題目：新替代冷媒技術之未來發展趨勢研究

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中華大學碩士論文

題目：新替代冷媒技術之未來發展趨勢研究

A Study on the Future Developed Trend of New Alternative Refrigerant Technology

系所別：科技管理研究所學號姓名：M09103014 洪寶蓮指導教授：蔣德煊博士

中華民國九十三年

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新替代冷媒技術之未來發展趨勢研究

學生：洪寶蓮指導教授：蔣德煊博士

摘要

環保意識日益高漲及企業資源有限之環境下，絕大多數之冷凍空調相關產業仍持續使用將受管制之冷媒，面對冷媒技術突破之關鍵時刻，產業界倘若未能及時對此議題提出因應措施，將面臨綠色消費市場及社會責任等壓力，甚至將遭受淘汰之可能。因此，開發新型替代冷媒技術係冷凍空調產業當前之技術發展趨勢及重要課題。本研究透過日本、台灣地區之冷凍空調協會、冷凍空調產業、學術研究單位及環保相關單位等不同領域之專家學者，試圖建構乙套預測新替代冷媒技術發展之指標體系，運用層級分析法（ Analytic Hierarchy Process）

分析新替代冷媒技術發展指標間之相對重要程度，探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢。

研究結果顯示相關研發單位於開發新替代冷媒時，須考量技術本身之特性與經濟效益外，應特別強調生態環境之保護，其中須將新替代冷媒是否對人體健康產生不良之影響、是否會產生毒性、臭氧層破壞潛力、全球暖化潛力等指標列入開發考量之要點，同時配適總體環境層面，著眼於產業法規之指標，將有助新替代冷媒商品化之推動，減縮開發時程，進而節約企業之有限資源。當推動新替代冷媒之技術發展時，若能兼顧上述諸多關鍵指標，將促進產業昇級，強化企業未來之競爭優勢。

關鍵詞：新替代冷媒技術、發展指標、層級分析法

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A Study on the Future Developed Trend of New Alternative Refrigerant Technology

Student: Pao-Lien Hung Advisor: Dr. Te-Hsuan Chiang

Abstract

With the awareness of environmental protection, refrigerants used by the past refrigeration and air condition industries may be banned. If the industries can’t search the overall solution, they must face the pressure of environmental protection and social conscience. Therefore, under the awareness of global environmental protection, to search for and develop innovative technology of alternative refrigerant is currently the industries’ important task.This study attempts to construct indicator system of new alternative refrigerant technological development through experts and scholars of different territories in Japan and Taiwan. And to investigate the future developed trend of new alternative refrigerant technology rely on analyzing relative importance of indicators by using Analytic Hierarchy Process.

The results of this study indicated that to develop new alternative refrigerant technology must to considerate technological attributes and economic benefits, and furthermore to strengthen safe and environmental indicators of ecological environmental protection and industrial laws and regulations is more important.

Keywords: New Alternative Refrigerant Technology, Developed Indicator, Analytic Hierarchy Process

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誌謝

本論文承蒙恩師蔣德煊教授之悉心指導，無論在研究或是生活上，均給予我莫大之啟迪，深感受益良多，在此謹致上由衷之敬意與謝忱。

論文口試及審查期間，承蒙謝玲芬教授及林清同教授之不吝指教，提供寶貴之建議，使本篇論文疏漏與謬誤得以斧正，內容更臻完備與充實，在此特別向諸位教授致上最誠摰的謝意。

在學期間，感謝許許多多陪伴我一起努力之師長及同學，使我得以順利完成碩士之學程。

最後謹以本論文獻給我最摰愛的家人及人維，感謝您們在我求學期間對我的支持與無怨無悔的付出，於此由衷表達感謝。

洪寶蓮謹識於中華科管所民國 93年6月

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圖目錄

圖 1.1 研究流程圖 ...6

圖 2.1 冷媒發展歷程圖 ...9

圖 2.2 冷凍循環系統圖 ... 16

圖 2.3 美國、日本與大陸空調機出貨量趨勢圖 ... 18

圖 2.4 AHP 流程圖 ... 22

圖 2.5 完整層級架構之示意圖 ... 23

圖 2.6 不完整層級架構之示意圖 ... 23

圖 3.1 實證研究架構圖 ... 29

圖 3.2 典型白化函數圖 ... 32

圖 4.1 灰數為 6 之白化函數圖 ... 49

圖 4.2 新替代冷媒技術發展評估標之層級架構圖 ... 59

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表目錄

表 2.1 冷凍空調設備型式及其運用範圍表 ... 15

表 2.2 1999 年至 2004 年全球空調機市場需求量實際與推估值表 ... 17

表 2.3 2001 年東亞國家空調機之需求量表表 ... 18

表 2.4 AHP 評估尺度之意義與說明表 ... 25

表 3.1 本研究之決策群體結構表 ... 30

表 3.2 隨機指標表 ... 38

表 3.3 第一階段問卷信度分析表 ... 42

表 3.4 第二階段問卷信度分析表 ... 42

表 4.1 新替代冷媒技術發展之層級二內容與說明表 ... 44

表 4.2 新替代冷媒技術發展之層級二各層面下應考量之指標表 ... 45

表 4.3 能源效率比值之白化值表 ... 49

表 4.4 各評估指標之評估向量及所屬灰類一覽表 ... 51

表 4.5 依據灰色統計法評選後具價值之評估指標一覽表 ... 53

表 4.6 新替代冷媒技術發展評估指標之層級架構初擬表 ... 54

表 4.7 新替代冷媒技術發展之層級指標間相關檢定結果表 ... 55

表 4.8 層級二各層面之權重及排序表 ... 60

表 4.9 層級三各要素之權重及排序表 ... 61

表 4.10 層級四指標之權重及排序表 ... 62

表 4.11 新替代冷媒技術發展之層級指標相對權重表 ... 64

表 4.12 各專家群體對評估指標之偏好排序及權重差異表 ... 66

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第一章緒論

本研究係探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢，本章首先針對本研究之背景與動機作一概述，其次闡述本研究之目的，再則界定本研究之範圍與限制，以及本研究所採用之方法，最後提出本論文之研究流程與內容，以下將依序說明上述所羅列之單元。

1.1 研究背景

十九世紀初期工業革命以來，促使工業發展、經濟快速起飛，加上科學技術不斷突破，資訊科技產業之蓬勃發展，大幅提昇人類生活水準，然而在人類追求經濟利益之同時，對地球環境與生態體系卻造成嚴重之衝擊，例如臭氧層破壞、溫室效應、沙漠化、空氣污染、水污染、廢棄物處理、表層土壤破壞及生物絕種等諸多問題。1962 年美國海洋生物學家卡遜於「寂靜的春天」一書中，指出環境一旦遭受破壞，最大受害者係人類本身，強烈喚起人類對環境生態之保護意識

【28】。因此，世界各國自 1972 年起陸續成立環保組織、制訂環保法規，藉由國際貿易制裁之手段，遏止生態環境持續遭受破壞。

目前國際重要之環保公約，如 1973 年簽署保護瀕臨絕種野生動植物之「華盛頓公約」（ Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora）； 1987 年簽署管制破壞臭氧層物質之

「蒙特婁議定書」（ Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer）； 1989 年簽署管制有害廢棄物之「巴賽爾公約」（ Basel C on v en t i o n o n t h e C o n t rol of Tr an s bo u n d a r y M o v em en t s o f Haz ard o u s Was t es an d T hei r Di s p o s al ）；1992 年簽署管制溫室氣體排放之「氣候變化綱要公約」（The United Nations Framework Convention on Climatic Change）；同年簽署確保生物種、生態體系永續生長之「生物多樣性公約」（ The United Nations Framework Convention on Biological Diversity ）及保護地球森林之「森林原則」（ Forest Principle），並擬定揭示永續發展理念之「里約宣言」（ Rio Declaration）

及完整行動方案之「二十一世紀議程」（21 Agenda）；1997 年簽署明令管制溫室氣體排放之「京都議定書」（Kyoto Protocol）及 2001 年簽

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署管制持久性有機污染物 (POPs) 之「斯德哥爾摩公約」（ Stockholm Convention on Implementing International Action on Certain Persistent Organic Pollutants）等等，顯示國際間對於環境保護議題之重視。

此際伴隨著資訊科技之蓬勃發展與多元化之產品開發，綠色設計、生產、行銷及消費亦漸蔚為風潮。維持地球長期生態平衡並兼顧永續發展之策略，儼然成為當前世界思潮之主流，因此，企業應以長期性觀點擬定相關策略及措施，順應國際綠色之環保潮流，將環保之理念融合於整個企業管理之架構及商品開發系統中，進而建立企業之環保競爭優勢【11】。

為了追求永續之經營發展，順應國際綠色環保之潮流，世界各國之冷凍空調及家電生產企業紛紛以綠色管理為經營之理念，於新替代冷媒技術開發之同時，加速各項企業資源之整合，藉此提昇新替代冷媒技術之競爭力與未來之優勢地位。另外，相關之學術基礎及應用研究單位亦以綠色環保主體生態為考量核心，加上高效率、省能源之要求原則下，紛紛朝新替代冷媒之材料及技術之開發面上進行一系列之研究與開發【 34】。

1.2 研究動機

自國際性公約訂立以來，綜觀國際間環境保護之趨勢，國際性環保公約已漸具影響力，各國政府亦居於保障國民健康及維護生態環境等因素，紛紛配合公約進行各項環保措施之執行與維護，違反公約者亦紛紛遭受國際貿易之制裁與輿論之指責。

使用於冷凍空調及家電產業之相關設備中之冷媒，如氟氯碳化合物（ CFC_S）、氟氯碳化合物（HCFC_S）、氫氟碳化合物（ HFC_S）等，囿於上述傳統冷媒之使用結果，將對地球生態環境或人體健康造成影響，皆被列為蒙特婁議定書與京都議定書等國際性公約所明令頒布管制及限用時程之物質，對國內外冷凍空調相關業界造成相當之衝擊。公約中亦同時積極呼籲全球之冷凍空調相關研發單位，務必負起對地球生態環境保護之社會責任，共同開發更具符合環保需求之新替代冷媒技術。

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處於全球競爭白熱化及環保意識日益高漲之趨勢下，如何持續提升產業競爭力，確保企業永續之發展，已成為國內外冷凍空調相關產業所面臨之挑戰。加上，冷凍空調相關產品對於人類生活之需求與重要性隨科技之演進與日俱增，此際亦帶動了冷凍空調新興市場之崛起，此股潮流勢必帶來龐大之商機。倘若業者無法及時對現況之環境保護趨勢有所因應，同時維護地球生態環境之平衡，並兼顧企業之永續經營發展，勢必將在政經環境與國際化潮流之壓力下，面臨競爭力衰退及遭受市場淘汰之可能。因此，面臨綠色環保潮流之壓力與冷凍空調產業龐大之市場商機下，加速開發具有發展潛力之新替代冷媒技術，係冷凍空調及家電相關產業當前之技術發展趨勢及重要之課題。為避免產業界盲目投入開發與採用新替代冷煤技術，導致錯誤投資，耗費大量人力與物資成本。因此，引發本研究探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢的動機。

1.3 研究目的

本研究之目的係透過持有不同領域專業知識與豐富經驗之專家學者為本研究之決策群體，研擬影響新替代冷媒技術發展之因素指標，進而構建乙套預測新替代冷媒技術發展之層級架構，運用層級分析法

（Analytic Hierarchy Process, AHP）分析指標間之相對重要程度，進而探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢。期待研究成果能提供國內外冷凍空調相關產業之研發單位積極投入開發新替代冷媒技術產品之參考依據外，當新替代冷媒技術產品開發上市時，亦可提供做為技術移轉及鑑價項目之參考，同時從上述指標體系中，產業界亦可選擇較符合市場需求之新替代冷媒技術進行商品化，掌握及時上市之時機，避免錯誤之投資，耗費企業之有限資源。歸納本研究之目的如下：一、研擬影響新替代冷媒技術發展之因素指標，構建乙套預測新替代

冷媒技術發展之層級架構。

二、探討分析各指標間對於新替代冷媒技術發展之相對重要程度。三、探討不同專家群體意見之偏好結構與共識程度。

四、探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢

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1.4 研究範圍與限制

本研究旨在探討分析評估新替代冷媒技術發展之指標，進而構建乙套評估新替冷媒技術發展之層級架構，為呈現出較具體之研究成果，因此，本研究僅針對冷媒之定義、冷媒之發展歷程、國際環保公約、理想冷媒之條件、冷凍空調產業概況等範圍之相關文獻，進行一系列之探討，據以做為後續新替代冷媒技術發展指標建構之理論基礎。再者，本研究因受限於時間、地點及人力之限制，因此，本研究僅以台灣及日本地區之冷凍空調協會、冷凍空調相關產業、學術研究單位及環保相關單位之專家學者，做為本研究主要訪談與調查之決策專家群體，俾利於提升本研究成果對未來國內外空調及家電產業發展之貢獻程度。

1.5 研究方法

本研究共計採用腦力激盪法 (BrainStorming)、灰色統計法（ Gray Statistics Method ）、相關性檢定（ Correlation Test ）、層級分析法

（ Analytic Hierarchy Process ）及描述性統計分析（ Descriptive Statistics）等研究方法，針對新替代冷媒技術發展之指標構建與趨勢探討進行系統性之實證分析，茲將各研究方法說明列述於後。

一、腦力激盪法 (BrainStorming)

本研究於探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢，須考量多方面之因素，而不同領域之專家學者所考量之要素亦不盡相同，因此本研究以冷凍空調協會、冷凍空調相關產業、學術研究單位及環保相關單位之具專業知識及豐富經驗之專家學者進行腦力激盪會議，研擬預測新替代冷媒技術發展最適之評估指標。

二、灰色統計法（ Gray Statistics Method）

本研究透過腦力激盪會議中所研擬出之評估指標，採用可避免極端值影響造成折衷效果，同時能尊重不同專家意見之灰色統計法，將各個決策專家所給予評估指標之白化評估值進行分析，了解評估指標所屬之灰類，從中選取最具價值之評估指標。三、相關檢定（ Correlation Test）

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本研究運用無母數統計方法之 Spearman 等級相關係數

（ Spearman Rank Correlation Coefficient）檢驗兩兩指標間之相關係數，檢驗指標間是否具有顯著相關，同時確認層級架構之適宜性。

四、層級分析法（ Analytic Hierarchy Process）

本研究依據所建構之層級架構中各層面及指標，應用層級分析法，求得指標間之相對權重。

五、描述性統計分析（Descriptive Statistics）

本研究運用描述性統計方法，分析各專家群體給予各指標權重之變異係數與排序，探討各專家群體對指標之偏好結構與差異。

1.6 研究內容與流程

本研究分為下列七大階段進行探討本研究之主題。圖 1.1 係本研究之研究流程圖，茲將研究內容及重點說明如下。

第一階段：研究範圍與問題界定

本研究之主題係探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢，範圍侷限於冷凍空調及家電之相關產業，分析影響新替代冷媒技術發展的因素，進而構建乙套預測新替代冷媒技術發展之指標體系，針對新替代冷技術之未來發展趨勢作一探討，提供上述相關產業及相關之研發單位作為日後之參考依據。

第二階段：文獻探討

此階段係針對本研究所探討之主題，蒐集影響冷媒技術發展之因素及本研究相關評估方法之文獻資料，進行探討、彙整與分析。

第三階段：初步建構層級架構

本研究運用腦力激盪（BrainStorming）的方式，研擬本研究預測新替代冷媒技術發展之評估層面及指標，並發展出第一階段之專家問卷。彙整各專家對於評估指標之白化值，並進行灰色統計分析，做為腦力激盪會議後指標評估之依據，構建新替代冷媒

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技術發展指標之初步層級架構。第四階段：檢測層級架構之適宜性

為檢測本研究所構建之層級架構之適宜性，本研究遂進行第二階段之專家問卷調查，將專家們對於層級架構中各層面與指標所給予之評值，以無母數統計方法進行相關性檢定，確立本研究

研究範圍與問題界定

文獻探討

冷媒發展相關文獻之蒐集與分析

研究方法相關文獻之蒐集與分析

初步建構層級架構

評估指標權重之衡量

專家偏好結構與差異分析

結論與建議檢測層級架構之適宜性

圖 1.1 研究流程圖

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之層級架構。

第五階段：評估指標權重之衡量

確立本研究之層級架構後，發展第三階段之專家問卷，設計各層面及指標間之成對比較問卷，透過專家評比各項指標間相對重要之程度，回收問卷以 Expert Choice軟體計算求取各評估指標之權重值。

第六階段：專家偏好結構與差異分析

由於研究受訪對象之專業領域不同，對於影響新替代冷媒技術發展之層面指標的重視程度亦有所差異，因此，將不同專家群體對各指標之權重值，進行描述性統計分析，探討不同專家群體對指標之偏好結構與共識程度。

第七階段：結論與建議

依據本研究分析探討之結果，提出本研究之結論與建議，並將本研究過程、分析結果及結論與建議事項，明確呈現於研究成果中。

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第二章文獻探討

本章針對冷媒定義、冷媒發展歷程、國際性環保公約、理想之冷媒條件、冷凍空調產業以及研究方法等相關文獻進行探討，並作一概括性結論。冀望能藉由上述相關文獻之探討，進而了解冷媒所扮演之角色及其發展歷程、國際環保動向、理想冷媒條件、冷凍空調產業概況及研究方法，俾便做為後續建立本研究實證研究架構之理論基礎。

2.1 冷媒定義

冷媒（ Refrigerant）又稱製冷劑，係冷凍循環系統中冷熱搬運之媒介物。冷凍循環系統係藉由冷媒之相變化循環過程產生熱能傳遞並達到致冷效果。過去冷凍空調產業大多使用極易從液體蒸發成氣體，再從氣體凝結成液體之物質當作冷媒，主要係利用物質之形態變化所產生之熱量變化現象來傳遞熱量，再進行設備之溫度控制。

由於被利用當成製冷劑之物質皆受現況國際環保公約之管制及限用，因此，後續之學者已朝新替代致冷劑物質，特別針對不具環保問題之材料物性進行廣泛之研究【41】。

2.2 冷媒發展歷程

圖 2.1 係冷媒之發展歷程。早期冷凍空調系統中，所使用之冷媒皆為自然冷媒。 1834 年美國 Jacob Perkins 發明了蒸氣壓縮式冷凍機

【8】，係利用乙醚（C₄H₁₀O）為冷媒，1876 年後二氧化硫 (SO₂)、甲烷（ CH4）、二氧化碳 (CO2)和氨 (NH3)等冷媒亦被陸續使用。由於二氧化硫含有劇毒，二氧化碳具有壓力過高及效率等問題，氨冷媒被廣泛使用一段時期後，亦因氨冷媒本身具有毒性及可燃性等問題，應用上引發相當多工業安全之問題。1928 年 Charles Kettering 及 Dr. Thomas Migley , Jr. 所發展出氟氯碳化合物（ CFCS）之化合冷媒，由於無毒、無臭、不自燃、不助燃、穩定性高及不易起化學變化，加上具有良好之物理與化學性質，迅速地替代了自然冷媒，普遍使用於各種工業及日常生活相關冷凍空調產品及設備中【 21】。

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1974 年羅藍德 (F. S. Rawland) 和摩利那 (M. J. Molina) 指出 CFC_S化合冷媒具有破壞臭氧層之能力【 31】， 1985年 Farman等人亦指出南極上空發現臭氧層破洞，並證實南極臭氧之減少與 CFCS增加量有關【 3】。同年為減緩臭氧層之破壞，聯合國環境規劃署（ The United Nations Environment Programmed, UNEP）於奧地利簽定「維也納保護臭氧層公約」，更於 1987年，於加拿大蒙特婁簽訂了「蒙特婁議定書」，

同時制定時間表並分期禁用破壞臭氧層之冷媒材料。為因應 CFCS之管制，對於臭氧層破壞潛力較小之氫氟氯碳化合物 (HCFC_S)及氫氟碳化合物 (HFCS)隨即被業者廣泛利用於取代 CFCS。然 HCFCS仍具破壞臭氧層潛力，且其化合物 HCFC-123及 HCFC-124經國外專家發現可能具有導致肝臟病變及腫瘤問題，引發各界對上述冷媒之安全疑慮【 33】，

係於 1992年哥本哈根修正案決議將HCFC_S列入控管，世界各環保單位也陸續訂定 HCFCS管制時程【30】。同年里約高峰會亦通過「氣候變遷綱要公約」，呼籲管制可能造成溫室效應之氣體，由於公約僅具道德性呼籲，聯合國遂於1997年在日本京都會議中通過具強制力之「京都議定書」，明令公佈管制造成溫室效應之氣體。氫氟碳化合物 (HFCS)雖然對臭氧層之破壞較輕微，但與二氧化碳（ CO2）同具溫暖化氣體之作

圖 2.1 冷媒發展歷程圖發明第一部

蒸氣壓縮式冷凍機（冷媒為 C₄H₁₀O）

CH₄、CO₂、 NH3陸續被使用為冷媒 SO₂首次被

使用為冷媒

發展 HCFC

-22

蒙特婁議定書

京都議定書

發展

CFCS 化合冷媒

發展 HCFC -502

HFC-134a、

HCFC-123 、 HFC-407C 陸續被發展出 1834

1928

1931 1936

1961

1876 1987

1990 1992

1997 哥本哈根修正案、里約高峰會

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用，亦成為京都議定書中所管制之氣體。

由於化合冷媒對環境造成負面之影響，面臨被禁用之趨勢，因此，

某些冷凍空調企業將冷媒物質之應用改採最先使用之自然冷媒，如氨和二氧化碳等做為冷媒，但由於這些自然冷媒本身仍存有須突破之問題，例如氨之毒性與燃燒性問題，二氧化碳則具穿越臨界點之熱力特性，加上仍無法達到化合冷媒之冷卻效率水準，因此無法廣泛被使用。

目前大多數的冷凍空調相關設備所使用之冷媒皆為 HFCs 及 HCFCS冷媒，有鑑於冷媒對於地球生態所造成之危害，各國紛紛響應環保宣言，並致力於尋求開發更具符合環保趨勢之替代冷媒技術。同時定期召開環保會議，如蒙特婁議定書締約國大會、氣候變化綱要公約締約國大會、臭氧層保護技術國際研討會及國際自然冷媒研討會等，廣泛及深入探討防制破壞臭氧層及造成溫室效應之化學物質、替代策略與技術之研究發展。

2.3 國際環保公約

為維護地球生態環境之保育，在國際環保團體積極推動下，召開許多環保會議並制定許多國際環保公約，從最早之保護瀕臨絕種野生生物之「華盛頓公約」（ Convention of International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora, CITES）、防範海洋污染之「倫敦海拋公約」（The London Dumping Convention）等到保護地球物種之「生物多樣性公約」（ The United Nations Framework Convention on Biological Diversity,CBD）、保護臭氧層之「維也納保護臭氧層公約」

（Vienna convention for the Protection of the Ozone Layer）與「蒙特婁議定書」（ Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer）、減緩溫室效應之「氣候變化之綱要公約」（The United Nations Framework Convention on Climatic Change）與「京都議定書」（ Kyoto Protocol）等等國際環保公約。本研究係探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢，由於過去使用於冷凍空調相關設備中之冷媒，具有破壞臭氧層及造成溫室效應之潛力，係國際環保公約所管制之物質，因此以下針對對冷媒進行管制之「蒙特婁議定書」與「京都議定書」等具強制力之國際環保公約進行探討。

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2.3.1 蒙特婁議定書

臭氧層 (Ozone Layer)具有吸收太陽光中大部分紫外線之功能，以屏蔽地球表面生物不受紫外線之侵害，然若臭氧層耗竭，將危及人體健康與地球生態。1974 年科學研究報告指出，人為之活動可能導致臭氧層之破壞，為防制臭氧層持續遭受破壞，聯合國環境規劃署（ UNEP）

遂於西元 1981 年成立臭氧層防護工作小組，進行研擬臭氧層保護之措施及方法。並於西元 1985 年召集世界各國於奧地利維也納共同簽署

「維也納保護臭氧層公約」（Vienna convention for the Protection of the Ozone Layer），公約中僅對臭氧層保護作原則性規定，並無制定任何管制工具及制裁手段【 26】，加上科學證據證實臭氧層之破壞日益嚴重，因此，世界各國於 1987 年在加拿大蒙特婁召開會議，簽署具有具體管制對象及措施的「蒙特婁管制破壞臭氧層物質議定書」（ Montreal Portocol on Substances that Deplete the Ozone Layer，簡稱蒙特婁議定書），積極規劃破壞臭氧層物質（ Ozone Depleting Substance, ODS）

之削減及管制時程。蒙特婁議定書所明令列管之物質共包括氟氯碳化合物（ CFCs）、氫氟氯碳化合物（ HCFCs）、海龍（ Halon）、四氯化碳（CCl₄）、三氯乙烷（C₂H₃Cl₃）氫溴氟氯碳化合物（HBFCs）等多種有害物質，其中 CFCs 及 HCFCs 係應用於冷凍空調相關產品中之致冷物質，而蒙特婁議定書預計於西元 1996 年完全削減 CFC 之使用量，西元 2030 年完全削減 HCFC 之使用量。

蒙特婁議定書簽署迄今已有十餘年之久，蒙特婁議定書之締約國亦增至將近兩百多個國家，儼然成為最具影響力之國際性環保公約，因此，冷凍空調相關產業更應積極研發上述所列管物質之替代品，以順應此一國際性環保規範。

2.3.2 京都議定書

自工業革命以來，人類為追求經濟之發展，導致地球生態之失衡，

為防制溫室氣體導致溫室效應所造成氣候之變遷，西元 1992 年來自聯合國（ United Nations）一百五十四個會員國，於美國紐約共同簽署「聯合國氣候變化綱要公約」（The United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC），目的係「將大氣中溫室氣體之濃度穩定

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在防止氣候系統受到危險之人為干擾的水平上。此一水平應當在足以使生態系統能夠自然地適應氣候變化，確保糧食生產避免受到威脅，並使經濟發展能夠可持續地進行之時間範圍內實現。」然自 1994 年 UNFCCC 生效後，各國針對二氧化碳減量問題，卻遲遲未採取實質之行動， 1996 年「政府間氣候變化小組」（ Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）發表第二次評估報告中指出，二十一世紀全球暖化呈現明顯之趨勢，且可辨認出人為溫室氣體（ Anthropogenic Greenhouse Gases）排放對全球氣候之影響，倘若不及時採取任何防治措施，將致使全球氣候系統產生變遷，導致暴雨或乾旱、海平面水位上升造成低窪地區海水倒灌及海流改變造成漁場轉移等衝擊。因此，世界各國遂於 1997 年 12 月在日本京都召開第三次締約國大會，訂定具法律約束力之「京都議定書」（ Kyoto Protocol），議定書中具體規範二氧化碳（ CO₂）、甲烷（ CH₄）、氧化亞氮（ N₂O）、全氟碳化合物（ PFCS）、氟碳化合物（ HFCS）及六氟化硫（ SF6）等六種溫室氣體總排放量之管制及減量目標。

雖然目前認可京都議定書之國家總數未達 55 國之認可標準，因此，京都議定書仍尚未生效，然身為地球村之成員，皆應善盡保護地球之責任，再者，國際日益重視環境保護之議題，綠色貿易蔚為潮流，不遵行國際環保公約之國家，亦將遭受貿易制裁與國際間之輿論指責，企業亦將因此喪失國際競爭力，因此，今後國內外冷凍空調相關產業更應積極加速新替代冷媒之開發，不單僅係因應國際環保公約，更應為地球環境保護善盡乙份社會責任，進而永續經營。

2.4 理想之冷媒條件

由於冷媒遭受國際環保公約所管制，對於冷凍空調相關產業造成嚴重衝擊，國內外冷凍空調相關單位無不對此一議題，進行深入探討冷媒替代策略與技術之研究發展。

理想之冷媒須具備無毒、不具爆炸性與燃燒性、對金屬及非金屬無腐蝕作用、洩漏時易於察覺、化學性安定、對潤滑油無破壞性、具較高之蒸發潛熱及對環境無污染性等種種特性【40】。

(21)

1997 年臭氧層保護技術國際研討會中強調替代冷媒選擇時須特別考量替代冷媒效率、替代冷媒洩漏機率、替代冷媒是否通過美國 EPA 之 SNAP Program、替代冷媒是否符合工業標準(毒性與燃燒性)、替代冷媒是否為原設備廠商所准許使用、替代冷媒之反應性 (安定性 )、替代冷媒與潤滑油、金屬、墊片、止洩材料與軟管相容性等重點【 10】。

美國環保署亦提出替代冷媒需考量之重點為物理及化學性質、臭氧層破壞潛力（ Ozone Depletion Potential, ODP）、全球暖化潛力（ Global Warming Potential, GWP）、毒性、可燃性與族群暴露風險值等【 27】。

替代冷媒除須符合生態保護之要求外，其物理及化學性質亦須符合現今技術與市場之條件並掌握法規之發展動態【 12】。1998 年胡耀祖亦針對中華民國 CFC 與 HCFC 冷媒替代發展現況中指出能源效率、環境影響與冷媒價格將是新冷媒發展成功與否的三大關鍵因素【7】。日本通產省於 1994 年至 2002 年期間，對於開發新替代物質 (冷媒、發泡劑、

清洗劑 )之獎勵計畫中亦指出能源效率、地球環境保護、實用可行性、安定性與物質特性皆應列為考慮之重點【 4】。

2.5 冷凍空調產業

本研究範圍以冷凍空調產業為主，茲將冷凍空調產業作一簡介，並針對其市場概況作一分析。

2.5.1 冷凍空調產業簡介

現今經濟之繁榮與進步，冷凍空調與所屬之相關設備實扮演一重要角色，同時冷凍空調系統產品亦成為日常生活中不可或缺之必備用品及設備，從食物之保存、居住環境空氣品質與舒適度到設備技術之製造過程等等皆需依賴冷凍空調系統設備達到良好之環境控制，冷凍空調系統於產業應用上，除了冷凍專業廠外，大都為輔助設施，然而於製程環境之控制中，倘若缺乏冷凍空調設備，將影響其製程之作動與品質等，可見冷凍空調系統與人類及產業應用上具有不可或缺之重要性。冷凍空調系統可分為民生用途、商業用途及工業用途等不同用途【 1】，分述如下。

一、民生用途

(22)

位於亞熱帶、熱帶甚至部分之寒帶地區之國家對於冷凍和空調設備的需求相當殷切，包含冷氣機、電冰箱與除濕機等家電產品，由於夏季氣候潮濕炎熱，冷氣機儼然成為家庭必備之日常設備，電冰箱除了可延長食物之貯存期限，遏止或延遲微生物於食物中滋長，亦可延長及避免食物產生物理與化學變化進而造成腐壞。

二、商業用途

舉凡辦公室、飯店旅館、娛樂場所、便利商店、量販店及其他相關販售店等，空調幾乎成了必要之配備，由於空調容量較大，

一般使用箱型冷氣機或是中央空調系統。利用大型冰水主機供應冰水至需要空調之區域，再透過空調箱調節溫度或溼度，以維持環境之舒適度。至於冷凍設備在飯店、餐飲供應業和便利商店等，

皆設置大型之冷凍冷藏設備，儲藏大量不同之食物，以因應顧客之需求。冷凍冷藏運輸車如卡車、拖車、鐵路機動車、輪船、貨櫃、公車和火車之空調系統也大量因應生產使用。

另外，冷凍空調設備於醫療用途中之醫藥供應、血和紗布織物之製造、儲存及分發上亦格外重要。由於醫療場所之病患可能具有呼吸性之傳染病，為避免醫護人員及病患間相互感染，空調系統設備亦顯得分外重要，另外，開刀房之節淨室、隔離病房或是病例實驗室，更需依賴冷凍空調系統之設備，維持與控制空氣之清靜度。

三、工業用途

冷凍空調系統對於工業上之用途亦相當廣泛與重要，其中亦包含許多關鍵製程，例如煉鋼、製鞋、印刷、紡織品、攝影材料、電子產品及零件、電腦操作、生物技術、實驗室及電信通信機房等，皆需依賴空調系統維持控制製程或系統控制環境之溫度、濕度及清淨度等。

表2.1係冷凍空調設備型式及其運用範圍。由表中可知冷凍空調設備具多種型式，其運用範圍從民生必備家電產品、商用中央空調、重工業、輕工業設備、系統控制式至物流業及專業之冷藏系統設備等，

(23)

相當廣泛。

表2.1 冷凍空調設備型式及其運用範圍表

冷凍空調設備型式 運用範圍

家用及輕便的商用空調設備

中央空調設備、商用空調系統、室內冷氣機、分離式冷氣機、航空站用冷氣機、直膨商用空調機、箱型冷氣機

舒適型商用（小型）空調設備

往複式、離心式和螺旋式冰水機工業製程用冷藏冷凍

設備

化學、製藥和石化工業、油脂和氣體工業、冶金、土木工程、運動和休閒設施、食品加工等業別使用之冷藏冷凍設備

工業製程用空調設備在高溫之作業環境中必備之空調系統，例如鑄造廠的起重機控制室或煉鋼廠的電腦控制室所需用之空調設備

冷凍冷藏庫包括公共及私人保存肉類、產品、冷凍食品及其他易腐壞食品之冷凍冷藏庫

休閒娛樂用設備溜冰場

冷凍冷藏運輸車卡車、拖車、鐵路機動車、輪船、貨櫃上之冷凍空調系統，公車和火車之空調系統零售業食品冷凍冷藏

空調設備

在小型超市、傳統店舖、餐廳、旅館和其它食品販賣設施之獨立冷凍設備、超市之大型冷凍冷藏系統

工業用途製冰機小型、中型和大型的製冰機家用與其它冷凍冷藏

空調應用設備

冰箱、冷凍庫、製冷器、自動販賣機、除濕機

資料來源：楊斐喬（ 2003）

由上述內容可知，冷凍空調實為一與人類生活密不可分之產業。冷凍空調之冷凍循環系統如圖 2.2 所示，主要係由壓縮機、冷凝器、

散熱器、膨脹閥、蒸發器、乾燥瓶及連接這些元件的管路所組成。冷凍循環過程係將低溫低壓之液態冷媒流入蒸發器中，吸取大量室內空氣之熱量，蒸發成低溫低壓之氣態冷媒，使室內溫度降低達到冷凍效果。為了促使蒸發後之冷媒能重複被使用，將低溫低壓之氣態冷媒經由壓縮機壓縮成高溫高壓之氣態冷媒，通過冷凝器將其散熱而凝結成為高溫高壓之液態冷媒，再經由乾燥過濾器進入毛細管或膨脹閥降壓和降溫後成為最初使用之低溫低壓液態冷煤，再使其進入蒸發器，形成週而復始之冷凍循環系統【 14】。冷媒於冷凍空調系統設備中扮演

(24)

之功能如同血液對人體之重要性，係冷凍循環過程中不可或缺之重要元素，其它元件大體上而言係輔助冷媒能於整個循環過程中進行周而復始之運作。

面對冷媒將遭受禁用之時刻，相關研發單位更應加速新替代冷媒之開發，由於冷媒於空調系統中扮演一重要角色，冷凍空調設備之好壞亦取決於冷媒之性能優異與否，因此，未來新替代冷媒除須考量對環境保護外，亦應考量新替代冷媒之性能。

2.5.2 冷凍空調產業市場分析

由於冷凍空調器具產值中以小型空調機之產值佔多數，因此，以下針對小型空調機之市場需求分析推估冷凍空調產業之市場分析。同時針對小型空調機於全球市場之需求作一說明。

根據日本冷凍空調與熱交換新聞（ Japan Air Conditioning, Heating

& Refrigeration News, JARN）指出全球家用空調機與箱型空調機於吸取空間熱量，使室內溫度降低

毛細管 降壓降溫成低溫低壓液

態冷媒

達到冷凍效果

壓縮機 壓縮成高溫高

壓氣態冷媒

散熱

冷凝器 散熱凝結成高溫高壓液

態冷媒 蒸發器

吸熱成低溫低壓氣態冷媒冷

媒

乾燥過慮器

圖 2.2 冷凍循環系統圖

(25)

2000 年之需求量估算結果達 4,187 萬台，較 1999 年上升 8.8%；於 2001 年之需求量估算為 4,362 萬台，較 2000 年上升 4.2%；2002 年之需求量估算為 4,332 萬台，較 2001 年略微下跌 0.7%；預估 2003 及 2004 年全球空調機之需求量可達 4,525 萬台及 4,718 萬台，表 2.2 係日本冷凍空調協會 (JRAIA)對 1999 年至 2004 年全球空調機市場需求量之實際與推估值【 20】。

表 2.2 1999 年至 2004 年全球空調機市場需求量實際與推估值表

單位：千台

年度 區域

1999

（結果）

2000

（結果）

2001

（估計）

2002

（預測）

2003

（預測）

2004

（預測）

全球 38,500 41,874 43,628 43,320 45,251 47,183 日本 7,121 7,791 8,367 7,651 7,512 7,315 亞洲其它地

區 11,873 13,897 15,298 16,534 17,907 19,400 中東 1,804 1,870 1,834 1,869 1,921 1,978 歐洲 2,472 2,709 2,638 2,792 2,950 3,126 北美地區 12,408 12,322 12,272 11,123 11,425 11,626 拉丁美洲 1,665 2,109 1,941 2,005 2,120 2,248

非洲 670 644 684 702 723 742

大洋洲 487 512 599 644 694 746

資料來源：日本 JARN雜誌

圖 2.3 係美國、日本與大陸空調機出貨量趨勢。由圖中可知，近年來全球空調機出貨量增加之主因係美國和中國大陸空調機之市場需求量由於經濟之開放造成巨大增加。2001 年美國空調機出貨量總數達 1,190 萬台，比 2000 年最高峰的 1,320 萬台，下跌 130 萬台。另一特殊現象為中國大陸市場和製造商之飛躍成長，於 1999~2001 年小型空調機之出貨量持續超過日本，並以平均每年 20%之速度成長，已成為全球第二大消費市場。然而，日本市場之規模與需求則趨於穩健，未來預期不可能再有大幅度之成長。至於歐洲市場由於政經保守一直處於穩定成長之狀態。亞洲地區雖然具備相當之市場潛力，然而東南亞國家金融風暴所帶來之經濟危機仍未完全復甦。表 2.3 係 2001 年東亞各國在空調機市場之需求狀況，由表中可明顯看出中國大陸之空調機需求量高於其它亞洲國家，反映出中國大陸係未來全球市場規模需求潛力最大之區域。而地處赤道附近之熱帶地區國家如泰國、馬來西亞、

(26)

菲律賓與印尼等，由於人口眾多對空調之需求理應屬於消費龐大之區域，倘若經濟逐漸復甦，人民生活水準及環境提高時，所帶來之龐大市場商機將係不容忽視。

0 3 6 9 12 15

93 94 95 96 97 98 99 200020012002 年台

大陸日本美國

圖 2.3 美國、日本與大陸空調機出貨量趨勢圖資料來源：日本 JARN 資料

表2.3 2001年東亞國家空調機之需求量表單位：千台

國家 /地區 空調機需求量

中國大陸 10,700

日本 8,400

台灣 780

南韓 1,300

香港 400

泰國 410

馬來西亞 432

新加坡 190

印尼 239

菲律賓 279

資料來源：日本 JARN雜誌

未來景氣倘若能持續穩定及成長，加上中國大陸和歐洲市場的增加，以及亞洲地區的市場復甦，估計今後未來幾年全球空調機之需求量將具有相當可觀之規模。

單位

：百萬

(27)

2.6 研究方法相關文獻探討

本研究之目的係研擬新替代冷媒技術未來發展之評估指標，並進一步探討評估指標對於新替代冷媒技術未來發展之影響程度關係，因此需應用相關之研究方法以達到本研究欲探討之目標。以下將針對有關要素權重求取之方法作一介紹，並針對本研究所採用之層級分析法作一詳細介紹。

2.6.1 要素權重求取之方法

要素權重給予及衡量之方法有許多種類，諸如統計方法之迴歸分析法、相關分析法、資料包絡分析法（ Data Envelopment; DEA）、排序與分類法（ Ranking and Categorization ）、點指派法（ Point Assignment）、單位權重法（Unit Weighting）、評點法（Rating）、無差異權衡取捨法（ Indifference Trade-Off Method）、效用函數法、線性規劃法（ Linear Programming Method）、ELECTRE法、TATIC法、Anchored 評點尺度法（ Anchored Rating Scales Method）、單數對數法（ Log-Odds Method）、 Entopy法、重心法（ Centnalized Weights）、互動式評估法

（ Interactive Weight Approach ）、極值權重法（ Extreme Weight Approach）、隨機權重法（ Random Weight Approach）、LINMAP法、Saaty 法（ AHP法）、最小平方法（ Least Squares Method）、對數最小平方法

（ Logarithmic Least Squares Method）及幾何平均法（ Geometric Mean Method）等【 24】。要素權重求取方法依決策環境之不同而有所差異，由於層級分析法具實用及易於操作等特性，加上決策者易於表達對指標之偏好程度，以及可確認決策者對層級指標之偏好程度是否具有一致性，因此，本研究係採用 Saaty所提出之層級分析法進行要要素權重之求取。

2.6.2 層級分析法

層級分析法（ Analytic Hierarchy Process, AHP）係由Thomas L.

Saaty於 1971 年所發展出來之決策分析法，爾後經與其他學者不斷應用、修正及證明後，使得層級分析法之理論更臻成熟與完備。由於 AHP 法具實用性、理論簡單且易於使用，因此，廣泛被應用於方案評選與

(28)

權重求取之研究上，並發表於各類國際期刊論文中，特別係應用於預測、評估、判斷及規劃等方面均具有相當之成效。

2.6.3 AHP 法之內涵

層級分析法主要係應用於不確定情況及多個評估準則之問題決策上，旨將複雜之問題系統化，將欲評估的問題簡化成具相互影響關係之層級結構（ Hierarchy Structure）【 38】。AHP 法之最大特色係透過對決策問題具有專業知識及豐富經驗之專業人員，將具複雜、多變化及多準則之決策問題予以層級化、系統化與量化，使決策之問題更具體與明朗化，進而降低決策者錯誤決策之風險性。

層級分析法之假設共有九項，茲說明如下【23】：

一、單一系統可被分解成許多種類（ Classes）或成分（Components），

形成有向網路（ Directed Network）之層級架構。

二、層級結構中，每一層級之要素間均假設具有獨立性

（ Independence）。

三、每一層級內之要素，皆可使用上一層級內某些或全部的要素作為基準，進行評比。

四、評比時，可將絕對數值尺度轉換成比例尺度（ Ratio Scale）。

五、成對比較（ Pairwise Comparison）後，可使用正倒值矩陣（Positive Reciprocal Matrix）處理。

六、偏好關係滿足遞移性（ Transitivity），不僅優劣關係滿足遞移性

（即若 A比 B優， B比 C優，則A比C優），強度關係亦同時滿足遞移性（即若 A比 B優二倍，B比C優三倍，則 A比C優六倍）之結果。七、由於偏好關係完全具備遞移性較不容易，因此，容許某程度不具

遞移性之存在，但須測試其一致性（Consistency）之程度。

八、經由加權法則（ Weighting Principle）求取要素之優勢程度。

九、出現於層級結構中之任何要素，不論其優勢程度如何，均與整個評估結構相關，而非檢核層級結構之獨立性。

2.6.4 應用 AHP 法之分析流程

應用層級分析法進行決策問題之評估流程係先進行問題之描述，

(29)

爾後找出相關影響要素並建立層級架構，採用成對比較之方式，運用比例尺度，由專家學者評比各層級要素之相對重要性，依此建立成對比較矩陣，計算出矩陣之特徵值與特徵向量並求取各層級要素之權重，圖2.4係應用 AHP法之分析流程圖，茲將其分為以下五個階段並依序說明如下【 24】。

階段一：界定決策問題之範圍

蒐集相關決策問題之資訊，將決策問題之本質與所處的系統詳加瞭解與分析，找出可能影響決策問題的要素，同時注意影響要素間的相關性與獨立性，並界定決策問題之範圍與相關領域之專家，成立決策群體，專家人數以 5-15人為宜。

階段二：構建評估之層級架構

構建決策問題之層級架構係 AHP法之首要工作，將影響決策問題之要素建構成許多層級，每一層級只影響另一層級並受其影響，層級為系統結構之骨架，用以研究階層中各要素的交互影響，

以及對整個系統的衝擊。層級結構之建立係首先依據決策之問題建立最終目標，爾後將影響系統之要素加以分解成數個群體，每群體再區分成數個次群體，並依據決策問題之複雜性與逐級分析所需，逐級分解建立完整之層級結構。層級結構化時應注意以下五點：

(一 ) 最高層級係代表決策問題之最終目標 (二 ) 重要性相近之要素應盡量放於同一層級

(三 ) 層級內之要素不宜過多，基於人類無法同時對 7 種以上之事物進行比較之假設下，Satty（1980）建議層級內之要素不宜超過 7 個，超過者應再予以分層，以免影響層級之一致性 (四 ) 層級內之各要素應力求具備獨立性，若有相依性存在時，可

先將獨立性與相依性要素分開分析，再將兩者合併分析 (五 ) 最低層級之要素係為可行之方案

圖 2.5 係一具有目標、評估準則及可行方案等層級，係一完整之層級架構，目標係反映出決策問題之評估方向，目標確立後再將其演化為詳細明確的評估準則，換言之，準則係由決策目標

(30)

界定決策問題

決定決策群體

構建層級架構

設計成對比較問卷

專家進行評比

C.R.<0.1 一致性檢定

可行方案之加權平均 Yes

No 請專家重新評比決策

專家群體

可行方案之選擇層級結構之一致性檢定

C.R.H.<0.1 Yes 影響要素分析

No 建立成對比較矩陣

計算特徵值與特徵向量

重新分析影響要素階段一：

界定決策問題之範圍

階段二：構建評層級架構階段三：問卷設計與調查

階段四：層級權重之計算

階段五：進行決策

圖 2.4 AHP 流程圖

(31)

所衍生出來，將決策目標具體化，代表目標達成之具體項目，

用以衡量決策方案之重要指標。

然若基於研究目的之不同，可將完整之層級結構予以修正，建立一僅具部分關係之層級結構，如圖 2.6 所示。由於本研究之目的係應用 AHP 法之決策程序，求取影響決策目標之評估準則的權重，因此本研究係採用圖 2.6 所示之架構構建層級之基礎。

A

A₁

A11 A12

A₂

A21 A22 A23 A24

A₃

A31 A32 A33

C₁ C₂ C₃ 第一層

（最終目標）第二層

（評估準則）第三層

（評估準則）

第四層

（可行方案）

圖 2.5 完整層級架構之示意圖

A

A1

A₁₁ A₁₂

A2

A₂₁ A₂₂ A₂₃ A₂₄

A3

A₃₁ A₃₂ A₃₃ 第一層

（最終目標）第二層

（評估準則）

第三層

（評估準則）

圖 2.6 不完整層級架構之示意圖

(32)

建立層級架構之程序依 Saaty（1980）指出可使用前瞻層級程序（forword process hierarchy）係由上而下之演繹法，及後顧層級程序（ backward process hierarchy）係由下而上之歸納法等兩種方法【38】。本研究係使用前瞻層級程序法建立層級架構之程序。再者，如何研擬各層級之評估準則及可行方案，並建立層級關係，

係 AHP之一重要步驟， MacCrimmon（ 1969）建議採用下列三種建立方法【 36】：

(一 ) 回顧相關文獻：從相關文獻之探討，學習其他學者處理相關問題之方法。

(二 ) 系統分析：建構系統模式，使投入及產出之變數明確，彰顯合適之目標。

(三 ) 實證分析：觀察其他學者如何從相關問題中下決策。

另外，腦力激盪法（ brainstorming method, BS）、明示結構法

（ interpretive structural modeling, ISM）及 Delphi法等皆可建立層級結構。Keeeney and Raiffa（1976）指出集合決策問題相關領域之專家學者，藉腦力激盪會議之召開集思廣義，可全面地分析、評價並萃選出合適之目標、層面、評估準則與可行方案【 35】。因此本研究係以腦力激盪法建立層級結構。

Keerey與 Raiffa（ 1976）建議研擬準則時須符合以下五項原則

【 35】：

(一 ) 完備性（ completely）：能涵蓋決策問題之所有重要特性。 (二 ) 可操作性（ operationally）：有意義且可公開研究。

(三 ) 可分解性（ decomposablely）：從高階層分解至低階層，簡化評估過程。

(四 ) 無重複性（ nonredundantly）：避免同一績效之計算。

(五 ) 最小規模性（ minimal size）：準則不宜過多，以減少評估過程所需耗費之人力、時間與成本。

階段三：問卷設計與調查

構建層級架構後，將某一層級中所有要素，以所屬上一層級

(33)

之要素作為評估之基準下，進行兩兩要素間相對重要性之評估比較，決策者只須專注於兩要素間之關係，可降低評比時之思考負擔。評估上可區分為名目尺度、順序尺度、區間尺度及比例尺度等四類用以衡量之尺度，AHP 評估尺度係採取比例尺度之方式設計，依 Saaty（ 1980）之建議，將 AHP 評估尺度劃分為同等重要、稍重要、頗重要、極重要及絕對重要等五項基本評估尺度；另外四項評估尺度則介於上述五項基本尺度之間，係 1－9 之評估尺度，能提供較佳之有效性，表 2.4 係 AHP 評估尺度之意義與說明。

尺度之選取可依實際情形與研究需求而定，以不超過九個尺度為原則，否則將造成決策者之負擔及錯誤之判斷。因此問卷針對層級要素屬性進行設計，將所屬上一層級要素下之所有要素，以兩兩成對比較之方式，在 1－9尺度下請決策者進行成對要素相對重要程度之評比。

表2.4 AHP評估尺度之意義與說明表 評估

尺度 定義 說明

1 同等重要

（ Equal Importance）

兩評估要素具同等重要性為等強

（Equally）

2 評估尺度 1 與 3 之中間值

（ Intermediate Values）須折衷值時

3 稍重要

（ Weak Importance）

經驗與判斷稍微傾向喜好某一評估要素為稍強（Moderately）

5 頗重要

（ Essential Importance）

經驗與判斷強烈傾向喜好某一評估要素為頗強（Stongly）

7 極重要

（Demonstrated mportance）

實際顯示非常強烈傾向喜好某一評估要素為極強（Very Strong）

9 絕對重要

（Absolute Importance）

有足夠證據肯定絕對傾向喜好某一評估要素為絕強（ Extremely）

資料來源： Thomas L. Saaty(1980)

(34)

階段四：層級權重之計算

先將問卷調查之結果建立成對比較矩陣，利用數值分析法中常用的特徵值（ Eiqenvalue）解法，求出最大特徵值與其對應之特徵向量 (Eigen Vector)，進而求出各層級要素間之相對權重。同時檢定每一成對比較矩陣是否達到一致性（ C.R.<0.1），若有任一個成對比較矩陣未達到一致性，表示專家進行評比之過程出現判斷混淆之現象，因此須請專家重新進行評比，直到達到一致性，否則此專家評比之結果將不被採用。除了檢測每一專家評比後，所建立之所有成對比較矩陣是否達到一致性外，亦須檢測每一專家對於整個層級結構之評比是否達到一致性（C.R.H.<0.1），若未達到整個層級結構之一致性，表示層級要素間之關連性出現問題，因此須重新分析整個層級要素間之關連。

當每一位專家進行評比後，其一致性皆達到 C.R.<0.1 且 C.R.H.<0.1，方可接受該專家所評比之結果。

若決策問題由決策群體進行，則須將所有專家進行各層級要素評比之結果進行整合，整合決策群體之意見係另一重要之課題。

Buckely（ 1985）指出專家意見之整合，可分為事前整合（ Pool First）及事後整合（ Pool Last）等二大方式【 32】。前者係將各個專家學者對於層級要素兩兩評比之結果加以整合，再求取各個層級要素之權重；後者係將各個專家學者對於層級要素兩兩評比後，求取各個層級要素之權重後，再將所求取之權重予以整合。另外，研究指出事前整合之方法以幾何平均法（Geometric Mean Method ）及多數決法為佳，而事後整合之方法則以算術平均法

（ Arithmetic Mean Method）被廣泛應用。

階段五：進行決策

依據層級分析法所得到之結果，可得層級架構中最後一層要素即可行方案達到最終目標之優勢權重，得到各可行方案之權重優劣順序，權重愈大之方案表該方案愈能達到最終之目標，因此決策者可依分析之結果進行可行方案之選擇。

(35)

2.7 小結

由於國際綠色環保意識與要求為當代之潮流，任一產業皆不能忽視此一議題，特別是遭受國際環保公約禁用之冷媒，對冷凍空調產業所帶來之衝擊，加上未來冷凍空調產業將興起龐大之市場商機，為搭上正快速成長之市場需求，冷凍空調相關產業加速開發具環保創新型且符合市場、技術需求等具競爭力之新替代冷媒，係產業界當前刻不容緩之議題。

由於 AHP 法具實用性、理論簡單且易於使用，加上能有效及系統地整合各專家領域之意見，將決策之問題更具體與明朗化，因此本研究運用層級分析法探討新替代冷媒技術之未來發展趨勢。

(36)

第三章研究設計與實施

本章節係介紹本研究之設計與實施內容，經由研究背景、研究動機、研究目的、研究限制以及相關文獻探討後，建構出本研究之實證研究架構及所運用之方法，界定研究之對象，並詳細說明各個研究方法之內涵，最後將本研究之問卷設計與實施作一說明。研究設計與實施過程詳如下述。

3.1 實證研究架構

本研究之目的係研擬影響新替代冷媒技術發展之因素指標，進而構建乙套預測新替代冷媒技術發展之層級架構，然在整個層級架構之擬定上，並無相關或類似之研究，因此本研究透過相關專業文獻之探討，同時在客觀環境的限制下與少數國內外相關專家學者進行訪談，針對決策問題之特性加以分析，界定本研究決策問題之範圍，並決定本研究之決策專家群體，利用腦力激盪法（ Brainstorming, BS）研擬本研究預測新替代冷媒技術發展之評估層面及指標，並發展第一階段專家問卷，調查各專家對於評估指標之白化值，回收問卷後以灰色統計法選取對本研究決策問題具有價值之指標，提供本研究作腦力激盪會議後指標評估之擬定參考，並再次與專家們研討初步擬定新替代冷媒技術發展指標之層級架構。

然層級架構必須滿足 AHP方法的基本假設：於層級架構中，每一層級要素均假設具獨立性（ Independence），且層級與要素之關係為每一層級只影響另一層級，同時僅受另一層級之影響【 23】。換言之，層級之要素除與所屬上一層級要有相關外，與其它所有要素間均不具有相關性。因此，本研究遂發展第二階段專家問卷，調查各專家對於所有層級內要素之評值，回收問卷後進行層級架構之相關性檢定，以檢測整個層級架構之適宜性，確立本研究之層級架構。

最後，依本研究所建立之層級架構進行層級分析，發展第三階段專家問卷之成對比較問卷，並發放至決策專家群體進行評比，決定出各指標之權重。最後進行描述性統計分析，探討各個專家群體對指標

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之偏好結構與共識程度。圖3.1係本研究之實證架構。

3.2 研究對象

本研究係以日本及台灣地區之冷凍空調協會、冷凍空調相關產業、學術研究單位及環保相關單位等之專家學者為主要之訪談與調查對象，從中選取十五位具專業領域知識及豐家經驗，同時能全程參與本研究進行之專家學者，作為本研究之決策群體，其中台灣地區之專家數計有環保相關單位 2 位、學術研究單位 3 位、冷凍空調協會 2 位及冷凍空調產業 2 位，共計 9 位，日本地區之專家數計有環保相關單位 2 位、學術研究單位 2 位、冷凍空調協會 1 位及冷凍空調產業 1 位，

圖 3.1 實證研究架構圖界定決策問題、範圍與決

策群體

初步建構層級架構

評估指標權重之衡量

專家偏好結構與差異分析檢測層級架構之適宜性研擬層級架構之層面與指

標

評估指標之篩選

腦力激盪法

灰色統計法

相關性檢定

層級分析法描述性統

計分析第一階段

專家問卷調查

第二階段專家問卷

調查

第三階段專家問卷

調查

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共計為 6 位。表 3.1 係本研究之決策群體結構表。

表 3.1 本研究之決策群體結構表

專家別 台灣 日本 專家數

環保相關單位 2 2 4

學術研究單位 3 2 5

冷凍空調產業 2 1 3

冷凍空調協會 2 1 3

全部專家數 9 6 15

3.3 研擬層級架構之層面與指標 -腦力激盪法

腦力激盪法係由英文 Brainstorming 翻譯而來，而 Brainstorming 原意為醫學用詞，係指「精神病患者腦病發作，突然精神錯亂之狀態」， 1938 年左右 Alex F. Osborn（當時美國 BBDO 廣告代理商之副總裁）提出腦力激盪法（ Brainstorming, BS）產生廣告提案之創意（ idea），

其所指腦力激盪法意為「用頭腦（brain）猛烈攻擊（ storm）議題」，

爾後演變為一種會議之型式，係透過團體成員針對某項議題，激發腦力各出奇想產生相互激盪之效果，進而提供良好意見或創意之會議型式【 6】。

腦力激盪法之進行，與會之成員皆須遵守下列四大原則【 17】：一、不論創意或意見之好壞，絕不批評。若提出意見遭批評，將會阻

礙與會成員之思路。

二、與會成員隨意聯想、自由奔放。不論是否具備一定之可行性，將腦中所有閃過之點子呈現出，較易有創意之構想產生。

三、創意或意見愈多愈好。

四、鼓勵搭便車之發展。換言之，將別人提出之創意或意見加以改進、結合成更好之創意或意見。

腦力激盪會議之與會人員包含主席和紀錄，以十至十五人為適當之成員數，舉行腦力激盪法的步驟如下【 2】：

一、先決定討論之議題。

題目：新替代冷媒技術之未來發展趨勢研究

中 華 大 學 碩 士 論 文