綠建築空調效率評估信賴度提升之
研究
內政部建築研究所委託研究報告
中華民國 106 年 12 月
106301070000G0013
綠建築空調效率評估信賴度提升之
研究
受 委 託 者 ： 國立臺北科技大學 研 究 主 持 人 ： 李魁鵬 共 同 主 持 人 ： 周瑞法 助 理 研 究 員 ： 吳柏輝 研 究 助 理 ： 莊育信、彭世霖 研 究 期 程 ： 中華民國 106 年 1 月至 106 年 12 月 研 究 經 費 ： 新臺幣 123.2 萬元內政部建築研究所委託研究報告
中華民國 106 年 12 月
（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）目 次
目次
目次... I 表次... III 圖次... IV 摘要... V ABSTRACT ... VIII 第一章 緒論 ... 1 第一節 研究緣起與背景 ... 1 第二節 研究目的與重要性 ... 2 第三節 文獻探討與預期成果 ... 3 第二章 研究方法與流程 ... 7 第一節EAC 節能技術策略（α1~α12）評估檢討 ... 8 第二節 建築能耗動態模擬 ... 19 第三節 實驗計畫法 ... 20 第四節 研究進度 ... 22 第三章 基準建築模型之參數設計 ... 23 第一節 建築與外殼參數 ... 23 第二節 內部負荷參數 ... 24 第三節 空調架構與參數 ... 26 第四節 基準建築能耗分析 ... 29 第四章 EAC 指標能耗計算及相對節能潛力分析 ... 37 第一節 綜合節能技術因子之實驗設計 ... 37 第二節 綜合節能技術節能潛力計算 ... 43 第三節 綜合節能技術與單一節能技術之比較 ... 47 第五章 結論與建議 ... 53 第一節 結論 ... 53 第二節 建議 ... 61 附錄一 第一次專家會議議程與內容 ... 63 附錄二 第二次專家會議議程與內容 ... 65附錄三 期中審查會議議程與內容 ... 69
附錄四 第三次專家會議議程與內容 ... 73
附錄五 期末審查會議議程與內容 ... 77
附錄六 第四次專家會議議程與內容 ... 81
表次 III
表次
表 2.1 冰水系統節能技術 ... 13 表 2.2 直膨系統節能技術 ... 14 表 2.3 特殊節能技術 ... 14 表 2.42015 年空調節能技術簡易評估表與本研究建議事項一覽表 ... 15 表 2.5 空調節能技術簡易評估表 ... 21 表 3.1 建築外殼材質參數 ... 24 表 3.2 玻璃材質參數 ... 24 表 3.3 室內熱負荷參數 ... 25 表 3.4 冰水主機系統基本參數 ... 28 表 3.5 冷卻水塔基本參數 ... 28 表 3.6 水泵基本參數 ... 28 表 3.7 空氣側系統-風機基本參數 ... 29 表 3.8 直膨主機系統-室外基基本參數 ... 29 表 3.9 直膨主機系統-室內基基本參數 ... 29 表 3.10 基準建築之全年能耗 ... 30 表 3.11 基準建築-循環風機能耗比較 ... 32 表 3.12 基準建築-水泵能耗比較 ... 33 表 3.13 基準建築-冷卻水塔能耗比較 ... 33 表 3.14 基準建築-冰水主機能耗比較 ... 34 表 3.15 中央冰水系統-模擬結果與推估計算比較 ... 35 表 4.1 中央冰水系統控制因子與水準數對應表 ... 38 表 4.2AHU 中央冰水系統-直交表 ... 39 表 4.3AHU 冰水系統各實驗組數之年能耗（KWH） ... 45 表 4.4AHU 冰水系統各實驗組數之節能率（%） ... 46 表 4.5AHU 冰水系統單一節能技術之能源計算 ... 47 表 4.6AHU 冰水系統單一節能技術之節能潛力 ... 48 表 4.7AHU 冰水系統綜合節能技術與單因子節能技術累加之節能率比較 ... 49 表 4.8FCU 冰水系統單因子節能技術之能源計算 ... 50 表 4.9FCU 冰水系統單因子節能技術之節能率 ... 51 表 4.10VRF 直膨系統單因子節能技術之能源計算 ... 51 表 4.11VRF 直膨系統單因子節能技術之節能率 ... 52 表 5.1 不同熱源架構之建議節能率 ... 56圖次
圖 2.1 本研究方法流程 ... 7 圖 2.2EAC 節能技術策略評估檢討及模擬分析流程 ... 8 圖 3.1 標準建築能源模型 ... 23 圖 3.2 人員使用時程分佈 ... 25 圖 3.3 照明使用時程分佈 ... 25 圖 3.4 事務機器使用時程分佈 ... 26 圖 3.5 空調使用時程分佈 ... 26 圖 3.6 基準建築之冰水系統架構圖 ... 27 圖 3.7 基準建築之直膨系統架構圖 ... 28 圖 3.8 基準建築之全建築熱負荷占比（不含外氣） ... 30 圖 4.1AHU 中央冰水系統-全年耗電量與總空調節能率 ... 43 圖 4.2AHU 中央冰水系統-各空調設備與總空調設備節能率 ... 44 圖 4.3AHU 冰水系統綜合節能技術與逐項技術累加之節能率比較 ... 49摘要 V
摘要
關鍵詞：建築能源模擬、綠建築、空調節能評估、EEWH、EAC 一、研究緣起 我國內政部建築研究所，因考量國際上關於綠建築節能評估方法之發展現 況與趨勢，以及節能計算之精確性問題逐漸受到重視，清楚分析 EAC 計算公 式參數間之交互作用造成之影響成為一重要議題，因此，本研究針對空調節能 評估法 EAC 之節能技術效率標準（α1~α12）進行研究，探討 EAC 指標各項 節能技術之節能潛力及評估方法，並據以提出建議修正方案，以提升綠建築空 調效率評估之信賴度。 二、研究方法及過程 利用建築動態能源模擬程式及本土氣象資料，建立典型建築及空調系統模 型，以科學量化方法，針對 EAC 指標各項節能技術進行能耗及相對之節能潛 力模擬計算，並據以提出各項節能技術之效率標準及評估方法建議方案，同時 邀請相關公會、綠建築評定委員及產官學研專家召開諮詢會議，以確保建議方 案之可行性，並提升綠建築空調效率評估之信賴度。本研究以現今空調產業趨 勢為考量，將空調節能簡易評估表中各項節能措施進行修正，並定義全新之α 值計算方式，使綠建築送審案之空調系統評分方式更為精準與符合當前業界現 況。 三、重要發現 1. 實驗計畫法之綜合節能技術實驗組之總體節能率模擬結果與其對應之所有 個別單一節能技術累加之總體節能率有極高之相關性。因此，從工程應用之觀 點，以逐項節能技術節能率累加所獲得之總節能率可高度預測綜合技術模擬所 計算出之節能率。2. 根據風機定律，風機之功率與轉速成的三次方成正比，故由本次模擬發現 變風量系統具有極高之節能率，全氣式 AHU 冰水系統之變風量技術相對於定 風量系統可節能高達 44.86%的空調總用電；VRF 直膨系統亦可節能 30.72%。 3. 因冷卻水塔之散熱能力影響冷卻水溫，並對於冰水主機之效率有極大之影 響，故本研究結果可看出，若能提升冷卻水塔之散熱能力及具有反映氣候條件 及冷凍負荷之良好控制策略，可獲得總體冰水系統很高的節能率，最高可獲得 7.8%的空調總用電。 4. 因循環風扇亦具相當高之耗能，因此對於較低能耗之 FCU 及 VRF 系統而 言，空調風扇並用系統未顯示節能效益。AHU 全氣式系統則約可獲得 1.35%之 節能成效。 四、主要建議意見 建議一 立即可行建議事項 ： 本研究成果已經邀請相關公會、綠建築評定委員及產官 學研專家召開諮詢會議確認，建議將本研究應用在 EEWH-BC 之 EAC 指標之修訂。 主辦機關 ： 內政部建築研究所 協辦機關 ： 無 說明 ： 本研究建議 EEWH-BC 之中央空調系統部分節能評估 EAC 公式修改如下： EAC ＝ { PRs × [Σ(HCi×COPci) / Σ(HCi×COPi) ] ＋ PRf × [Σ(PFi) / ΣPFci)] ＋ PRp × [Σ(PPi) /Σ(PPci)]＋ PRt } × R × Vac ≦ 0.9
由本研究結果可發現，以逐項節技術能率累加所獲得之總節能率與綜合技 術模擬所計算出之節能率相當吻合。可符合從工程應用及 EEWH 遵循簡易快 速評估之觀點。空調節能簡易評估表之修正建議，由於篇幅過大，故請參表 5. 1。
摘要 VII 建議二 中長期建議事項 ： 建議未來應定期檢視節能技術之發展，並評估可應用在 綠建築之可行性以及標準提高之可行性。 主辦機關 ： 內政部建築研究所 協辦機關 ： 無 說明 ： 由於空調節能技術日新月異，且國際之節能標準亦益加嚴格，建議未來應 定期檢視節能技術之發展，並評估可應用在綠建築之可行性以及標準提高之可 行性。中長期可優先處理之一的是關於冰水主機整體部分負載效率之強制規範 與技術優惠計算。
ABSTRACT
Keywords: Energy simulation, Green buildings, HVAC energy saving evaluation, EEWH, EAC
1. Research Purpose
This research project aims at increasing reliability of energy efficiency evaluation of air conditioning systems for green building rating. This research will review and refer the international development and trend regarding energy efficiency evaluation of air conditioning systems for green building rating.
2. Research Method and Process
Based on the local standards, experiences and theories for developing green building and HVAC energy efficiency design, this research will use dynamic energy simulation program and local typical meteorological data to establish the baseline building and HVAC system model. The energy saving potential of ECM (energy conservation measure) will be calculated and compared to baseline case for every energy efficient measure of EAC in EEWH Assessment System for Green Building in Taiwan. Finally, the industrial and academic experts and green building certification reviewers will be invited and consulted to review the proposal for increasing reliability of energy efficiency evaluation method of air conditioning systems.
3. Results
(1)Through the experiments, found that it had high relevance between the compound ECMs simulation and the individually accumulated ECM simulation of the energy saving method. Therefore, the individually accumulated ECM simulation
ABSTRACT
IX
can be used to predict the compound ECMs simulation.
(2)According to the Fan Law, the fan power is cubed proportional to the rpm, the results show that the energy saving rate of the VAV system is very high. The AHU system has 44.86% energy saving that compared to the CAV system. And the VRF system has the 30.72% compared to the CAV system.
(3)The heat transfer ability of the cooling tower has a great impact of the outlet temperature of the condensing water, it also make a great influence of the efficiency of the chiller. From this research, the heat transfer ability improving and with the assistance of automatic control that reacting form the weather can save up to 7.8% of the total HVAC system electricity.
(4)The circulating fan has a large amount of energy consumption, compared to the low supply fan energy consumption system like FCU system or VRF system, the fan circulation system can’t present any energy saving effective. But the AHU system has 1.35% energy saving from it.
4. Suggestions
Immediate suggestion
This research suggest that the EAC evaluation formula of the energy saving of central HVAC system can be modified to:
EAC ＝ { PRs × [Σ(HCi×COPci) / Σ(HCi×COPi) ] ＋ PRf × [Σ(PFi) /Σ PFci)] ＋ PRp × [Σ(PPi) /Σ(PPci)]＋ PRt } × R × Vac ≦ 0.8
R= 1-(Rs+Rf+Rp+Rt+Rm)
Sponsor: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior
Explanation:
Through the research, found that it had high relevance between the compound simulation and the individually accumulated simulation of the energy saving method. Therefore, we can get the new EAC evaluation formula. Due to the space of whole lay out, please refer to the chart 5.1 to get another immediately suggestion of the research.
Long-term suggestion:
Periodically reevaluate the energy standard of EEWH to comply with the international standard development and trend.
Sponsor: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior
Organizer: N.A.
Explanation:
As energy-saving technologies in HVAC engineering are evolving rapidly and international standards of energy efficiency are also being stricter, it is recommended that the development of energy-saving technologies should be regularly reviewed in the future and the feasibility of applying them to EEWH green building standard. One of the medium-to-long-term strategies is to apply the IPLV standard of chiller efficiency to EAC calculation equation of EEWH.
第一章 緒論 1
第一章 緒論
第一節 研究緣起與背景
我國自 1999 年建立「綠建築標章制度」以來，綠建築政策已經成為我國 最重要的永續發展政策之一。並且，於 2001 年行政院核定實施「綠建築推動 方案」，強制經費五千萬元以上的公有建築物必須取得「綠建築候選證書」， 由公有建築物率先推動，以身作則，引導民間業界跟進，而促使我國綠建築發 展突飛猛進，89 年起至 105 年 7 月底，十六年來總計認可通過標章 1891 件， 候選 4035 件，共計認可通過 5926 件，且不論標章或是候選證書案件都持續增 加當中，成效卓著，讓我國的綠建築政策成為國際綠建築發展最有成效的國家 之一。 我國的綠建築評估系統自始以生態、節能、減廢、健康等四大範疇出發， 自 1999 年開始採用七大指標系統；自 2003 年起擴增為九大指標系統；內政部 建築研究所為提升國內綠建築技術及擴大評估範疇於 2011 年決定將 1999 年 以來的「綠建築解說與評估手冊」定位為最基本通用的綠建築基本型，正式改 編為「綠建築評估手冊－基本型」（EEWH-BC），以做為其他類型評估體系 之發展平台，並於 2012 年完成綠建築分類評估體系，依建築使用類型分為「綠 建築評估手冊－基本型（EEWH-BC）」、「綠建築評估手冊－住宿類（EEWH-RS）」及「綠建築評估手冊－廠房類（EEWH-GF）」，同時訂定「綠建築評 估手冊－舊建築改善類（EEWH-RN）」及「綠建築評估手冊－社區類（EEWH-EC）」等 5 類綠建築評估版本，建構完成我國的「綠建築家族評估體系」。 為簡化綠建築家族評估體系，EEWH 五類綠建築評估版本之共用指標部 分只編寫在 EEWH-BC 中，其中包含建築外殼節能指標 EEV(Efficiency ofEnvelope)、空調節能指標 EAC(Efficiency of Air-conditioning System)、照明節 能指標 EL 等日常節能項目之評估標準。 綠建築評估手冊基本型（EEWH-BC）的空調節能評估法，是分別針對中 央空調系統與個別空調部分，以兩類方法求其 EAC 值後，再計算其系統得分 RS42。本計算方法計算簡潔易於執行，因而促使我國綠建築發展突飛猛進，並 提升空調節能技術之應用，但隨著近年世界綠建築評估技術和節能技術之發展， 以及經過多年之標章認證執行經驗累積，EAC 計算公式因參數間之交互效應 及不同系統類型而影響節能計算之精確性問題逐漸受到重視。因此，本研究針 對空調節能評估法 EAC 之節能技術效率標準（α1~α12）進行研究，探討 EAC 指標各項節能技術之節能潛力及評估方法，並據以提出建議修正方案，以提升 綠建築空調效率評估之信賴度。
第二節 研究目的與重要性
綠建築評估手冊基本型 EEWH-BC 日常節能項目的空調節能指標評估法， 是所有 EEWH 家族評估體系中的共同標準，且日常節能指標是 EEWH-BC 的 必要「門檻指標」，也是所有五類綠建築家族評估體系的必要「門檻指標」， 亦即本指標不合格則無法取得 EEWH 綠建築之認證。因此，本研究針對 EAC 指標各項節能技術進行能耗及相對之節能潛力模擬計算，並據以提出各項節能 技術之效率標準及評估方法建議方案，除了可提升綠建築空調效率評估之信賴 度，亦有助於 EEWH 家族評估體系的推動。 此外本研究檢視與參考國際間關於綠建築節能評估方法之發展現況與趨 勢，以本土綠建築及空調節能設計推動之理論與實務為基礎，利用建築動態能 源模擬程式及本土氣象資料，建立典型建築及空調系統模型，以科學量化方法， 針對 EAC 計算公式因參數間之交互效應及不同系統類型而影響節能計算之精第一章 緒論 3 確性問題，進行 EAC 指標各項節能技術能耗及相對之節能潛力模擬計算，並 據以提出各項節能技術之效率標準及評估方法建議方案，並邀請相關公會、綠 建築評定委員及產官學研專家召開諮詢會議，以提升建議方案之可行性。
第三節 文獻探討與預期成果
根據聯合國 2007 年氣候變遷報告（IPCC，2007）的全球產業調查顯示建 築業是二氧化碳排放量最高的產業之一，所以建築節能一直是國際上受到高度 矚目之議題。英國於 1990 年首先公布全球第一個綠建築評估法—BREEAM （Building Research Establishment’s Environmental Assessment Method），其中 亦將建築之能源使用效率納入評估。數年後，美國於 1996 年公布 LEED （Leadership in Energy and Environmental Design）草案，該評估系統採用美國 冷凍空調學會所建立之 Standard 90.1 節能規範，進行綠建築之節能設計評估。 日本亦於 2002 年公布綠建築評估標準 CASBEE（Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency），中國大陸於 2006 發布「綠色 建築評價標準」。而我國亦於 1999 年公布專為本地亞熱帶氣候區設計的綠建 築評估工具—EEWH（Ecology, Energy Saving, Waste Reduction, Health）。關 於 世 界 各 國 之 節 能 評 估 方 法 ， 可 分 為 性 能 指 標 法 、 條 列 式 檢 討 （Prescriptive Compliance Path）、建築整體能源模擬（Whole Building Energy Simulation）及生命週期碳排放量評估，其中 BREEAM 與 CASBEE 均為計算 全生命週期之碳排放量；LEED 則是以條列式檢討及建築整體能源模擬之能源 成本花費為依據；而我國之 EEWH 則是屬於性能指標法。
另一方面，為因應最新之氣候變遷趨勢及節能減碳之責任，近年來包含美 國、日本、中國及歐盟等世界主要國家紛紛推動綠建築政策，規範建築能源效 率，以降低建築耗能。近年來，更進一步發表零能耗建築（Zero Energy Building,
ZEB）之政策，以更積極的策略及規範，引領建築及能源系統設計達到淨零碳 排放及碳中和之境界。美國能源部規劃 2030 年前商業類新建建築需達到零耗 能、2040 年前 50%商業建築需達到零耗能，以及 2050 年前全面達到零耗能的 目標；日本規劃以 2030 為零碳建築的實踐目標年；歐盟設定 2020 年所有新建 建築的節能標準應符合近零能耗建築（Nearly Zero-Energy Buildings）的基準； 台灣鑒於世界之淨零能耗之世界趨勢，亦積極研擬淨零能耗建築之因應策略與 評估（建研所，2015）。因此，更周全與精準之綠建築節能評估方法，亦將有 助於引導建築朝向更高節能之零能耗建築之境界。 建築節約能源的重要性已眾所皆知，自不待言。綠建築之節能策略包含被 動式節能設計、主動式節能技術及可再生能源之應用，其中被動式節能設計主 要是透過建築節能設計以降低建築之空調冷卻、加熱及照明之耗能，進而降低 機械設備運轉之能源需求量。因此，EEWH 對於規範建築物空調耗能量之對 策，是從「建築外殼耗能」與「空調系統耗能係數」兩部份來著手。 EEWH 之節能規範，肇始於 1991 年，在內政部委託中華民國建築學會所 完成的「建築節約能源設計的指標與基準」報告中，採用 ENVLOAD 之指標
來規範「建築外殼耗能量」，並採用 PACS(Performance of Air-conditioning System)
指標來規範「空調系統耗能係數」（林憲德，1992）。接著再經過數年的研究 （林憲德，1997），漸漸完成 EEWH 之空調節能指標評估法，於 1999 年發行 之第一版「綠建築評估手冊」（林憲德，1999）當中，即採用 PACS 作為空調 節能指標評估法，第二版之「綠建築評估手冊」繼續沿用（林憲德，2001)） PACS 指標來規範「空調系統耗能係數」。關於完整詳細之 PACS 指標計算理 論，可參考成大建築研究所及中山大學機械研究所之研究文獻（涂金榮，1998； 黃瑞隆，1995）。 從 2003 年之「綠建築評估手冊」（林憲德，2003）開始，EEWH 之空調 系統節能評估法，只針對建築技術規則所規定的辦公、圖書館、百貨商場、旅
第一章 緒論
5
館、醫院等中央空調型建築物以及體育館、博物館、展示館等其他類之中央空 調型建築物進行管制，對於採用小型窗形冷氣或小型分離式空調系統則不予評 估（對於不必評估的建築對象只要令下式之 EAC 為 0.8 即可）。該手冊對中 央空調系統之節能評估法，採用 HDC 法（熱源容量密度及 COP 法, Heat Source Capacity Density & COP Method）來規範，並且一直延續到目前最新版之評估 方法。HDC 法如方程式（1）所示，係在 PACS 指標的理論基礎上，所進一步 發展出來更為周全之評估指標，其理論方法是以（1）防止主機超量設計、（2） 鼓勵高效率主機、（3）獎勵空調節能技術等三項因子之加權評估法來進行。 （1） 由於方程式(1)之熱源系統、送風系統及送水系統之節能技術效率對於總 體節能貢獻是分別以 60%、20%及 20%之比例進行加權平均，並未反應實務狀 況之各種設備確切設計或安裝之功率，因此，2007 年開始之「綠建築評估手 冊」（林憲德，2007），方程式（1）納入熱源系統、送風系統及送水系統實際 設計或安裝功率佔總體空調系統總功率之比例 PRs、PRf 及 PRp，進行各項節 能技術貢獻之加權計算，如方程式（2）所示。 （2） 隨著綠建築評估多年之累積應用經驗及參考國際綠建築之相關規範趨勢， 於 2012 年開始「綠建築評估手冊」（林憲德，2012），EAC 指標評估公式中 導入送風機、泵及冷卻水塔之設備效率評估，如方程式（3）所示。至此，綠 建築之空調系統節能評估法已大致完備。
（3） 但隨著近年世界綠建築評估技術和節能技術之發展，以及經過多年之標章 認證執行經驗累積，EAC 計算公式因參數間的交互效應及不同系統類型而影 響節能計算之精確性問題逐漸受到重視（宋昭明，2006；黃國倉，2002；蘇倫， 2006；馮昭穎，2007）。再者，我國近年來因能源模擬之技術漸臻成熟，已有 相關多之研究藉由能源模擬探討各類建築節能技術之節能評估（Kuei-Peng Lee， 2013，2012 & 2009；李魁鵬，2015，2012，及 2010；林冠廷，2015；鄭德昂， 2012；陳相輪，2013；趙培均，2012）。因此，有必要再針對空調節能評估法 EAC 之節能技術效率標準（α1~α12）進行深入研究，以能源模擬方法，探討 EAC 指標各項節能技術之節能潛力及評估方法，並據以提出建議修正方案， 以提升綠建築空調效率評估之信賴度。本研究成果與效益如下： 一、彙整國外綠建築節能評估方法及規範之發展現況與趨勢。 二、節能技術原理及節能計算方法與理論研究。 三、EAC 指標各項節能技術之科學量化能耗計算及相對節能潛力分析。 四、召開專家諮詢會議並彙整意見。 五、研擬空調節能評估法 EAC 之節能技術效率標準及評估方法之建議修 正方案。
第二章 研究方法與流程 7
第二章 研究方法與流程
本研究以本土綠建築及空調節能設計推動之理論與實務為基礎，利用建築 動態能源模擬程式及本土氣象資料，建立典型建築及空調系統模型，以科學量 化方法，針對 EAC 計算公式因參數間之交互效應及不同系統類型而影響節能 計算之精確性問題，進行 EAC 指標各項節能技術能耗及相對之節能潛力模擬 計算，並據以提出各項節能技術之效率標準及評估方法建議方案，並邀請相關 公會、綠建築評定委員及產官學研專家召開諮詢會議，以提升建議方案之可行 性。其研究方法流程如圖 2. 1 所示。 圖 2. 1 本研究方法流程 （資料來源：本研究整理）第一節 EAC 節能技術策略（α1~α12）評估檢討
為使 EAC 節能技術及指標更具符合業界所需，因此本研究將在進行分析 前逐一檢討既有各指標及技術之適用性與普遍性，是否為現今主流技術且可營 運操作之與是否為現今工程普遍可達到之技術，其執行方法流程如圖 2.2 所示。 圖 2. 2 EAC 節能技術策略評估檢討及模擬分析流程 （資料來源：本研究整理） 5. 冰水主機台數控制系統（α1） 該空調節能技術中包括「手動 ON-OFF 控制」、「時程自動控制」與「邏 輯策略自動控制」三種效率標準。而該三種效率標準與本項空調節能技術名稱 之相關性易使人混淆，故本研究建議將其名稱重新命名為「冰水主機運轉控制」。 現今空調設計普遍已經導入變頻冰水主機控制，且空調設計中均普遍同時第二章 研究方法與流程 9 應將「手動 ON-OFF 控制」與「時程自動控制」納為基本要求。故本研究建議 將「手動 ON-OFF 控制」與「時程自動控制」列為空調設計之基本要求。 而原始「邏輯策略自動控制」則增加技術說明為「冰水主機台數控制系統 （α1-1）」與「冰水出水溫重置（α1-2）」，並各自檢討其能耗與相對節能 潛力。 6. 儲冰空調系統（α2） 該空調節能技術中包括「時程自動控制」與「邏輯策略自動控制」二種效 率標準，而現今儲冰空調系統之設計均同時必需具有「時程自動控制」與「邏 輯策略自動控制」才可使其正常運轉，且其節能概念是在於轉移尖離峰用電需 求量，故應依據轉移尖離峰用電需求量之程度，檢討其對於國家能源結構及用 戶能源成本節省潛力。因此本研究未進行能源模擬，經由專家諮詢會議討論， 一致建議依負載轉移量，給予對應之得分，設計者須仔細說明負載轉移量。並 建議將「時程自動控制」與「邏輯策略自動控制」二種效率標準列為儲冰空調 系統設計之基本要求。 7. 吸收式或熱泵式冷凍機（α3） 現今吸收式冷凍機並非普遍採用之空調系統設計，其常見於發電廠或有極 大廢熱回收之廠房所使用。熱泵式冷凍機也並非普遍均採用之空調系統設計， 其常見於需大量熱水之場所或廠房所使用。且吸收式冷凍機與熱泵式冷凍機之 空調運轉原理與設計概念均為二種不同之系統，其應用層面亦也截然不同。故 本研究建議將這二種空調節能技術名稱，修訂為「廢熱加熱吸收式或熱泵式冷 凍機」，其設計方式係屬於「利用廢熱能源加熱」或「冷能回式」而達到節能 之目的。因該節能技術之應用場合與設計量南轅北轍，難有一致標準。故本研
究未進行能源模擬，經由專家諮詢會議討論，建議從利用廢熱加熱之吸收式冷 凍機或熱泵式冷凍機製熱所回收之冷能，而降低傳統冰水主機之耗能觀點，評 估其節能效益，並且設計者須將設計概念及系統需求做詳細說明。 8. 變頻主機或變冷媒量熱源（α4） 變頻主機與變冷媒量熱源係屬於不同空調系統架構之控制手法，應依據不 同之系統主架構各自檢討其能源效率，因此本研究建議依據不同熱源系統主架 構應區分「冰水系統」與「直膨系統」，並各自發展其空調節能技術簡易評估 表。 9. CO2 濃度外氣量控制系統（α5） 該空調節能技術係依據室內 CO2 濃度做為外氣引入指標，藉以調控外氣 之引入量，是一兼顧室內空氣品質與能源之節能技術，且普遍受到空調設計之 採用。因此本研究將延續納入該空調節能技術於空調節能技術簡易評估表中， 並且進一步探討該節能技術與其他技術之交互作用以及能耗與相對節能潛力。 10. 全熱交換器系統（α6） 空氣側系統所採用之全熱交換器普遍上可分為轉輪式與靜態交叉流式。而 在空調箱（AHU）或小型送風機（FCU）之外氣處理設備系統架構下，普遍採 用轉輪式熱交換器；而中央冷媒式系統之外氣處理設備，則普遍採用靜態交叉 流式。因此本研究將依據熱源系統架構、空氣側系統架構與控制方式，分別探 討轉輪式與靜態交叉流式熱交換器與其他技術之交互作用以及能耗與相對節 能潛力。
第二章 研究方法與流程 11 11. 外氣冷房系統（α7） 外氣冷房系統可分為外氣乾球溫度控制或外氣焓值控制，然而以臺灣高濕 高熱之氣候區，採用外氣焓值控制能較有效降低空調熱負荷。因此本研究將延 續納入該空調節能技術於空調節能技術簡易評估表中，並且進一步探討該節能 技術與其他技術之交互作用以及能耗與相對節能潛力。 12. 空調風扇並用系統（α8） 該空調節能技術係為藉由增設室內循環風扇藉以增加室內氣流之流動，藉 以提高空調設定溫度，進而達到降低空調負荷及空調設備耗電之目的。因此本 研究將延續納入該空調節能技術於空調節能技術簡易評估表中，並且進一步探 討該節能技術與其他技術之交互作用以及能耗與相對節能潛力。 13. 其他熱源節能系統（α9） 該項目係鼓勵申請者提出有別於空調節能技術簡易評估表之節能技術措 施，故本研究將不深入探討此項。 14. 變風量系統（VAV）（α10） 該空調節能技術中包括「變頻無段變速」、「自動分段變速」、「手動分 段變速」、「風車入口導流控制」與「出風口風門控制」五種效率標準，而現 今變風量系統因變頻器的普遍化應用而降低成本，故已鮮少使用「風車入口導 流控制」與「出風口風門控制」，且「手動分段變速」微風扇控制之基本要求， 因此本研究建議剔除「手動分段變速」、「風車入口導流控制」與「出風口風
門控制」三種效率標準。 而「自動分段變速」其控制概念近似於「變頻無段變速」，故本研究建議 將其合併探討，並進一步探討該節能技術與其他技術之交互作用以及能耗與相 對節能潛力。 15. 變流量系統（VWV）（α11） 該空調節能技術中包括「一次冰水變頻系統 VPF」、「變頻無段變速 SP」 與「冰水泵台數控制」，三種效率標準。而現今空調設計均早已導入變頻控制， 傳統「冰水泵台數控制」已不符現在一般空調設計所需，因此建議剃除「冰水 泵台數控制」。 變流量系統（VWV）應區分冰水系統與冷卻水系統之節能技術，因其節 能效益所探討之層面不同，應予以分開。因此本研究建議將「一次冰水變頻系 統 VPF (Variable Primary Flow)」列為α11-1，原始「變頻無段變速」則修改為 「冷卻水泵變頻控制（α11-2）」，並探討其節能技術對於其他技術之交互作 用以及能耗與相對節能潛力。且「一、二次冰水皆變頻（α11-3）」之設計， 現今也越來越普遍，因此本研究將一並納入探討。 16. 冷卻水塔節能優惠（α12） 該空調節能技術中包括「出水溫度控制」、「濕球接近溫度控制」與「冷 卻水塔節能優惠之最佳策略控制」，三種效率標準。其中「出水溫度控制（α 12-1）」與「濕球接近溫度控制（α12-2）」皆為現今空調設計中被廣納接受 之節能技術之一，故本研究建議延續納入該空調節能技術於空調節能技術簡易 評估表中。
第二章 研究方法與流程 唯獨「冷卻水塔節能優惠之最佳策略控制」因過去並未確切說明其策略控 制之含義與方法，且其節能技術屬於一能源最佳化之手段，故本研究將獨立檢 討分析「冷卻水塔節能優惠之最佳策略控制」之能耗與相對節能潛力，而其技 術方法稱之為「最佳策略控制濕球重置（α12-3）」。 綜合上述檢討，本研究將重新整理 2015 年版 EEWH-BC 空調節能技術評 估表，使其能更符合現今主流技術與工程上普遍可接受之節能技術，其整理結 果如表 2. 1 與表 2. 4，而本研究之工作進度也依此進行分析各項節能技術之交 互作用以及能耗與相對節能潛力。 表 2. 1 冰水系統節能技術 冰水系統-節能措施 製冷主機 變頻主機 α4 冰水系統 一次冰水變頻系統 VPF α11-1 一次與二次冰水泵變頻控制 α11-3 空氣側系統 風機變頻無段變速 α10 冷卻水塔 出水溫度控制 α12-1 濕球接近溫度控制 α12-2 冷卻水系統 冷卻水泵變頻控制 α11-2 外氣冷房系統 α7 CO2 濃度外氣量控制系統 α5 全熱交換器系統 α6 空調風扇並用系統 α8 冰水主機台數控制 α1-1 冰水出水溫重置控制 α1-2 最佳策略控制濕球重置 α12-3 （資料來源：本研究整理）
表 2. 2 直膨系統節能技術 直膨系統-節能措施 製冷主機 變頻主機 α4 空氣側系統 風機變頻無段變速 α10 外氣冷房系統 α7 CO2 濃度外氣量控制系統 α5 全熱交換器系統 α6 空調風扇並用系統 α8 （資料來源：本研究整理） 表 2. 3 特殊節能技術 特殊節能系統-節能措施 儲冰空調系統 邏輯策略自動控制 α2 吸收式 廢熱加熱式吸收式冷凍機 α3-1 熱泵冷凍機 熱泵式冷凍機 α3-2 （資料來源：本研究整理）
表 2. 4 2015 年 空 調節能技術簡 易評估 表 與 本研究 建議 事項一覽 表 2015 年空調節能技術 簡 易評估表 本研究 建議事 項 節能 對象 空調節能 技術 效率 效率標準值 送審設計圖 說 空調節能技術 效率 技術說明 送審設計圖說 熱源系統節能技術 冰水主機 台數控制 系統 α 1 手動 ON -OF F 控制 : 0. 05 主機控制規 格書、系統 流程及控制 規範圖說 修改 ： 冰水主機 運轉控制 列為空調設計 之基本要 求 。 新增 ： 邏輯策 略自 動控 制流程方塊 說明圖。 時程自動控 制 : 0.10 列為空調設計 之基本要 求 。 邏輯策略自動 控制 : 0. 15 α 1 -1 新增：冰水主 機台數控 制 系統 α 1 -2 新增：冰水出 水溫重置 儲冰空調 系統 α 2 時程自動控 制 : 0.10 系統流程及 控制規範圖 說 同左 α 2 列為儲冰空調 系統之設 計 基本要求。 建議 依負載轉移 量 ， 給予對應 之得 分 ， 設計者須 仔細 說明負載轉移 量。 系統 流程及控制 規範圖說 。 邏輯策略自動 控制 : 0. 20 列為儲冰空調 系統之設 計 基本要求。 吸收式或 熱泵式冷 凍機 α 3 瓦斯直燃式或 熱泵式 : 0.15 採用率計算 書、吸收式 主機規格 書、系統流 程圖說 修 改： 廢熱 加熱 吸 收式 或 熱泵 式冷凍機 α 3 重新定義明確 為 ： 利用 廢 熱加熱 之 吸收 式冷 凍機或熱泵式 冷凍機製 熱 所回收之冷能 ，而 降低傳統冰水 主機之耗 能 同左 ， 採用率 為廢 熱加 熱式吸收式 冷凍 機容量與本 案總 空調冷凍容 量 之比 或熱泵冷 熱回收式 : 0.30 第二章 研究方法與流程
2015 年空調節能技術 簡 易評估表 本研究 建議事 項 節能 對象 空調節能 技術 效率 效率標準值 送審設計圖 說 空調節能技術 效率 技術說明 送審設計圖說 凍機 全年製熱所 回收 之冷能量與 全年 總空調所需 冷卻總能量之 比。 變頻主機 或變冷媒 量 VRV 熱源 (* 2) α 4 0.20 採用率計算 書、 VRV 系 統機規格 書、系統流 程圖說 修改 ： 變頻主機 α 4 應依據不同熱 源系統主 架 構應區分 「冰水 系 統」 與 「直膨 系統」 ， 並 各自發展其空 調節 能技術簡易評 估表。 修改 ： 變容量 指可 變設 定單一組設 備可 無段式控制 容 量 由 25% -100% 且可證明 者。 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 α 5 0.15 風管配置平 面圖、系統 流程及控制 規範圖說 同左 α 5 同左 同左 全熱交換 器系統 α 6 0.13 採用率計算 書、全熱交 換器規格 書、系統流 程及控制規 範圖說 同左 α 6 同左 同左 外氣冷房 α 7 0.06 採用率計算 同左 α 7 同左 同左
2015 年空調節能技術 簡 易評估表 本研究 建議事 項 節能 對象 空調節能 技術 效率 效率標準值 送審設計圖 說 空調節能技術 效率 技術說明 送審設計圖說 系統 書、系統流 程及控制規 範圖說 空調風扇 並用系統 α 8 0.03 採用率計算 書、風扇規 格書 同左 α 8 同左 同左 其他熱源 節能系統 α 9 (提出計算證 明自填 ) 採用率計算 書、規格 書、系統流 程、控制規 範 同左 α 9 同左 同左 送風系統節能技術 變風量系 統(VAV) α 10 變頻無段變 速 : 0.50 採用率計算 書、風管配 管平面圖、 系統流程及 控制規範圖 說 同左 α 10 同左 同左 自動分段變 速 : 0.40 其控制概念近 似於 「變頻 無段變速」 ， 故合 併。 手動分段變 速 : 0.20 刪除。 風車入口導 流 : 0.30 刪除，現今空 調設計已 鮮 少採用此設計 。 出風口風門控 制 : 0.20 刪除，現今空 調設計已 鮮 少採用此設計 。 第二章 研究方法與流程
2015 年空調節能技術 簡 易評估表 本研究 建議事 項 節能 對象 空調節能 技術 效率 效率標準值 送審設計圖 說 空調節能技術 效率 技術說明 送審設計圖說 送水系統節能技術 變流量系 統(VW V) α 11 一次冰水變頻 系統 V PF: 0.75 採用率計算 書、水管或 冷媒配管平 面圖、系統 流程及控制 規範圖說 修改 ：應 區分 「冰水系統」 與 「冷卻水系統」 之節能技術 ， 因 其節 能效 益所 探討 之層 面不 同。 α 11 -1 同左 同左 變頻無段變 速 : 0.50 α 11 -2 修改：冷卻水 泵變頻控 制 冰水泵台數控 制 : 0.25 現今空調設計 均早已導 入 變頻水泵控制 ， 故 此以不符現在 一般空調 設 計所需。 α 11 -3 新增：一次與 二次冰水 泵 變頻控制 冷卻水塔節能技術 冷卻水塔 節能優惠 α 12 出水溫度控 制 :0.2 採用率計算 書、系統流 程及控制規 範圖說 冷卻 水塔 節能 優惠 α 12 -1 同左 同左 濕球接近溫度 控制 :0.2 5 α 12 -2 同左 最佳策略控 制 :0.5 α 12 -3 修改：最佳策 略控制濕 球 重置 （資料來源：本研究整理）
第二章 研究方法與流程
第二節 建築能耗動態模擬
為解決 EAC 計算公式因參數間的交互效應及不同系統類型而影響節能 計算之精確性問題，本研究將以本土綠建築及空調節能設計推動之理論與實務 為基礎，利用建築動態能源模擬程式及本土氣象資料，建立典型建築及空調系 統模型，以科學量化方法，針對 EAC 指標各項節能技術進行能耗及相對之節 能潛力模擬計算，並據以提出各項節能技術之效率標準及評估方法建議方案。 本研究採用動態能源模擬程式是 EnergyPlus 及 eQUEST，傳統上動態能 源模擬程式大多應用於典型氣象年（Typical Meteorological Year, TMY）之建 築耗能模擬預測與節能設計分析，但事實上動態能源模擬程式亦可針對特定時 間之真實氣象資料與真實系統運轉進行節能改善成效之量測與驗證，此種方法 已應用於近年國際上及台灣極力推動的能服務業 ESCO 之節能成效驗證方法 IPMVP Option D-Calibrated Simulation Savings （ Efficiency Valuation Organization，2012）；Xu 等人（Xu et al.，2005）及 Haves（Haves et al.，2007） 等人利用 EnergyPlus 動態能源模擬程式建構空調送風系統性能驗證（Cx）之 輔助系統；再者，Wang 等人（Wang etal.，2013）亦提出結合實際案例監控系 統之運轉數據與 EnergyPlus 能源模擬模型，以實際系統運轉條件及其所對應 系 統 運 轉 期 間 之 真 實 氣 象 資 料 ， 進 行 模 型 校 驗 與 系 統 錯 誤 診 斷 ， 並 以 EnergyPlus 能源模擬程式探討系統矯正之相關節能措施的節能成效的成功案 例。 另一方面，鑑於時間、人力、與經費之限制，欲藉由大量但仍有限的建築 物耗能實測結果推估各類建築物理環境控制設計手法對建築耗能之影響，實際 上是有相當的困難度。因此，利用電腦模擬技術可快速地研究與嘗試多重方案， 並且克服利用既有建築物進行節能技術研究實驗時，所可能遭遇之控制變因難以調整，以及人力、物力、時間與空間之限制。
在眾多之建築動態耗能電腦模擬軟體當中，DOE-2 以其嚴謹的科學計算 程序、兼具彈性及大範圍的條件輸入與程式開放性，而成為當今最為權威以及 受到眾多世界上的知名研究機構、政府、學校等單位所採用之建築能源使用分 析的誇平台電腦模擬軟體。因此，本研究將使用由美國 Lawrence Berkeley National Laboratory, Hirsch & Associates, Consultants Computation Bureau, Los Alamos National Laboratory, Argonne National Laboratory and University of Paris. 等單位所共同開發，並且主要受到美國能源部（U.S. Department of Energy）以 及 Gas Research Institute, Pacific Gas & Electric Company, Southern California Edison Company, Electric Power Research Institute, California Energy Commission 等單位所支持之 DOE-2 程式作為本研究之建築耗能電腦模擬軟體。早在 1970 年代的能源危機以及美國能源使用統計學上顯示，大部份能源消耗來自於建築 耗能。eQUEST 與 EnergyPlus 源起於兩套能源與負載模擬軟體 BLAST（Building Loads Analysis and System Thermodynamics）與 DOE-2。主要設計建築空調設 備，以改善能源最佳化及運轉費用分析等問題。
第三節 實驗計畫法
由於節能指標的多樣性與其複雜性，如表 2. 5 所示，個別分析處理將十 分曠日費時，故本研究採用田口式實驗計畫法（Taguchi Design of Experiment） 來進行模擬分析，該實驗計畫法係由日本田口玄ㄧ博士於 1950 年所開發之一 套實驗設計法，運用統計學與工程概念所設計而出的最佳化設計方法，目的為 求得控制因子對於輸出回應之最佳化，藉以取代傳統實驗設計方法於實務上之 不適用性，且更可利用較少之實驗組數達到相似於全因子實驗法之精神。
第二章 研究方法與流程
21
表 2. 5 空調節能技術簡易評估表
第四節 研究進度
月次 工作項目 第 1 個 月 第 2 個 月 第 3 個 月 第 4 個 月 第 5 個 月 第 6 個 月 第 7 個 月 第 8 個 月 第 9 個 月 第 10 個 月 第 11 個 月 備 註 文獻探討 節能計算理論 研究 基準模型設計 模擬實驗計畫 模擬分析 期中報告 專家諮詢會議 研擬建議方案 期末報告 預 定 進 度 ( 累 積 數 ) 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100 % 說明：１工作項目請視計畫性質及需要自行訂定，預定研究進度以粗線表 示其起訖日期。 ２預定研究進度百分比一欄，係為配合追蹤考核作業所設計。請以 每 1 小格粗組線為 1 分，統計求得本計畫之總分，再將各月份工 作項目之累積得分(與之前各月加總)除以總分，即為各月份之預 定進度。 ３科技計畫請註明查核點，作為每 1 季所預定完成工作項目之查核 依據。第三章 基準建築模型之參數設計 23
第三章 基準建築模型之參數設計
為有效分析探討各節能技術之交互作用以及其能耗與相對節能潛力，因此 需排除建築外殼與內部熱負荷之參數差異對於節能技術分析之干擾，且空調系 統相關之系統架構、效率、容量、管路損失等諸多因素也應一併有所定義假設， 以確保其客觀性，故本研究建立一標準建築模型、定義其內部負荷並假設空調 相關之參數。第一節 建築與外殼參數
本研究參考相關文獻(林憲德, 2015;黃瑞隆，1995;涂金榮, 1998;黃國倉, 2002)及召開專家諮詢會議後，提出標準建築模型設計參數。標準建築模型係 一矩形建築，其長向為 60 公尺且面北，短向則為 30 公尺，而其內部分區採用 外周區深度 5 公尺之標準五大分區形式建立一樓高 3.7 公尺，總樓層數 10 層 開窗率為 35%且無遮陽之辦公建築，其建築能源模型如圖 3. 1 所示。 圖 3. 1 標準建築能源模型 （資料來源：本研究繪製）建築外殼參數係依據建築技術規則建築設計施工編第 308-1 條中之規範， 屋頂平均熱傳透率應低於 0.8[W/(m2.K)]以及玻璃之可見光反射率不得大於 0.25，而其餘則假設立面外牆熱傳透率為 3.5[W/(m2.K)]，立面玻璃假設為單層 清玻璃，樓板假設為一無熱傳之絕緣材，空調分區之間無隔間牆，以空氣牆假 設之，其詳細材質構造如表 3. 1 及表 3. 2 所示。 表 3. 1 建築外殼材質參數 （資料來源：本研究整理） 表 3. 2 玻璃材質參數 玻璃名稱 厚度 日射透過率 遮蔽系數 U 值 可見光反射率 mm ηi SC W/(m2.K) % 單層玻璃 6 0.83 0.94 6.160 0.2 （資料來源：本研究整理）
第二節 內部負荷參數
本研究根據辦公廳類建築物節約能源設計技術規範與綠建築評估手冊-基 本型（EEWH-BC）進行整理空調相關之建築內部負荷參數與使用時程分佈， 其參數如下表 3. 3 與圖 3. 2 至圖 3. 5 所示。第三章 基準建築模型之參數設計 25 表 3. 3 室內熱負荷參數 項目 單位 參數設計值 人員密度 人/m2 0.15 人員-顯熱 W/人 54 人員-潛熱 W/人 64.6 照明密度 W/m2 15 設備密度 W/m2 12.5 新鮮外氣量 m3/h/人 依據 ASHRAE 62.1-2016 空調時程 週一至週五：8:00~18:00 週六、週日及例假日不使用 空調設定溫度 ℃ 26 （資料來源：本研究整理） 圖 3. 2 人員使用時程分佈 （資料來源：本研究整理） 圖 3. 3 照明使用時程分佈 （資料來源：本研究整理）
圖 3. 4 事務機器使用時程分佈 （資料來源：本研究整理） 圖 3. 5 空調使用時程分佈 （資料來源：本研究整理）
第三節 空調架構與參數
為避免空調系統相關之系統架構、效率、容量、管路損失等諸多因素進而 影響後續之研究分析，以及為確保模擬結果之正確性，故本研究參考 ASHRAE 90.1-2016 附錄 G 之規範進行定義適用於本研究之模擬分析通則。 1. 每一樓層均設置一台 AHU 供應給該樓層所有空間。 2. 空調冷房盤管能力設定值，應使用全年 8,760 小時自動分析結果之 115%。 3. 空調不滿足時數需低於全年 8,760 小時中的 300 小時，以維持模擬結果之 可靠性。第三章 基準建築模型之參數設計 27 4. 送風風扇應根據空間有無人員進行循環通風。 5. 設計風量應根據出風溫度與室內設定溫度相差 11℃或最小需求外氣量進行 計算。 6. 水管管路熱損失將不納入考量。 7. 送風溫度應根據最低冷房負荷條件下重新調高 2.3℃。 基準建築模型之空調系統架構因與後續節能技術分析有關，故必須為空調 普遍基本設計之基礎，因此本研究假設為具有冰水一次側定頻二次側變頻之冰 水系統架構，冷卻水採用定頻設計，而空氣側系統則為定風量系統，其系統架 構圖如圖 3. 6 至圖 3. 7 所示，而設備效率與控制方式則如表 3. 4 至表 3. 9 所 示。 圖 3. 6 基準建築之冰水系統架構圖 （資料來源：本研究整理）
圖 3. 7 基準建築之直膨系統架構圖 （資料來源：本研究整理） 表 3. 4 冰水主機系統基本參數 主機系統 效率 冰水 冷卻水 備註 COP 出水溫(℃) 溫差(℃) 入水溫(℃) 溫差(℃) 4.45、5.275、6.10 7 5 30 5 螺旋式 （資料來源：空調系統冰水主機能源效率標準 CNS12575） 表 3. 5 冷卻水塔基本參數 冷卻水塔 風扇控制 控制目標 系統效率 備註 GPM/HP 啟停控制 出水溫 30℃ 38.2 軸流風扇 （資料來源：ASHRAE 90.1-2016） 表 3. 6 水泵基本參數 水泵 項目 控制 方式 系統效率 W/GPM 一次冰水泵 定頻 9 二次冰水泵 變頻 13
第三章 基準建築模型之參數設計 29 冷卻水泵 定頻 19 註：若僅有一次冰水泵，則系統效率為 22W/GPM。 （資料來源：ASHRAE 90.1-2016） 表 3. 7 空氣側系統-風機基本參數 空氣側系統-風機 項目 風量 耗功 控制方式 回風方式 濾網等級 L/S kW AHU 依模擬計 算結果 依綠建築 評估手冊-基本型 2015 計算 定風量 風管回風 初級濾網 x1 （資料來源：本研究整理） 表 3. 8 直膨主機系統-室外基基本參數 效率 等效效率 壓縮機 控制方式 散熱方式 CSPF COP 4.62、5.02、5.42 3.37、3.66、3.96 定頻 氣冷式 （資料來源：本研究整理） 表 3. 9 直膨主機系統-室內基基本參數 直膨系統-室內機 項目 型式 風量 耗功 控制方式 回風方式 L/S kW 室內機 隱藏式 依模擬計算結果 Pwi 定風量 直接回風 （資料來源：本研究整理）
第四節 基準建築能耗分析
本研究依據上述之條件，利用 eQuest 進行能耗分析，其總空調熱負荷為944.2RT，其全建築熱負荷之分佈占比如圖 3. 8 所示，而其全年空調耗電量為 2,073,472kWh（表 3. 10）。 圖 3. 8 基準建築之全建築熱負荷占比（不含外氣） （資料來源：本研究整理） 表 3. 10 基準建築之全年能耗 照明 插座設備 壓縮主機 冷卻水塔 泵浦/ 全熱交換器 循環風機 總建築 用電量 總空調 用電量 819,679 544,056 1,095,750 71,159 163,003 743,560 3,437,207 2,073,472 備註：能耗之單位為 kWh （資料來源：本研究整理） 為驗證模擬結果之正確性，本研究藉由先前假設之條件與模擬報表所顯示 之運轉時數，進行推估其循環風機之年耗電量為 743,557kWh，而模擬結果則 為 743,560kWh，如表 3. 11 所示；泵浦推估年耗電量 171,787kWh，而模擬結 果為 163,003kWh，如表 3. 12 所示，其誤差較大係由於二次冰水泵為變頻控 制，因此較無法經確推估其各時段之需求流量所消耗之電量；冷卻水塔風扇推
第三章 基準建築模型之參數設計 31 估其年耗電量為 87,992kWh，而模擬結果為 71,159kWh，如表 3. 13 所示，其 誤差係由於冷卻水塔係根據出水溫 30℃進行風扇啟停控制（定頻控制），而模 擬軟體本身為貼近實際運轉行為，故若使用定頻控制，則會反應出在某一模擬 時間間隔內之頻繁啟停（每小時不超過 4~8 次），藉以達到目標之出水水溫， 因 此 造 成 與 簡 易 估 計 有 較 大 之 差 異 。 而 冰 水 主 機 推 估 其 年 耗 電 量 為 1,074,072kWh，而模擬結果則為 1,095,750kWh，如表 3. 14 所示。 綜合上述簡易估計分析可得知，本模擬軟體中所採用之參數、設定架構、 控制邏輯等方面均屬合理，且整體差異僅有 0.19%，如表 3. 15 所示，由此可 顯示本模擬之正確性與合理性，因此本小節之研究結果將成為後續研究之依據。
表 3. 11 基準 建築 -循環風機能耗 比較 類別 系統名稱 送風 新鮮空氣 PW i 效率 數量 運轉時數 簡易 估算 電 量 模擬用電 量 差 異 CF M L /S CF M L /S kW k W /C FM 臺 小時 kW h/ 年 kW h/ 年 % 循環風機 SY S_ F B 24,998 11,799 3,174 1,498 20.65 0.000826 1 2600 743,557 743,560 0.00% SY S_ FM 35,041 16,539 3,174 1,498 28.94 0.000826 8 SY S_ F T 40,901 19,305 3,174 1,498 33.78 0.000826 1 （資料來源：本研究整理）
第三章 基準建築模型之參數設計 33 表 3. 12 基準建築-水泵能耗比較 項目 規範值 模擬結果 簡易估 算電量 差異 W/GPM 額定值 運轉 百分比 運轉 時數 模擬 用電量 設備 效率 GPM kW % 小時 kWh/年 kWh/年 % 二次冰水泵 13 2797.0 36.371 0~10 26 163,003 171,787 5.11% 10~20 412 20~30 915 30~40 616 40~50 571 50~60 53 60~70 6 70~80 0 80~90 0 90~100 1 100~110 0 冷卻水泵 01 19 1047.1 19.895 100 2477 冷卻水泵 02 19 1047.1 19.895 100 2038 冷卻水泵 03 19 1047.1 19.890 100 352 一次冰水泵 01 9 940.6 8.468 100 2477 一次冰水泵 02 9 940.6 8.463 100 2038 一次冰水泵 03 9 940.6 8.463 100 352 （資料來源：本研究整理） 表 3. 13 基準建築-冷卻水塔能耗比較 項目 規範值 模擬結果 簡易估算電量 差異 GPM/HP 額定值 運轉百分比 運轉時數 模擬 用電量 設備效率 GPM kW % 小時 kWh/年 kWh/年 % 冷卻水塔 38.2 3530.6 68.938 0~10 0 71,159 - 87,992 19.1% 10~20 565 7,790 20~30 0 - 30~40 779 21,481 40~50 365 12,581 50~60 283 11,706
60~70 250 12,064 70~80 163 8,990 80~90 75 4,653 90~100 54 3,723 100~110 66 5,005 （資料來源：本研究整理） 表 3. 14 基準建築-冰水主機能耗比較 項目 規範值 模擬結果 簡易估算電量 差異 COP 額定值 運轉 百分比 運轉 時數 模擬 用電量 設備效率 Mbtu/hr RT % 小時 kWh/年 kWh/年 % 冰 水 主 機 01 4.45 4.269 355.75 0~10 0 560,082 - 550,865 -1.7% 10~20 0 - 20~30 1 84 30~40 10 1,124 40~50 78 10,962 50~60 365 61,557 60~70 575 113,136 70~80 520 116,930 80~90 490 123,957 90~100 438 123,114 100~110 0 - 冰 水 主 機 02 4.45 4.269 355.75 0~10 0 460,429 - 451,587 -2.0% 10~20 0 - 20~30 0 - 30~40 0 - 40~50 41 5,762 50~60 356 60,039 60~70 487 95,821 70~80 428 96,243 80~90 368 93,095 90~100 358 100,628 100~110 0 - 冰 水 主 機 4.45 4.269 355.75 0~10 0 75,240 - 71,620 -5.1% 10~20 0 - 20~30 0 -
第三章 基準建築模型之參數設計 35 30~40 0 - 40~50 13 1,827 50~60 65 10,962 60~70 167 32,859 70~80 62 13,942 80~90 22 5,565 90~100 23 6,465 100~110 0 - 總計 1,095,750 1,074,072 -2.02% （資料來源：本研究整理） 表 3. 15 中央冰水系統-模擬結果與推估計算比較 項目 壓縮主機 冷卻水塔 泵浦/全熱交換器 循環風機 總空調用電量 模擬結果 1,095,750 71,159 163,003 743,560 2,073,472 推估計算 1,074,072 87,992 171,787 743,557 2,077,409 誤差 -2.02% 19.13% 5.11% 0.00% 0.19% （資料來源：本研究整理）
第四章 EAC 指標能耗計算及相對節能潛力分析 37
第四章 EAC 指標能耗計算及相對節能潛力分析
第一節 綜合節能技術因子之實驗設計
如前所述，由本研究所建構出之全新節能措施列表中，影響空調系統節能 效率 EAC 之控制因子共可歸納成六大項，分別為冰水系統、冷卻水系統、冷 卻水塔、空氣側系統、空氣側其他相關系統、控制策略，故將此六大項設定為 直交表之因子，以利於探討採用多重節能技術因子之交互作用對於節能效益之 影響。本研究以全氣式冰水空調系統為例，也就是採用全風管之 AHU 空調箱 冰水系統，進行節能技術因子之實驗設計並探討綜合節能效益。其各因子之水 準數，為相對應之節能措施，由表 4. 1 可知因子之對應之節能措施數量。冰水 系統、冷卻水系統、冷卻水塔、空氣側系統、控制策略，各含有兩項節能措施， 故皆為 2 水準；而空氣側其他相關系統，含有三項節能措施，故為 3 水準。若 作全因子模擬分析，需做 25×31共 96 組實驗。表 4. 1 中央冰水系統控制因子與水準數對應表 中央冰水系統 種類 控制因子 節能措施 水準數 系統層面 冰水系統 一次變頻(一次側系統) 2 水準 一次變頻，二次變頻 冷卻水系統 一次冷卻水定頻系統 2 水準 一次冷卻水變頻系統 冷卻水塔 出水溫度控制 2 水準 濕球接近溫度控制 空氣側系統 風機變頻無段變速 2 水準 風機自動分段變速 空氣側其他相關系統 外氣冷房系統 3 水準 全熱交換器系統 空調風扇並用系統 控制層面 控制策略 CO2 濃度外氣量控制系統 2 水準 變頻主機 （資料來源：本研究整理） 由於控制因子具有 2 水準與 3 水準之兩種水準組合，故本研究將選用混合 水準 L36(25×31)之直交表，將共有 36 組實驗組合，如表 4. 2，但由於直交表配 置之問題，發現有三組實驗內容重複，而其重複之問題，並不影響整體實驗品 質，故實際實驗組數可降為 33 組。且透過觀察其實驗組內容可發現任兩行之 間是直交的，亦即各項的組合出現次數皆為一樣，由此可知此直交表之可靠性。
表 4. 2 AH U 中央冰 水系統 -直交表 N o. 冰水系統 冷卻水系 統 冷卻水塔 空氣側系 統 控制策略 空氣側 其他相關 系統 1 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 外氣冷房 系統 2 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 全熱交換 器系統 3 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 空調風扇 並用系統 4 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 外氣冷房 系統 5 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 全熱交換 器系統 6 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 空調風扇 並用系統 7 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 外氣冷房 系統 8 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 全熱交換 器系統 9 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 空調風扇 並用系統 10 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 外氣冷房 系統 第四章 EAC指標能耗計算及相對節能潛力分析
N o. 冰水系統 冷卻水系 統 冷卻水塔 空氣側系 統 控制策略 空氣側 其他相關 系統 11 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 全熱交換 器系統 12 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 空調風扇 並用系統 13 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 外氣冷房 系統 14 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 全熱交換 器系統 15 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 空調風扇 並用系統 16 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 外氣冷房 系統 17 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 全熱交換 器系統 18 一次變頻 (一 次側系統 ) 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 空調風扇 並用系統 19 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 外氣冷房 系統 20 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 全熱交換 器系統 21 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 空調風扇 並用系統
N o. 冰水系統 冷卻水系 統 冷卻水塔 空氣側系 統 控制策略 空氣側 其他相關 系統 22 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 外氣冷房 系統 23 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 全熱交換 器系統 24 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 空調風扇 並用系統 25 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 外氣冷房 系統 26 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 全熱交換 器系統 27 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 定頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 變頻主機 空調風扇 並用系統 28 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 外氣冷房 系統 29 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 全熱交換 器系統 30 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 濕球 接近溫度 控制 風機變頻 無段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 空調風扇 並用系統 31 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 外氣冷房 系統 32 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 全熱交換 器系統 第四章 EAC指標能耗計算及相對節能潛力分析
N o. 冰水系統 冷卻水系 統 冷卻水塔 空氣側系 統 控制策略 空氣側 其他相關 系統 33 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機自動 分段變速 CO 2 濃度 外氣量控 制系統 空調風扇 並用系統 34 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 外氣冷房 系統 35 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 全熱交換 器系統 36 一次變頻 ， 二次變頻 一次冷卻 水 變頻系統 出水溫度 控制 風機變頻 無段變速 變頻主機 空調風扇 並用系統 （資料來源：本研究整理）
第四章 EAC 指標能耗計算及相對節能潛力分析 43
第二節 綜合節能技術節能潛力計算
本研究採用建築能耗動態模擬程式 eQUEST，分別建立基準建築用以做為 本研究之對照組，而實驗組則為利用實驗設計法所產生之 AHU 中央冰水系統 36 組實驗，並藉由該軟體依據各實驗組中綜合分析考量各節能措施所交互影 響下之全年能耗量。 AHU 冰水系統 36 組實驗與基準建築之全年耗電量與總空調節能率分佈 如圖 4. 1 與圖 4. 2 所示，而其詳細模擬數據如表 4. 3 及表 4. 4 所示。 圖 4. 1 AHU 中央冰水系統-全年耗電量與總空調節能率 （資料來源：本研究整理）圖 4. 2 AHU 中央冰水系統-各空調設備與總空調設備節能率 （資料來源：本研究整理）
