缺乏詳細之數量化評估。另外一方面，由於 VRV 一般採用氣冷式主機，其運轉性能與當地本土之氣候有顯著相關。 (2) 多種類室內機彈性搭配可實現分區空調節省能源於空調建築物中，其空調方式採用一般採用全區空調。也就是不管各區域之需求或有無人員活動皆供應相同之空調溫度。因此形成極大的能源浪費，而且產生有些區域太冷或太熱之不舒適現象。若採用 VRV 系統則可依各區域之用途性質分別選用合適的室內機種，因此可以輕易的達成分區空調之目的，如圖 1-2 所示。圖 1-2 依不同之空間用途來設定室內溫度. （資料來源：廠商型錄）. (3) 精確穩定控制溫度增加舒適度目前一般傳統空調其溫度控制方式多採用 ON-OFF 模式，因此容易造成室內溫度起伏不定，嚴重影響室內之熱舒適性。而 VRV 系統則採用電子式膨脹閥可無段連續的控制冷媒流量使室溫能快速的到達設定之溫度且溫度上下變化可小於 0.5℃之範圍，如圖 1-3 所示。 7. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(21) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 圖 1-3 透過精確之運轉功率調整可使室內溫度保持恆定. （資料來源：廠商型錄）. (4) 多聯加變頻的卸載控制 VRV 空調系統最主要之控制原理，為控制壓縮機產生冷媒之劑量，以及進入室內風機盤管之冷媒流量，並適當地滿足室內空調負荷之需求。VRV 空調系統大多採用變頻壓縮機配合多台壓縮機組合來達到壓縮機之容量控制，以及設置電子膨脹閥來控制進入室內風機盤管之冷媒流量，以實現分區空調之目的。空調系統於環境溫度及室內負荷不斷變化之條件下運轉，且系統各元件之間、系統環境與環境之間相互影響。因此，使得VRV空調系統之運轉狀態不斷地變化，必須透過其控制系統適時地調整空調系統之容量來消除影響。圖1-4係某一商用產品的控制示意圖。該機型是由二台室外機並聯而成。每台室外機中有一台變頻壓縮機(標示INV). 8. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(22) 第一章緒論. 圖 1-4 某商用 VRV 系統的壓縮機組合. No.1. No.3. No.5. No.2. No.4. No.6. No.2. No.4. No.6. No.1. No.3. No.5. INV. STD1. STD2. INV. STD1. STD2. （資料來源：廠商型錄）. 以及兩台定頻壓縮機(標示 STD1 和 STD2)。兩台室外機會輪流優先啟動，六台壓縮機的啟動順序如圖中標示。儘管在六台壓縮機中有二台是變頻，但編號 NO2 的變頻壓縮機是當定頻使用，所以可以說另外五台是定頻壓縮機。當空調負荷變化時，系統的控制功能，會依需要啟動壓機台數，並決定主機變頻器的頻率，如圖 1-5 所示。使 VRV 系統運轉於穩定且省能之最佳狀況。圖1-5變頻主機與定頻主機多聯式組合運轉模式. （資料來源：廠商型錄）. 9. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(23) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 第三節研究步驟本計畫之進行採取理論分析與實驗印證並重並行之方式，其研究流程如圖1-6所示。主要工作內容如下所述：. 圖1-6. 研究流程. 計畫開始. 1. VRV 變頻式空調與傳統式定頻空調之節約能源原理比對分析. 2. 建立適用於 VRV 系統於綠建築日常節能指標 EAC 應用上之計算公式. 3. VRV 系統部份負載曲線之建立與全尺度實驗印證. 4. 經實驗模式修正之 EACv 計算式之建立. 5. 新 EAC 計算式應用於綠建築日常節能指標 VRV 系統送審案件之適配性分析. 計畫完成（資料來源：本研究整理）. 10. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(24) 第一章緒論. (1)VRV變頻式空調與傳統式定頻空調之節約能源原理比對分析目前我國VRV空調之發展主流，以日系及韓系產品系列為大宗。其主要節能技術之設計理念為於空調負載狀態下，經由冷媒壓縮機變頻降載而達到節約能源之目標。然而，此變頻技術本身仍由於市場之競爭與沿革，而發展出MPS 變頻，壓縮定頻與變頻間之台數控制，及應用PID或Fuzzy之不同控制摸式。本項工作將進行此方面之比對方析，以建立VRV系統省能效益之技術基礎。 (2)建立適用於VRV系統於綠建築日常節能指標EAC應用上之計算公式現行之EAC計算公式，主要為考量大型中央空調系統發展而來，因此其節能項目主要分為三大區塊：分列為空調主機(壓縮機)，冰水泵，及風機，且各配以60%，20%及20%之權重而成。然而，對於VRV 系統而言，冰水泵並不存在，因此整個EAC計算之原始配比已先失真。所採用之變頻技術亦因廠商而異，其後續之計算結果便很難顯現出其差異性，更遑論原始計算式，一致性的以常數認定，誤差更大。原計算式在早期VRV單機變頻與傳統式單機定頻空調之比對上，有其環境與時空背景上之存在意義與貢獻。目前市場上已隨著VRV系統愈發中型化與多機化，此計算式已到最佳之修正時機。本項工作將藉由DOE2.1程式進大量系統化之電腦模擬，以經由曲線趨合(Curve-fitting)做為於綠建築日常節能指標運用及相關審查工作上之重要工具。. 11. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(25) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. (3) VRV系統部份負載曲線之建立與全尺度實驗印證 VRV系統之省能效益，主要取決其於部分負載(Partial Load)狀況下，其相對應之耗電曲線成長情形，此亦為各種不同系統廠牌之主要設計與研發之市場競爭力所在。本項工作將藉由選取正商業運轉中之VRV系統，進行全尺度實驗量測，以獲得其於不同負載情況下之相對應部分負載曲線(kW% vs PLF%)。本曲線之獲得將為在我國本土氣象條件下之實際運轉數據，為國內首度進行, 深具參與價值。 (4)經實驗模式修正之EACv計算式之建立上述第(2)項工作項目中，雖已經由DOE2.1電腦模擬而建立了適用於VRV系統之EAC初步計算式，然而其精確度仍牽動於所輸入之壓縮機運轉耗電曲線之基本假設值。今經由第(3)項工作項目，建立了實際全尺度實驗之運轉數據，可再行重新輸入於DOE2.1程式中，以進行疊代(Iteration)修正，而獲致極高之準確度。且此計算式之核心項目，將為源自於本土氣象條件下之全尺度實驗數據而來，形成高精確度之實驗模式 (Experimental Model)，於實際工程應用上更為可靠。 (5)新EAC計算式應用於綠建築日常節能指標VRV系統送審案件之適配性分析本項工作主要將新建立之EACv計算式，實際嘗試應用於相關 VRV系統送審案件中進行試用，以詳細評估其適配性，是否可較精細的區分出VRV系統之節能效益.並進一步進行必要之修改，直至完成 EACv計算式，以做為後續相關規範修訂與補充之重要參考依據。. 12. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(26) 第二章研究方法. 第二章研究方法第一節各空調分區空調尖峰需求量的計算圖 2-1 是一般 VRV 系統建議的選機程序。室內機的選機是根據各空調分區的尖峰需求量(Peak Load)來分別選擇冷氣能力最接近但稍大於尖峰需求量的各區室內機。在室內機的單元及數量選定後，將室內機數量乘以該機型冷氣能力的結果進而選得適當的室外機型及圖 2-1 VRV 系統的選機流程. （資料來源：本研究整理）. 13. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(27) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 數量，再藉由室內機與室外機的結合效率來決定是否改變室內機單元的大小，因而產生適合建築物的 VRV 空調系統。本節將各空調區尖峰需求量的計算，其餘步驟則留待下一節說明。空調的負荷如下表 2-1 所示，其組成包括受外在氣候以及建築物外殼性能影響的外部負荷，室內燈光照明、人員以及使用器具所產生的熱量構成之內部負荷以及為了室內空氣品質而必須引進新鮮外氣所形成的外氣負荷三大部分。另外搬運損失就是指在送風、送水管路中與因熱傳損失與漏風損失造成的額外損失量，約佔總空調顯熱負荷的 10%左右。表 2-1. 冷房負荷的構成與代號. 負荷種類外部負荷. 內部負荷. 外氣負荷搬運損失. 負荷代號. 壁體傳透熱. Qwall. 顯熱. 玻璃面傳透熱. Qwin.sol. 顯熱. 玻璃面輻射熱. Qwin.con. 顯熱. 間隙風負荷. QIS. 顯熱. QIL. 潛熱. QHS. 顯熱. QHL. 潛熱. 照明發散熱. QE. 顯熱. 室內機械發散熱. QMS. 顯熱. QML. 潛熱. QOS. 顯熱. QOL. 潛熱. 人體發散熱. 新鮮外氣負荷顯熱、潛熱各取以上總值的 10％計算. （資料來源：本研究整理）. 壁體熱傳透計算經過建築外殼的熱流，由於受到壁體熱容量的影響，會產生不穩定動態熱流，計算十分複雜，非一般空調業界易於採用。所以利用熱 14. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(28) 第二章研究方法. 學理論將時滯現象簡化為單純的冷房負荷溫差 CLTD(Cooling Load Temperature Difference)計算壁體熱傳透，可以下式表示：. q wall = U × A × CLTD. (2-1). 其中 qwall：特定牆面的熱傳透量 U：建築外殼的熱傳透率 CLTD：冷房負荷溫差 A：壁體面積構造體之總熱傳透 qwall 就等於各外牆面熱傳透量相加(Σqwall)。玻璃熱負荷計算單一玻璃面之熱負荷 qwin 可分為室內外溫差所產生之傳透熱 qwin.sol，與透過玻璃之太陽輻射熱 qwin.con。其計算式如下： q win = q win.sol + q win.con. (2-2). q win.con = U × A × (To - Ti ). (2-3). q win.sol = A × SC × MSHGF × CLF. (2-4). 其中 qwin：玻璃熱負荷 qwin.con：玻璃面熱傳透負荷 qwin.sol：玻璃面日射負荷 U：玻璃之熱傳透率 To：戶外設計溫度 15. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(29) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. Ti：室內設計溫度 MSHGF：最大太陽熱取得因子 CLF：冷房負荷因子 SC：遮蔽係數 A：玻璃面面積式中 MSHGF 是方位、時間以及緯度的函數，另外 CLF 是建築物的蓄熱能力以及有無內遮陽設施的函數。內部熱負荷計算室內因照明、人體及其他發熱機器所發生的熱總稱為內部熱負荷。在商業建築辦公或研究大樓中，人員、照明和設備等發熱形成的內部熱得通常是構成該幢建築物冷房負荷的重要成分。事實上，在許多大型商業辦公建築物中，內部熱得是冷房負荷最主要的來源。因此，對於大型辦公大樓而言，常年冷房運轉，甚至在嚴冬也不例外。人體發散熱來自人體的熱負荷可分為顯熱部分與潛熱部分，人員的作業程度決定了總發熱量，以及顯熱與潛熱比例。顯熱部份是因為人體體溫與室內溫度之溫度差而引起，潛熱部份則是起因於人體的呼吸與排汗。雖然各種工作狀態下的顯熱與潛熱值有準確的數值可查，但是在作業人員發熱量仍會發生重大誤差，其主要原因為缺乏人員停留在室內的時間以及總人數的相關資料。大部份的場所在設計時對於其使用人數均高估很多，所以計算時要避免引用超過全職人員的數目。室內人員的顯熱與潛熱要分開算，計算式如下：. 16. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(30) 第二章研究方法. Q OCC = Q OCC.S + Q OCC.L. (2-5). Q OCC.S = N × Q OCC.S. (2-6). Q OCC.L = N × Q OCC.L. (2-7). 其中 QOCC：人體發散熱 QOCC.S：人體之顯熱負荷 QOCC.L：人體之潛熱負荷 N：在室人員數(人) 照明負荷因為燈光的發熱量是內部熱得的最主要成份。照明所產生的熱與由照明所消耗電力換算時的等值發熱是不相同的。雖然燈具的其他附屬設備可能產生其他額外發熱量，但是燈具的發熱源主要來自發光元件或燈泡。照明負荷之計算以各空間之照明密度乘上各照明器具每瓦數的發熱量來計算。計算式如下： Q LIT = Σq LIT × F. (2-8). 其中 qLIT：特定照明器具之電力消費量 F：額外的允許因數(如螢光燈的啟動器因素) 機械熱負荷計算各項室內設備的發熱量較計算人員或燈光時更為主觀。在計. 17. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(31) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 算中不論是電力設備、瓦斯設備或蒸氣設備所產生的熱都應列入考量。複雜的設備種類和，使用方式使得發熱量的計算變得相當主觀。近來辦公室電腦化後，電腦及其相關附屬設備如印表機等成為辦公室主要之機械發熱來源。辦公室內大部份的辦公桌上裝有終端機螢幕或個人電腦，以及其他如影印機、印表機等的典型設備，其室內熱得約為 50W/m2。但是根據最近的研究指出，大部分的辦公室建築設備內的熱得為 10 W/m2。各項設備發熱量計算式如下：. Q equ = Σq equ. (2-9). 其中 qequ：機器之室內熱負荷外氣負荷計算一般而言，因引進新鮮外氣所造成外氣負荷約佔總空調負荷的 20-30%。室內外氣量之決定取決於在室人員數多寡，外氣負荷計算式如下： Q OA = Q OA .S + Q OA.L. (2-10). & OA × C p × (To − Ti ) Q OA .S = V. (2-11). & × hfg × (x − x ) Q OA .L = V OA o i. (2-12). 其中 QOA：外氣總負荷量 QOA.S：外氣顯熱取得量. 18. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(32) 第二章研究方法. QOA.L：外氣潛熱取得量 & OA：外氣量 V To、Ti：分別為室外與室內氣溫(℃) xo、xi：分別為室外與室內絕對溼度(kg/kg) hfg：水蒸氣的相變化潛熱本節所討論的負荷計算法在應用上比精算法簡單，儘管在理論上，這兩種方法只存在些許誤差，但本研究仍舊採用精算法，有關精算法的計算步驟如圖 2-2 所示。同時藉由建築物空調耗能分析軟體 DOE2.1 程式的執行，可預達成圖 2-2 所示之精算空調負荷。圖 2-2. 輻射時間序列法. （資料來源：本研究整理）. 19. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(33) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 第二節 VRV 系統設備量的選定在這一節中，本研究透過例題的方式來解說如何藉由空調需求量選定 VRV 系統的設備量。（一）各空調分區冷氣需求假設某一方案藉由前一節述及的方法求得之各空調分區之最大空調負荷為：內周區. 88kW. 東外周區. 40kW. 南外周區. 29kW. 西外周區. 41kW. 北外周區. 30kW. （二）室內機的選擇根據表 2-2VRV 的室內機冷氣能力表選擇合適的機型。假設室內機選用最大冷氣能力的機型 Unit Z（14kW），則核心區的室內機台數是最大空調負荷除以每台室內機的冷氣能力，即 88/14=6.3，故選擇 7 台室內機。檢查室內機冷氣能力降一級的 Unit Y 型式是否可以， 11.2×7=78.4＜88，冷氣能力不足。所以確定核心區選擇的機型為 Unit Z：7 台，每台冷氣能力 14Kw。同理其他各區的機型選擇結果如下：東外周區. Unit Z：3 台. 南外周區. Unit Y：3 台. 西外周區. Unit Z：3 台. 北外周區. Unit Y：3 台. 20. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(34) 第二章研究方法. 表 2-2 室內機單元於 19℃WB 35℃DB 時之冷氣能力選機表型號能力指數冷氣能力 (kW) 風扇耗電 (W). Unit S Unit T Unit U Unit V Unit W Unit X Unit Y Unit Z 25. 31.5. 40. 50. 63. 80. 100. 125. 2.8. 3.6. 4.5. 5.6. 7.1. 9.0. 11.2. 14.0. 30. 30. 30. 30. 30. 30. 120. 120. （資料來源：本研究整理）. 當然還有其他方式的選機結果，譬如選擇冷氣能力較低的 UnitX 機型，則內周區的室內機台數增加為 10 台。由於不同的機型選擇方式可能造成不同程度的設備量過大，例如選 Unit Z 的方案，設備過大的比例為 98/88=1.11 ，選擇 UnitX 的方案，設備過大的比例為 90/88=1.02，不過其結果對下一步驟的室外機選擇影響有限。. （三）室外機的選擇室外機的選擇係參考表 2-3 的室外機選機表。表中的總能力指數是指每台室內機能力指數的總和。每台室內機的能力指數在表 2-2 的室內機機型表中可以查得。承續上例，總能力指數的計算如表 2-4 所示。表 2-4 室內機台的能力指數與總能力指數空調分區. 機型. 室內機能力指數. 室內機台數. 總能力指數. 核心區. Unit Z. 125. 7. 125×7=875. 東外周區. Unit Z. 125. 3. 125×3=375. 南外周區. Unit Y. 100. 3. 100×3=300. 西外周區. Unit Z. 125. 3. 125×3=375. 北外周區. Unit Y. 100. 3. 100×3=300. 合計. 2225. （資料來源：本研究整理） 21. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(35) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 參考表 2-3 的室外機選機表，在組合率 100％的欄位中，找出對應的室外機型即為合適的 VRV 室外機。由於在組合率 100％的欄中，最大的能力指數為 1200，並沒有這麼大的室外機可選，所以嘗試室外機台數分做為二台，所以每台室外機的總能力指數 2225/2=1112.5。再回到表 2-3 的室外機選機表，選擇能力指數最接近 1112.5 但稍大的機型，所得的室外機組合為 42HP 機型的室外機兩台。對應 42HP 室外機型的冷氣能力與運轉耗電量則可以從表 2-5 的室外機冷氣能力與耗電量表查得該機型的冷氣能力為 118kW，耗電量為 41.7kW。表 2-5 室外機單元於 19℃WB 35℃DB 時之冷氣能力與耗電量值室外機型冷氣能力 (kW) 運轉耗電 (kW) 室外機型冷氣能力 (kW) 運轉耗電 (kW). 5HP. 8HP. 10HP 16HP 18HP 20HP 24HP 26HP 28HP 30HP. 14. 22.4. 28. 45. 50.4. 56. 68. 73. 78.5. 85. 4.14. 7.49. 9.52. 16.1. 17. 19. 24. 25.6. 27.1. 30.6. 32HP 34HP 36HP 38HP 40HP 42HP 44HP 46HP 48HP 90. 96. 101. 107. 113. 118. 124. 130. 135. 32.2. 33.5. 35.1. 36.6. 40.1. 41.7. 43.2. 46.7. 48.3. （資料來源：本研究整理）. 22. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(36) 第二章研究方法. 表 2-3 室外機選機表 outdoor Unit 5HP 8HP 10HP 16HP 18HP 20HP 24HP 26HP 28HP 30HP 32HP 34HP 36HP 38HP 40HP 42HP 44HP 46HP 48HP. 130% 162.5 260 325 520 585 650 780 845 910 975 1040 1105 1170 1235 1300 1365 1430 1495 1560. 120% 150 240 300 480 540 600 720 780 840 900 960 1020 1080 1140 1200 1260 1320 1380 1440. 110% 137.5 220 275 440 495 550 660 715 770 825 880 935 990 1045 1100 1155 1210 1265 1320. Indoor Unit Combination Ratio 100% 90% 125 112.5 200 180 250 225 400 360 450 405 500 450 600 540 650 585 700 630 750 675 800 720 850 765 900 810 950 855 1000 900 1050 945 1100 990 1150 1035 1200 1080. （資料來源：本研究整理）. 23. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com. 80% 100 160 200 320 360 400 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960. 70% 87.5 140 175 280 315 350 420 455 490 525 560 595 630 665 700 735 770 805 840. 60% 75 120 150 240 270 300 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720.

(37) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 第三節 VRV 空調系統的耗電量計算空調主機或分離式系統(含 VRV 系統)室外機的全年耗電，可用圖 2-3 表示。該圖所呈現的數學式為：全年耗電=Σ(Cooling Ton-hrs)×(Chiller System kW/Ton). (2-14). 公式(2-14)是為了方便簡算式對能源估算方法的表達式。對於精算式的能源估算方法，由於可以確切知道逐時的建築物市調負荷 (Load)以及空調系統的性能係數(Cop)，所以全年的空調主機耗電量 (Pyear)可以表達為：. Pyear = ∑ Load × COP. (2-13). 圖 2-3 空調主機或分離式系統(含 VRV 系統)室外機的全年耗電. （資料來源：本研究整理）. 上式言簡意賅地說明全年的耗電量就是逐時的空調負荷與系統性能系數乘積的總合。其中空調負荷與建築物的外殼設計以及外氣條 24. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(38) 第二章研究方法. 件有關。而性能係數也與外氣條件以及負載率有關。 VRV 系統多採用氣冷式，所以它與一般直膨式氣冷空調機一樣，系統的性能受到外氣乾球溫度，室內機入口空氣的濕球溫度，以及系統負荷率的影響。其性能特性可以下式表示。. COP = TC / PI. (2-15). TC = TC × f1(IWB,ODB) rated. (2-16). PI = PI. rated. × f2(IWB,ODB) × f3(PLR). PLR = Load / TC. (2-17) (2-18). 其中 TC：VRV可提供之全載冷氣能力 PI：VRV之耗電 TCrated：額定狀況下全載冷氣能力 PIrated：額定狀況下VRV之耗電 Load：冷氣需求 PLR：VRV之負載率 f1：VRV可提供之全載冷氣能力相對於入口濕球溫度與室外乾球溫度修正函數 f2：VRV之耗電相對於入口濕球溫度與室外乾球溫度之修正函數 f3：VRV之耗電相對於負載率之修正函數 IWB：室內濕球溫度 ODB：室外乾球溫度在DOE2.1-E程式中，f1、f2及f3修正函數是以多項式迴歸式表示： 25. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(39) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. f1 = A + B × ODB + C × ODB 2 + D × EWB + E × EWB 2 + F × ODB × EWB. (2-19). f2 = A + B × ODB + C × ODB 2 + D × EWB + E × EWB 2 + F × ODB × EWB. (2-20). f3 = A + B × PLR + C × PLR 2. (2-21). 因此如果能夠知道各種 VRV 系統 f1、f2 及 f3 修正函數中的系數，藉由 DOE-2.1 程式的幫忙，便可輕易地由前述公式(2-18~2-20) 的組合算出 VRV 系統的全年耗電量，其計算流程圖如圖 2-4 所示。各流程說明如下：步驟一：由DOE-2.1程式精算逐得空調負荷(Load)。步驟二：由DOE-2.1程式輸出室內機入口溼球溫度(EWB)。步驟三：由全年氣象資料得知室外乾球溫度(ODB)。步驟四：將IWB及ODB代入VRV系統的制冷能力修正函數，求修正值f1。步驟五：將IWB及ODB代入VRV系統耗電量修正函數，求修正值f2。步驟六：利用公式(2-16)求VRV在IWB及ODB條件下的全載能力。步驟七：利用公式(2-18)求VRV的實際負載率PLR。步驟八：將PLR代入VRV系統的耗電修正函數，求修正值f3 步驟九：利用公式(2-17)算出VRV系統的實際耗電。步驟十：重複步驟一到九，直到全年結束。. 26. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(40) 第二章研究方法. 圖 2-4 VRV 系統全年耗電計算流程圖. （資料來源：本研究整理）. 27. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(41) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 第四節 EAC 對 VRV 系統的修正由於 EAC 評估方式中並未明確定義特殊節能效果 α4 的比較基準，所以本研究以一般定頻分離式系統的耗電與 VRV 系統耗電比較作為比較基準，將 VRV 節能係數α4 定義為：. VRV系統全年耗電量 α = 14 定頻分離式系統全年耗電量. (2-22). 現行之 EAC 計算公式，主要為考量大型中央空調系統發展而來，因此其節能項目主要分為三大區塊：分別為熱源設備(主要為空調冰水機)、冰水泵及送風機，且各配以 60%，20%及 20%之權重而成，如圖 2-5 所示。然而，對於分離式或者 VRV 系統而言，除了冰水泵並不存在外，加上 VRV 系統屬直膨式系統，在送風側部份多為小型風扇，並不會出現如空調箱中的大型風車。圖 2-6 是市面上常見圖 2-5 熱源設備、冰水泵及送風機之加權比重. （資料來源：本研究整理）. 28. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(42) 第二章研究方法. 的各種室內機型式。因此 EAC 於 VRV 系統評估時之熱源設備(室外機)與風扇(室內機)耗電加權比重有其修正之必要。圖 2-6 市面上常見的室內機型式. （資料來源：廠商型錄）. 在第二節的選機過程中，已確定各種室內機的冷氣能力，只要知道室內機的機型，便可透過廠商型錄得知室內機風扇的功率。有了室外機及室內機的功率，藉由 DOE-2.1 程式的執行便能得知室內機與室外機的全年耗電，就可以重新修正無冰水的分離式或 VRV 系統節能項目的加權比重。熱源設備(室外機)的加權比重即為：室外機加權比重 =. 室外機耗電室外機耗電 + 室內機耗電. 室內機耗電比重 = 1 − 室外機加權比重. (2-23) (2-24) 29. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(43) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 30. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(44) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. 第三章 VRV 節能效果實驗印證第一節 VRV 系統特性曲線之建立依照冷氣廠商型錄所提供的冷氣能力曲線以及耗電性能曲線經由迴歸計算而得到每台機器的性能特性迴歸式。本研究蒐集了五種廠牌，但其中有些性能特性是相同的，扣除後只剩三種機型，分別以 A 機型、B 機型與 C 機型稱呼。 (一)A 機型圖 3-1 至圖 3-3 是 A 機型的冷氣能力修正以及耗電量修正圖。從圖中的曲線明顯可以了解不能單純的以第二章第三節中述及的 DOE-2.1 曲線模式描述，而必須做修正。 (A)冷房能力特性函數從圖 3-1 的數據，可以建立冷氣能力與室內機入口空氣濕球溫度 (IWB)及戶外乾球溫度(ODB)的修正函數 f1。由於 A 機型有一冷房能力的極限，該極限值是外氣乾球溫度與室內濕球溫度的函數，當冷房能力低於極限值時，A 機型提供的冷房能力只是室內濕球溫度的函數。其特性方程式，定義如下： TC=TCrate×f1(IWB,ODB). (3-1). 其中 f 1 是由下列方程式決定：. 當. f1 =A + D × EWB. (3-2). f1.max= A + B × ODB + D × EWB. (3-3). f1> f1.max 時，f 1= f1.max. 31. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(45) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 圖 3-1. A 機型之冷氣能力修正函數(f1)圖. （資料來源：廠商型錄）. (B)耗電量特性函數耗電量修正函數分成兩部份：(1)外氣乾球溫度及室內濕球溫度的修正函數 f2；(2)室外機負載率的修正函數 f3。由圖 3-2 的資料可以求出 f2，而由圖 3-3 的資料可以求出 f3，其中 f3 如圖 3-3 所示單純為負載率的多項式。而在圖 3-2 中，可以看出 A 機型的耗電量分成三個區域，分別是右上角的最大耗電量、左下角的最低耗電量，以及其它區域的正常耗電量，而它們都是室外乾球溫度，以及室內濕球溫度的函數。所以耗電量的特性方程式定義如下： PI=PIrate ×f 2(IWB,ODB) × f 3(PLR). (3-4). f 3 = A + B ×PLR + C ×PLR2+ D ×PLR3. (3-5). f2.min = A + B × ODB + D × EWB. (3-6). f2= A + B × ODB+ D × EWB. (3-7). f2.max = A + B × ODB. (3-8). 32. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(46) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. 但當 f2 > f2.max 時，f 2 = f2.max 當 f2< f2.min 時，f2 = f2.min 利用逐步迴歸分析方法求得各函數的係數，如表 3-1 所示圖 3-2 A 機型之相對於 EWB、ODB 耗電修正函數(f2)圖. （資料來源：廠商型錄）. 圖 3-3 A 機型之耗電相對於負載率之修正函數(f3)圖. （資料來源：廠商型錄） 33. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(47) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 表 3-1 A 機型性能函數的各項係數冷氣能力修正函數. 耗電量修正函數. A. B. C. D. f1. -0.1727. -. -. 0.0617. f1.max. 1.1345. -0.0084. -. 0.0114. f 2.min. -0.1680. 0.0041. -. 0.0353. f2. -1.1506. 0.0248. -. 0.0662. f 2.max. 0.4245. 0.0197. -. -. f3. 0.0501. 0.5706. 0.2834. 0.0959. （資料來源：本研究整理）. (二)B 機型 (A)冷房能力特性函數冷氣能力修正系數請參考圖 3-4。其特性與 A 機型不同，在圖中的左半區，冷氣能力與室內濕球溫度無關，只是外氣乾球溫度的函數。但在右區分別同時是外氣乾球溫度及室內濕球溫度的函數。其特性方程式，定義如下：圖 3-4 B 機型之冷氣能力修正函數(f1)圖. （資料來源：廠商型錄）. 34. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(48) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. TC=TCrate × f 1(IWB,ODB). (3-9). f1 =A – B × ODB + D × EWB. (3-10). f1.min = A +D × EWB. (3-11). 當 f1<f1.min 時，f1=TC1 (B)耗電量特性函數耗電量修正函數請參考圖 3-5 與圖 3-6。B 機型的耗電量與溫度的修正函數也與 A 機型不同。在左右半邊與左半邊雖同是 IWB 與 ODB 的函數，但明顯分屬不同的函數表示，其耗電量的特性函數表示如下： PI=PIrate ×f 2 × f 3(PLR). (3-12). f 3 = A + PLR × B. (3-13). f 2.min = A + B × ODB +D × EWB. (3-14). f 2 = A + B × ODB +D × EWB + F × EWB × ODB (3-15) 當 f 2 < f 2.min 時， f 2= f 2.min 利用逐步迴歸分析方法求得的各項係數，如表 3-2 所示圖 3-5 B 機型之相對於 EWB、ODB 耗電修正函數(f2)圖. （資料來源：廠商型錄） 35. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(49) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 圖 3-6 B 機型之耗電相對於負載率之修正函數圖. （資料來源：廠商型錄）. 表 3-2 B 機型性能函數的各項係數冷氣能力修正函數耗電量修正函數. B 機型. A. B. C. D. E. F. f1.min. 0.3457. -. -. 0.0376. -. -. f1. 0.6236. -0.0050. -. 0.0281. -. -. f2,min. 0.5765. 0.0022. -. 0.0085. -. -. f2. 0.1286. 0.0177. -. 0.0196. -. -0.0002. f3. -0.0279. 1.0299. -. -. -. （資料來源：本研究整理）. (三)C 機型 C 機型的冷氣能力特性與耗電量特性都與 B 機型相同，其冷氣能力修正函數與耗電量修正函數，請參考圖 3-7 至圖 3-9，其特性方程式，定義如下： (A)冷房能力特性函數 TC=TCrate ×f 1(IWB,ODB). (3-16). f1.min = A + D × EWB. (3-17). 36. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(50) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. f1 =A - B × ODB + D × EWB. (3-18). 當 f1<f1.min 時，f1=f1.min 圖 3-7 C 機型之冷氣能力修正函數(f1)圖. （資料來源：廠商型錄）. (B)耗電量特性函數 f3 =A + B×PLR + C × PLR2. (3-19). PI=PIrate×f 2×f 3(PLR). (3-20). 圖 3-8 C 機型之相對於 EWB、ODB 耗電修正函數(f2)圖. （資料來源：廠商型錄）. 37. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(51) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. f 2 .min= A + B × ODB + D × EWB + E × EWB2. (3-21). f 2 = A + B × ODB + D × EWB + E × EWB2. (3-22). 當 f2<f2.min 時。f2=f2.min 利用迴歸分析方法求得各項係數，如表 3-3 所示圖 3-9 C 機型之耗電相對於負載率之修正函數圖. （資料來源：廠商型錄）. 表 3-3 C 機型各係數數據資料冷氣能力修正函數耗電量修正函數. C 機型. A. B. C. D. E. TC1. 0.3951. -. -. 0.0366. -. TC2. 0.5219. -0.0047. -. 0.0343. -. f 2.min. -1.6344. 0.0048. -. f2. -1.8363. 0.0139. -. f3. 0.0522. 0.7222. -0.2163. （資料來源：本研究整理）. 38. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com. 0.2128 0.2158. -0.0048 -0.0049 -.

(52) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. 第二節. VRV 系統性能實測. VRV 系統之省能效益，主要取決其於部分負載(Partial Load)狀況下，其相對應之耗電曲線成長情形，此亦為各種不同系統廠牌之主要設計與研發之市場競爭力所在。本項工作將藉由選取正商業運轉中之 VRV 系統，進行全尺度實驗量測，以獲得其於不同負載情況下之相對應部分負載曲線(kW% vs PLF%)。本曲線之獲得將為在我國本土氣象條件下之實際運轉數據，為國內首度進行, 深具參與價值。以下為配合實測照片來說明進行全尺度實驗之步驟照片。 (一)現場 VRV 空調系統之探勘與調查，可做以下的整理：如圖 3-10 所示，本實驗現場右側為四組定頻空調及一組變頻空調主機（外殼已打開）。其左側為 VRV 可變冷媒量冷媒配送系統之主體所在。而最左側則為控制線路之介面。圖 3-10 本實驗 VRV 系統現場設置情形(1). （資料來源：本研究整理）. 39. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(53) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. (二)圖 3-11VRV 可變冷媒流量系統之主要三大部分，包含變頻式壓縮機，冷媒分配器及控制系統介面。圖 3-11 本實驗 VRV 系統現場設置情形(2). （資料來源：本研究整理）. (三)如圖 3-12 控制介面可經由與電腦之連接，進行運轉數據之傳輸，及控制指令之下達。圖 3-12 本實驗 VRV 系統現場設置情形(3). （資料來源：本研究整理）. 40. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(54) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. (四)經由調整不同負載率之變化，使變頻式壓縮機運轉於不同之頻率，量測其當時之運轉電流與所消耗之電功率，並加以記錄，如圖 3-13。圖 3-13 本實驗 VRV 系統現場設置情形(4). （資料來源：本研究整理）. (五)於運轉之同時，記錄其室外溫度，室內溫度其相關之冷媒壓縮機之主要參數，包含冷媒冷凝溫度與蒸發溫度等，可同時做為系統診斷與故障排除之主要依據，如圖 3-14。圖 3-14 本實驗 VRV 系統現場設置情形(5). （資料來源：本研究整理） 41. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(55) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. (六)經由室內溫度之變化，進行電子式冷媒膨脹閥之開度控制。一方面藉此調整所提供之冷房能力與節約能源。同時使室內之溫度之波動程度降低，如圖 3-15。圖 3-15 本實驗 VRV 系統現場設置情形(6). (七)為因應冷媒壓縮機長時運轉於不同負載率之下，產生之系統冷媒流量大幅變動之情況，而導致液壓縮，必須經由貯液器加以吸收，如圖 3-16。圖 3-16 本實驗 VRV 系統現場設置情形(7). （資料來源：本研究整理） 42. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(56) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. (八)冷凝器散熱風扇可經由兩段式之切換，調整其轉速。以便於低的負載率時，節省風扇之動力。，並將其所耗功率加以記錄，如圖 3-17。圖 3-18 本實驗 VRV 系統現場設置情形(9). （資料來源：本研究整理）. (九)經由數據傳輸之接口，將 VRV 系統運轉數據傳輸至電腦數據存取系統並加以運算，如圖 3-18。圖 3-18 本實驗 VRV 系統現場設置情形(9). （資料來源：本研究整理）. 43. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(57) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. (十)將不同負載率下所提供之冷房能力與所耗費之電量加以記錄分析，即可獲得 COP 之重要性能係數，而完成該次實驗，如圖 3-19。圖 3-19 本實驗與電腦連接時的畫面. （資料來源：本研究整理）. (十一)將所有實驗數據予以圖表化，並進行比對分析，如圖 3-20、3-21。圖 3-20 將所有該次實驗數據予以圖表化並進行比對分析(1). （資料來源：本研究整理）. 44. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(58) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. 圖 3-21 將所有該次實驗數據予以圖表化並進行比對分析(2). （資料來源：本研究整理）. 45. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(59) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 第三節實驗結果分析經由上述之實驗步驟，本實驗將典型之 VRV 系統經由調整其部分負載率並量測其耗電量，其結果如下： (1) 室外溫度 27℃，部分負載率 PLF50%~100%(參考圖 3-22) 圖 3-22 室外溫度 27℃的 PI%及 PLF 曲線圖 120. 100. PI%. 80. 60. 40. 20. 0 50%. 60%. 70%. 80%. 90%. 100%. PLF,部分負載率. （資料來源：本研究整理）. (2) 室外溫度 29℃，部分負載率 PLF50%~100%(參考圖 3-23) 圖 3-23 室外溫度 29℃的 PI%及 PLF 曲線圖 120. 100. PI%. 80. 60. 40. 20. 0 50%. 60%. 70%. 80%. P LF,部分負載率. （資料來源：本研究整理）. 46. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com. 90%. 100%.

(60) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. (3) 室外溫度 31℃，部分負載率 PLF50%~100%(參考圖 3-24) 圖 3-24 室外溫度 31℃的 PI%及 PLF 曲線圖 120. 100. PI%. 80. 60. 40. 20. 0 50%. 60%. 70%. 80%. 90%. 100%. PLF,部分負載率. （資料來源：本研究整理）. (4) 室外溫度 33℃，部分負載率 PLF50%~100%(參考圖 3-25) 圖 3-25 室外溫度 33℃的 PI%及 PLF 曲線圖 120. 100. PI%. 80. 60. 40. 20. 0 50%. 60%. 70%. 80%. 90%. 100%. PLF,部分負載率. （資料來源：本研究整理）. 47. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(61) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. (5) 室外溫度 35℃，部分負載率 PLF50%~100%(參考圖 3-26) 圖 3-26 室外溫度 35℃的 PI%及 PLF 曲線圖 120. 100. PI%. 80. 60. 40. 20. 0 50%. 60%. 70%. 80%. 90%. 100%. PLF,部分負載率. （資料來源：本研究整理）. (6) 綜合上述之實驗量測結果，可繪製成不同室外溫度情況下於部分負載率 PLF50%~100%之量測結果(參考圖 3-27) 圖 3-27 室外溫度 27 至 35℃的 PI%及 PLF 的綜合比較圖 120. 100. 27℃ 29℃ 31℃ 室外溫度 33℃ 35℃. PI%. 80. 60. 40. 20. 0 50%. 60%. 70%. 80%. PLF,部分負載率. （資料來源：本研究整理） 48. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com. 90%. 100%.

(62) 第三章 VRV 節能效果實驗印證. 此圖之結果顯示，於相同之部分負載率之下，當室外溫度升高時，耗電量隨之增加。舉例而言，當運轉於 80%之部分負載率時，當室外溫度由 27 度增加至 35 度，則耗電量增加了 9%。反之，於相同之室外溫度下，於較低之部分負載率下運轉，其耗電量亦同步降低，而獲得節約能源之效果。舉例而言，當外氣溫度為 29℃，當部分負載率由 90%降至 60%，則耗電量約降低 32%。本實驗結果亦顯示此 PLF－PI 曲線為 VRV 空調系統之最重要之特性。於各種不同廠牌之間其系統性能之良劣，將直接顯現於低負載率下之耗電情形。因此，於下一階段，本研究將擴展實驗對象至目前市場上最為廣用之二至三種不同 VRV 空調系統廠牌，以進行於我國本土氣候條件下，實際運轉之性能比對分析。此結果將可做為綠建築日常節能指標之重要參考依據。. 49. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(63) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 50. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(64) 第四章結果與討論. 第四章結果與討論第一節模擬辦公類建築之選定根據第一章第一節敘述，空調系統評估指標 EAC，除了與系統空調特性有關外，也與建築的特性有關，建築物特性的影響在於空調主機最大供應面積受建築外殼耗能量 ENVLOAD 值與空調系統分區之外周區係數 γ 值的影響，故先從模擬建築建築物的設定開始，再進到 VRV 空調系統特性的設定，建築物的特性係藉由改變 ENVLOAD 值和 γ 值的參數來創造不同的辦公類建築模擬型式。模擬建築物設定為 40m×40m 的正方形辦公建築平面，其建築四向立面完全正對東、南、西、北四向，並將其區分為為外周區與中央核心區，外周區則是從建築物室內緊鄰外殼區 5 公尺範圍，其餘則皆視為建築空調內周區（core），如圖 4-1 所示。且四面牆體材質與開窗方式圖 4-1 模擬之辦公建築平面 NORTH. WEST. CORE. EAST. SOUTH. 5m. 30m. 5m. （資料來源：本研究整理） 51. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(65) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 完全相同。樓高設定為 4 米高。室內牆面為一般辦公室的框架輕隔間。四面外牆使用金屬圍幕，樓版及天花板則以一般材質附加假天花板進行設定。空調的使用則設定為每日的 8 時至 18 時，共計 10 小時（十小時辦公類空調系統）。從 ENVLOAD 計算公式中，可以知道影響建築物外殼負荷的因子數有﹕窗面部位面積（Ai）、開窗之外遮陽係數（Ki）、玻璃日射透過率（ηi）。所以本研究就以此三個參數的變化來設定不同建築，共總成了 36 種建築物，各種建築物的開窗率、外遮陽以及玻璃日射透過率的組合如表 4-1 所示，每個參數分別有三種水準，其中開窗率的設定分別是 25％、50％、75％，對應的窗戶高度如圖 4-2 所示。模擬. 開窗率 25％. 圖 4-2 模擬平面外牆開窗情況 2m 牆體 1m 開窗 1m 牆體. 開窗率 50％ 1m 牆體 2m 開窗 1m 牆體開窗率 75％. 3m 開窗 1m 牆體. 40m （資料來源：本研究整理） 52. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(66) 第四章結果與討論. 表 4-1 模擬外殼變數與 ENVLOAD 值編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36. 開窗比率％ 25 25 25 25 50 50 50 50 75 75 75 75 25 25 25 25 50 50 50 50 75 75 75 75 25 25 25 25 50 50 50 50 75 75 75 75. 水平遮陽 tanφ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5. 玻璃種類透明棕色反射 Low-E 透明棕色反射 Low-E 透明棕色反射 Low-E 透明棕色反射 Low-E 透明棕色反射 Low-E 透明棕色反射 Low-E 透明棕色反射 Low-E 透明棕色反射 Low-E 透明棕色反射 Low-E. EnvLoad(kWh/㎡ yr) 台北 75.8 61.2 44.6 71.2 58.9 50.7 41.3 56.4 67.4 56.0 43.0 63.9 114.5 85.3 52.1 105.4 80.8 64.3 45.6 75.7 97.8 74.9 48.9 90.7 153.2 109.5 59.7 139.6 102.7 78.0 49.8 95.1 128.2 93.9 54.8 117.6. 台中 109.2 88.1 63.9 102.7 84.7 72.8 59.2 81.0 97.1 80.5 61.6 91.9 165.5 123.1 74.9 152.4 116.5 92.6 65.4 109.1 141.2 108.0 70.2 130.9 221.8 158.2 85.9 202.0 148.2 112.3 71.5 137.1 185.3 135.5 78.8 169.9. 高雄 140.1 113.3 82.9 131.8 109.1 94.0 76.8 104.4 124.8 103.8 79.9 118.2 211.3 157.7 96.7 194.6 149.2 119.0 84.6 139.8 180.5 138.5 90.7 167.5 282.4 202.0 110.6 257.4 189.3 144.0 92.4 175.2 236.3 173.3 101.6 216.7. （資料來源：本研究整理） 53. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(67) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 的遮陽型態設定為水平外遮陽，根據 ENVLOAD 計算規範，外遮陽修正係由遮陽板深度及窗戶高度的比值 tanφ 所決定之。有關於 tanφ 的定義方式如圖 4-3 所示。本研究所設定的 tanφ 為無水平外遮陽時， tanφ=0、短遮陽板 tanφ=2 和長遮陽板 tanφ=5 三種。所設定的遮陽深度 tanφ 與外遮陽修正係數 Ki 值則如表 4-2 所示。玻璃種類則為 6mm 之透明玻璃、棕色玻璃、反射玻璃與 Low-E 玻璃四種玻璃設定，四種玻璃的日射透過率 ηi 值如表 4-3 所示。圖 4-3. 水平遮陽 tanφ的定義. （資料來源：辦公廳類建築節約能源設計規範）. 表 4-2 不同水平外遮陽的修正係數 Ki 正東方位正南方位正西方位正北方位 tanφ=0. 1.0. 1.0. 1.0. 1.0. tanφ=2. 0.56. 0.50. 0.58. 0.65. tanφ=5. 0.79. 0.74. 0.80. 0.82. （資料來源：辦公廳類建築節約能源設計規範）. 表 4-3 不同玻璃種類之透射率 ηi 值玻璃種類. 玻璃日射透過率（ηi）. 6mm 清玻璃. 0.77. 6mm 棕色玻璃. 0.48. 6mm 反射玻璃. 0.15. 6mm Low-E 玻璃. 0.68. （資料來源：Power DOE）. 54. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(68) 第四章結果與討論. 將每一種組合的開窗面積、遮陽係數以及玻璃穿透率等參數帶入 ENVLOAD 計算式可以計算出各種組合建築的 ENVLOAD 值如表 4-1 所示。模擬建築的空調需求量除了受到建築外殼負荷影響之外，也受到不同的室內負荷密度的影響，本研究設定了三種室內負荷發熱密度，分別是正常密度、減少 50％密度及增加 50％密度三種，如表 4-4 所示。室內發熱的設定則包含了照明密度、人員密度、設備密度、等因子。表 4-4 室內負荷設定室內負荷密度減少 50％. 室內負荷密度正常. 室內負荷密度增加 50％. 照明密度（W/㎡）. 10. 20. 30. 人員密度（人/㎡）. 0.1. 0.2. 0.3. 設備密度（W/㎡）. 5. 10. 15. （資料來源：本研究整理）. 55. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(69) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 第二節 VRV 系統的設備量與全年耗電計算藉由 DOE2.1-E 電腦程式可以求得不同的外殼、室內負荷密度以及不同內、外周區面積所組合而成的各種建築型態的尖峰負荷需求量。再根據第二章第三節的選機方式，便可選得適合各種組合建築的 VRV 系統設備量，詳如附錄 A 之表 A-1 至 A-3。 VRV 系統的全年耗電量計算是藉由將建築物外殼組合、照明、人員、事務機器的使用密度，以及 VRV 系統的設備大小與特性等等各項參數輸入程式中，透過 DOE2.1-E 的執行，可得到所有組合的全年空調耗電。附錄 A 之表 A-4 至 A-7，是利用上述流程計算而得知的定頻和三種 VRV 機型與建築組合的全年耗電量結果。. 56. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(70) 第四章結果與討論. 第三節主機容量效率的檢討防止主機超量設計是 EAC 評估合格的兩大要件之一。在 EAC 的規定中，HSC≦1.35，而 HSC 的計算式為. HSC =. ACsc ≤ 1.35 ACs. (4-1). ACsc = 0.8 × (a 0 + a1 × ENVLOAD + a 2 × r ) ACs =. AFc ΣHCi. (4-2) (4-3). 其中 ACsc 稱為主機最大供應面積。圖 4-4 是編號 1、7、16 和 25 四種建築物在北部、中部和南部的 ACsc 的比較圖。從圖中可以明顯看到在北、中、南三區有不同的 ACsc 值，但是根據 ASHRAE Handbook of Fundamentals 所提供的資料，北、中、南三區的設計資料幾乎沒有差異，如表 4-5 所示。最主要的原因是 ENVLOAD 用的氣象數據是全年的資料(北、中、南有明顯差異)，而非設計空調主機容量所用的設計日資料(北、中、南無明顯差異)。表 4-5 台灣地區空調設計氣象資料. 緯度. 經度. 0.4％. 1％. 2％. DB. MWB. DB. MWB. DB. MWB. 高雄 22.58N 120.35E. 33.1. 26.3. 32.4. 26.1. 32.1. 26.1. 台中 24.18N 120.65E. 34.2. 27.7. 33.8. 27.6. 33.0. 27.4. 台北 25.07N 121.55E. 34.6. 26.8. 33.9. 26.7. 33.1. 26.6. （資料來源：ASHRAE Handbook of Fundmentals 2001）. 57. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.

(71) 變冷媒量(VRV)空調系統於日常節能指標 EAC 應用之研究. 圖 4-4 四種建築物在北部、中部和南部的 ACsc 的比較圖. 35 北部中部南部. 外周區係數r=0.6. ACsc(m2/USRT). 30 25 20 15 10 5 0 1. 7. 16. 25. 模擬建築編號. （資料來源：本研究整理）. ACsc 的預測式還有一個問題，在設計空調主機容量時，技師考慮的負荷有三種：外殼負荷、內部負荷以及外氣負荷。根據 ASHRAE Handbook of Fundamentals，內部負荷的密度也是個變數，它會隨使用強度而變。但是 ACsc 公式只是外殼負荷的函數。圖 4-5 說明了當內部負荷密度不同時 ACsc 造成的預測誤差。本研究從兩個方面提出了可以解決 ACsc 所面臨問題的方法。 (一) 由於設計日的氣象條件相同，所以將 ACsc 單純化為建築外殼的參數，也就是在 ENVLOAD 的簡算式中 ENVLOAD = a + 只取. ΣAi × ki × ηi × Ihk ×b Aen. ΣAi × ki × ηi 做為參數 Aen. 58. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com. (4-4).

(72) 第四章結果與討論. (二)由於內部負荷密度也是個參數，所以只要在 ACsc 的預測中增加一個代表內部負荷密度的參數即可。是故公式於冰水主機最大供應面積計算時應將室內負荷量值計入估算，以符合於室內負荷量較大時之空調需求，以及避免於室內負荷較小時，所造成空調設備量的超大浪費。由第二章第二節所述的 VRV 設備量的選定方法可以知道冰水主機最大供應面積 ACsc 計算方式中，應先配合不同空間的尖峰空調需求分別計算後，再據以求得室外機噸數。內周區與外周區的空調負荷大為不同，內周區由於沒有鄰接建築外殼，其空調負荷主要來自於室內負荷之變動，外周區除了室內負荷之外，因緊鄰接建築外殼而受外界氣候影響較大，而外周區又因方位的不同而有不同的空調需求，所以因應不同分區的尖峰空調需求而選用不同的室內主機，經由總冷氣能力而選得主機之設備量。本研究以室內負荷密度發熱值 G 與其空間對應的外殼開窗修正值為參數，進行迴歸分析，期望建立各區空調尖峰需求 PEAKp 之公式為 PEAKi = a + b × ∑. Ai × Ki × ηi + c × ∑ Gi Aen. （4-5）. 經由迴歸之結果如下表 4-6 所示表 4-6PEAK 公式回歸係數 a. b. c. R2. 東外周區. 0.047. 0.248 1.716 0.96. 南外周區. 0.035. 0.143 1.515 0.95. 西外周區. 0.051. 0.268 1.749 0.95. 北外周區. 0.031. 0.107 1.713 0.97. 內周區. -0.0001. -. 1.701 1.00. （資料來源：本研究整理）. 59. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com.