圖書館節能技術手冊(定稿)

Transcription

1 圖 書 館 節 能 技 術 手 冊 經 濟 部 能 源 局 指 導 財 團 法 人 台 灣 綠 色 生 產 力 基 金 會 編 印 中 華 民 國 一 百 零 一 年 十 二 月

2 目 錄 壹 前 言 貳 能 源 現 況 分 析 圖 書 館 規 模 與 用 電 現 況 公 立 圖 書 館 規 模 統 計 公 立 圖 書 館 用 電 量 統 計 圖 書 館 功 能 概 述 圖 書 館 耗 能 指 標 圖 書 館 電 能 使 用 分 佈 参 圖 書 館 節 能 措 施 空 調 系 統 空 調 系 統 原 理 中 央 空 調 系 統 介 紹 空 調 系 統 管 理 與 節 能 技 術 照 明 系 統 基 本 光 學 照 明 光 源 產 品 介 紹 照 明 的 管 理 方 法 電 力 系 統 契 約 用 電 的 組 成 契 約 容 量 訂 定 與 抑 低 尖 峰 需 量 契 約 容 量 合 理 化 需 量 控 制 供 電 電 壓 調 整

3 3-3-6 功 因 調 整 改 善 建 築 外 殼 建 築 外 殼 節 能 概 念 與 設 計 重 點 建 築 外 殼 節 能 設 計 方 法 建 築 物 之 外 殼 構 造 及 材 料 外 牆 鋁 金 屬 帷 幕 牆 設 計 氣 密 性 通 風 設 計 自 然 通 風 之 建 築 剖 面 與 平 面 設 計 節 能 綠 建 築 案 例 : 北 投 圖 書 館 太 陽 能 光 電 太 陽 能 光 電 建 築 發 展 背 景 太 陽 能 光 電 建 築 技 術 一 體 化 探 討 圖 書 館 太 陽 能 光 伏 建 築 一 體 化 探 討 建 築 物 能 源 管 理 系 統 BEMS 能 源 管 理 系 統 能 源 管 理 之 效 益 肆 案 例 節 能 分 析 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 介 紹 伍 結 論 陸 編 後 語 柒 參 考 文 獻

4 壹 前 言 各 國 政 府 於 1992 年 巴 西 召 開 的 地 球 高 峰 會 議 為 全 球 永 續 發 展 運 動 揭 開 序 幕, 人 們 開 始 體 認 在 自 然 資 源 日 漸 短 缺 的 全 球 化 危 機 中, 自 然 資 源 永 續 發 展 與 經 濟 開 發 行 為 必 須 同 時 兼 顧 的 重 要 性 自 此, 世 界 各 國 陸 續 投 入 永 續 發 展 的 工 作 行 列 台 灣 地 區 每 年 消 耗 之 能 源, 依 賴 進 口 程 度 高 達 99.7% 在 國 內, 因 為 環 保 意 識 抬 頭 和 民 眾 抗 爭, 各 項 能 源 開 發 與 電 力 建 設 都 面 臨 極 大 困 難 節 約 能 源 已 經 是 人 人 都 無 法 避 免 的 責 任 然 而, 節 約 能 源 不 是 強 制 減 少 使 用 能 源, 而 降 低 生 活 品 質 ; 正 確 的 節 約 能 源 觀 念, 應 該 是 有 效 率 的 使 用 能 源, 也 就 是 該 用 則 用 能 省 則 省 有 鑑 於 近 年 來 能 源 成 本 的 提 高, 以 及 政 府 所 提 倡 的 節 能 減 碳 政 策, 因 此 進 行 相 關 節 能 規 劃 是 刻 不 容 緩 的 事 情 圖 書 館 為 一 使 用 相 當 頻 繁 之 公 共 場 所, 根 據 資 料 統 計,99 年 全 國 公 立 圖 書 館 用 電 度 數 高 達 3,982 萬 度 / 年, 若 能 進 行 各 項 系 統 之 評 估 及 改 善, 則 可 以 減 少 能 源 費 用 之 支 出, 得 到 既 節 能 又 省 錢 之 利 益 本 手 冊 由 國 立 台 北 科 技 大 學 能 源 與 冷 凍 空 調 系 李 文 興 教 授 執 筆 及 蒐 集 實 際 有 關 的 電 力 照 明 及 空 調 等 多 方 面 的 技 術 資 料, 並 配 合 財 團 法 人 台 灣 綠 色 生 產 力 基 金 會 所 提 供 之 全 國 公 立 圖 書 館 之 資 料 及 歷 年 的 省 能 技 術 服 務 資 料, 分 析 各 類 圖 書 館 用 電 量 及 用 電 特 性, 以 常 見 的 節 約 能 源 技 術 與 措 施, 並 模 擬 圖 書 館 用 電 可 能 的 疑 問, 深 入 淺 出 介 紹 電 力 照 明 空 調 及 監 控 系 統 節 約 能 源 的 措 施, 提 供 各 圖 書 館 做 為 推 動 節 約 能 源 之 參 考 1

5 貳 圖 書 館 能 源 現 況 分 析 為 瞭 解 全 國 公 立 圖 書 館 能 源 使 用 情 形, 本 手 冊 以 100 年 度 全 國 公 立 圖 書 館 用 電 資 料 統 計, 介 紹 目 前 圖 書 館 規 模 與 用 電 資 料 現 況, 並 且 建 立 圖 書 館 之 耗 能 資 料 庫, 以 每 單 位 樓 板 面 積 計 算 耗 能 量, 統 計 圖 書 館 之 耗 能 總 量 及 特 性, 作 為 未 來 節 能 改 善 之 參 考 依 據 2-1 圖 書 館 規 模 與 用 電 現 況 依 據 100 年 統 計 資 料, 全 國 供 民 眾 使 用 之 公 立 圖 書 館 總 數 共 計 172 家 ( 學 校 除 外 ) 以 下 介 紹 目 前 圖 書 館 規 模 與 用 電 現 況 : 公 立 圖 書 館 規 模 統 計 全 國 公 立 圖 書 館 家 數 統 計 如 表 2-1 所 述, 而 圖 書 館 家 數 比 例 圖 如 圖 2-1, 可 知 以 鄉 立 圖 書 館 占 54% 最 高, 其 次 鎮 立 圖 書 館 占 19%, 區 圖 書 館 占 15%, 市 立 圖 書 館 占 11%, 中 央 圖 書 館 占 1% 表 2-1 全 國 公 立 圖 書 館 家 數 統 計 資 料 表 1 級 別 中 央 市 立 區 鎮 立 鄉 立 家 數 ( 家 ) 合 計 ( 家 ) 172 2

6 圖 2-1 全 國 公 立 圖 書 館 家 數 比 例 圖 公 立 圖 書 館 用 電 量 統 計 依 表 2-2,99 年 及 100 年 全 國 公 立 圖 書 館 總 用 電 量 統 計,99 年 總 用 電 度 數 為 3,982 萬 度 / 年,100 年 總 用 電 度 數 為 3,805 萬 度 / 年, 用 電 節 約 4.45% 表 年 全 國 公 立 圖 書 館 用 電 統 計 1 級 別 中 央 市 立 區 鎮 立 鄉 立 合 計 99 年 用 電 度 數 ( 萬 度 / 年 ) 1,295 1, , 年 用 電 度 數 ( 萬 度 / 年 ) 1,187 1, ,805 節 約 率 (%) 年 全 國 公 立 圖 書 館 用 電 度 數 比 例 如 圖 2-2, 可 知 圖 書 館 總 用 電 量 仍 以 市 立 圖 書 館 與 中 央 圖 書 館 各 占 44% 與 32% 為 最 高 3

7 圖 年 全 國 公 立 圖 書 館 用 電 度 數 比 例 圖 年 全 國 圖 書 館 用 電 度 數 比 例 如 圖 2-3, 可 知 圖 書 館 用 電 仍 以 市 立 圖 書 館 與 中 央 圖 書 館 各 占 45% 與 31% 為 最 高 根 據 圖 2-2 及 圖 2-3 可 知 100 年 與 99 年 度 各 類 用 電 量 占 比 變 化 不 大 圖 年 全 國 公 立 圖 書 館 用 電 度 數 比 例 圖 1 4

8 2-2 圖 書 館 概 述 圖 書 館 依 各 種 服 務 功 能 分 類 及 各 重 要 用 電 設 備 如 下 : 1. 閱 覽 自 習 區 包 括 桌 椅 檯 燈 飲 水 機, 自 習 及 閱 讀 書 籍 空 間 2. 影 音 設 備 廳 包 括 電 視 音 響 耳 機 及 各 類 影 音 視 聽 可 供 進 行 視 聽 娛 樂 活 動 3. 自 由 上 網 與 查 詢 資 料 空 間 主 要 為 電 腦 設 備, 提 供 上 網 與 查 詢 館 藏 資 訊 區 4. 書 籍 借 閱 區 包 括 各 類 擺 放 書 籍 書 櫃 與 桌 椅 5. 展 式 大 廳 與 櫃 檯 包 括 借 閱 櫃 檯 擺 放 展 覽 品 及 進 出 口 管 制 處 等 2-3 圖 書 館 耗 能 指 標 國 內 外 分 析 評 估 建 築 耗 能 高 低, 大 都 採 用 單 位 面 積 年 耗 電 量 之 kwh/m 2 -y 值, 其 代 表 各 建 築 物 的 地 區 地 理 氣 候 環 境, 建 築 外 殼 耗 能 耗 能 設 備 系 統 運 轉 效 率 高 低 建 物 面 積 大 小 (m 2 ) 停 車 場 大 小 人 數 及 運 轉 時 間 長 短 ( 時 / 年 ) 等 整 體 性 綜 合 指 標, 各 類 圖 書 館 耗 能 指 標 如 下 : 本 耗 能 指 標 參 考 國 內 外 耗 能 指 標, 依 據 100 年 度 節 約 能 源 網 路 填 報 資 料 庫, 針 對 172 家 圖 書 館 用 電 情 形, 分 析 其 各 分 類 耗 能 指 標, 依 圖 2-4 所 示, 中 央 圖 書 館 耗 能 指 標 kwh/m 2 yr, 市 立 圖 書 館 耗 能 指 標 kWh/m 2 yr 因 其 100 年 用 電 度 數 較 99 年 節 約, 故 其 耗 能 指 標 降 低 而 鄉 區 鎮 圖 書 館 因 設 備 之 利 用 及 使 用 時 間 較 少, 故 耗 能 指 標 較 低 5

9 kwh/m 2 yr 圖 與 100 年 全 國 公 立 圖 書 館 耗 能 指 標 比 較 (kwh/m 2 yr) 圖 書 館 電 能 使 用 分 佈 公 立 圖 書 館 能 源 耗 能 主 要 以 電 能 為 主, 其 電 能 使 用 分 佈 如 圖 2-5 所 示, 一 般 分 為 空 調 照 明 電 梯 插 座 用 電 送 排 風 設 備 及 給 排 水 設 備, 其 中 以 空 調 設 備 占 47% 最 高, 其 次 為 照 明 占 25% 電 能 用 量 平 衡 圖 其 他 28% 照 明 25% 空 調 47% 圖 2-5 圖 書 館 電 能 流 向 圖 6

10 参 圖 書 館 節 能 措 施 為 了 達 到 節 省 能 源 之 目 的, 因 此 必 須 了 解 圖 書 館 之 各 項 系 統, 以 下 將 分 為 空 調 照 明 電 力 建 築 外 殼 太 陽 光 電 發 電 系 統 及 能 源 管 理 系 統 進 行 原 理 與 節 能 措 施 介 紹 3-1 空 調 系 統 由 於 經 濟 的 高 速 成 長 及 國 民 所 得 不 斷 提 高, 空 調 系 統 由 十 幾 二 十 年 前 的 奢 侈 品, 搖 身 一 變 成 為 日 常 生 活 必 需 品 圖 書 館 為 了 在 龐 大 的 空 間 內 提 供 舒 適 的 閱 讀 環 境, 在 空 調 方 面 的 耗 電 量 勢 必 會 非 常 高 因 此, 若 能 在 不 影 響 空 調 品 質 的 情 況 下, 減 少 空 調 耗 電 量, 即 可 達 到 空 調 節 能 的 目 標 空 調 系 統 原 理 冷 氣 機 的 空 調 製 冷 循 環 系 統 主 要 具 有 四 大 元 件, 系 統 基 本 示 意 圖 如 圖 3-1 所 示, 關 於 四 大 元 件 之 說 明 如 下 : 1. 壓 縮 機 (compressor) 壓 縮 機 的 主 要 功 能 係 用 於 壓 縮 冷 媒, 產 生 冷 凍 循 環 必 要 之 高 低 壓 力 將 來 自 蒸 發 器 的 低 壓 低 溫 氣 態 冷 媒 ( 過 熱 狀 態 ), 經 由 壓 縮 後 形 成 高 壓 高 溫 的 過 熱 冷 媒 蒸 氣, 送 至 冷 凝 器 進 行 散 熱, 目 前 窗 型 冷 氣 機 所 使 用 之 壓 縮 機, 大 部 份 為 迴 轉 式 壓 縮 (rotary compressor) 與 渦 輪 式 壓 縮 (turbo compressor) 2. 冷 凝 器 (condenser) 冷 凝 器 的 主 要 功 能 為 散 熱, 利 用 水 或 空 氣 帶 走 冷 凝 器 中 冷 媒 的 熱 量, 使 高 壓 高 溫 之 冷 媒 冷 卻 相 變 化 至 高 壓 常 溫 的 過 冷 卻 液 態 冷 媒 (sub-cooling liquid), 窗 型 冷 氣 機 雖 有 二 重 冷 卻 滴 水 冷 氣 機, 但 主 要 仍 以 氣 冷 式 為 主 3. 毛 細 管 (capillary tube) 經 過 冷 凝 器 冷 卻 後 之 高 壓 常 溫 過 冷 卻 液 體 冷 媒, 藉 由 毛 細 管 產 生 降 7

11 壓 及 限 流 等 功 能, 使 冷 媒 降 壓 成 為 低 壓 低 溫 之 飽 和 液 氣 冷 媒 ( 此 時 冷 媒 主 要 為 二 相 共 存 ) 4. 蒸 發 器 (evaporator) 將 毛 細 管 降 壓 節 流 後 之 低 壓 低 溫 霧 狀 冷 媒 噴 入 蒸 發 器, 利 用 冷 媒 在 蒸 發 器 內 吸 熱 蒸 發, 藉 由 吸 收 大 量 之 蒸 發 潛 熱, 使 循 環 通 過 蒸 發 器 的 空 氣 產 生 冷 卻 及 除 濕 等 空 氣 調 節 功 能 圖 3-1 小 型 冷 氣 機 之 空 調 製 冷 循 環 系 統 中 央 空 調 系 統 介 紹 中 央 空 調 系 統 主 要 由 空 氣 冰 水 及 冷 卻 水 三 大 系 統 所 組 成, 如 圖 3-2 所 示 實 際 運 轉 時 此 三 系 統 隨 著 空 調 負 荷 的 變 化, 配 合 空 氣 流 量 改 變, 冰 水 流 量 控 制 與 冷 媒 流 量 調 整, 達 到 負 荷 平 衡, 熱 負 載 傳 遞 方 向 由 室 內 到 室 外, 如 圖 3-3 所 示 8

12 冷 卻 水 系 統 冷 媒 系 統 冰 水 系 統 空 氣 系 統 圖 3-2 中 央 空 調 系 統 示 意 圖 3 圖 3-3 中 央 空 調 熱 負 載 傳 遞 方 向 及 耗 電 示 意 圖 3 9

13 3-1-3 空 調 系 統 管 理 與 節 能 技 術 1. 主 機 側 圖 書 館 冷 氣 主 機 主 要 可 分 為 下 列 三 種 型 式 箱 型 窗 型 及 分 離 式 中 央 空 調 (1) 箱 型 窗 型 及 分 離 式 冷 氣 主 機 節 能 A. 選 購 高 EER 值 箱 型 冷 氣 機, 政 府 法 規 最 低 標 準 的 EER 值, 如 下 表 3-1 箱 型 冷 氣 機 能 源 效 率 比 值 標 準 對 照 表 依 室 內 大 小 及 隔 熱 效 果 選 擇 適 當 容 量 ( 噸 數 ), 辦 公 室 每 6~7 坪 約 需 1 冷 凍 噸 ( 相 當 3,024 kcal/h 或 12,000 BTU/h), 選 用 的 冷 氣 機 冷 凍 噸 太 大, 壓 縮 機 會 頻 繁 啟 動, 比 較 耗 電, 而 且 減 損 壓 縮 機 壽 命 表 3-1 箱 型 冷 氣 機 能 源 效 率 比 值 標 準 對 照 表 4 kcal/hw B. 窗 型 及 分 離 式 : 選 購 高 EER 值 冷 氣 機,EER 值 愈 高, 則 冷 氣 機 愈 省 電, 一 般 而 言 提 高 0.1 單 位, 就 可 節 約 4% 冷 氣 機 用 電 在 進 行 冷 氣 機 選 購 時 儘 可 能 購 置 具 有 節 能 標 章 冷 氣 機, 節 能 等 級 愈 高 愈 好 表 3-2 為 氣 冷 式 冷 氣 機 節 能 標 章 能 源 效 率 比 值 對 照 表 10

14 表 3-2 氣 冷 式 冷 氣 機 能 源 效 率 比 值 對 照 表 4 窗 型 氣 冷 式 ( 消 耗 電 功 率 3kW 以 下 ) 適 用 舊 版 CNS3615 適 用 新 版 CNS3615 及 CNS14464 機 種 適 用 舊 版 CNS3615 總 冷 氣 能 力 適 用 新 版 CNS3615 及 CNS14464 型 式 能 源 效 率 比 (EER) Kcal/h W (BTU/h W) 能 源 效 率 比 (EER) 實 施 日 期 單 體 式 分 離 式 低 於 2,000kcal/h 2,000kcal/h 以 上 3,550kcal/h 以 下 高 於 3,550kcal/h 3,550kcal/h 以 下 低 於 2.3kW 2.3kW 以 上 4.1kW 以 下 高 於 4.1kW 4.1kW 以 下 一 般 型 式 變 頻 式 (60Hz) 一 般 型 式 變 頻 式 (60Hz) 2.33(9.24) (9.44) 2.77 一 般 型 式 變 頻 式 (60Hz) 2.24(8.89) 2.6 一 般 型 式 2.55(10.12) 2.97 變 頻 式 (60Hz) 2.38(9.44) 2.77 民 國 九 十 一 年 一 月 一 日 高 於 3,550kcal/h 高 於 4.1kW 一 般 型 式 變 頻 式 (60Hz) 2.35(9.32) 2.73 (2) 中 央 空 調 冰 水 主 機 節 能 台 灣 地 屬 於 海 島 型 亞 熱 帶 氣 候 區, 氣 候 熱 且 潮 濕, 以 台 灣 台 北 每 月 暖 房 及 冷 房 度 時 (Cooling Degree Hours) 統 計 圖 為 例, 如 圖 3-4 所 示, 可 看 出 若 建 築 物 無 自 然 通 風 之 設 計 與 應 用, 則 全 年 幾 乎 皆 須 空 調 冷 房 度 時 所 代 表 之 意 義 是 當 某 一 逐 時 外 氣 溫 大 於 26 時, 逐 時 累 加, 因 此 該 月 份 之 冷 房 負 載 需 求 愈 大, 代 表 所 需 空 調 耗 能 愈 高 由 圖 3-4 可 看 出 全 年 空 調 負 荷 尖 離 峰 變 化 極 為 明 顯, 基 本 上 冰 水 主 機 全 年 各 種 部 分 負 載 之 運 轉 時 數 統 計 大 約 如 圖 3-5 所 示, 主 機 100% 全 載 運 轉 時 數 所 佔 比 例 極 小, 大 部 分 時 間 處 於 50 ~70% 之 部 分 負 載 之 運 轉 11

15 圖 3-4 台 北 每 月 暖 房 及 冷 房 度 時 統 計 圖 5 圖 3-5 冰 水 主 機 全 年 各 種 部 分 負 載 之 運 轉 時 數 統 計 5 冰 水 主 機 耗 能 在 中 央 空 調 系 統 之 中 占 有 相 當 大 的 比 例, 除 了 冰 水 主 機 在 100% 全 載 運 轉 時 應 具 有 高 效 率 性 能 外, 更 必 須 確 保 主 機 可 長 期 間 在 50~ 75% 部 分 負 載 率 的 條 件 下 進 行 運 轉, 並 且 皆 能 維 持 在 高 效 率 標 準, 以 獲 得 最 佳 之 節 能 效 果 因 此, 冰 水 主 機 的 節 能 方 式 如 下 : A. 應 採 用 效 率 至 少 高 於 表 3-3 所 示 經 濟 部 能 源 局 公 告 之 高 效 率 主 機, 以 減 少 耗 電 B. 考 慮 選 擇 有 變 頻 控 制 轉 速 功 能 之 離 心 主 機, 而 非 使 用 傳 統 改 變 進 口 導 流 葉 片 角 度 來 配 合 負 載 的 方 式, 或 選 擇 可 長 期 間 在 25~75% 部 分 負 載 率 的 條 件 下 進 行 高 效 率 運 轉 的 空 調 主 機, 以 增 加 部 份 負 載 時 的 效 率 C. 應 同 時 考 慮 其 滿 載 時 之 效 率 和 部 份 負 載 的 運 轉 效 率, 其 滿 載 效 率 COP 12

16 與 部 分 負 載 效 率 IPLV(Integrated Part Load Value, IPLV) 最 低 標 準 值, 請 參 考 表 3-4 表 3-3 空 調 系 統 冰 水 主 機 能 源 效 率 標 準 4 13

17 表 3-4 冰 水 主 機 滿 載 效 率 COP 與 部 分 負 載 效 率 IPLV 最 低 標 準 值 6 D. 利 用 多 台 主 機 搭 配 運 轉, 使 主 機 能 不 需 在 高 負 載 率 下 即 可 有 高 效 能 運 轉, 大 部 份 現 有 系 統 之 冷 卻 水 泵 及 一 次 側 冰 水 泵 為 定 頻, 所 以 主 機 於 部 份 負 載 時, 雖 離 心 式 主 機 效 率 可 維 持 一 定, 但 是 由 於 上 述 二 個 泵 為 定 頻, 所 以 大 部 份 情 形 下 仍 是 以 滿 載 效 率 為 高 E. 適 當 地 調 整 冰 水 主 機 冰 水 之 設 定 溫 度, 每 提 高 1.0 會 提 升 約 3% 之 效 率, 如 圖 3-7 如 圖 3-6 所 示, 當 冰 水 溫 度 下 降, 主 機 性 能 降 低, 冰 水 主 機 的 耗 電 量 增 加, 但 水 泵 的 耗 電 量 減 低, 因 此 存 在 一 最 佳 運 轉 點 但 冰 水 出 水 溫 度 增 加, 空 調 箱 除 濕 能 力 降 低, 所 以 必 須 考 量 環 境 需 求 來 做 決 定 14

18 圖 3-6 氣 冷 式 主 機 效 率 與 冰 水 溫 度 之 關 係 5 水 泵 耗 電 主 機 耗 電 圖 3-7 冰 水 系 統 於 不 同 冰 水 溫 度 下 的 耗 電 狀 況 3 F. 冷 卻 水 或 冰 水 水 質 的 管 理, 避 免 熱 交 換 器 結 垢 影 響 熱 傳 效 率, 定 期 清 洗 熱 交 換 器, 污 垢 會 影 響 主 機 效 率 達 20% 以 上 15

19 2. 冰 水 系 統 圖 3-8 所 示 為 一 次 側 二 次 側 冰 水 控 制 系 統 示 意 圖, 冰 水 側 設 計 一 次 冰 水 泵 負 載 端 ( 冷 卻 盤 管 ) 設 計 二 次 冰 水 泵, 一 次 與 二 次 冰 水 泵 間 以 共 通 管 連 接, 一 次 冰 水 泵 採 定 流 量 設 計 二 次 冰 水 泵 則 採 變 流 量 設 計, 各 冷 卻 盤 管 之 冰 水 管 分 別 設 置 二 通 控 制 閥 ( 比 例 式 控 制 閥 ) 來 控 制 冷 卻 盤 管 之 需 求 冰 水 量 當 負 載 端 負 荷 降 低 時, 控 制 閥 直 接 對 冰 水 節 流, 冷 卻 盤 管 因 冷 氣 負 荷 降 低 而 剩 餘 之 冰 水 量, 可 以 支 援 其 他 冷 卻 盤 管 或 經 由 共 通 管 旁 通 流 回 冰 水 回 水 端, 此 時 區 域 泵 浦 耗 能 隨 冷 氣 負 荷 降 低 而 減 少, 二 次 冰 水 泵 馬 達 之 耗 能 將 隨 冷 氣 負 荷 之 降 低 而 大 幅 減 少 可 用 水 壓 ( 或 溫 度 ) 控 制 二 次 側 之 送 水 量, 如 負 載 低 時 減 少 開 啟 二 次 泵 之 數 量, 節 約 泵 浦 運 轉 之 耗 能 負 載 處 ( 如 風 機 盤 管 ) 以 二 通 閥 控 制 流 量, 不 需 旁 通 管 路, 只 送 所 需 之 冰 水 量 至 盤 管, 二 通 閥 之 開 啟 度 依 盤 管 之 出 水 水 溫 而 定, 當 閥 關 小 時 水 流 阻 力 加 大, 經 控 制 系 統 使 二 次 泵 減 少 送 水 量, 如 此 達 到 最 佳 之 節 能 效 果 圖 3-8 一 次 側 二 次 側 冰 水 管 路 圖 5 理 論 上 離 心 式 泵 浦 傳 遞 一 個 速 度 給 流 體, 而 且 將 速 度 能 轉 換 成 壓 力 能, 因 此 泵 浦 之 變 頻 效 益 可 由 泵 浦 相 似 定 律 而 定, 相 似 定 律 關 係 來 表 示 如 表 3-5 所 示 此 定 律 能 用 下 列 的 規 則 的 方 式 來 描 述 其 相 似 性, 流 量 ( 容 量 ) 的 變 化 16

20 與 旋 轉 速 率 N 成 正 比, 揚 程 的 變 化 與 旋 轉 速 率 的 平 方 成 正 比, 動 力 的 變 化 與 旋 轉 速 率 的 三 次 方 成 正 比, 因 此 當 泵 浦 轉 速 改 變 時, 其 動 力 隨 轉 速 成 三 次 方 變 化, 在 滿 足 設 定 條 件 下, 適 當 的 改 變 泵 浦 轉 速 可 達 到 有 效 的 節 能 效 應 表 3-5 泵 浦 相 似 定 律 7 揚 程 針 對 冰 水 管 路 及 泵 浦 之 間 變 頻 之 關 系, 應 先 了 解 冰 水 系 統 管 路 之 負 載 特 性, 冰 水 循 環 系 統 (chilled water hydronic system) 一 般 係 由 管 路 閥 件 設 備 ( 如 熱 交 換 器 空 調 箱 蒸 發 器 等 ) 所 組 成, 系 統 曲 線 為 設 計 的 管 路 系 統 中, 流 體 在 特 定 流 速 下 所 需 要 的 系 統 壓 力 和 特 性 為 了 產 生 一 個 特 定 流 量, 系 統 壓 力 一 定 要 克 服 管 路 磨 擦 損 失, 包 含 管 內 的 表 面 磨 擦 管 配 件 控 制 閥 流 體 流 動 的 黏 滯 性 一 般 這 條 曲 線 是 拋 物 線 狀, 摩 擦 損 失 與 流 量 的 平 方 成 正 比, 如 圖 3-9 所 示 7 系 統 壓 力 或 摩 擦 損 失 揚 程 設 計 值 操 作 點 流 量 設 計 值 系 統 流 量 圖 3-9 冰 水 循 環 性 能 曲 線 5 17

21 利 用 壓 差 控 制 技 術 調 整 負 載 側 供 水 泵 浦 運 轉 狀 態, 確 實 可 降 低 泵 浦 的 耗 能 若 深 入 探 討 變 速 泵 浦 節 能 的 原 因 可 發 現, 當 負 載 側 調 節 閥 隨 著 室 內 負 載 改 變 開 度 的 同 時, 管 線 內 壓 力 隨 即 產 生 變 化, 倘 若 利 用 管 線 系 統 中 某 管 段 間 的 壓 差 變 化 做 為 泵 浦 轉 速 控 制 參 數, 可 以 反 應 出 系 統 實 際 的 揚 程 需 求, 常 態 之 泵 浦 變 頻 壓 差 設 定 點 如 圖 3-10 所 示 當 室 內 負 載 減 輕 時, 調 節 閥 開 度 轉 小, 使 系 統 曲 線 由 曲 線 A 向 左 偏 移 至 曲 線 B, 如 圖 3-10 所 示 若 泵 浦 仍 保 持 相 同 的 轉 速 RPM A 運 作, 壓 差 感 側 器 測 得 壓 力 上 升, 透 過 控 制 迴 路 主 動 調 降 泵 浦 轉 速 至 RPM B, 使 泵 浦 出 入 口 壓 差 能 回 復 至 設 定 值, 而 流 量 也 由 Q A 調 降 至 Q B, 泵 浦 在 調 降 轉 速 後 依 然 能 夠 提 供 系 統 足 夠 揚 程, 且 在 控 制 流 量 輸 出 同 時, 變 轉 速 運 轉 也 可 維 持 泵 浦 運 轉 效 率 在 較 高 的 狀 態 遠 端 壓 差 控 制 如 圖 3-11(a) 所 示, 利 用 最 遠 端 空 調 箱 壓 差 控 制 泵 浦 轉 速, 就 設 計 上 以 泵 浦 之 提 供 揚 程 能 滿 足 最 遠 端 空 調 箱 之 壓 差, 遠 端 壓 差 控 制 可 取 得 最 佳 之 節 能 效 益 但 在 施 工 及 後 端 維 護 上 最 為 困 難 近 端 壓 差 控 制 如 同 遠 端 壓 控 制, 但 將 壓 差 計 放 置 於 最 近 端 之 空 調 箱 壓 差 端, 如 圖 3-11(b) 所 示 圖 3-11(c) 之 冰 水 進 出 口 壓 差 設 置 為 將 壓 差 計 設 置 於 泵 浦 進 出 口 端, 為 三 種 設 計 中 最 為 耗 能 的, 但 其 優 點 是 設 置 簡 單 且 施 工 及 後 端 維 護 簡 單, 且 裝 置 成 功 率 較 高 圖 3-10 壓 差 控 制 H-Q 曲 線 圖 8 18

22 3. 空 氣 側 系 統 圖 3-11 二 次 側 變 流 量 壓 差 量 測 點 5 19

23 (1) 送 風 機 節 能 技 術 空 氣 側 的 品 質 非 僅 由 空 調 箱 及 送 風 機 就 能 決 定, 其 系 統 設 計 及 控 制 策 略 亦 為 重 要 關 鍵, 以 提 供 均 衡 的 風 量 及 維 持 空 氣 的 衛 生 與 健 康 條 件 空 氣 系 統 之 耗 能 甚 大, 其 裝 置 之 電 力 可 達 空 調 總 裝 置 電 力 之 25%, 但 是, 因 其 運 轉 時 間 長, 故 其 實 際 耗 電 比 裝 置 比 例 大 簡 單 而 言, 可 將 空 氣 系 統 分 成 兩 種 來 討 論, 其 一 為 送 風 機 類 型 如 圖 3-12 圖 3-12 風 機 盤 管 內 主 要 有 一 個 風 機 和 一 個 盤 管 5 如 上 圖 3-12 所 示, 風 機 盤 管 內 主 要 有 一 個 風 機 和 一 個 盤 管, 風 機 為 送 風 之 動 力, 而 盤 管 為 熱 交 換 器 風 機 盤 管 設 置 在 室 內 牆 角 或 置 於 天 花 板 上, 由 主 機 房 冰 水 主 機 所 產 生 之 冰 水 經 送 水 系 統 將 冰 水 送 至 風 機 盤 管, 流 入 盤 管, 風 流 經 盤 管 而 被 冷 卻 產 生 冷 氣 效 果 盤 管 應 設 有 外 氣 口, 另 以 風 管 送 外 氣 至 室 內, 對 風 機 盤 管 而 言, 其 送 風 距 離 短, 外 氣 一 般 而 言 只 有 送 風 量 之 20% 對 風 機 盤 管 而 言, 其 節 約 能 源 之 潛 力 有 兩 方 面 : A. 依 需 要 或 用 溫 度 來 調 節 冰 水 量, 以 節 約 冰 水 泵 之 耗 能 B. 一 般 而 言, 風 機 盤 管 之 風 車 有 三 速 控 制, 可 用 約 50% 75% 及 100% 之 風 量 操 作 以 節 約 能 源, 為 了 節 能, 搭 配 變 頻 馬 達 可 裝 置 無 段 變 速 控 制, 最 佳 為 % 風 量 之 控 制, 如 此 不 但 可 節 約 能 源, 並 可 增 加 空 調 之 溫 度 及 舒 適 度 控 制 效 果 另 一 種 常 用 的 空 調 送 風 系 統 為 空 調 箱 系 統, 簡 單 而 言 冰 水 主 機 所 製 造 的 冰 水 不 直 接 送 到 室 內, 而 是 送 到 每 層 樓 ( 或 兩 層 以 上 共 用 一 個 機 械 房 ) 的 空 調 20

24 箱, 由 空 調 箱 將 空 氣 冷 卻 再 送 回 室 內 這 種 空 調 方 式 的 優 點 為 : A. 空 氣 較 集 中 處 理, 可 獲 得 較 佳 之 空 調 品 質, 如 溫 濕 度 控 制 及 清 淨 度 等 B. 設 備 集 中, 較 易 維 護, 其 缺 點 為 風 管 較 長, 送 風 耗 能 大, 解 決 耗 能 的 方 法 為 使 用 VAV 空 調 系 統, 其 可 節 省 大 量 的 送 風 耗 能 如 前 所 述, 單 以 控 制 冰 水 流 量 無 法 有 效 節 約 能 源, 而 送 風 之 相 當 全 負 載 時 間 幾 乎 是 冰 水 主 機 之 兩 倍, 如 能 將 之 送 風 量 減 少, 與 主 機 容 量 配 合 就 可 減 少 一 半 以 上 之 送 風 耗 能, 即 所 謂 之 可 變 風 量 (Variable Air Volume, VAV) 系 統 VAV 系 統 流 量 的 監 控 如 圖 3-13 所 示 4, 在 系 統 中 用 溫 度 和 壓 力 的 感 測 器 (sensor), 偵 測 風 管 內 溫 度 及 壓 力 的 改 變, 然 後 將 訊 息 傳 給 接 收 控 制 器 (Receiver controller), 以 控 制 風 門 和 風 扇 的 進 氣 量 及 冷 盤 管 的 冷 水 量 來 節 約 能 源 其 詳 細 控 制 程 序 如 下 : A. 冷 房 內 恆 溫 器 感 測 到 室 溫 升 高 時, 驅 使 VAV 終 端 箱 將 風 門 開 啟 的 範 圍 加 大, 以 讓 更 多 的 空 氣 進 入 室 內 B. 由 於 風 門 大 開, 流 出 主 風 管 之 流 量 大, 造 成 風 管 內 空 氣 靜 壓 降 低 接 收 控 制 器 RC2 獲 得 壓 力 訊 息 後 便 控 制 風 扇 的 轉 速, 以 增 加 空 調 箱 空 氣 的 吸 入, 補 充 負 荷 增 加 所 需 要 的 冷 空 氣 C. 在 B 動 作 的 同 時, 接 收 器 RCI 因 感 測 到 風 管 內 溫 度 升 高 所 傳 來 的 訊 息, 一 方 面 打 開 風 門 D4,D5,D6 開 啟 的 程 度, 另 一 方 面 則 參 考 戶 外 的 溫 度, 重 新 調 整 並 由 冰 水 機 供 應 較 多 之 冰 水 量, 以 適 時 降 低 空 氣 溫 度 VAV 終 端 箱 之 設 計 有 許 多 種 類, 以 VAV 的 功 能 而 言, 可 由 圖 3-14 作 簡 略 的 說 明, 圖 3-15 為 另 一 種 設 計, 增 加 一 風 機 以 提 高 室 內 空 氣 之 流 動 量 其 之 設 計 要 點 為 變 化 送 風 量 來 控 制 室 溫, 室 內 溫 度 計 所 量 測 到 的 溫 度 與 設 定 溫 度 作 比 較, 室 溫 較 高 時 將 擋 板 開 度 加 大, 提 高 冷 氣 效 果, 反 之 擋 板 開 度 關 小 由 於 在 此 系 統 中, 分 別 於 室 內 及 風 管 內 設 置 溫 度 感 測 器, 因 此 可 依 據 不 同 空 間 的 冷 房 負 荷 作 調 節 用, 以 達 到 多 區 域 (MuIti-zone) 溫 度 控 制 的 要 求 可 變 流 量 式 的 空 調 系 統 在 元 件 上 多 了 一 些 溫 控 及 控 制 流 量 的 風 門, 構 造 上 顯 21

25 然 比 單 區 域 式 的 複 雜, 所 以 造 價 也 稍 高 但 由 於 它 的 節 能 效 果 與 較 佳 之 空 調 品 質, 因 此 是 一 種 較 前 瞻 性 的 系 統, 在 美 國 已 是 市 場 之 主 流 之 一 圖 3-13 VAV 空 調 系 統 之 控 制 流 程 圖 5 圖 3-14 VAV 終 端 箱 之 設 計 5 22

26 圖 3-15 以 風 機 提 升 室 內 空 氣 流 動 量 之 VAV 終 端 箱 5 (2) 外 氣 冷 房 技 術 外 氣 與 室 內 空 氣 之 熱 值 ( 熱 焓 ) 差 異 很 大, 外 氣 在 32 70% RH 時, 其 之 熱 焓 為 20.6 kcal/kg, 室 內 空 氣 在 26 50% RH 時, 其 之 熱 焓 12.6kcal/kg 尤 其 是 夏 季 之 尖 峰, 室 內 外 空 氣 的 熱 焓 之 差 異 更 大, 引 入 外 氣 會 造 成 很 大 的 負 載, 甚 至 高 達 30% 之 多 為 了 節 約 能 源, 美 國 Ashrae( 冷 凍 空 調 學 會 ) 在 1973 年 訂 定 了 62 號 標 準 4, 隨 後 幾 年 陸 續 修 定 了 62 號 標 準, 如 表 3-6 對 於 有 較 大 空 調 負 荷 之 內 週 區, 或 內 部 空 調 負 荷 大 之 建 築, 在 換 季 甚 至 在 冬 季 時 內 週 區 尚 需 空 調 在 這 種 情 況 下 可 考 慮 用 低 溫 外 氣 以 提 供 空 調, 其 調 節 如 圖 3-16, 節 能 外 氣 及 冰 水 閥 會 因 風 門 開 度 增 加 而 使 冷 卻 效 果 提 升 ; 而 回 風 風 門 之 冷 卻 效 果 則 會 隨 開 度 減 少 而 增 加, 其 可 行 性 分 析 如 下 ( 參 考 濕 空 氣 線 圖, 圖 3-17): A. 室 內 之 空 氣 為 22 60%, 其 之 熱 焓 約 焓 為 48kJ/kg B. 室 外 之 空 氣 為 16 70%, 其 之 熱 焓 約 為 38kJ/kg C. 室 內 外 之 焓 差 約 為 10kJ/kg D m 3 /hr 外 氣 量 可 提 供 之 冷 氣 為 1000 m 3 /hr 1.2kg/ m 3 10kJ/kg=12000 kj/hr= 3.3 kw 由 上 可 見 1000 m 3 /hr(chm) 之 外 氣 可 提 供 之 空 調 約 一 個 冷 凍 噸 (~3.5kW), 故 外 氣 冷 房 在 有 適 當 條 件 下 視 為 可 行, 其 設 計 需 考 慮 兩 點 : 23

27 A. 台 灣 地 區 之 濕 度 高, 不 能 如 國 外 只 用 溫 度 作 為 外 氣 冷 房 之 切 換, 需 同 時 考 慮 溫 濕 度, 計 算 焓 值 與 設 定 值 作 比 較 B. 一 般 之 外 氣 約 佔 總 送 風 量 之 20%, 故 送 風 管 皆 不 大, 若 用 外 氣 冷 房 則 需 將 外 氣 管 加 大, 才 會 有 足 夠 之 外 氣 圖 3-16 外 氣 冷 房 之 節 能 控 制 5 表 3-6 ASHRAE 62 號 標 準 外 氣 換 氣 量 5 場 所 1973(CHM/ 人 ) 1989(CHM/ 人 ) 2002(CHM/ 人 ) 最 小 推 薦 最 低 外 氣 量 最 低 外 氣 量 餐 廳 酒 吧 雞 尾 酒 廊 旅 館 會 議 室 辦 公 室 辦 公 會 議 室 零 售 店 b 27 美 容 院 舞 場 觀 眾 席 戲 院 大 廳 候 車 室 教 室 病 房 住 宅 c 0.6 吸 菸 室

28 圖 3-17 海 平 面 之 濕 空 氣 線 圖 5 (3) 全 熱 交 換 器 節 能 技 術 室 內 與 室 外 之 空 氣 有 很 大 之 熱 焓 差 異, 如 圖 3-18 所 示, 在 同 時 引 入 新 鮮 空 氣 與 排 氣 時, 若 能 使 兩 股 氣 流 進 行 熱 ( 或 焓 ) 交 換, 可 節 約 大 部 份 的 外 氣 負 荷 圖 3-18 為 一 個 熱 回 收 之 設 計 例 子, 用 一 個 全 熱 交 換 器, 使 外 氣 進 入 室 內 前 將 其 溼 氣 與 熱 吸 收, 使 進 入 之 外 氣 降 溫 降 濕 ; 排 氣 亦 先 流 經 全 熱 交 換 器, 把 濕 氣 與 熱 帶 到 室 外 在 70% 之 交 換 效 率 下, 可 將 外 氣 之 焓 值 自 25

29 20.6kcal/kg 降 至 15.3kcal/kg, 節 約 70% 之 外 氣 耗 能, 若 排 出 之 廢 氣 有 影 響 室 內 空 氣 品 質 時, 則 勿 使 用 全 熱 交 換 器, 可 使 用 顯 熱 交 換 器 來 節 約 能 源 圖 3-18 用 一 個 全 熱 交 換 器, 使 外 氣 進 入 室 內 前 降 溫 降 濕 5 所 謂 全 熱 即 是 以 熱 焓 計 算 之 熱 值, 或 為 顯 熱 ( 溫 度 變 化 ) 與 潛 熱 ( 濕 度 變 化 ) 之 總 和 而 全 熱 交 換 器 即 為 焓 之 交 換 器, 除 了 顯 熱 交 換 之 功 能 外, 其 並 有 吸 收 或 吸 附 濕 氣 之 功 能, 會 把 濕 空 氣 中 的 水 蒸 汽 吸 收 反 之, 若 流 經 之 空 氣 為 較 乾 空 氣, 全 熱 交 換 器 內 表 面 之 蒸 汽 壓 比 乾 空 氣 高 時, 則 水 份 會 蒸 發 進 入 較 乾 之 空 氣, 隨 乾 空 氣 流 出 如 圖 3-19 所 示, 全 熱 交 換 器 基 本 上 有 兩 種, 一 為 靜 態 之 交 叉 流 式, 另 一 為 轉 輪 式, 操 作 原 理 及 應 用 可 簡 述 如 下 : A. 靜 態 交 叉 流 式 之 全 熱 交 換 器 內 有 許 多 平 板 之 流 道, 以 隔 板 與 密 封 裝 置 將 兩 股 流 分 開 在 每 個 平 板 之 兩 側, 流 向 為 交 叉 方 向 平 板 多 以 可 滲 透 之 纖 維 製 成, 一 邊 吸 收 之 水 就 可 以 滲 透 到 另 一 邊 讓 另 一 股 流 帶 出 全 熱 交 換 器 這 種 設 備 本 身 不 須 有 動 力, 維 護 簡 單, 為 其 主 要 優 點 B. 轉 輪 式 顧 名 思 義, 需 用 一 個 小 馬 達 造 成 這 種 蜂 巢 輪 之 轉 動, 蜂 巢 內 為 無 數 平 行 之 小 通 道, 形 成 很 大 的 交 換 面 積 轉 輪 上 需 有 裝 置 將 之 分 成 兩 側, 外 氣 流 經 一 側, 其 之 熱 量 與 濕 氣 有 一 部 份 被 吸 收 在 轉 輪 裡, 已 達 飽 和 之 部 份 持 續 的 轉 到 另 一 側, 較 低 溫 及 低 濕 之 排 氣 流 經 另 一 側, 將 熱 量 與 濕 汽 自 轉 輪 帶 走, 達 到 吸 熱 吸 濕 能 力 再 生 之 效 果 26

30 轉 輪 式 之 優 點 為 交 換 效 率 高, 適 用 於 較 大 型 或 外 氣 集 中 處 理 之 系 統 如 用 於 中 央 空 調 之 空 調 箱 全 熱 交 換 器 可 與 小 型 空 調 系 統 配 合 使 用, 圖 3-20 及 圖 3-21 為 其 應 用 安 裝 之 例 子, 可 以 達 到 節 能 又 維 持 高 新 鮮 空 氣 之 目 的 隔 板 新 鮮 外 氣 排 風 至 室 外 內 部 隔 板 室 內 排 氣 送 室 內 外 氣 靜 態 交 叉 流 式 全 熱 交 換 器 轉 動 方 向 輪 轉 式 全 熱 交 換 器 給 氣 防 排 滲 透 裝 置 排 氣 回 風 圖 3-19 兩 種 全 熱 交 換 器, 靜 態 交 叉 流 式 與 轉 輪 式 5 27

31 風 管 風 管 圖 3-20 全 熱 交 換 器 可 與 小 型 空 調 系 統 配 合 使 用 4 圖 3-21 全 熱 交 換 器 安 裝 之 例 子 4 (3)IAQ 與 節 能 的 兼 顧 作 法 A. 增 設 CO 2 濃 度 控 制 器 與 變 頻 預 冷 空 調 箱 及 變 頻 排 氣 風 機 連 鎖 控 制 B. 外 氣 與 排 氣 管 路 增 設 熱 回 收 設 施 ( 當 有 VOCs 或 生 物 性 病 毒 並 交 叉 傳 染 疑 28

32 慮 場 所 可 選 用 熱 管 式 熱 交 換 器 ) C. 沒 有 交 叉 傳 染 疑 慮 場 所 可 選 用 熱 管 式 熱 交 換 器 或 全 熱 式 熱 交 換 器, 達 到 節 能 目 的 4. 冷 卻 水 塔 冷 卻 水 塔 之 動 作 原 理 主 要 是 利 用 水 與 空 氣 進 行 蒸 發 式 冷 卻, 產 生 冷 卻 效 果 降 低 冷 卻 水 的 溫 度 因 此 其 散 熱 之 動 作 與 大 氣 中 水 份 的 含 量 有 關, 濕 球 溫 度 為 空 氣 在 該 溫 度 下 之 絕 熱 飽 合 溫 度, 濕 球 溫 度 物 理 意 義 為 空 氣 在 絕 熱 過 程 中, 空 氣 與 水 進 行 熱 量 與 質 量 上 之 傳 遞 當 空 氣 相 對 濕 度 到 達 100% 狀 態 下 之 溫 度, 因 此 可 視 為 空 氣 藉 由 蒸 發 式 冷 卻 下, 具 有 最 低 能 降 低 冷 卻 水 之 溫 度 的 能 力 因 此 就 水 塔 的 設 計 上, 其 設 計 容 量 是 以 空 氣 中 之 濕 球 溫 度 為 28 時 所 能 產 生 之 冷 卻 噸 數 為 設 計, 但 隨 著 外 氣 之 溫 度 及 相 對 濕 度 隨 時 改 變 之 狀 態 下, 冷 卻 水 塔 之 散 熱 噸 數 亦 隨 濕 球 溫 度 改 變, 當 外 氣 濕 度 溫 度 低 於 設 計 濕 度 溫 度 時, 水 塔 之 散 熱 噸 數 隨 之 增 加, 相 反 的 當 外 氣 濕 球 溫 度 高 於 設 計 之 濕 球 溫 度 時, 水 塔 散 熱 噸 數 隨 之 減 小 (1) 冷 卻 水 塔 風 扇 變 頻 一 般 常 見 之 冷 卻 水 塔 變 頻 主 要 為 利 用 冷 卻 水 塔 進 出 水 溫 差 對 變 頻 器 進 行 控 制, 如 圖 3-22 所 示 主 要 利 用 冷 卻 水 塔 之 進 出 水 溫 度 控 制 冷 卻 水 塔 風 車 轉 速, 其 動 作 原 理 為 由 冷 卻 水 塔 之 進 出 水 溫 度 感 測 器 感 測 進 出 水 之 溫 差 傳 送 至 數 位 控 制 器 (DDC) 並 進 行 演 算, 而 後 藉 由 變 頻 器 (VSD) 變 水 塔 風 車 供 電 之 頻 率 使 水 塔 風 車 改 變 其 轉 速 來 達 到 調 節 風 量 及 減 少 風 車 耗 能 之 效 果 此 類 型 的 水 塔 風 車 變 頻 控 制 僅 考 慮 冷 卻 水 之 進 出 水 溫 度 差, 亦 即 僅 考 慮 主 機 負 載 率 來 控 制 水 塔 風 車 之 轉 速, 但 無 法 有 效 的 反 應 到 外 氣 濕 球 溫 度 對 水 塔 散 熱 容 量 之 變 化 29

33 圖 3-22 典 型 之 水 塔 風 車 變 頻 5 圖 3-23 為 結 合 濕 球 溫 度 之 水 塔 變 頻 技 術, 在 動 作 原 理 上 主 要 考 慮 藉 由 冷 卻 水 塔 出 水 溫 度 及 外 氣 濕 球 溫 度 之 溫 度 差 來 進 行 控 制 冷 卻 水 塔 出 水 溫 度 及 外 氣 濕 球 溫 度 之 溫 度 差 稱 為 接 近 溫 度, 一 般 而 言 建 議 水 塔 之 接 近 溫 度 為 3~5, 藉 由 接 近 溫 度 來 控 制 水 塔 風 車 之 轉 速 可 參 考 圖 3-24 之 控 制 方 式 當 接 近 溫 度 超 過 7 時, 水 塔 以 60Hz 的 全 載 進 行 運 轉, 當 接 近 溫 度 為 3~7 時 可 由 線 性 關 係 決 定 水 塔 風 車 之 轉 速 由 30~60Hz,30Hz 為 考 慮 變 頻 器 最 低 可 運 轉 頻 率, 當 接 近 溫 度 低 於 3 時 一 段 時 間 後 可 考 慮 關 閉 水 塔 風 車, 不 論 採 用 何 種 水 塔 風 車 變 頻 設 計, 當 冰 水 主 機 為 螺 旋 式 主 機 時, 應 避 免 冷 卻 水 出 水 溫 度 低 於 17, 以 免 冰 水 主 機 低 壓 過 低 而 產 生 跳 機 30

34 圖 3-23 利 用 接 近 溫 度 之 水 塔 風 車 變 頻 控 制 5 圖 3-24 接 近 溫 度 於 水 塔 風 車 頻 率 演 算 法 則 5 (2) 冷 卻 水 溫 度 降 低 風 扇 轉 速 增 加, 冷 卻 水 溫 降, 主 機 性 能 增 加, 耗 功 減 少, 但 是 冷 卻 水 塔 風 扇 耗 功 增 加, 因 此 存 在 一 最 佳 運 轉 點, 如 圖

35 圖 3-25 主 機 與 冷 卻 水 系 統 於 不 同 冷 卻 水 溫 度 下 的 耗 電 狀 況 3 32

36 3-2 照 明 系 統 照 明 最 基 本 的 功 能, 是 給 各 種 活 動 正 常 進 行 提 供 最 基 本 的 亮 度, 人 們 需 要 在 一 定 亮 度 下 進 行 各 種 室 內 的 活 動, 因 此 室 內 照 明 最 基 本 的 功 能 是 不 可 忽 視 的 由 於 室 內 不 同 的 活 動 對 其 亮 度 的 要 求 也 是 不 同 的, 因 此, 要 根 據 室 內 活 動 的 具 體 內 容, 來 合 理 的 選 擇 和 設 計 光 源 照 度 和 投 射 的 方 式, 以 發 揮 最 高 的 效 率 基 本 光 學 1. 光 的 定 義 : 光 的 波 長 其 單 位 為 nm(nano meter ), 光 是 電 磁 波 的 一 種, 波 長 的 長 短 就 是 光 的 顏 色 表 現, 如 圖 3-26 圖 3-26 光 譜 圖 9 33

37 2. 光 波 長 : 光 之 波 長 定 義 為 相 鄰 兩 波 間 距 離, 眼 睛 所 可 見 之 波 長 ( 可 見 光 ) 在 380nm ~780nm 之 範 圍 內, 也 就 是 在 光 譜 中 所 見 之 紅 澄 黃 綠 藍 靛 及 紫 的 範 圍 而 當 光 源 所 放 射 的 光 之 中, 其 所 含 的 各 色 比 例 和 自 然 光 越 接 近, 則 我 們 的 眼 睛 便 能 見 到 更 為 真 實 的 色 彩, 如 圖 3-27 圖 3-27 眼 睛 所 可 見 之 波 長 之 範 圍 光 度 (Luminous Intensity): 光 源 明 亮 的 程 度, 簡 寫 I, 單 位 為 燭 光 (Candela 簡 寫 為 cd) 4. 光 束 (Luminous flux): 又 稱 光 通 量, 光 源 在 單 位 時 間 內 所 產 生 光 之 總 能 量, 單 位 為 流 明 (lm) 1 流 明 = 一 燭 光 之 光 源 在 距 光 源 一 呎 於 一 平 方 呎 立 體 弧 度 角 發 出 之 光 通 量 5. 燭 光 (Candela): 定 義 為 一 個 以 540x10 12 Hz 的 頻 率, 以 每 一 個 球 面 度 1/683 瓦 的 輻 射 強 度, 發 射 單 色 輻 射 的 光 源, 在 給 定 方 向 的 發 光 強 度 1 燭 光 =4π 流 明 =12.56lm 6. 照 度 (Illumination): 物 體 被 光 源 照 射 所 呈 現 光 度 程 度, 以 1 平 方 公 尺 ( 面 積 ) 之 總 光 通 量 有 1 流 明, 則 定 義 為 1 勒 克 斯 (Lux)=F( 光 通 量 lm)/a( 平 方 公 尺 ) 照 度 均 勻 度 = 最 低 照 度 / 平 均 照 度 >0.8 較 佳 表 3-7~ 表 3-9 為 國 家 CNS 各 種 場 所 照 度 參 考 標 準 34

38 表 3-7 辦 公 場 所 11 照 度 (Lux) 場 所 1500~750 辦 公 室, 設 計, 製 圖 750~300 辦 公 室, 會 議 室, 電 腦 300~100 廁 所, 走 廊, 樓 梯, 休 息 室, 其 他 場 所 75~30 太 平 梯 表 3-8 工 廠 12 照 度 (Lux) 場 所 3000~1500 組 裝 作 業, 檢 查, 測 試, 分 析, 超 細 微 作 業, 檢 查 1500~750 組 裝 作 業, 檢 查, 測 試, 分 析, 細 微 作 業 750~300 組 裝 作 業, 檢 查, 測 試, 分 析, 普 通 作 業 300~150 包 裝, 倉 庫 表 3-9 學 校 13 照 度 (Lux) 場 所 1500~300 精 密 製 圖, 精 密 實 驗, 圖 書 館 750~200 教 室, 圖 書 閱 覽 室, 教 職 員 休 息 室, 體 育 館 300~75 演 講 大 廳, 禮 堂, 衣 物 間, 走 廊, 樓 梯, 休 息 室 75~30 倉 庫, 安 全 梯 10~2 通 道 ( 夜 間 使 用 ) 7. 光 效 率.. 光 源 發 出 之 光 通 量 lm/ 光 源 耗 費 功 率 W, 單 位 lm/w : 當 光 效 率 越 高, 則 代 表 越 節 能, 效 率 愈 高 所 代 表 之 意 義, 為 所 需 燈 具 盞 數 將 可 減 少, 亦 代 表 整 體 之 燈 具 使 用 效 率 將 可 有 效 提 昇 8. 眩 光 : 光 的 配 置 不 佳, 會 使 眼 睛 無 法 看 清 視 覺 範 圍 內 的 景 物, 其 現 象 有 下 : (1) 直 接 眩 光 : 平 視 眼 睛 水 平 線 夾 角 約 30 內 強 光 點, 眼 睛 感 覺 有 強 烈 的 光 線 射 入 產 生 眩 光 現 象, 解 決 對 策 為 以 燈 具 設 計 解 決 35

39 (2) 反 射 眩 光 : 光 源 經 由 鏡 面 或 光 滑 表 面 反 射 進 入 眼 睛 產 生 眩 光, 如 教 室 黑 板 等, 解 決 對 策 為 以 間 接 照 明 或 有 角 度 之 擺 設 (3) 背 景 眩 光 : 對 比 眩 光, 眼 睛 注 視 物 背 景 有 強 光 應 避 免 9. 光 源 演 色 性 CRI (Color rendering of Light source): 以 一 光 源 照 射 一 色 彩 物 體, 其 色 彩 與 陰 天 晝 光 所 看 見 之 色 彩 相 同 程 度, 稱 為 演 色 性,Ra 值 愈 高 則 其 演 色 越 好, 演 色 性 是 物 體 在 光 源 下 的 感 受 與 在 太 陽 光 下 的 感 受 的 真 實 度 百 分 比 演 色 性 高 的 光 源 對 顏 色 的 表 現 較 逼 真, 眼 睛 所 呈 現 的 物 體 愈 接 近 自 然 原 味, 量 測 標 準 是 以 自 然 光 類 似 的 連 續 平 譜 白 絲 燈 Ra-100 為 100% 真 實 色 彩 10. 色 溫 (Color Temperature): 照 明 學 上 以 光 源 所 發 出 來 的 光 源 顏 色 與 黑 體 在 某 一 絕 對 溫 度 下 幅 射 出 來 的 光 線 顏 色 相 同 時, 便 以 黑 體 當 時 之 溫 度 稱 為 光 源 之 色 溫 度, 以 絕 對 溫 度 K(Kelvin, 或 稱 開 氏 溫 度 ) 為 單 位 光 源 光 色 乃 是 將 一 標 準 黑 體 ( 如 鐵 ) 加 熱, 溫 度 升 高 至 某 ㄧ 程 度 時 顏 色 開 始 由 深 紅 淺 紅 澄 黃 白 藍 白 藍, 逐 漸 改 變, 利 用 這 種 光 色 變 化 的 特 性, 當 某 光 源 的 光 色 與 黑 體 的 光 色 相 同 時, 我 們 將 黑 體 當 時 的 絕 對 溫 度 稱 為 該 光 源 的 色 溫 度, 簡 稱 色 溫, 國 際 照 明 協 會 色 溫 表 如 圖 3-28, 各 色 溫 與 光 色 之 關 係 圖 如 表

40 圖 3-28 國 際 照 明 協 會 色 溫 度 表 9 37

41 表 3-10 色 溫 與 光 色 之 關 係 9 色 溫 光 色 20000~25000K 晴 朗 的 藍 天 光 6000K 晴 朗 白 天 高 原 上 的 日 光 5300K 薄 雲 白 天 來 自 太 陽 的 光 5000~4000K 冷 色 螢 光 燈 4600~4000K 複 金 屬 燈 4100K 滿 月 3750~3450k 水 銀 燈 3000K 鹵 素 燈 3000K~2500K 暖 色 螢 光 燈 2700K 鎢 絲 燈 2250~1950K 高 壓 鈉 燈 2000K 蠟 燭 照 明 光 源 產 品 介 紹 一 般 辦 公 室 與 圖 書 館 的 照 明 設 備 都 以 日 光 燈 具 為 主, 圖 3-29 是 一 個 日 光 燈 具 的 基 本 結 構 圖, 是 由 日 光 燈 管 起 動 器 電 線 安 定 器 開 關 及 電 源 所 構 成 目 前 常 用 的 日 光 燈 管 有 T8 T9 T5 系 列 日 光 燈 及 LED 燈 管 以 下 概 述 各 種 光 設 備 的 原 理 特 性 及 效 率 38

42 圖 3-29 簡 易 的 日 光 燈 組 結 構 圖 日 光 燈 具 啟 動 的 方 式 : 日 光 燈 的 啟 動 方 式 有 預 熱 式 啟 動 型 快 速 啟 動 型 及 瞬 間 啟 動 型 三 類 型 : (1) 預 熱 式 啟 動 型 : 當 啟 動 時 加 熱 燈 絲, 啟 動 後 電 流 中 電 子 撞 擊 電 極 時 能 產 生 足 夠 的 電 子, 通 常 電 源 電 壓 不 足 以 啟 動 放 電 過 程 某 些 日 光 燈 啟 動 時, 需 先 按 下 開 關 一 下 子 ( 加 熱 燈 絲 ), 當 鬆 開 時 放 電 才 會 產 生 如 圖 3-30 當 鬆 開 開 關 時, 回 路 電 流 遽 然 改 變 於 是 安 定 器 感 應 出 高 電 壓 而 引 發 放 電 過 程 有 些 日 光 燈 利 用 簡 單 電 子 開 關 (glow switch), 俗 稱 啟 動 器 ( Starter) 達 到 上 述 手 按 下 後 鬆 開 的 作 用, 如 圖 3-30, 一 個 小 的 霓 虹 燈, 其 中 一 電 極 是 由 雙 金 屬 片 製 成 ( 受 熱 會 彎 曲 ), 兩 電 極 間 原 先 並 不 接 觸, 當 電 源 電 壓 在 電 極 兩 端 時, 產 生 放 電 ( 看 得 見 紅 紅 的 顏 色 ) 而 導 通 電 極 接 觸 後, 反 而 由 於 放 39

43 電 過 程 不 再 發 生 而 逐 漸 降 溫, 使 得 金 屬 片 又 再 度 分 開, 此 時 安 定 器 產 生 的 高 壓, 這 時 電 極 已 經 產 生 足 夠 的 電 子, 而 在 日 光 燈 管 內 放 電 圖 3-30 日 光 燈 運 行 示 意 圖 14 (2) 快 速 啟 動 型 : 當 電 源 導 通 時, 也 同 時 加 熱 燈 絲 ( 燈 絲 一 直 處 於 加 熱 狀 態 ), 當 足 夠 電 子 產 生 時, 便 導 通 電 流 (3) 瞬 間 啟 動 型 : 並 沒 有 燈 絲, 完 全 靠 安 定 器 產 生 的 高 壓 造 成 放 電 ( 加 一 昇 壓 變 壓 裝 置 ), 因 此 能 瞬 間 導 通, 日 光 燈 管 內 需 有 足 夠 電 場 加 速 電 子, 因 此 長 度 越 長 的 燈 管 需 要 越 高 的 電 壓, 通 常 管 內 的 水 銀 還 帶 正 電 2. 光 源 的 種 類 : (1) 日 光 燈 ( 低 壓 水 銀 螢 光 燈 ) : 屬 於 氣 體 放 電 燈, 利 用 原 子 電 子 間 之 碰 撞, 產 生 可 見 光, 亦 可 稱 為 低 壓 水 銀 螢 光 燈, 其 基 本 結 構 可 分 為 電 極 水 銀 ( 汞 ) 螢 光 質 及 玻 璃 管, 如 圖 3-31 電 極 是 日 光 燈 進 行 氣 體 放 電 時 電 子 的 供 應 者, 其 稱 為 電 子 粉, 其 成 份 有 鍶 鋇 等 鹼 土 金 屬 化 合 物, 將 其 塗 抹 予 多 重 之 鎢 絲 上, 電 極 必 須 不 易 蒸 發 但 又 容 40

44 易 發 射 電 子, 水 銀 是 日 光 燈 中 水 銀 原 子 ( 水 銀 蒸 氣 壓 ) 產 生 的 來 源, 傳 統 日 光 燈 因 使 用 的 是 液 滴 狀 的 水 銀 故 形 狀 不 定, 因 此 燈 管 破 裂 時 易 造 成 環 境 汙 染, 其 效 率 與 壽 命 都 較 差, 好 的 光 源 多 以 固 態 汞 取 代 液 滴 狀 的 水 銀, 以 提 高 其 光 穩 定 性 與 壽 命, 如 圖 3-32 燈 管 直 管 管 徑 區 分 :T8 T9 管 徑 大 小 計 算 方 法 :T(n)=(n/8)*25.4mm( 外 徑 ) EX:T9 管 徑 =(9/8)*25.4mm=28.57mm 圖 3-31 日 光 燈 結 構 圖 9 圖 3-32 一 般 型 燈 管 ( 直 管 與 圓 管 ) 15 41

45 (2)T5 型 日 光 燈 : T5(16mm) 燈 管 較 T8(26mm) 直 徑 減 少 40%, 由 於 具 有 光 效 高 演 色 性 好 壽 命 長 配 合 電 子 安 定 器 點 燈 無 頻 閃 等 的 特 點, 如 圖 3-33 目 前 T5 燈 管 採 固 態 汞 合 金, 每 支 僅 約 3 mg 水 銀 劑 量, 約 為 傳 統 燈 管 的 20%, 恒 溫 狀 態 下 是 固 態 的 方 式 存 在, 僅 有 在 燈 管 高 電 壓 激 發 的 狀 態 下 是 呈 氣 態 的 加 上 壽 命 約 為 傳 統 T9 燈 管 的 2.5 倍, 以 比 例 而 言 水 銀 的 量 僅 有 傳 統 燈 管 的 8 %, 成 為 符 合 節 能 與 環 保 的 綠 色 光 源 產 品 T5 燈 管 分 為 高 效 率 型 及 高 輸 出 型 兩 種 其 特 點 如 下 : A. 使 用 高 效 率 三 波 長 螢 光 粉, 演 色 性 佳 B. 超 高 發 光 效 率, 較 低 的 能 源 消 耗 C. 燈 具 厚 度 減 低 到 6 公 分 以 下, 體 積 縮 小 而 減 少 原 材 料 的 使 用 D. 光 源 截 面 積 小, 光 束 投 射 控 制 性 佳, 燈 具 的 器 具 效 率 更 高 E. 光 輸 出 穩 定 圖 3-33 T5 一 般 型 燈 管 15 (3)LED 燈 : 發 光 二 極 體 (Light Emitting Diode, 因 取 第 一 個 字 母 故 簡 稱 LED) 主 要 是 由 P 型 (+) 與 N 型 (-) 半 導 體 接 合 而 成 製 成 的 元 件, 也 是 一 種 微 小 的 固 態 光 42

46 源, 可 將 電 能 轉 換 為 光 與 傳 統 燈 泡 比 較 不 但 體 積 小, 且 壽 命 長 驅 動 電 壓 低 反 應 速 率 快 耐 震 性 特 佳, 顏 色 多 樣 化, 點 燈 速 度 快, 不 會 產 生 影 像 殘 留, 而 且 壽 命 較 燈 泡 長 50~100 倍, 能 配 合 各 種 應 用 設 備 的 輕 薄 短 小 之 需 求, 早 已 成 為 日 常 生 活 中 十 分 普 及 的 產 品 LED 發 光 原 理 是 屬 於 冷 性 發 光, 而 非 藉 由 加 熱 或 放 電 發 光,LED 無 需 暖 燈 時 間, 點 亮 響 應 速 度 比 一 般 燈 泡 快 ( 約 3~400ns),LED 電 光 轉 換 效 率 高, 耗 電 量 小 其 特 點 如 下 : a. 半 導 體 發 光 元 件, 不 發 熱, 壽 命 長 b. 電 光 轉 換 效 率 高, 耗 電 少, 省 能 源 c. 點 燈 關 燈 速 度 快 d. 光 譜 窄, 單 色 性 極 佳, 辨 識 性 高 e. 可 固 態 封 裝, 耐 衝 擊 耐 震 動 F. 輕 薄 短 小 A.LED 日 光 燈 管 : 定 電 流 設 計, 穩 定 長 效, 無 需 啟 動 器, 如 圖 3-34 所 示, 直 接 取 代 傳 統 T5.T8.T9.T10 螢 光 燈 管, 壽 命 長, 可 達 5 萬 小 時 以 上 ; 低 耗 電, 點 亮 時 間 快 無 閃 爍 無 眩 光 不 含 汞 鉛 等 有 害 環 境 物 質, 適 用 於 工 廠 停 車 場 百 貨 公 司 機 關 學 校 及 家 庭 等 室 內 裝 換 圖 3-34 LED 日 光 燈 管 16 B.LED 日 光 燈 裝 配 圖 : 雙 邊 接 線 直 接 接 至 交 流 電 源, 不 需 安 定 器 與 啟 43

47 動 器, 適 合 替 換 傳 統 的 日 光 燈 管 其 步 驟 如 圖 3-35: 圖 3-35 LED 日 光 燈 裝 配 圖 安 定 器 介 紹 : 安 定 器 如 圖 3-36~ 圖 3-38 是 一 種 由 電 機 電 子 零 件 所 構 成 使 用 於 放 電 燈 管 的 點 燈 裝 置 其 主 要 之 功 用 為 提 供 一 高 壓 以 起 動 點 亮 燈 管, 然 後 再 提 供 燈 管 穩 定 的 工 作 電 流 (1) 安 定 器 的 功 能 A. 於 日 光 燈 起 動 之 初, 抑 制 燈 絲 的 預 熱 電 流 於 正 常 的 範 圍 內, 使 燈 絲 可 以 獲 得 適 當 的 加 熱 而 不 致 燒 毀 B. 產 生 衝 擊 高 壓 加 於 日 光 燈 管 兩 端, 促 使 日 光 燈 管 放 電 發 亮 當 燈 絲 預 熱 電 路 開 路 的 一 剎 那, 安 定 器 產 生 500V~800V 的 高 壓, 這 電 壓 雖 然 瞬 間 即 逝, 但 已 足 以 迫 使 管 中 之 電 子 高 速 奔 馳 而 產 生 放 電 現 象 C. 日 光 燈 管 發 亮 後, 尚 有 限 流 作 用, 使 日 光 燈 管 之 電 流 安 定, 以 維 持 燈 管 正 常 發 亮 (2) 安 定 器 構 成 的 元 件 44

48 安 定 器 構 成 之 主 要 兩 種 元 件 即 為 鐵 心 和 線 圈, 鐵 心 之 作 用 為 產 生 磁 場 磁 力 線 流 經 路 徑, 其 使 用 之 鐵 材 為 矽 鋼 片, 而 鐵 心 之 所 以 要 一 片 一 片 相 互 堆 疊 最 主 要 目 的 為 減 少 鐵 損, 另 線 圈 之 作 用 為 提 供 電 流 流 經 之 路 線, 採 用 之 漆 包 線 規 格 和 材 質 是 否 適 合, 是 決 定 安 定 器 使 用 溫 昇 和 壽 命 長 短 的 重 要 原 因 之 一 圖 3-36 日 光 燈 ( 基 本 / 高 功 因 ) 安 定 器 15 45

49 圖 3-37 一 般 日 光 燈 電 子 式 安 定 器 15 圖 3-38 T5 日 光 燈 電 子 式 安 定 器 起 動 器 : 起 動 器 的 功 用 是 讓 日 光 燈 能 自 動 起 動, 其 構 造 如 圖 3-39 所 示, 係 將 小 玻 璃 泡 抽 真 空 後 注 入 少 量 氦 氖 及 氬 等 稀 有 氣 體, 並 裝 上 塗 有 氧 化 鋇 之 雙 金 屬 片 做 成 的 可 動 電 極 及 一 個 固 定 電 極 而 成 當 兩 接 腳 間 被 加 上 足 夠 大 的 電 壓 時, 兩 極 間 產 生 輝 光 放 電 ( 此 時 起 動 器 會 發 出 紫 色 的 火 花 ), 產 生 的 熱 量 使 雙 金 46

50 屬 片 伸 張 而 與 相 距 約 半 毫 米 的 固 定 電 極 接 觸 此 時 輝 光 放 電 因 兩 電 極 之 接 觸 而 消 失, 故 1~ 2 秒 後 可 動 電 極 即 因 溫 度 降 低 而 與 固 定 電 極 分 離 圖 3-39 起 動 器 的 構 造 18 電 子 式 啟 動 器 以 半 導 體 零 件 取 代 雙 金 屬 片, 故 無 火 花 產 生, 使 用 壽 命 較 傳 統 啟 動 器 長 1~2 倍 5. 燈 具 介 紹 : 依 照 明 方 式 的 不 同 可 分 為 : (1) 向 下 直 接 照 明 ( 燈 罩 不 透 明 ) (2) 向 下 半 直 接 照 明 ( 燈 照 半 透 明, 四 周 可 透 較 透 明 的 光 ) (3) 向 上 直 接 照 明 ( 燈 罩 不 透 明 ) (4) 向 上 半 直 接 照 明 ( 燈 罩 半 透 明, 四 方 可 透 弱 光 ) (5) 通 常 向 下 的 燈 光 是 以 照 明 為 主, 向 上 的 燈 光 則 以 氣 氛 陳 列 為 主 6. 燈 管 的 節 能 效 益 比 較 不 同 燈 管 的 發 光 效 率 並 不 相 同, 因 此 選 擇 一 個 發 光 效 率 較 高 的 光 源, 可 以 節 約 照 明 用 圖 書 館 比 較 常 用 的 燈 具 為 T9 T8 T5 及 LED 燈 具, 以 下 就 上 述 燈 管 種 類 進 行 能 源 效 能 比 較 ; 惟 同 一 燈 管 型 式, 其 發 光 效 率 並 不 相 同, 47

51 例 如 同 樣 是 T8 燈 管 其 發 光 效 率 低 的 有 60lm/W, 高 的 可 達 80 lm/w 而 LED 處 於 發 展 中, 其 發 光 效 率 一 直 在 進 步 因 此, 在 進 行 燈 管 能 耗 比 較 時, 必 須 就 當 時 的 技 術 發 展 加 以 更 新 資 料 另 外, 以 下 節 能 率 的 計 算 是 建 立 在 相 同 流 明 下 的 比 較 以 T9 燈 管 替 換 T5 燈 管 節 約 率 31% 最 高, 實 際 應 用 時 必 須 考 量 安 定 器 類 型 及 燈 具 型 式 等 因 素, 如 表 3-11~ 表 3-14 表 3-11 T8 燈 管 與 T9 燈 管 之 效 益 比 較 15 T8 燈 管 T9 燈 管 型 號 FL16CW FL20D/18 全 光 束 Lm 消 耗 功 率 W 16W 18W 發 光 效 率 lm/w 光 源 壽 命 Hr 節 能 率 % 5% 表 3-12 T5 燈 管 與 T9 燈 管 之 效 益 比 較 15 T5 燈 管 T9 燈 管 x2 型 號 FH28W-EX/T FL20D/18 全 光 束 Lm 消 耗 功 率 W 28W 36W 發 光 效 率 lm/w 光 源 壽 命 Hr 節 能 率 % 31% 表 3-13 LED T8 燈 管 與 T9 燈 管 之 效 益 比 較 15 LED T8 燈 管 x3 T9 燈 管 x2 型 號 LT-3246 FL20D/18 全 光 束 Lm 消 耗 功 率 W 30W 36W 發 光 效 率 lm/w 光 源 壽 命 Hr > 節 能 率 % 20% 48

52 表 3-14 T5 燈 管 與 LED T8 燈 管 之 效 益 比 較 T5 燈 管 LED T8 燈 管 x3 型 號 FH28W-EX/T LT-3246 全 光 束 Lm 消 耗 功 率 W 28W 30W 發 光 效 率 lm/w 光 源 壽 命 Hr >30000 節 能 率 % 14% 註 : 上 表 之 效 益 比 較, 是 以 發 光 效 率 在 同 樣 流 明 數 下 進 行 計 算 照 明 的 管 理 方 法 一 般 常 用 的 管 理 方 法 有 19 : 1. 配 合 時 序 控 制 器 (timer), 於 預 定 的 時 間 自 動 地 對 照 明 環 境 作 模 式 切 換, 或 燈 具 的 明 滅 控 制, 不 須 手 動 操 作 控 制, 可 避 免 因 忘 記 關 燈 而 浪 費 電 能, 例 如 樓 梯 間 走 廊 夜 間 景 觀 照 明 之 自 動 點 滅 照 明 燈 具 2. 配 合 晝 光 感 知 器 或 附 亮 度 檢 知 器, 當 屋 外 陽 光 線 充 足 明 亮 時, 可 自 動 地 調 降 可 調 光 型 電 子 安 定 器 的 輸 出, 靠 窗 燈 具 的 亮 度 或 直 接 關 閉 燈 具, 因 此 其 電 路 設 計 需 採 行 靠 窗 方 向 來 配 置, 適 合 於 靠 窗 走 廊 採 光 井 及 夜 間 室 外 景 觀 燈 等 之 自 動 控 制 3. 利 用 熱 感 開 關 裝 置 在 集 合 住 宅 的 樓 梯 間 走 廊 及 公 用 廁 所 等 場 所, 由 熱 感 感 知 器 檢 測 空 間 內 人 體 溫 度, 當 室 內 有 人 時 自 動 開 燈, 沒 人 時 自 動 關 燈, 既 方 便 又 可 避 免 浪 費 能 源, 目 前 該 技 術 已 廣 泛 地 使 用 於 國 內 4. 部 分 較 少 有 人 員 進 出 之 場 所, 燈 具 可 使 用 附 加 感 知 器 之 自 主 控 制 型 燈 具, 可 自 動 主 控 制 燈 具 之 明 滅 或 調 節 亮 度, 例 如 當 感 測 到 有 人 接 近 時, 自 動 點 亮 燈 具, 於 人 員 離 開 後, 經 過 預 設 定 時 間 而 自 動 熄 滅 燈 具, 可 避 免 浪 費 能 源 5. 整 體 群 控 式 照 明 控 制 系 統, 例 如 採 照 明 中 央 監 控 系 統 二 線 式 照 明 控 制 系 統 無 線 電 遙 控 之 照 明 群 集 遠 端 遙 控 開 關 等, 可 機 動 配 合 集 合 住 宅 作 息 變 動 需 求, 來 加 以 監 控 管 理, 而 節 約 照 明 用 電 30 % 以 上 49

53 3-3 電 力 系 統 從 電 力 系 統 來 做 約 束 用 電 量 的 方 法 有 很 多, 一 般 最 常 用 到 的 就 是 訂 定 契 約 容 量 來 約 束 用 電 量, 在 制 定 契 約 容 量 時 應 該 考 慮 到 用 最 高 需 量 來 訂 定, 而 需 量 控 制 的 部 分 它 可 以 隨 時 監 控 用 電 量 也 可 以 監 測 到 設 備 是 否 有 發 生 故 障 或 突 然 增 加 用 電 而 影 響 到 整 個 電 力 系 統 的 供 電 安 全, 所 以 在 必 要 時 就 要 增 加 發 電 設 備 來 應 付 緊 急 用 電 的 需 求 此 外 供 電 與 用 電 量 必 須 保 持 平 衡, 若 供 電 超 量 或 不 足 皆 會 使 電 器 損 壞 或 無 法 使 用, 適 當 的 用 電 也 能 確 保 電 器 的 使 用 壽 命, 除 此 之 外 還 要 利 用 每 個 月 的 繳 費 帳 單 來 檢 討 核 算 契 約 用 量 是 否 合 理 契 約 用 電 的 組 成 要 制 定 契 約 用 電 量 一 定 要 很 清 楚 的 知 道 用 電 情 形, 要 知 道 用 電 尖 峰 用 電 離 峰 分 別 在 哪 個 時 段, 契 約 用 電 的 電 費 計 算 四 個 要 件 為 基 本 電 費 流 動 電 費 超 約 附 加 費 還 有 功 因 調 整 費, 如 表 3-15 表 3-15 電 費 的 基 本 要 件 20 基 本 電 費 契 約 容 量 ( 瓩 ) 每 瓩 單 價 流 動 電 費 尖 峰 度 數 每 瓩 單 價 + 離 峰 度 數 每 瓩 單 價 + 週 六 半 尖 峰 每 瓩 單 價 超 約 附 加 費 在 契 約 容 量 10% 以 下 部 分 按 備 用 電 力 適 用 電 價 2 倍 計 收 基 本 電 費 超 過 契 約 容 量 10% 部 分 按 備 用 電 力 適 用 電 價 3 倍 計 收 基 本 電 費 功 率 因 數 調 整 費 功 率 因 數 80% 以 上, 每 增 加 1%, 電 費 折 扣 0.15% 功 率 因 數 80% 以 下, 每 減 少 1%, 電 費 增 加 0.3% 50

54 3-3-2 契 約 容 量 訂 定 與 抑 低 尖 峰 需 量 1. 契 約 容 量 的 檢 討 與 電 費 支 出 : 契 約 容 量 的 訂 定 是 以 全 年 所 繳 的 基 本 電 費 及 超 約 罰 款 之 總 和 最 低 為 合 理 值, 因 此 在 夏 季 尖 峰 用 電 需 量 超 約 用 電 4 個 月 份 被 罰 一 些 款 ; 但 非 尖 峰 季 節 月 份 尖 峰 需 量 略 低 於 契 約 容 量, 節 省 基 本 電 費 比 較 符 合 經 濟 原 則 理 想 的 契 約 容 量 訂 定 應 參 考 預 估 全 年 用 電, 可 洽 : (1) 財 團 法 人 台 灣 綠 色 生 產 力 基 金 會 ( (2) 台 電 公 司 各 地 區 營 業 處 節 約 能 源 課 ( 股 ) 2. 裝 置 需 量 控 制 器 抑 低 尖 峰 需 量 : 裝 設 尖 峰 需 量 控 制 器, 暫 時 性 或 間 歇 性 卸 下 部 份 負 載, 降 低 尖 峰 需 量, 以 減 少 超 約 用 電 之 罰 款 一 般 而 言, 可 短 暫 停 機 之 負 載 諸 如 多 台 式 冰 水 主 機 箱 型 機 停 車 場 抽 排 風 扇 等 契 約 容 量 合 理 化 要 讓 自 己 的 契 約 容 量 合 理 化 需 要 自 己 檢 討 一 年 的 用 電 量 並 觀 察 其 變 化 量 做 規 劃, 一 年 超 約 了 幾 次 都 要 做 記 錄, 如 果 超 約 次 數 及 超 約 量 過 高 就 必 須 進 一 步 檢 討 契 約 容 量 設 定 值 ; 但 沒 有 超 約 的 話 也 不 表 示 契 約 沒 有 問 題, 因 為 一 年 四 季 的 用 電 量 是 有 變 化 的, 沒 有 超 約 可 能 是 訂 定 的 契 約 容 量 太 高, 所 以 需 要 做 精 算 及 量 測, 才 不 會 訂 錯 契 約 用 電 量 反 而 造 成 金 錢 上 的 負 擔, 此 部 分 目 前 台 電 公 司 都 有 這 個 服 務 有 問 題 的 話, 可 以 把 自 己 一 年 12 個 月 的 用 電 量 給 台 電 公 司 來 幫 你 計 算 出 恰 當 的 契 約 容 量 需 量 控 制 需 量 控 制 主 要 目 的 在 監 控 我 們 的 用 電, 如 果 即 將 超 過 我 們 設 定 的 容 量, 那 它 就 會 發 出 預 警 提 示 來 提 醒 我 們, 接 著 我 們 就 要 依 事 先 設 定 的 程 序 進 行 卸 載 控 制 ( 空 調 動 力 及 照 明 等 ) 51

55 3-3-5 供 電 電 壓 調 整 一 般 供 電 電 壓 以 額 定 電 壓 供 電 產 生 之 效 率 為 最 佳, 但 若 在 緊 急 供 電 或 原 設 計 欲 度 過 多 時, 可 降 壓 運 轉 節 約 能 源, 冷 凍 冷 藏 及 空 調 機 器 的 馬 達 壓 縮 機 容 易 因 電 壓 偏 低, 而 造 成 故 障 與 燒 毀 ; 一 般 電 熱 與 照 明 及 插 座 若 稍 微 降 低 5 至 10 % 的 電 壓 使 用, 效 能 上 會 稍 微 降 低 ( 電 熱 較 不 熱 及 亮 度 稍 低 ), 但 卻 可 以 延 長 設 備 壽 命 並 降 低 電 費 因 此 若 圖 書 館 實 地 量 測 照 明 迴 路, 當 電 壓 較 額 定 電 壓 偏 高 5% 時, 可 選 擇 在 電 壓 偏 高 之 照 明 迴 路 加 裝 電 壓 調 整 器 (Voltage Regulator), 來 調 整 電 壓, 但 不 宜 供 電 給 冷 凍 冷 藏 設 備 及 冷 氣 機 迴 路, 以 免 因 電 壓 降 低 太 多, 反 而 造 成 馬 達 故 障 功 因 調 整 改 善 依 台 灣 電 力 公 司 的 功 率 因 數 管 理 辦 法 規 定 : 裝 置 契 約 容 量 在 20kW 以 上 及 需 量 契 約 容 量 在 30kW 以 上 用 戶, 每 月 用 電 之 平 均 功 率 因 數 不 及 百 分 之 八 十 時, 每 低 百 分 之 一, 該 月 電 費 應 增 加 千 分 之 三 ; 超 過 百 分 之 八 十 時, 每 超 過 百 分 之 一, 該 月 電 費 應 減 少 千 分 之 一 五 因 此 若 加 裝 電 容 器 組 以 手 動 或 自 動 控 制 操 作, 功 率 因 數 調 整 至 100%, 可 享 有 電 費 最 大 功 因 折 扣 一 般 而 言, 功 率 因 數 越 高 而 趨 近 於 1.0(100 %), 電 流 越 小, 壓 降 也 越 小, 而 用 電 設 備 能 運 作 在 額 定 電 壓 範 圍 內, 運 轉 效 率 最 高 功 率 因 數 偏 低 (80 % 以 下 ) 時, 容 易 造 成 導 線 處 於 過 載 及 因 壓 降 太 大, 使 得 馬 達 處 於 低 電 壓 運 轉, 容 易 造 成 馬 達 燒 毀 但 若 因 使 用 電 容 器 改 善 功 因 後, 於 輕 載 時, 卻 未 使 用 自 動 設 備 切 離 電 容 器 組, 將 會 造 成 功 因 超 前, 而 使 得 負 載 端 的 電 壓 偏 高 到 比 電 源 電 壓 更 高, 而 容 易 造 成 電 熱 類 設 備 更 熱 而 燒 毀 而 照 明 類 設 備 也 會 因 電 壓 偏 高, 使 得 燈 具 安 定 器 及 線 路 過 載, 而 引 起 電 線 走 火, 通 常 夜 間 的 工 廠 火 災 大 都 是 因 電 容 器 未 自 動 切 離 造 成, 店 舖 廣 告 招 牌 燈 的 火 災 則 大 都 是 功 率 因 數 偏 低 所 造 成 1. 有 效 的 改 善 功 率 因 數 方 法 : (1) 不 要 使 功 率 因 數 超 前, 此 舉 會 造 成 低 壓 側 電 壓 升 高, 造 成 電 器 較 易 損 壞 52

56 (2) 至 於 電 容 器 最 佳 的 裝 設 位 置 應 在 電 感 性 負 載 設 備 的 控 制 負 載 側, 隨 負 戴 之 使 用 而 投 入 或 切 離 (3) 低 壓 電 容 器 選 用 時, 應 注 意 額 定 電 壓 須 大 於 實 際 使 用 電 壓 (4) 確 認 電 容 器 裝 設 位 置 及 合 理 的 電 容 器 容 量, 以 避 免 投 資 浪 費 2. 電 容 器 裝 置 分 組 及 控 制 方 式 : 任 何 改 善 功 率 因 數 的 裝 置, 都 是 扺 減 無 效 電 力, 但 若 因 使 用 電 容 器 改 善 功 因 後, 於 輕 負 載 時 卻 未 切 離 部 份 電 容 器 組, 使 供 給 電 容 量 超 過 時, 又 會 形 成 部 份 電 容 性 的 無 效 電 流, 引 起 功 因 超 前 之 無 效 電 力 損 失 如 何 才 能 達 到 最 佳 效 益, 當 依 用 電 負 載 之 連 續 性 與 非 連 續 性 程 度 等 不 同 需 求 的 特 性, 將 所 欲 裝 置 的 電 容 器 加 以 周 詳 設 計 分 組, 並 運 用 各 種 有 效 控 制 方 式, 使 能 適 時 適 量 供 給 各 用 電 設 備 所 需 之 無 效 電 力 53

57 3-4 建 築 外 殼 良 好 的 建 築 外 殼 設 計, 可 提 升 室 內 環 境 舒 適 度, 並 降 低 使 用 空 調 的 需 求 ; 適 當 的 利 用 自 然 採 光, 則 可 降 低 人 工 照 明 燈 具 之 使 用 及 減 少 空 調 負 荷, 進 而 達 到 節 能 效 果, 因 此 建 築 外 殼 節 能 為 建 築 節 能 首 要 重 點 建 築 外 殼 節 能 概 念 與 設 計 重 點 建 築 外 殼 節 能 的 設 計 重 點 有 以 下 幾 點, 像 是 學 校 與 辦 公 類 建 築 物 應 盡 量 設 計 成 建 築 高 度 14 米 以 下, 以 便 在 涼 爽 季 節 採 自 然 通 風, 讓 空 調 停 止 運 轉 以 達 到 節 能 效 果, 在 合 理 採 光 條 件 下, 開 窗 率 高 的 設 計 會 使 建 築 內 部 溫 度 更 高, 在 屋 頂 的 部 分 盡 量 減 少 使 用 屋 頂 水 平 天 窗 設 計, 若 有 水 平 天 窗 設 計 其 開 窗 率 應 抑 制 於 10% 以 下, 且 必 須 採 用 低 於 日 射 透 過 率 的 節 能 玻 璃, 若 要 開 起 窗 戶 盡 量 設 置 外 遮 陽 或 陽 台, 在 東 西 日 曬 方 位 應 避 免 設 置 大 型 的 窗 戶 以 減 少 陽 光 過 度 照 入 室 內, 空 調 型 建 築 多 採 用 Low-e 玻 璃, 還 有 做 好 屋 頂 隔 熱 措 施 (U 值 在 1.0W/(m 2.K) 以 下 ), 注 意 到 這 幾 點 便 能 讓 房 屋 達 到 節 能 的 效 果 建 築 外 殼 節 能 設 計 方 法 1. 建 築 物 之 方 位 與 配 置 (1) 建 築 物 應 以 東 西 軸 向 為 主, 並 盡 量 減 少 東 西 曬 面 積 21 (2) 建 築 之 開 口 開 窗 或 長 向 面 應 避 免 面 對 日 射 量 大 之 方 位, 其 不 利 的 方 位 為 東 西 向 東 南 向, 較 有 利 的 方 位 為 北 向 和 東 北 向 西 北 向 (3) 建 築 外 形 長 寬 比 與 建 築 環 境 : 以 相 同 之 面 積 改 變 建 築 高 度 及 外 形 來 說 明 建 築 之 耗 能 A. 長 寬 比 大 之 建 築 物 採 用 空 調 時, 表 面 積 增 多 其 冷 房 空 調 耗 能 大, 採 用 空 調 不 利, 宜 採 用 自 然 通 風 B. 相 同 面 積 之 空 調 辦 公 建 築 層 數 越 高, 其 表 面 積 越 大 時 接 受 日 射 越 多, 耗 能 增 加, 如 圖 3-40 及 表

58 圖 3-40 台 灣 地 區 建 築 物 夏 季 平 均 日 射 量 比 例 圖 22 55

59 相 對 表 面 積 表 3-16 建 築 物 的 比 較 表 22 受 外 界 氣 候 之 通 風 及 採 光 空 調 需 要 度 影 響 度 利 用 之 可 能 較 小 較 少 較 小 需 要 空 調 適 用 建 築 類 型 百 貨 辦 公 醫 院 展 覽 等 建 築 較 大 較 大 較 大 較 不 需 空 調 住 宅 校 舍 2. 建 築 物 之 開 口 部 設 計 (1) 適 當 開 口 率, 降 低 開 窗 面 積, 在 炎 熱 的 夏 天 過 大 的 開 口 面 積 是 造 成 空 調 耗 能 之 主 因, 因 此 開 窗 因 素 在 台 灣 占 了 所 有 耗 能 因 素 的 六 成, 因 此 適 當 的 開 窗 設 計 是 建 築 節 能 的 首 要 計 畫 21 (2) 建 築 物 開 口 主 要 為 了 出 入 採 光 與 通 風, 大 面 積 的 開 窗 有 助 於 自 然 採 光 與 通 風, 但 由 於 窗 玻 璃 的 隔 熱 效 果 較 牆 體 小, 因 此 過 大 的 開 窗 面 積 容 易 讓 室 內 環 境 受 到 室 外 過 冷 或 與 過 熱 環 境 的 變 動, 使 用 空 調 設 備 的 時 間 就 會 加 長, 當 然 就 較 耗 能, 因 此 開 口 部 與 實 牆 部 的 面 積 比 例 ( 開 口 率 ) 必 須 做 最 佳 化 調 整, 辦 公 大 樓 則 以 不 超 過 40% 為 宜, 如 圖 3-41 及 圖 (3) 通 風 為 維 持 室 內 空 氣 新 鮮 度 與 舒 適 度 之 要 件, 通 風 良 好 之 建 築 物 不 僅 能 維 持 室 內 空 氣 新 鮮 度, 亦 能 降 低 使 用 空 調 之 機 率 而 達 到 節 能 效 果 最 好 之 窗 戶 設 計 為 開 口 部 可 全 部 開 啟, 擁 有 最 大 通 風 面 積, 例 如 外 推 窗, 橫 拉 窗 大 約 有 二 分 之 一 的 通 風 面 積, 窗 戶 通 風 面 積 建 議 至 少 為 開 口 部 面 積 之 四 分 之 一 以 上, 但 目 前 許 多 建 築 物 之 窗 戶 設 計 以 美 觀 為 重, 固 定 窗 面 積 太 大 而 導 致 可 通 風 面 積 太 小, 實 為 不 良 之 開 口 部 設 計 21 (4) 溼 熱 氣 候 地 區, 開 口 部 對 建 築 物 熱 負 荷 影 響 很 大, 建 議 如 下 : A. 因 地 制 宜 : 北 向 與 南 向 的 開 口 率 因 地 區 別 而 有 不 同, 日 射 量 強 地 區 應 控 制 開 口 部 大 小, 以 降 低 熱 獲 得 B. 避 免 無 遮 陽 的 開 口 部 : 東 西 向 少 開 口, 若 有 開 口 須 加 外 遮 陽 設 計 C. 依 用 途 決 定 開 口 部 大 小 : 如 空 調 型 建 築 物 須 減 少 開 口 部 以 減 少 熱 獲 得 56

60 D. 避 免 全 面 落 地 玻 璃 的 建 築 外 殼 及 水 平 開 口 的 天 窗 設 計 23 圖 3-41 市 立 圖 書 館 北 投 分 館 ( 採 大 量 玻 璃 提 供 良 好 的 採 光 及 遮 陽 設 計 ) 22 圖 3-42 反 射 板 之 應 用 外 遮 陽 之 運 用 (1) 遮 陽 板 在 輻 射 能 高 之 地 區 對 節 能 相 當 重 要, 而 外 遮 陽 為 最 有 效 之 開 口 部 隔 熱 方 法 之 一, 通 常 可 隔 絕 50% 以 上 之 日 射 熱 量 進 入 室 內 21 (2) 不 同 的 方 位, 所 需 設 置 之 外 遮 陽 形 式 亦 不 同, 一 般 來 說, 水 平 式 適 用 於 南 向 開 窗 ; 水 平 及 垂 直 式 適 用 於 東 南 或 西 南 向, 東 向 或 西 向 則 用 垂 直 式 22 57

61 (3) 外 遮 陽 設 計 在 亞 熱 帶 地 區 是 節 能 最 有 效 的 方 法 之 ㄧ, 影 響 整 體 空 調 耗 能 變 動 約 兩 成 左 右 如 南 向 仰 角 45 度 的 水 平 遮 陽 版 可 遮 去 68% 的 日 射 熱, 而 室 內 遮 陽 百 葉 簾 只 能 遮 掉 17% 的 日 射 熱 25 (4) 遮 陽 依 型 式 分 為 水 平 遮 陽 垂 直 遮 陽 及 格 子 遮 陽 等 A. 水 平 遮 陽 : 可 擋 高 度 角 傾 射 之 輻 射 線, 台 灣 位 於 北 緯 南 向 立 面 最 適 合, 如 圖 3-43 B. 垂 直 遮 陽 : 可 擋 方 位 角 斜 射 之 日 射, 台 灣 東 西 向 射 入 室 內 的 輻 射 角 度 很 低 水 平 遮 陽 較 無 效 果, 如 圖 3-44 C. 格 子 遮 陽 : 兼 具 水 平 及 垂 直 遮 陽 之 優 缺 點, 如 圖 3-45 (5) 導 光 與 遮 陽 並 用 : 利 用 可 改 變 角 度 或 長 度 之 導 光 板 來 採 光 或 遮 陽, 改 善 過 去 傳 統 型 之 遮 陽 板 之 陰 暗 笨 重 感 新 型 遮 陽 板 設 計 採 用 金 屬 材 料, 如 以 金 屬 穿 孔 板 百 葉 板 流 線 型 板 及 半 透 明 板 組 合 設 計 而 成 的 遮 陽 板, 如 圖 3-46 圖 3-43 水 平 遮 陽 23 58

62 圖 3-44 垂 直 遮 陽 23 圖 3-45 格 子 遮 陽 23 59

63 圖 3-46 導 光 與 遮 陽 並 用 23 60

64 圖 3-47 實 景 圖 玻 璃 應 用 (1) 玻 璃 的 節 能 特 性 : 玻 璃 的 隔 熱 能 力 ( 總 熱 傳 係 數 ) 與 遮 陽 能 力 ( 日 射 透 過 率 ηi) A. 台 灣 地 區 室 內 外 溫 差 不 大, 日 射 熱 卻 驚 人 因 此 阻 絕 溫 差 的 熱 傳 透 率 U 值 比 不 上 阻 絕 日 射 透 過 率 值 重 要 B. 台 灣 的 玻 璃 節 能 對 策 首 重 玻 璃 的 遮 蔽 性 能, 遮 陽 處 理 較 隔 熱 處 理 在 節 能 上 更 有 效 C. 遮 陽 性 能 :Low-e 玻 璃 > 反 射 玻 璃 > 吸 熱 玻 璃 > 透 明 玻 璃 表 3-48 玻 璃 之 隔 熱 性 能 表 25 玻 璃 種 類 總 熱 傳 係 數 Ui(W/m 2 h) 6mm 普 通 單 層 玻 璃 mm+6mm 普 通 雙 層 玻 璃

65 (2) 玻 璃 的 選 用 原 則 A. 隔 熱 性 能 ( 總 熱 傳 係 數 U 值 )( 如 表 3-17) a. 玻 璃 的 隔 熱 性 能 與 厚 度 有 關, 但 與 反 射 及 吸 熱 性 能 無 關 b. 雙 層 玻 璃 由 於 有 空 氣 層, 其 隔 熱 性 能 較 佳 B. 遮 陽 性 能 ( 日 射 透 過 率 )( 如 表 3-18) a. 玻 璃 的 遮 蔽 性 能 與 其 表 面 的 金 屬 塗 膜 有 密 切 關 係, 其 中 遮 陽 性 能 以 反 射 玻 璃 最 佳, 吸 熱 玻 璃 次 之, 透 明 玻 璃 最 差 b. 雙 層 玻 璃 對 遮 陽 性 能 並 無 幫 助 c. Low-e 玻 璃 為 唯 一 種 選 擇 性 日 射 透 過 玻 璃, 其 日 射 透 過 率 可 在 0.3 以 下 對 空 調 節 能 甚 有 助 益 22 表 3-49 玻 璃 遮 陽 性 能 表 25 C. 採 用 高 隔 熱 與 低 輻 射 性 能 玻 璃 高 性 能 玻 璃 主 要 有 兩 種 功 能 : 阻 擋 太 陽 輻 射 熱 以 及 減 低 熱 傳 導 能 力, 阻 擋 太 陽 輻 射 熱 必 須 透 過 為 玻 璃 鍍 上 一 層 抗 輻 射 鍍 膜 來 達 成 (Low-e coating), 通 常 鍍 於 雙 層 玻 璃 內 層, 亦 可 於 兩 層 玻 璃 中 夾 上 隔 熱 膜 ( 膠 合 玻 璃 ) 或 於 清 玻 璃 貼 上 隔 熱 膜 來 達 到 ; 而 減 低 熱 傳 導 能 力 則 必 須 採 用 雙 層 玻 璃 來 達 到, 通 常 雙 層 玻 璃 之 中 62

66 空 層 會 灌 注 導 熱 性 差 之 惰 性 氣 體 ( 氬 氣 ), 以 增 加 隔 熱 效 果, 如 圖 圖 3-48 高 性 能 玻 璃 圖 片 屋 頂 隔 熱 性 能 構 造 及 材 料 熱 溼 地 區 緯 度 較 低, 屋 頂 接 受 極 大 日 射 熱, 屋 頂 節 能 須 考 慮 之 因 子 如 下 : (1) 增 加 屋 頂 之 遮 陽 能 力 : 水 平 天 窗 會 使 空 調 負 荷 遽 增, 可 考 慮 改 成 側 向 型 天 窗, 避 免 大 量 的 水 平 日 射 22 (2) 增 加 屋 頂 之 隔 熱 能 力 : 屋 頂 隔 熱 層 設 在 外 側 較 佳, 並 加 以 利 用 屋 頂 空 氣 層 可 以 達 到 隔 熱 與 通 風 之 目 的 6. 屋 頂 之 節 能 對 策 (1) 遮 蔽 日 射 : 避 免 太 陽 光 直 接 照 射 屋 面 A. 屋 頂 上 搭 鋼 棚 22 B. 雙 層 通 風 屋 頂 : 雙 層 屋 頂 的 概 念 是 利 用 最 外 層 屋 頂 作 為 抵 檔 日 射 的 保 護 層, 並 對 內 層 屋 頂 產 生 遮 陰, 而 且 通 風 效 果 可 將 熱 氣 帶 走, 熱 量 便 不 容 易 傳 導 到 室 內, 又 有 擋 雨 之 功 效, 可 謂 一 舉 兩 得 鐵 皮 屋 頂 為 台 灣 最 常 見 之 雙 層 通 風 屋 頂 21 (2) 避 免 水 平 天 窗 屋 頂 設 置 水 平 型 天 窗 雖 有 利 於 採 光, 但 在 熱 性 能 上 極 為 不 利, 因 為 台 灣 的 水 平 日 射 量 大 應 避 免 設 置 大 面 積 水 平 天 窗, 若 要 設 置 必 須 加 水 平 外 遮 陽, 或 是 採 北 向 側 面 型 天 窗 改 善 22 63

67 (3) 降 低 屋 面 溫 度 A. 屋 頂 表 面 選 用 明 度 高 的 材 料 : 高 反 射 率 淺 色 屋 頂 材 料 反 射 太 陽 熱 輻 射 : 屋 頂 吸 熱 與 否 與 材 料 的 太 陽 反 射 率 有 關 係, 而 反 射 率 又 與 材 料 顏 色 有 直 接 關 係 ; 顏 色 越 深 的 材 料 SRI 值 越 低 且 越 容 易 吸 熱, 反 之 顏 色 越 淺 的 材 料 SRI 值 越 高 且 越 不 容 易 吸 熱 一 般 瀝 青 屋 頂 之 SRI 值 為 -1, 混 凝 土 地 磚 SRI 值 約 25, 白 色 水 泥 地 磚 之 SRI 值 則 高 達 90,SRI 值 在 78 以 上 時 太 陽 輻 射 熱 反 射 效 果 較 明 顯, 因 此 選 擇 屋 頂 材 料 時 盡 量 選 擇 SRI 值 高 於 78 的 材 料 白 色 屋 頂 是 目 前 國 外 流 行 簡 易 與 經 濟 的 屋 頂 抗 熱 方 式, 亦 可 有 效 降 低 都 市 熱 島 效 應 21 B. 設 置 綠 屋 頂 為 目 前 歐 美 國 家 解 決 屋 頂 隔 熱 最 流 行 的 策 略 之 一, 不 僅 有 良 好 的 隔 熱 效 果, 亦 提 供 景 觀 功 能, 而 且 尚 有 降 低 都 市 熱 島 效 應 與 促 進 生 態 多 樣 性 之 效 果 屋 頂 花 園 需 盡 量 以 輕 量 化 土 壤 栽 種, 例 如 以 多 孔 質 礫 質 岩 石 特 殊 加 工 或 珍 珠 石 加 入 無 機 有 機 材 料 所 製 成 之 人 工 輕 質 土 壤, 以 減 輕 樓 板 載 重, 並 須 注 意 防 排 水 與 防 漏 設 計, 以 免 植 物 根 部 貫 穿 防 水 層 造 成 屋 頂 漏 水 防 排 水 方 面 應 檢 討 防 水 層 種 類, 雨 水 排 放 設 施 與 方 式 及 排 水 坡 度 ; 防 漏 應 利 用 具 耐 漏 性 的 防 水 材 施 作 防 水 層, 例 如 防 水 布 與 塗 膜 防 水, 以 及 舖 設 防 漏 布, 例 如 塑 膠 防 漏 布 與 不 織 布 防 漏 布 21 C. 舖 設 隔 熱 層 : 屋 頂 外 部 舖 設 隔 熱 層 藉 以 反 射 太 陽 輻 射 熱, 其 上 最 好 舖 加 保 護 層 防 止 隔 熱 層 老 化, 利 用 高 性 能 屋 頂 隔 熱 材 料 提 高 屋 頂 隔 熱 性 能, 屋 頂 的 隔 熱 性 能 越 高, 屋 頂 下 之 空 間 就 越 涼 爽 屋 頂 之 隔 熱 性 能 可 檢 視 其 構 造 之 熱 傳 導 係 數 U 值 ( 單 位 為 W/m 2.k),U 值 越 低 隔 熱 性 能 越 好, 在 台 灣 夏 天 酷 熱 天 氣 之 下,U 值 最 好 在 0.6 以 下, 才 會 有 良 好 的 隔 熱 與 節 能 效 果, 美 國 通 用 的 節 能 規 範 ASHRAE90.1 甚 至 要 求 平 屋 頂 構 造 之 U 值 必 需 低 於 0.27( 熱 帶 與 亞 熱 帶 氣 候 區 ), 隔 熱 值 幾 乎 為 台 灣 法 規 的 三 倍 以 上 常 見 之 屋 頂 隔 熱 材 有 PS 發 泡 板 PU 聚 氨 脂 板 與 橡 膠 隔 熱 板 等, 如 圖 3-49 及 圖

68 W/m 2 k 圖 3-49 常 用 屋 頂 樓 板 隔 熱 構 造 21 W/m 2 k W/m 2 k W/m 2 k 圖 3-50 隔 熱 性 能 較 佳 之 屋 頂 樓 板 隔 熱 構 造 範 例 21 D. 加 設 天 花 板 並 留 設 空 氣 層, 屋 頂 下 的 樓 層 最 好 加 設 天 花 板, 天 花 板 上 舖 鋁 箔 天 花 板, 與 屋 頂 間 留 設 足 夠 的 空 氣 層 及 通 風 口, 以 便 利 用 通 風 迅 速 排 除 熱 量 利 用 空 氣 層 可 以 達 到 通 風 與 散 熱 兩 種 目 的, 例 如 採 用 含 空 氣 層 的 三 明 治 構 造, 如 泡 沫 混 凝 土, 或 五 腳 磚 屋 頂, 其 次 為 密 閉 空 氣 層 通 常 運 用 於 辦 公 室 建 築 與 學 校 建 築, 天 花 板 與 屋 頂 板 間 之 空 氣 層 可 作 為 熱 量 傳 導 之 緩 衝 層, 並 可 於 屋 頂 版 下 方 或 天 花 板 上 方 加 裝 隔 熱 材 料 ( 例 如 隔 熱 棉 或 發 泡 隔 熱 毯 ) 以 增 加 隔 熱 效 果 21 65

69 3-4-3 建 築 物 之 外 殼 構 造 及 材 料 1. 建 築 物 外 表 材 料 熱 性 能 可 分 成 三 種 檢 視 : (1) 反 射 率 : 材 料 對 輻 射 之 反 射 率, 反 射 率 高 則 吸 熱 低, 適 合 冷 房 需 求 高 的 台 灣, 各 種 表 面 材 料 之 反 射 率 如 表 3-19 (2) 熱 傳 導 率 : 材 料 之 傳 導 率 受 輻 射 後 加 上 室 內 外 溫 差 產 生 對 流 傳 導 效 應, 造 成 室 內 溫 度 緩 慢 上 升 之 時 滯 現 象 (3) 熱 容 量 : 材 料 熱 容 量 大 小, 熱 容 量 大 者 阻 熱 效 果 佳 但 若 外 溫 大 於 內 溫 持 續 則 時 滯 現 象 相 對 延 長, 各 種 外 牆 材 料 之 熱 容 量 如 表 表 3-19 表 面 材 料 之 輻 射 特 性 26 表 面 材 料 反 射 率 (%) 長 波 輻 射 吸 收 率 長 波 輻 射 率 (%) (%) 漆 ( 白 色 ) 漆 ( 淺 綠 色 ) 漆 ( 鋁 灰 色 ) 漆 ( 灰 色 ) 木 材 磚 23~ 水 泥 面 磚 紅 色 面 磚 灰 漿 瀝 青 石 棉 板 ( 白 色 ) 黑 色 材 質 鍍 銀 表 面 處 理 鋁 材 鍍 銅 表 面 處 理

70 表 3-20 外 牆 材 料 之 熱 阻 熱 容 量 25 材 料 名 稱 厚 度 [cm] 熱 阻 [m2*h* /kcal] 熱 容 量 [kcal/m2* ] 20cm 厚 鋼 筋 混 凝 土 cm 厚 鋼 筋 混 凝 土 cm 厚 鋼 筋 混 凝 土 B 磚 牆 B 磚 牆 B 磚 牆 金 屬 帷 幕 牆 ( 含 空 氣 層 ) 15.3 PC 帷 幕 牆 輕 鋼 架 貼 磁 磚 (1.5cm 砂 漿 ) 共 貼 大 理 石 貼 花 崗 石 洗 ( 斬 ) 石 子 水 泥 粉 刷 加 刷 水 泥 漆 外 牆 隔 熱 技 術 原 理 (1) 以 12cm 厚 的 RC 外 牆 為 例 其 U 值 高 達 3.78, 而 有 良 好 隔 熱 層 之 鋁 金 屬 帷 幕 牆 可 在 0.71 以 下, 可 知 RC 其 既 笨 重 且 隔 熱 能 力 又 不 佳, 惟 有 加 裝 隔 熱 材 才 有 良 好 的 節 能 外 殼 白 色 牆 體 具 有 90% 之 反 射 率, 而 紅 磚 混 凝 土 建 材 則 在 10%~50% 之 間 26 (2) 不 透 明 部 分 的 外 殼 之 節 能 特 性 主 要 與 壁 體 的 熱 傳 透 率 即 隔 熱 能 力 有 關, 但 是 它 也 承 受 來 自 日 射 的 吸 熱 影 響, 因 此 增 加 隔 熱 性 能 與 降 低 日 射 吸 熱 因 子 為 其 節 能 之 道 26 (3) 輕 量 化 的 玻 璃 或 金 屬 外 殼, 只 要 加 強 中 間 空 氣 層 及 隔 熱 處 理 就 是 十 分 優 良 的 外 殼 外 牆 隔 熱 設 計 策 略 : (1) 採 用 高 隔 熱 性 之 外 殼 材 料 例 如 採 用 纖 維 材 合 板 多 孔 質 矽 酸 鈣 板 及 玻 璃 棉 材 作 為 隔 熱 材,U 值 最 好 在 2.5W/(m2k) 以 下 為 宜 23 如 利 用 高 性 能 外 牆 隔 熱 材 料 提 高 外 牆 隔 熱 性 能, 本 方 法 適 用 於 室 內 外 或 晝 夜 溫 差 大 的 場 合, 外 牆 隔 熱 材 料 種 類 繁 多, 最 常 見 的 材 料 為 發 泡 隔 熱 材, 例 如 XPS 或 EPS 發 泡 板 與 PU 聚 氨 脂 板, 若 用 於 外 牆 室 內 側 則 可 用 隔 熱 棉, 亦 有 廠 商 將 外 牆 材 料 與 隔 熱 材 結 合 在 一 起, 可 節 省 隔 熱 材 施 工 手 續, 例 如 EIFS 隔 熱 外 牆, 67

71 如 圖 3-51 圖 3-51 集 合 住 宅 綠 建 築 外 殼 節 能 技 術 與 案 例 21 (2) 提 高 壁 體 之 遮 蔽 性, 減 少 直 接 日 射 (3) 使 用 日 射 吸 收 率 低 及 淺 色 的 外 表 材 料, 淺 色 外 牆 可 反 射 太 陽 輻 射 熱, 減 少 建 築 物 吸 熱, 因 此 在 高 溫 氣 候 區 應 盡 量 避 免 採 用 深 色 外 牆 材 料 若 建 築 設 計 有 多 種 顏 色 之 需 求, 則 在 東 向 與 西 向 牆 面 盡 量 以 淺 色 材 料 為 主, 北 向 牆 面 則 可 使 用 顏 色 稍 深 的 材 料 4. 構 造 體 的 厚 度 或 絕 緣 性, 可 增 加 熱 容 量 及 延 長 時 滯, 如 利 用 外 牆 內 中 空 部 份 隔 熱, 此 方 法 為 利 用 牆 構 造 單 元 內 之 中 空 部 份, 或 是 內 外 牆 體 間 之 空 氣 層 ( 雙 層 牆 構 造 ) 的 低 熱 傳 導 性, 來 達 到 隔 熱 的 效 果, 傳 統 上 使 用 空 心 磚 來 砌 牆, 便 是 這 個 道 理 理 想 的 中 空 層 設 計 必 須 有 讓 空 氣 以 及 水 份 可 以 進 出 的 路 徑, 才 不 會 讓 從 外 牆 侵 入 中 空 層 的 水 氣 聚 集 而 產 生 發 霉 現 象 在 室 內 外 較 溫 差 大 或 是 日 夜 溫 差 較 大 的 情 況, 可 於 中 空 層 塞 入 隔 熱 材, 以 提 高 隔 熱 性 能, 可 讓 室 內 溫 度 較 為 穩 定 而 不 至 於 隨 著 室 外 氣 溫 馬 上 變 化 傳 統 木 構 造 之 牆 體 也 是 屬 於 具 有 中 空 層 之 牆 構 造, 若 再 加 上 隔 熱 材 隔 熱 效 果 更 好 5. 採 用 雙 層 外 殼 的 構 造 方 式 不 僅 外 層 可 以 遮 蔽 裡 層, 而 且 中 間 空 氣 層 還 具 有 對 流 散 熱 的 效 果 6. 若 採 隔 熱 層 裝 置, 設 在 室 外 側, 隔 熱 效 果 較 佳 7. 植 物 攀 附 外 牆 隔 熱, 植 物 攀 附 外 牆 為 最 自 然 的 隔 熱 方 式 之 一, 植 物 受 到 太 陽 照 射 時 行 光 合 作 用, 並 利 用 蒸 散 作 用 降 低 周 圍 環 境 溫 度, 搭 配 植 物 葉 片 的 遮 陰 效 果, 可 避 免 外 牆 溫 度 上 升 本 方 法 之 缺 點 為 藤 蔓 牆 生 長 需 數 年 時 間, 無 法 達 到 立 即 之 隔 熱 效 果 目 前 業 界 流 行 以 植 生 牆 作 為 景 觀 元 素 與 隔 熱 降 溫 68

72 手 段, 與 爬 藤 植 物 有 異 曲 同 工 之 妙, 可 於 短 時 間 內 建 置 完 成, 並 有 立 即 之 景 觀 與 降 溫 效 果, 惟 植 生 牆 目 前 建 置 成 本 較 貴, 且 維 護 費 較 高 外 牆 鋁 金 屬 帷 幕 牆 設 計 金 屬 玻 璃 帷 幕 牆 具 有 輕 量 化 不 燃 化 耐 震 及 施 工 迅 速 等 優 點, 在 現 代 都 市 高 樓 化, 防 火 防 震 施 工 安 全 的 要 求 前 提 下, 已 成 為 不 可 阻 擋 的 趨 勢, 今 後 將 成 為 高 樓 建 築 的 設 計 主 流 金 屬 玻 璃 帷 幕 外 牆 可 以 減 少 傳 統 RC 外 牆 大 量 的 鋼 筋 及 混 凝 土 使 用 量, 對 於 減 少 高 耗 能 建 材 使 用 所 達 到 的 節 約 能 源 資 源 有 很 大 的 幫 助 帷 幕 外 牆 較 易 於 回 收 利 用, 對 於 資 材 的 再 生 循 環 有 相 當 的 助 益 由 於 台 灣 屬 熱 溼 氣 候, 影 響 空 調 耗 能 最 大 的 因 素 為 開 口 率, 因 此 金 屬 玻 璃 帷 幕 外 牆 對 開 口 率 須 特 別 注 意 避 免 全 面 開 口 的 全 玻 璃 帷 幕 氣 密 性 中 央 空 調 型 建 築 物 之 開 口 氣 密 性 弱 不 佳, 易 造 成 隔 音 不 良 及 容 易 引 進 溼 熱 的 外 氣 而 增 加 空 調 耗 能 建 議 需 採 用 良 好 氣 密 性 的 窗 戶 以 減 少 能 源 浪 費, 其 隔 音 及 防 水 性 能 也 較 優 良 提 高 氣 密 性 及 隔 熱 性 之 原 理 及 方 法 : 1. 氣 密 性 : 開 口 部 氣 密 性 不 佳 易 使 漏 氣 量 大, 將 造 成 空 調 能 量 損 失, 對 於 阻 絕 外 界 噪 音 的 功 效 不 佳 ; 塑 鋼 窗 及 鋁 門 窗 之 氣 密 性 較 木 框 佳, 外 推 窗 較 橫 拉 窗 佳 2. 隔 熱 性 : 金 屬 門 框 若 無 良 好 之 斷 熱 處 理 會 引 起 熱 橋 現 象, 其 厚 度 較 薄 的 地 方 其 熱 損 失 大 多 經 過 此 處, 此 熱 橋 現 象 會 增 加 室 內 之 熱 負 荷, 因 此 採 用 木 製 門 窗 或 金 屬 框 內 外 加 入 隔 熱 材 可 改 善 隔 熱 性 3. 緩 衝 空 間 : 圖 書 館 出 入 常 需 開 啟 易 引 起 更 多 的 熱 負 荷, 可 規 劃 除 風 室 來 減 少 因 出 入 而 增 加 之 室 內 空 調 負 荷 通 風 設 計 完 全 密 閉 之 空 調 大 樓 因 氣 密 性 高 而 節 省 少 量 空 調 能 源, 但 在 秋 冬 涼 爽 季 節 及 停 電 時 則 無 法 自 然 通 風, 則 整 體 上 反 而 是 浪 費 能 源, 因 此 建 築 物 需 保 有 通 風 69

73 的 潛 力 22 維 持 適 當 的 可 開 窗 率 可 保 有 良 好 的 通 風 能 力, 亦 須 注 意 開 窗 的 方 式, 外 推 窗 比 橫 拉 窗 之 通 風 性 較 好 22 自 然 通 風 控 制 適 當 引 入 新 鮮 空 氣 之 通 風 量, 以 降 低 建 築 悶 熱 感 及 減 少 空 調 用 電, 對 策 如 下 : 1. 應 盡 量 設 計 朝 向 可 獲 得 最 大 季 節 風 冷 卻 效 果 之 座 向, 並 避 免 東 西 曬 問 題 2. 平 面 及 房 間 門 窗 開 口 應 盡 量 設 計 使 其 可 獲 得 最 大 有 效 之 交 叉 通 風 效 果, 以 確 保 氣 流 適 用 人 體 之 活 動 高 度 3. 建 築 表 面 之 門 窗 開 口 有 適 當 之 防 雨 保 護 設 施 4. 通 風 口 及 窗 扉 以 促 進 室 內 氣 流 流 通 效 果 5. 與 風 扇 並 用 加 強 自 然 通 風 效 果, 在 高 濕 高 溫 及 悶 熱 的 天 氣, 利 用 天 花 板 吊 扇 立 扇 或 抽 排 風 機 促 進 通 風 效 果 自 然 通 風 之 建 築 剖 面 與 平 面 設 計 1. 煙 囪 效 應 : 建 築 物 之 基 地 配 置 可 促 進 整 體 通 風 效 果, 但 是 建 築 平 面 設 計 若 沒 有 相 對 應 之 通 風 氣 流 引 入 口 設 計, 則 建 築 物 室 內 空 間 亦 無 法 獲 得 有 效 之 通 風 冷 卻 效 果 有 時 氣 候 條 件 可 能 較 為 安 定 平 靜, 而 沒 有 較 為 可 利 用 之 自 然 風, 或 建 築 因 某 因 素 無 法 確 保 建 築 與 建 築 之 間 較 為 寬 鬆 的 間 距, 亦 影 響 自 然 通 風 之 效 果 欲 改 善 上 述 通 風 環 境 不 良 之 狀 況, 可 藉 由 具 有 煙 囪 效 應 之 建 築 垂 直 而 獲 得 改 善 70

74 圖 3-52 煙 囪 入 出 口 之 面 積 比 對 通 風 率 及 冷 卻 效 果 之 影 響 25 當 設 計 建 築 垂 直 剖 面 結 構 為 煙 囪 效 應 之 氣 流 通 道 時, 一 般 冷 空 氣 密 度 較 高 會 集 中 在 建 築 底 部, 熱 空 氣 密 度 較 低 會 往 建 築 頂 部 上 升 移 動, 雖 然 建 築 基 地 沒 有 可 資 利 用 之 自 然 風 場, 建 築 內 部 亦 將 會 產 生 重 力 通 風 效 果 當 氣 流 入 口 至 出 口 之 煙 囪 高 度 愈 高 或 煙 囪 截 面 積 對 樓 地 板 面 積 比 值 愈 大 時, 可 獲 得 愈 好 之 通 風 率 及 冷 卻 效 果 煙 囪 入 口 與 出 口 之 截 面 積 比 ( 反 之 亦 同 ) 愈 大, 則 其 通 風 率 及 冷 卻 效 果 亦 愈 大, 如 圖 建 築 平 面 設 計 自 然 通 風 之 體 積 流 率 多 寡 與 開 口 之 角 度 風 速 風 向 與 通 風 牆 面 開 口 之 大 小 有 關 當 風 吹 過 建 築 量 體 時, 會 在 建 築 物 的 上 風 面 形 成 高 壓 帶, 建 築 物 下 風 側 形 成 低 壓 帶, 因 此 欲 獲 得 最 佳 之 室 內 空 間 通 風 效 果, 則 需 將 通 風 入 口 安 排 在 上 風 高 壓 帶, 出 口 安 排 在 下 風 低 壓 帶 由 自 然 通 風 之 體 積 流 率 與 室 內 外 之 溫 差, 可 大 致 計 算 帶 走 建 築 室 內 空 間 之 總 熱 量, 由 流 體 力 學 之 學 理 與 實 驗 可 知, 通 風 之 出 入 口 面 積 愈 大 或 建 築 表 面 通 風 口 與 風 向 愈 垂 直, 則 可 獲 更 佳 之 自 然 通 風 效 果 藉 由 建 築 立 面 之 開 口 大 小 與 具 有 捕 風 效 果 之 遮 陽 構 造 或 導 風 板 適 當 之 安 排 71

75 與 設 計, 可 促 進 自 然 之 通 風 來 改 善 建 築 表 面 通 風 口 與 風 向 不 垂 直 之 問 題 建 議 具 有 捕 風 效 果 的 遮 陽 構 造 或 導 風 板 深 度 至 少 為 0.5 至 1 倍 的 窗 戶 寬 度, 窗 戶 開 口 之 間 距 至 少 大 於 2 倍 的 窗 戶 寬 度 開 口 位 在 相 同 的 牆 面 或 開 口 分 別 位 在 相 鄰 之 不 同 牆 面 通 風 口 之 相 對 距 離 等 皆 會 影 響 通 風 效 果 節 能 綠 建 築 案 例 : 北 投 圖 書 館 台 北 市 立 圖 書 館 北 投 分 館 是 臺 灣 首 座 綠 建 築 圖 書 館, 座 落 於 林 木 茂 密 生 態 環 境 豐 富 的 北 投 公 園 內, 與 溫 泉 博 物 館 比 鄰, 地 下 一 層 地 上 二 層, 樓 地 版 總 面 積 650 坪 的 圖 書 館 耗 資 1 億 2 千 萬 元 的 圖 書 館 利 用 太 陽 能 發 電 木 造 外 型 及 雨 水 回 收 系 統 等, 充 分 利 用 陽 光 空 氣 和 水 圖 書 館 整 棟 建 築 物 採 用 大 片 落 地 窗, 並 且 善 用 南 向 公 園 北 面 臨 溪 的 地 理 環 境, 採 集 最 大 量 的 自 然 光, 巧 妙 的 向 自 然 借 景 如 圖 , 24 北 投 圖 書 館 有 大 面 積 通 風 窗, 於 涼 爽 季 節 可 打 開 引 進 室 外 涼 爽 的 新 鮮 空 氣 窗 玻 璃 亦 貼 有 隔 熱 膠 膜, 可 降 低 太 陽 輻 射 熱 進 入 室 內 建 築 物 外 牆 構 造 及 材 料 採 用 鋼 構 造 及 木 構 造 配 合 節 能 兼 顧 環 保 如 圖 3-54 圖 書 館 屋 頂 為 輕 質 生 態 屋 頂, 設 有 太 陽 能 光 電 板 發 電, 可 發 電 16kW 電 力, 並 採 大 量 陽 台 深 遮 陽 及 垂 直 木 格 柵, 降 低 熱 輻 射 進 入 室 內, 降 低 空 調 耗 能 達 到 節 能 效 果 綠 化 屋 頂 及 斜 坡 草 皮 設 計 可 涵 養 水 分 自 然 排 水 至 雨 水 回 收 槽, 再 利 用 回 收 水 澆 灌 植 栽 及 沖 水 馬 桶, 達 到 綠 化 與 減 少 水 資 源 浪 費 建 物 使 用 木 材 及 鋼 材, 該 建 材 皆 可 回 收 再 利 用, 減 少 廢 棄 物 對 環 境 的 破 壞 在 室 內 健 康 與 環 境 指 標 方 面, 對 於 木 材 建 材 除 做 白 蟻 防 治 與 防 水 處 理 外, 並 使 用 生 態 塗 料 及 免 除 不 必 要 的 裝 修 工 程, 減 少 污 染 及 有 毒 物 質 的 釋 放, 避 免 影 響 人 體 健 康 72

76 圖 3-53 集 合 住 宅 綠 建 築 外 殼 節 能 技 術 與 案 例 21 北 投 分 館 委 由 美 國 專 家 及 臺 灣 建 築 師 事 務 所 規 劃 設 計, 為 與 北 投 公 園 自 然 環 境 相 融 合 的 生 態 建 築, 建 物 以 木 構 造 為 主, 搭 配 鋼 材, 外 觀 彷 彿 一 座 大 型 高 架 樹 屋, 達 到 人 性 化 與 環 境 友 善 的 設 計 該 館 並 在 94 年 2 月 時 榮 獲 內 政 部 綠 建 築 九 大 指 標 候 選 證 書, 包 括 生 物 多 樣 性 綠 化 基 地 保 水 水 資 源 日 常 節 能 二 氧 化 碳 減 量 室 內 環 境 廢 棄 物 減 量 及 汙 水 垃 圾 改 善 九 項 指 標,96 年 7 月 獲 得 綠 建 築 鑽 石 級 標 章 證 書, 而 這 些 皆 充 分 運 用 在 這 座 融 入 北 投 溫 泉 自 然 景 觀 的 建 築 中 22 圖 3-54 落 地 窗 應 用 實 際 圖 片 22 73

77 3-5 太 陽 能 光 電 太 陽 能 光 電 與 建 築 的 結 合, 形 式 上 可 分 為 兩 種, 一 種 是 建 築 與 光 電 系 統 的 結 合, 或 稱 為 太 陽 能 光 電 附 著 設 計 (Building Attached PV, BAPV); 另 一 種 是 建 築 與 太 陽 能 光 電 元 件 的 結 合, 稱 為 光 電 和 建 築 的 一 體 化 設 計 (Building Integrated PV,BIPV), 要 求 太 陽 能 光 電 元 件 與 建 築 材 料 一 體 化 為 了 減 少 能 源 消 耗 以 及 降 低 環 境 污 染 和 調 整 能 源 結 構, 各 國 政 府 紛 紛 推 出 了 有 關 BAPV 和 BIPV 的 計 畫 美 國 在 1997 年 便 開 始 實 行 百 萬 太 陽 能 屋 頂 計 畫 英 國 政 府 也 實 施 百 萬 綠 色 住 宅 建 築 計 畫 而 日 本 政 府 也 實 施 屋 頂 光 電 發 電 計 畫, 主 要 是 想 通 過 稅 收 優 惠 政 策 鼓 勵 人 民 興 建 綠 色 住 宅, 如 圖 3-55 太 陽 能 光 電 建 築 一 體 化 在 台 灣 尚 處 在 起 步 發 展 階 段, 設 計 時 應 充 分 考 慮 建 築 用 電 需 求 特 性 一 體 化 形 式 成 本 效 益 等 多 方 面 因 素 隨 著 科 學 技 術 不 斷 的 進 步, 太 陽 能 光 電 建 築 一 體 化 將 會 成 為 光 電 應 用 的 重 要 領 域 圖 3-55 太 陽 光 電 模 擬 建 築 太 陽 能 光 電 建 築 發 展 背 景 已 開 發 國 家 從 上 世 紀 9 0 年 代 初 就 開 始 大 力 發 展 光 電 建 築 一 體 化 應 用, 各 國 政 府 努 力 通 過 光 電 發 電 補 貼 政 策 和 銀 行 貸 款 的 激 勵 機 制 來 推 動 其 應 用 發 展 例 如 美 國 在 1997 年 由 克 林 頓 總 統 在 聯 合 國 環 境 發 展 會 議 上 提 出 了 ( 百 萬 太 陽 能 屋 頂 計 畫 ),1999 年 德 國 通 過 推 行 (10 萬 屋 頂 計 畫 ) 等 來 推 動 光 電 建 築 一 體 化 的 城 市 併 網 發 電 系 統 發 展 目 前 光 電 建 築 一 體 化 系 統 發 電 是 世 界 上 規 模 利 用 光 電 技 術 的 最 重 要 市 場, 台 灣 也 於 2012 年 啟 動 了 我 國 的 太 陽 能 光 電 百 萬 屋 頂 計 畫 74

78 3-5-2 太 陽 能 光 電 建 築 技 術 一 體 化 探 討 1.BAPV 太 陽 能 光 電 建 築 光 電 元 件 附 著 在 建 築 上 是 指 通 過 簡 單 的 支 撐 結 構 將 光 電 元 件 附 著 安 裝 在 建 築 上 的 形 式, 這 種 形 式 不 會 增 加 建 築 物 的 防 水 以 及 遮 風 的 性 能 通 常 所 說 的 太 陽 能 光 電 屋 頂 即 屬 於 此 範 疇 ; 而 早 期 的 太 陽 能 光 電 屋 頂 建 築 就 是 以 BAPV 為 主 2.BIPV 太 陽 能 光 電 建 築 太 陽 能 光 電 建 築 一 體 化 BIPV 是 應 用 太 陽 能 發 電 的 一 種 新 概 念, 是 將 太 陽 能 光 電 元 件 或 材 料 直 接 構 成 到 建 築 物 上 去, 使 其 成 為 建 築 物 不 可 分 割 的 一 部 分, 並 使 太 陽 能 光 電 元 件 發 揮 遮 風 擋 雨 及 隔 熱 等 功 能, 拿 開 太 陽 能 光 電 組 件 之 後, 建 築 將 失 去 遮 風 擋 雨 及 隔 熱 等 功 能 近 期 太 陽 能 光 電 建 築 以 BIPV 為 主,BIPV 元 件 可 以 劃 分 為 兩 種 形 式, 一 種 是 太 陽 能 光 電 屋 頂 結 構, 另 一 種 是 太 陽 能 光 電 幕 牆 結 構 3. 光 電 發 電 與 建 築 結 合 所 具 有 的 優 勢 (1) 建 築 耗 能 占 到 總 能 耗 的 50%, 兩 者 結 合 可 以 有 效 地 削 減 建 築 用 電 (2) 發 電 併 網 最 為 方 便, 不 需 要 架 設 輸 電 線 路, 既 可 以 省 去 輸 電 費 用, 又 可 以 降 低 電 力 輸 送 的 損 耗 (3) 發 電 不 需 要 額 外 增 加 用 地 (4) 避 免 了 放 置 光 電 陣 列 的 額 外 佔 用 寶 貴 的 建 築 空 間, 與 建 築 結 構 合 一, 省 去 了 單 獨 為 光 電 設 備 提 供 的 支 撐 結 構, 並 可 代 替 常 規 建 築 材 料, 節 省 材 料 費 用 (5) 減 少 城 市 熱 能 效 應, 由 於 光 電 陣 列 安 裝 在 屋 面 和 牆 面 上, 並 且 直 接 吸 收 太 陽 能, 避 免 了 牆 面 溫 度 和 屋 頂 溫 度 過 高, 降 低 了 空 調 負 荷, 並 且 改 善 了 室 內 環 境 (6) 光 電 發 電 可 以 安 裝 在 任 何 地 方, 與 風 力 發 電 相 比, 更 能 夠 被 人 們 接 受 圖 書 館 太 陽 能 光 伏 建 築 一 體 化 探 討 由 於 太 陽 光 伏 發 電 可 以 和 建 築 很 好 的 結 合, 使 得 在 城 市 中 有 很 好 的 發 揮 空 間, 一 般 來 說 將 太 陽 電 池 模 組 安 裝 在 圖 書 館 的 屋 頂, 經 過 模 組 之 引 出 端 至 控 制 器 以 及 逆 變 器 並 且 和 公 共 電 網 併 接, 由 光 電 模 組 陣 列 及 公 共 電 網 同 時 向 圖 書 館 75

79 供 電, 這 就 組 成 了 圖 書 館 用 併 網 型 太 陽 能 光 電 系 統 它 具 有 調 整 電 力 尖 峰 作 用 和 環 保 的 功 能, 另 外 圖 書 館 也 可 以 用 可 發 電 的 太 陽 能 光 電 玻 璃 幕 牆 代 替 普 通 的 玻 璃 幕 牆, 這 樣 即 可 以 做 建 材 又 可 以 發 電, 可 進 一 步 降 低 太 陽 能 光 電 發 電 的 成 本, 非 常 獨 特, 並 可 為 城 市 增 添 許 多 美 麗 也 可 以 直 接 用 太 陽 能 電 池 做 建 築 材 料, 例 如 將 單 晶 及 多 晶 封 裝 成 瓦 片 形 狀 的 電 池 模 板 中, 可 用 來 做 屋 頂 的 光 電 發 電 系 統 屋 頂 光 電 發 電 系 統 主 要 有 兩 種 型 式, 一 為 獨 立 式 太 陽 能 光 電 發 電 系 統, 另 一 為 併 網 型 太 陽 能 光 電 發 電 系 統 在 最 近 幾 年 的 光 電 建 築 體 系 中, 併 網 型 發 電 系 統 是 主 要 的 方 向, 它 可 以 節 省 蓄 電 池 的 費 用, 通 過 最 大 功 率 轉 換 追 蹤 控 制 技 術, 能 降 低 太 陽 電 池 併 發 電 的 成 本 而 太 陽 能 光 伏 併 網 發 電 正 由 過 去 的 補 充 式 能 源 向 替 代 式 能 源 的 方 向 發 展 台 灣 的 再 生 能 源 法 規 定, 國 家 鼓 勵 發 展 再 生 能 源, 台 灣 電 力 公 司 應 當 無 條 件 地, 將 再 生 能 源 發 的 電 全 額 併 到 電 網 中, 並 將 其 成 本 在 整 個 電 網 中 平 攤, 最 終 由 電 力 消 費 者 擔 負 1. 國 內 外 太 陽 能 光 電 建 築 一 體 化 的 發 展 情 況 近 年 來 太 陽 能 光 電 建 築 一 體 化 已 經 成 為 研 究 開 發 的 重 點, 也 出 現 了 大 量 的 成 功 示 範 工 程 並 開 始 大 規 模 採 用 太 陽 能 光 電 發 電 與 建 築 相 結 合 具 有 可 節 約 用 地, 可 提 高 發 電 效 率, 減 少 輸 電 線 路 的 投 資 和 損 失, 替 代 或 部 分 替 代 建 築 材 料 等 優 點 BIPV 系 統 按 照 太 陽 能 光 電 系 統 和 建 築 結 合 形 式, 主 要 可 以 分 為 : (1) 光 伏 屋 頂 結 構 (PV-ROOF), 太 陽 能 屋 頂 發 電, 在 整 個 BIPV 中, 屋 頂 發 電 占 3/4 這 主 要 是 因 為 屋 頂 有 更 多 受 光 面 積, 方 便 太 陽 電 池 元 件 的 安 裝 (2) 光 電 幕 牆 結 構 (PV- WALL), 現 代 高 層 建 築, 幾 乎 都 是 被 玻 璃 幕 牆 鋁 塑 幕 牆 所 包 裹, 所 以 用 太 陽 能 光 電 幕 牆 代 替 原 來 的 幕 牆 BIPV 系 統 一 般 由 太 陽 能 光 電 陣 列 ( 太 陽 電 池 元 件 ) 牆 面 或 屋 頂 和 冷 卻 空 氣 通 道 支 架 等 組 成 對 於 一 個 完 整 的 BIPV 系 統, 還 應 該 有 另 外 一 些 設 備 負 載 蓄 電 池 逆 變 器 及 系 統 控 制 等 與 建 築 相 結 合 的 太 陽 能 光 電 系 統, 可 以 作 為 獨 立 電 源 方 式 供 電, 或 者 以 併 網 的 方 式 供 電 當 一 個 BIPV 系 統 參 與 併 網 時, 可 以 不 需 要 蓄 電 池, 但 需 要 有 與 電 網 的 併 入 裝 置, 而 併 網 發 電 是 當 今 太 陽 光 電 應 用 的 新 趨 勢 將 太 陽 能 安 裝 在 住 房 或 建 築 物 的 屋 頂 或 外 牆, 引 出 端 經 過 控 制 器 及 76

80 逆 變 器 與 公 共 電 網 相 連 接, 由 太 陽 能 光 電 方 陣 及 電 網 併 聯 向 用 戶 供 電, 這 就 組 成 了 住 戶 併 網 太 陽 能 光 電 系 統 由 於 其 全 部 或 基 本 不 用 蓄 電 池, 造 價 大 大 降 低, 並 且 除 了 發 電 以 外 還 具 有 調 整 尖 峰 電 力 環 保 和 代 替 某 些 建 材 的 多 種 功 能, 因 而 是 太 陽 能 光 電 發 電 步 入 商 業 應 用 並 逐 步 發 展 成 為 基 本 電 源 之 一 的 重 要 方 式 建 築 能 耗 大 約 占 各 國 總 能 耗 的 1/3, 太 陽 能 光 電 與 建 築 結 合 可 以 有 效 地 減 少 建 築 能 耗, 不 論 從 建 築 技 術 或 經 濟 角 度 出 發, 太 陽 能 光 電 與 建 築 一 體 化 均 有 諸 多 優 點 : A. 可 以 有 效 利 用 圍 護 表 面 ( 屋 頂 和 牆 面 ), 無 需 額 外 用 地 或 加 建 其 他 設 施, 節 省 了 土 地 資 源 這 對 於 人 口 密 集 土 地 昂 貴 的 城 市 建 築 尤 為 重 要 B. 可 原 地 發 電 原 地 使 用, 可 節 約 電 站 送 電 網 的 投 資 和 減 少 輸 電 配 電 損 耗 C. 通 常 夏 季 由 於 空 調 製 冷 等 設 備 的 使 用, 形 成 用 電 高 峰, 而 這 時 也 是 太 陽 能 光 電 方 陣 發 電 最 多 的 時 期,BIPV 系 統 除 保 證 自 身 建 築 內 用 電 外, 還 可 以 向 電 網 供 電, 從 而 舒 緩 尖 峰 電 力 需 求, 解 決 電 網 尖 峰 離 峰 供 需 的 矛 盾, 具 有 極 大 的 社 會 效 益 D. 由 於 太 陽 能 光 電 陣 列 安 裝 在 屋 頂 和 牆 面 上, 並 直 接 吸 收 太 陽 能, 避 免 了 牆 面 溫 度 和 屋 頂 溫 度 過 高, 因 此 可 以 改 善 室 內 溫 度, 並 且 降 低 空 調 負 荷 E. 利 用 太 陽 能 光 電 發 電 減 少 了 一 般 由 於 化 石 燃 料 發 電 所 帶 來 的 嚴 重 空 氣 污 染, 這 對 於 環 保 要 求 更 高 的 今 天 和 未 來 極 為 重 要 F. 在 建 築 圍 護 結 構 上 安 裝 太 陽 能 光 電 陣 列, 可 推 動 太 陽 能 光 電 模 組 的 應 用 和 批 量 生 產, 進 一 步 降 低 其 市 場 價 格 G. 如 把 太 陽 能 光 電 電 池 陣 列 牆 作 為 建 築 物 的 玻 璃 幕 牆, 可 減 少 建 築 物 的 整 體 造 價, 當 然 對 太 陽 能 光 電 元 件 來 說, 同 時 還 應 具 有 建 材 所 要 求 的 絕 熱 保 溫 電 氣 絕 緣 防 水 防 潮 且 具 有 一 定 強 度 及 剛 度, 若 作 為 窗 戶 材 料, 還 要 有 一 定 的 透 明 度 等 京 都 協 定 書 的 簽 訂 標 誌 人 類 正 向 可 持 續 發 展 的 方 向 努 力 西 方 發 達 國 家 已 經 充 分 觀 注 到 化 石 能 源 的 短 缺 和 由 此 帶 來 的 環 境 污 染 對 世 界 經 濟 發 展 所 帶 來 的 壓 力, 都 在 大 力 開 發 潔 淨 的 可 再 生 能 源 然 而 真 正 開 始 太 陽 能 光 電 的 產 業 化 發 展 的 歷 史 並 不 算 太 長, 產 業 基 礎 相 對 其 他 成 熟 能 源 工 業 非 常 薄 弱, 因 此 為 了 扶 持 和 促 進 太 陽 能 光 電 產 業 的 發 展, 很 多 國 家 都 制 定 了 相 關 的 激 勵 政 77

81 策 用 於 鼓 勵 產 業 界 以 及 科 技 界 對 光 伏 產 業 的 投 入 在 太 陽 能 光 伏 利 用 方 面, 已 開 發 國 家 以 太 陽 能 光 電 建 築 一 體 化 併 網 發 電 為 基 本 形 式, 對 太 陽 能 的 推 廣 十 分 奏 效 德 國 政 府 於 2000 年 首 先 頒 佈 ( 可 再 生 能 源 法 ),2001 年 太 陽 能 光 電 發 電 在 德 國 國 內 的 安 裝 量 達 到 2000 年 的 230%,2003 年 又 公 佈 ( 可 再 生 能 源 促 進 法 ), 由 此 引 發 了 德 國 太 陽 能 光 電 發 展 的 新 一 輪 高 峰 期,2004 年 德 國 太 陽 能 光 電 發 電 總 量 達 到 501GWh, 可 再 生 能 源 發 電 占 總 發 電 量 的 9.3% 德 國 日 本 太 陽 能 光 電 推 廣 模 式 都 非 常 成 功, 值 得 借 鏡 這 兩 個 國 家 發 展 的 基 本 思 路 是 將 晶 體 矽 太 陽 電 池 作 為 主 導 產 品, 並 採 用 屋 頂 計 畫 和 併 網 發 電 的 基 本 形 式, 發 展 的 主 要 推 動 力 是 政 府 的 太 陽 光 電 發 電 補 貼 政 策 和 銀 行 貸 款 的 激 勵 機 制 如 德 國 政 府 帶 頭 利 用 太 陽 能, 像 柏 林 的 議 會 大 廈 柏 林 火 車 站 等 許 多 公 共 設 施 與 場 所, 都 大 量 採 用 太 陽 能 光 電 發 電 設 備 建 築 環 境 的 一 般 結 合 形 式, 換 句 話 說, 建 議 將 太 陽 能 光 電 與 建 築 結 合 形 式 分 為 建 材 型 和 非 建 材 型 兩 種, 二 者 的 劃 分 在 概 念 上 既 不 重 疊, 而 且 又 準 確 反 映 了 太 陽 能 光 電 與 建 築 一 體 化 程 度 的 顯 著 不 同 2. 圖 書 館 用 電 需 求 與 建 築 面 積 利 用 最 大 化 新 建 圖 書 館 建 築 幕 牆, 可 以 加 入 BIPV 太 陽 能 光 電 發 電 系 統 在 建 築 中 的 應 用, 其 潛 力 十 分 巨 大 尤 其 是 在 城 市, 土 地 資 源 及 空 間 非 常 有 限, 如 何 最 大 化 的 利 用 建 築 屋 頂 幕 牆 等 建 築 面 積 成 了 建 築 師 進 行 太 陽 能 光 電 建 築 發 電 系 統 設 計 的 首 選 了 進 行 太 陽 能 光 電 建 築 併 網 發 電 系 統 設 計, 應 考 慮 建 築 用 電 的 負 荷 及 其 變 化 規 律, 首 先 與 建 築 結 合 的 太 陽 能 光 電 系 統, 可 以 分 為 獨 立 電 源 供 電 和 併 網 供 電 兩 種 方 式, 後 者 又 分 為 可 逆 潮 流 併 網 和 非 逆 潮 流 併 網 系 統 非 逆 潮 流 併 網 就 是 通 常 說 的 低 壓 端 並 網 系 統, 由 於 不 需 要 蓄 電 池, 造 價 低, 易 實 施, 近 年 來 已 經 廣 泛 應 用 於 光 伏 建 築 的 發 電 系 統 中 3. 圖 書 館 用 電 需 求 與 建 築 面 積 利 用 設 計 每 棟 圖 書 館 的 負 荷 需 求 和 特 性 都 是 不 一 樣 的, 設 計 時 不 能 盲 目 的 模 仿 很 多 光 電 項 目 中, 出 現 只 關 注 項 目 裝 機 容 量, 沒 有 兼 顧 考 慮 圖 書 館 用 電 負 荷 的 現 象, 成 本 大 幅 度 提 高, 從 收 益 率 上 來 講 是 不 可 行 的 此 外 進 行 光 電 建 築 一 體 化 設 計, 還 有 必 要 瞭 解 用 電 負 荷 的 特 性, 即 每 天 24 小 時 內 的 不 同 時 間 的 用 電 規 律 78

82 因 此 明 確 圖 書 館 用 電 負 荷 及 其 特 性 的 前 提 下, 確 定 合 理 的 建 築 利 用 面 積, 有 助 於 系 統 最 優 化 設 計, 提 高 太 陽 能 光 電 建 築 一 體 化 利 用 的 水 準 系 統 最 優 化 設 計 需 考 慮 一 體 化 形 式, 與 BAPV 固 定 角 度 發 電 效 率 之 間 的 差 異, 光 伏 系 統 的 發 電 效 率 受 到 光 伏 元 件 的 朝 向 和 傾 角 的 影 響, 當 朝 向 或 傾 角 不 同 時, 全 年 能 量 輸 出 差 值 很 大, 如 果 1KWp 的 太 陽 能 光 電 系 統 安 裝 在 建 築 南 立 面, 則 全 年 的 能 量 輸 出 與 傾 角 22.5 相 比, 減 少 了 46.9% 圖 書 館 屋 頂 BAPV 雙 軸 跟 蹤 式 太 陽 能 發 電 系 統 就 是 通 過 調 整 光 伏 元 件 的 傾 角 和 朝 向, 使 光 伏 發 電 元 件 始 終 跟 蹤 太 陽, 處 於 最 佳 發 電 狀 態, 保 證 光 伏 系 統 的 轉 換 效 率 最 大 化 目 前 國 內 在 新 建 建 築 中 採 用 建 材 式 的 光 伏 建 築 一 體 化 應 用 形 式 較 多, 在 建 築 的 設 計 階 段 就 考 慮 將 太 陽 能 光 伏 元 素 融 合 到 建 築 中 去, 光 電 建 築 一 體 化 保 持 了 建 築 的 美 觀, 又 能 夠 最 大 限 度 的 發 揮 太 陽 能 系 統 的 發 電 效 能 例 如 將 建 築 屋 頂 作 為 光 伏 陣 列 的 安 裝 位 置 具 有 獨 特 的 優 勢, 日 照 條 件 好, 不 易 受 遮 擋, 可 以 充 分 接 受 太 陽 輻 射, 光 伏 玻 璃 幕 牆 將 光 伏 技 術 融 入 了 玻 璃 幕 牆, 突 破 傳 統 玻 璃 幕 牆 單 一 的 圍 護 功 能, 把 以 前 被 當 作 有 害 因 素 遮 罩 在 建 築 物 表 面 的 太 陽 光, 轉 化 為 被 人 們 利 用 的 電 能 就 某 種 角 度 而 言, 光 伏 建 築 一 體 化 與 發 電 效 率 最 大 化 很 難 同 時 做 到, 太 陽 能 光 伏 在 建 築 中 應 用 時 不 應 單 一 追 求 發 電 效 率, 光 伏 系 統 的 發 電 效 率 固 然 重 要, 但 是 隨 著 光 伏 建 築 一 體 化 水 準 的 不 斷 提 高, 除 實 現 系 統 設 計 發 電 量 和 與 建 築 美 觀 協 調 等 目 標 之 外, 一 些 新 的 附 加 功 能 也 日 益 體 現 出 來 可 見 光 伏 應 用 技 術 作 為 一 種 新 型 的 技 術, 在 建 築 學 上 已 經 成 為 一 種 新 的 可 行 的 選 擇 光 伏 建 築 一 體 化 應 用 技 術 可 以 利 用 太 陽 能 這 種 巨 大 的 可 再 生 能 源 來 產 生 電 力, 又 可 以 作 為 多 功 能 建 築 材 料 構 成 實 際 的 建 築 物 構 件, 為 建 築 提 供 遮 陽 通 風 等 附 加 功 能 4. 工 程 應 用 技 術 創 新 隨 著 太 陽 能 光 伏 發 電 系 統 在 建 築 中 的 大 量 應 用, 光 伏 系 統 及 元 件 也 隨 著 一 體 化 水 準 的 提 高, 不 斷 進 行 技 術 改 進 和 創 新 例 如 低 倍 聚 焦 光 伏 技 術 在 工 程 中 的 應 用, 光 伏 薄 膜 夾 膠 玻 璃 從 最 初 透 光 度 10% 到 現 在 的 50%, 如 光 電 百 葉 窗 等 一 體 化 光 電 組 件 的 生 產 和 應 用 為 減 少 灰 塵 對 太 陽 電 池 轉 換 效 率 的 影 響, 有 些 工 程 已 經 開 始 對 太 陽 電 池 元 件 表 面 自 動 清 洗 技 術 進 行 了 嘗 試 在 光 電 建 築 一 79

83 體 化 中, 光 電 元 件 作 為 建 築 的 有 機 組 成 部 分, 在 建 築 的 壽 命 週 期 內, 其 使 用 壽 命 轉 換 效 率 的 衰 減 等 以 及 系 統 的 運 行 維 護 中 出 現 的 問 題, 還 有 待 我 們 更 多 的 關 注, 加 快 推 進 光 電 建 築 一 體 化 的 應 用 技 術 5. 光 伏 建 築 一 體 化 未 來 展 望 環 境 污 染 和 能 源 短 缺 這 兩 大 問 題, 對 於 世 界 經 濟 是 否 可 持 續 發 展, 影 響 十 分 重 大 所 以 近 幾 年 在 一 些 發 達 國 家 零 碳 房 屋 得 到 了 一 定 的 發 展, 即 完 全 由 太 陽 能 光 斷 轉 換 裝 置 提 供 建 築 物 所 需 要 的 全 部 能 源 消 耗, 真 正 做 到 清 潔 無 污 染, 它 代 表 了 21 世 紀 太 陽 能 建 築 的 發 展 趨 勢 大 力 推 廣 太 陽 能 風 能 等 可 再 生 潔 淨 能 源 是 解 決 這 兩 大 難 題 最 有 效 的 方 法, 太 陽 能 是 清 潔 安 全 取 之 不 盡 的 可 再 生 能 源, 充 分 開 發 利 用 太 陽 能 是 世 界 各 國 政 府 可 持 續 發 展 的 能 源 戰 略 決 策, 利 用 太 陽 能 光 伏 發 電 近 期 可 解 決 特 殊 應 用 領 域 的 需 要, 作 為 常 規 能 源 的 補 充 ; 遠 期 將 大 規 模 應 用, 逐 步 替 代 常 規 化 石 能 源 據 權 威 預 測, 到 2030 年 光 伏 發 電 在 世 界 總 發 電 量 中 將 占 到 5-10% 28 現 今 許 多 歐 美 國 家 都 規 定 了 在 2030 年 以 前, 太 陽 能 在 國 家 總 能 源 消 耗 中, 需 占 比 例 應 超 過 20% 的 計 畫 28 德 國 太 陽 能 光 電 專 案 成 功 實 施 的 經 驗, 可 以 作 為 我 國 太 陽 能 光 電 發 展 的 借 鏡, 對 德 國 和 日 本 等 國 的 可 再 生 能 源 的 政 策 和 技 術, 進 行 深 入 的 瞭 解, 對 我 國 太 陽 能 光 電 產 業 的 發 展 具 有 十 分 重 要 的 意 義 80

84 3-6 建 築 物 能 源 管 理 系 統 BEMS 能 源 管 理 系 統 建 築 能 源 管 理 用 於 使 室 內 環 境 和 能 源 性 能 最 適 化, 將 耗 能 的 各 項 空 調 設 備 機 電 設 備, 利 用 監 控 介 面 與 網 路 化 之 自 動 化 控 制 裝 置, 檢 測 設 備 及 系 統 之 能 源 耗 能 情 況, 以 邏 輯 化 的 運 作 方 式 及 節 能 管 制 方 法, 達 到 節 能 的 成 效, 稱 為 BEMS (Building Energy Management System) 能 源 管 理 系 統 要 求 空 調 或 動 力 或 照 明 等 設 備 具 有 能 源 監 控 或 需 量 管 理 功 能 (1) 設 備 效 率 : 採 用 高 效 率 設 備 (2) 空 調 系 統 : 冰 水 主 機 或 冷 氣 機 等 空 調 設 備 符 合 能 源 局 之 標 準 或 具 有 各 國 節 能 標 章 認 證 (3) 照 明 系 統 : 螢 光 燈 管 或 燈 具 等 照 明 設 備 符 合 能 源 局 之 標 準 或 具 有 各 國 節 能 標 章 認 證 (4) 動 力 系 統 : 泵 電 梯 等 動 力 設 備 具 有 高 效 率 設 備 的 說 明 資 料 29 系 統 功 能 分 為 目 的 及 手 段 要 素 目 的 要 素 主 要 含 監 視 紀 錄 控 制 管 理 及 量 測 計 費 等 分 類 ; 手 段 機 能 主 要 含 列 印 操 作 資 料 儲 存 及 資 料 傳 送 等 整 體 BEMS 監 控 策 略 A. 電 力 系 統 : 輸 配 電 設 備 管 理 B. 空 調 系 統 : 水 冷 VRV 變 頻 多 聯 設 備 含 用 電 量 管 理 機 台 數 管 理 之 控 制 策 略 冰 水 泵 變 水 量 系 統 (VWV) 或 可 變 風 量 系 統 (VAV) 等 節 約 能 源 管 理, 冰 水 及 VRV 變 頻 多 聯 之 分 戶 計 費 C. 照 明 系 統 : 自 動 感 知 控 制 自 動 調 光 晝 光 感 知 器 自 動 點 滅 控 制 時 序 控 制 器 二 線 式 照 明 控 制 系 統 29 81

85 1. BEMS 定 義 與 範 圍, 如 圖 3-56 圖 3-56 BEMS 定 義 與 範 圍 29 2.BEMS 四 大 管 理 系 統 BEMS 四 大 管 理 系 統 包 含 了 BAS EMS BMS 及 FMS 等 四 種 系 統, 如 圖 3-57 其 四 種 系 統 分 別 可 以 進 行 監 控 設 備 之 運 轉 狀 況, 分 配 調 度 建 築 物 內 之 管 理 能 源 使 用 及 決 策, 管 理 各 設 備 之 運 轉 及 維 修, 以 及 保 全 人 員 排 程 等 管 理, 記 錄 建 築 及 利 用 電 腦 之 資 料 庫 累 積 各 項 設 備 運 轉 狀 況 紀 錄 維 修 保 養 之 費 用, 列 出 各 項 報 表, 進 行 各 方 面 之 財 務 評 估 及 營 繕 管 理 物 內 所 有 費 用 存 入 系 統 資 料 庫 中 30 82

86 圖 3-57 BEMS 系 統 架 構 圖 30 3.BEMS 建 立 子 系 統 規 劃 建 立 完 整 之 系 統 架 構 後, 針 對 空 調 照 明 及 動 力 三 大 子 系 統, 再 進 行 細 項 規 劃, 包 含 監 控 等 級 之 設 定 監 視 系 統 之 點 數 位 置 及 控 制 系 統 之 方 式 (PID Fuzzy) 建 築 物 等 管 理 系 統 通 信 系 統 硬 體 設 備 方 面 如 空 調 系 統 分 別 設 置 相 對 應 之 冰 水 流 量 供 應 冰 水 與 回 水 溫 度 供 應 冷 卻 水 與 回 水 溫 度 及 耗 電 量 等 進 行 量 測 點 之 規 劃 30 4.BEMS 由 四 大 元 素 構 成 (1) 感 測 : 由 感 測 器 感 測 網 路 及 閘 道 器 組 成 為 能 源 管 理 系 統 取 得 資 訊 的 前 端 設 備, 包 含 偵 測 用 電 資 訊 之 電 力 量 計, 資 料 內 容 為 電 壓 電 流 瓦 時 需 量 乏 時 及 功 率 因 素 等 等, 偵 測 環 境 資 訊 的 感 測 器 如 紅 外 線 人 體 感 測 器 溫 度 溼 度 亮 度 風 向 風 速 及 CO 2 濃 度 等 感 測 網 路 為 RS232 RS485 Ethernet PLC ZigBee WiFi 及 GPRS 等 無 線 通 訊 技 術 組 成 (2) 驗 證 : 驗 證 資 料 有 效 性 功 能, 將 沒 有 讀 數 或 不 合 理 異 常 值 回 歸 常 態 分 佈 (3) 決 策 : 決 策 採 臨 界 值 來 判 斷 是 否 採 取 動 作 將 過 去 歷 史 資 料 分 析 歸 類 建 立 需 量 模 式, 模 式 需 有 臨 界 值 及 考 慮 環 境 因 素, 動 態 調 整 臨 界 值 以 保 持 最 適 化 需 求 83

87 (4) 控 制 : 根 據 決 策 採 取 斷 電 復 電, 調 節 供 電 等 方 法 達 到 控 制 目 的 5.BEMS 系 統 分 級 制 度 BEMS 等 級 針 對 監 視 機 能 控 制 操 作 機 能 等 為 優 先 考 慮 的 條 件, 一 般 皆 以 樓 地 板 面 積 作 指 標 性 的 劃 分,BEMS 系 統 隨 著 總 樓 地 板 面 積 的 大 小 及 監 控 點 數 在 能 源 使 用 監 控 上 作 出 了 等 級 上 的 區 別 我 國 目 前 亦 針 對 建 築 物 之 總 樓 地 板 面 積 作 為 BEMS 等 級 之 劃 分, 我 國 之 分 級 制 度 如 表 3-21 等 級 總 樓 地 板 面 積 m 以 下 50~250 點 ~20000 以 上 20000~50000 以 上 表 3-21 我 國 BEMS 分 級 指 標 31 管 理 點 數 系 統 主 要 功 能 包 含 250~500 點 以 上 500~3000 點 以 上 以 上 3000 點 以 上 警 報 監 視 功 能, 基 本 之 設 備 運 轉 狀 態, 監 視 功 能 具 等 級 1 之 功 能, 設 備 啟 停 之 時 程 管 理 ; 空 調 系 統 運 轉 料 之 記 錄 及 存 檔 具 等 級 2 之 功 能, 包 含 大 部 分 設 備 之 運 轉 狀 態 監 視 及 控 制 具 等 級 3 之 功 能, 將 建 築 物 內 之 所 有 設 備 皆 納 入 監 視 及 控 制 範 圍, 並 設 置 統 一 且 集 中 之 管 理 中 心 耗 電 量 累 積 用 電 運 轉 效 率, 設 備 維 護 記 錄 等 具 備 計 費 機 制 / 資 料 處 理 功 能 將 各 設 備 之 用 電 情 形 及 運 轉 狀 態, 以 報 表 ( 月 報 季 報 年 報 等 ) 及 各 類 圖 形 之 方 式 比 較 分 析 具 最 佳 化 運 轉 控 制 功 能, 針 對 建 築 室 外 環 境 條 件, 有 效 調 整 設 備 之 運 轉 狀 態 ; 除 計 費 機 制 外, 設 備 之 生 命 週 期 也 一 併 納 入 管 理 ; 整 合 消 防 及 保 全 系 統, 包 含 人 員 管 理 等 能 源 管 理 之 效 益 規 劃 BEMS 全 部 能 源 系 統 之 管 理 工 具 以 提 高 圖 書 館 的 使 用 品 質, 能 源 設 備 建 議 需 要 建 置 自 動 化 之 能 源 監 控 管 理 系 統, 且 可 增 進 設 備 使 用 之 便 利 性 及 安 全 性 監 控 設 備 具 良 好 的 人 機 介 面 採 觸 控 式 設 備 操 作, 無 線 射 頻 設 備 操 作, 可 即 時 判 斷 指 令 並 回 饋 狀 態 29 空 調 系 統 控 制 可 進 行 動 態 控 制 設 備 啟 停 最 佳 啟 動 控 制 建 築 外 層 的 開 口 率 協 調 控 制 建 築 開 口 部 水 霧 預 冷 設 備 控 制 遮 陽 系 統 協 調 運 作 控 制 外 氣 進 氣 量 控 制 外 氣 預 冷 控 制 空 調 儲 冰 控 制 時 序 控 制 自 動 感 知 控 制 輪 流 啟 動 控 制 環 境 舒 適 控 制 溫 溼 度 及 室 內 CO 2 濃 度 控 制 84

88 照 明 系 統 控 制 可 依 日 照 之 強 弱 進 行 晝 光 利 用 自 動 感 知 控 制 自 動 調 光, 若 是 進 出 人 數 較 少 之 場 所 可 加 裝 感 知 器 自 動 點 滅 控 制 可 避 免 因 忘 記 關 燈 而 浪 費 電 能, 時 序 控 制 器 能 在 預 定 的 時 間 自 動 地 對 照 明 環 境 作 模 式 切 換 動 力 系 統 可 設 置 需 量 控 制 器 電 梯 設 備 利 用 變 頻 器 控 制 系 統 控 制 電 梯 運 轉, 與 中 央 控 制 系 統 整 合 可 利 用 監 控 系 統 控 制 二 台 或 多 台 群 控 電 梯 電 梯 內 之 照 明 通 風 設 備 在 待 機 時 可 自 動 切 斷 電 源, 僅 留 樓 層 顯 示 面 板 電 源, 以 節 約 能 源 中 央 監 控 系 統 透 過 網 路 及 介 面 將 設 備 集 中 管 理, 提 供 完 整 即 時 與 歷 史 電 力 資 訊 與 管 理 平 台, 使 設 備 機 器 獲 得 高 效 率 的 運 轉 控 制 系 統 將 自 動 記 錄 用 電 資 訊 及 繪 製 曲 線 報 表, 讓 用 電 管 理 即 時 通 報 時 用 電 狀 況, 經 由 網 路 輕 鬆 掌 握 即 時 電 力 資 訊 及 完 整 歷 史 資 料, 作 為 用 電 評 估 管 理 計 價 變 更 需 量 走 勢 等 用 途, 達 到 用 最 少 的 錢, 省 最 多 的 電 的 目 的, 如 圖 3-58 各 監 控 系 統 可 經 由 可 程 式 控 制 器 PLC, 以 Ethernet 網 路 連 接 至 中 央 監 控 主 機, 顯 示 並 加 以 控 制 利 用 需 量 控 制 器 與 PLC 連 結 將 超 過 契 約 容 量 時, 透 過 PLC 將 事 先 選 定 設 備 短 時 間 卸 載 停 用, 來 避 免 超 過 契 約 容 量 之 情 形 發 生, 則 可 節 省 超 約 附 加 費 之 支 出 30 利 用 能 源 管 理 系 統 對 各 項 設 備 進 行 監 控, 則 能 有 效 的 降 低 耗 能, 並 節 省 每 年 的 相 關 支 出 圖 3-58 中 央 監 控 系 統 整 合 架 構 圖 30 85

89 肆 案 例 節 能 分 析 案 例 係 以 台 北 市 三 間 圖 書 館 進 行 電 力 照 明 及 空 調 等 分 析, 並 提 出 相 關 之 改 善 建 議, 如 表 4-1 藉 由 這 些 方 式 達 到 節 約 能 源 之 目 的, 並 供 欲 進 行 相 關 產 業 發 展 之 人 士 參 考 表 4-1 案 例 圖 書 館 可 採 用 之 節 能 措 施 系 統 分 類 改 善 建 議 提 案 提 高 功 率 因 數 電 力 系 統 訂 定 合 理 契 約 容 量 使 用 高 效 率 燈 具 照 明 系 統 採 用 電 子 式 安 定 器 冷 卻 水 塔 風 扇 加 裝 變 頻 器 可 於 春 秋 時 引 進 外 氣 空 調 系 統 汰 換 低 效 率 主 機 更 換 冷 卻 水 塔 4-1 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 介 紹 根 據 表 4-1 整 理 出 8 項 圖 書 館 可 實 行 之 節 能 改 善 措 施, 其 節 能 措 施 如 下 : 86

90 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 編 號 :01 節 能 措 施 功 率 因 數 改 善 系 統 分 類 電 力 系 統 改 善 增 加 投 入 進 相 電 容 器 量, 提 高 功 因 改 善 可 獲 得 增 加 台 電 功 率 因 數 折 扣, 減 少 線 路 功 因 落 後 損 失, 改 善 電 壓 供 電 品 質 增 加 設 備 裕 度 效 益 措 施 改 善 目 前 電 費 單 平 均 功 因 為 92%, 雖 然 已 改 善 低 壓 側 功 因, 但 卻 未 合 理 調 整 高 低 壓 電 容 器 之 投 入 量, 以 致 高 壓 側 功 因 未 能 達 到 99%, 而 無 法 充 份 享 有 台 電 功 因 折 扣 前 改 善 後 1. 應 量 測 各 回 路 所 需 電 容 器 投 入 量 做 合 理 適 當 調 整 並 請 機 電 顧 問 保 養 公 司, 除 固 定 投 入 高 壓 電 容 器 外, 重 新 調 校 低 壓 側 APFR 之 設 定 值, 並 檢 視 其 投 入 改 善 狀 況, 是 否 正 常, 將 總 盤 側 功 因 提 高 至 99%, 而 增 加 台 電 功 因 折 扣, 並 減 少 變 壓 器 線 路 損 失 2. 現 場 各 高 低 壓 盤 裝 設 之 電 容 器 應 足 夠 應 付 所 需 節 能 成 效 經 改 善 後 : 能 減 少 用 電 量 28,382 kwh/ 年 改 善 投 資 費 用 為 8.5 萬 元 回 收 年 限 為 0.5 年 87

91 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 編 號 :02 節 能 措 施 契 約 容 量 合 理 化 系 統 分 類 電 力 系 統 改 以 訂 定 合 理 契 約 容 量 值, 可 減 少 超 約 罰 款 或 降 低 全 年 基 本 電 費 支 出 善 措 施 改 善 契 約 容 量 為 1,450 kw, 因 裝 設 需 量 控 制 器, 且 設 定 1,400 kw 時 開 始 卸 載, 故 全 年 未 有 超 約 用 電 狀 況 前 改 善 後 1. 電 價 中 基 本 電 費 佔 每 月 電 費 支 出 有 相 當 大 的 比 例, 而 它 和 用 戶 每 日 實 際 用 電 度 數 毫 無 關 連, 因 此 如 何 依 照 本 身 用 電 情 形 訂 定 合 理 的 契 約 容 量, 以 減 少 基 本 電 費 及 超 約 罰 款 的 支 出, 實 為 降 低 成 本 最 簡 易 可 行 的 方 法 之 一 節 契 約 容 量 合 理 重 新 訂 定 後, 全 年 可 節 省 基 本 電 費 34.3 萬 元 / 年 能 成 效 88

92 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 編 號 :03 節 能 措 施 採 用 高 效 率 燈 具 系 統 分 類 照 明 系 統 改 以 高 效 率 省 電 燈 管 取 代 原 燈 具 善 措 施 改 善 傳 統 照 明 以 20W 4 型 以 及 40W 1 型 日 光 燈 具 為 主,98 年 已 將 地 下 停 車 場 傳 統 燈 具 改 為 電 子 式 安 定 器 T5 28W 1 型 日 光 燈 具 前 改 建 議 可 以 換 T5 省 電 燈 管, 可 大 幅 減 少 照 明 用 電 及 減 少 更 換 燈 泡 次 數 及 人 力 善 後 節 能 成 省 能 效 益 :145 萬 元 / 年 (429,049 kwh / 年 ) 投 資 費 用 : 約 需 萬 元 回 收 年 限 : 2.9 年 效 89

93 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 編 號 :04 節 能 措 施 採 用 電 子 式 安 定 器 系 統 分 類 照 明 系 統 改 將 日 光 燈 具 之 傳 統 式 安 定 器, 以 高 效 率 電 子 式 安 定 器 替 代 善 措 施 改 目 前 單 位 多 數 使 用 電 子 式 安 定 器 日 光 燈 具, 僅 行 政 區 多 為 傳 統 鐵 磁 式 日 光 燈 具 善 前 改 建 議 將 行 政 區 安 定 器 改 換 為 高 效 率 電 子 式 安 定 器 善 後 節 能 成 節 能 效 益 : 經 改 善 後 共 可 節 省 電 費 支 出 約 88.7 萬 元 / 年 (359,591kWh/ 年 ) 投 資 費 用 : 約 需 萬 元 回 收 年 限 :3.4 年 效 90

94 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 編 號 :05 節 能 措 施 冷 卻 水 塔 風 車 加 裝 變 頻 器 系 統 分 類 空 調 系 統 改 善 冷 卻 水 塔 風 車 加 裝 變 頻 器, 依 主 機 負 載 需 求, 控 制 冷 卻 水 塔 風 車 馬 達 轉 數 及 風 量, 提 供 主 機 足 夠 冷 卻 水 量, 可 節 省 風 車 耗 電 措 施 改 冷 卻 水 塔 設 於 頂 樓, 為 方 形 650RT 2 台, 有 使 用 溫 度 控 制 起 停, 未 裝 設 變 頻 器 控 制 善 前 改 建 議 風 車 加 裝 變 頻 器 可 降 低 冷 卻 水 塔 之 電 能 消 耗 善 後 節 能 成 省 電 效 益 : 可 減 少 電 費 支 出 4.7 萬 元 / 年 投 資 費 用 : 約 需 6 萬 元 回 收 年 限 :1.3 年 效 91

95 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 編 號 :06 節 能 措 施 可 於 春 秋 時 引 進 外 氣 系 統 分 類 空 調 系 統 改 在 春 秋 兩 季 節 時 可 藉 由 引 進 外 氣 降 低 室 內 溫 度 善 措 施 改 在 春 秋 夜 間 時, 外 氣 溫 度 往 往 會 低 於 室 內 溫 度 善 前 改 建 議 引 進 外 氣 降 低 室 內 溫 度, 減 少 空 調 負 荷 善 後 節 能 成 省 電 效 益 : 可 減 少 電 費 支 出 15.8 萬 元 / 年 投 資 費 用 :0 萬 元 回 收 年 限 :0 年 效 92

96 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 編 號 :07 節 能 措 施 汰 換 低 效 率 主 機 系 統 分 類 空 調 系 統 改 汰 換 低 效 率 冰 水 主 機, 以 節 約 空 調 用 電 善 措 施 改 善 前 冰 水 主 機 :2003 年 530RT 空 調 製 冰 二 用 螺 旋 式 冰 水 主 機 3 台, 訪 測 當 天 融 冰 並 搭 配 一 台 冰 水 主 機 提 供 所 需 要 之 冷 能, 檢 測 CH2 主 機 暫 態 效 率 為 1.31kW/RT, 顯 示 其 運 轉 效 率 不 佳 改 汰 換 低 效 率 530RT 冰 水 主 機, 冰 水 泵 浦 冷 卻 水 泵 浦, 冷 卻 水 塔 可 以 使 用 既 有 設 備 善 後 節 能 成 節 能 效 益 : 節 省 電 費 支 出 萬 元 / 年 投 資 費 用 : 約 600 萬 元 回 收 年 限 :3.9 年 效 93

97 圖 書 館 節 約 能 源 措 施 案 例 編 號 :08 節 能 措 施 更 換 冷 卻 水 塔 系 統 分 類 空 調 系 統 改 汰 換 整 合 老 舊 冷 卻 水 塔, 提 高 冷 卻 水 塔 散 熱 效 率 善 措 施 改 館 內 之 冷 卻 水 塔 主 要 為 冷 卻 水 塔 15HP 三 台 善 前 改 藉 由 更 換 冷 卻 水 塔, 達 到 節 能 之 目 的 善 後 節 能 成 節 約 效 益 : 預 估 共 可 節 約 電 費 22 萬 元 / 年 投 資 費 用 : 約 需 60 萬 元 回 收 年 限 :2.7 年 效 94

98 伍 結 論 在 這 能 源 價 格 高 漲 的 時 代, 像 圖 書 館 這 類 公 共 場 所 必 然 會 有 相 當 多 的 人 員 使 用, 本 手 冊 之 編 排 目 的 就 在 於 減 少 這 類 公 共 場 所 之 耗 能, 並 能 順 利 推 動 全 國 節 約 能 源 政 策 根 據 資 料,99 年 及 100 年 全 國 圖 書 館 總 用 電 量 統 計,99 年 總 用 電 度 數 為 3,982 萬 度 / 年,100 年 總 用 電 度 數 為 3,805 萬 度 / 年, 用 電 節 約 4.45% 而 國 內 外 分 析 評 估 建 築 耗 能 高 低 方 法 大 都 採 用 單 位 面 積 年 耗 電 量 之 kwh/m2-y 值, 其 代 表 各 建 築 物 的 地 區 地 理 氣 候 環 境, 建 築 外 殼 耗 能 耗 能 設 備 系 統 運 轉 效 率 高 低 建 物 面 積 大 小 (m2) 停 車 場 大 小 人 數 及 運 轉 時 間 長 短 ( 時 / 年 ) 等 整 體 性 綜 合 指 標, 因 其 100 年 用 電 度 數 較 99 年 節 約, 故 其 耗 能 指 標 降 低 圖 書 館 能 源 使 用 的 改 善 方 式 主 要 可 朝 下 列 幾 個 方 向 進 行, 在 空 調 系 統 方 面, 可 選 購 高 EER 值 冷 氣 主 機, 並 檢 討 主 機 冷 卻 水 冰 水 及 空 氣 側 的 運 轉 式, 照 明 部 分 則 是 選 用 高 效 能 燈 具 並 配 合 適 當 的 配 置 及 管 理, 電 力 系 統 可 以 訂 定 合 理 的 契 約 容 量 提 高 功 率 因 數 建 築 外 殼 可 以 在 一 開 始 設 計 出 良 好 的 通 風 性, 並 選 出 較 好 的 隔 熱 材 料 及 善 用 遮 蔭, 如 在 屋 頂 部 分 加 裝 遮 陽 蔽 面 太 陽 的 直 射, 太 陽 光 電 可 藉 由 與 建 築 物 之 結 合, 善 用 再 生 能 源 而 達 到 節 能 之 目 的, 能 源 管 理 系 統 可 藉 由 網 路 監 控 各 項 部 分, 隨 時 針 對 效 能 不 佳 之 設 備 進 行 改 善 將 以 上 改 善 方 式 運 用 於 實 例 上, 如 提 高 功 率 因 數 訂 定 合 理 契 約 容 量 使 用 高 效 率 燈 具 採 用 電 子 式 安 定 器 及 汰 換 低 效 率 主 機 等, 能 降 低 其 用 電 量 並 節 省 相 關 費 用 的 開 銷, 進 而 得 到 節 能 的 目 的 95

99 陸 編 後 語 財 團 法 人 台 灣 綠 色 生 產 力 基 金 會 ( 簡 稱 綠 基 會 ), 主 要 任 務 是 配 合 國 家 能 源 政 策, 執 行 經 濟 部 能 源 局 委 辦 之 各 項 節 約 能 源 技 術 服 務 計 畫 藉 由 檢 測 診 斷 找 出 產 業 住 商 及 政 府 機 關 部 門 能 源 使 用 缺 失, 尋 找 節 能 機 會 ( 政 策 技 術 設 備 管 理 ), 對 能 源 用 戶 提 供 能 源 效 率 評 估 及 改 善 規 劃 製 程 操 作 等 服 務 工 作 外, 亦 製 作 節 約 能 源 海 報 貼 紙 及 出 版 各 種 節 能 成 果 專 刊 節 能 技 術 手 冊, 而 推 廣 節 約 能 源 的 觀 念 此 圖 書 館 節 能 技 術 手 冊 之 編 撰, 主 要 提 供 給 各 能 源 管 理 者 節 能 規 劃 整 合 及 節 能 改 善 之 手 冊, 進 而 自 發 性 導 入 改 善 工 作, 並 借 此 加 強 節 約 能 源 教 育 宣 導, 落 實 全 民 節 約 能 源 共 識 此 手 冊 的 編 撰 是 在 綠 基 會 專 案 四 部 林 資 深 協 理 延 彥 指 導 下, 由 國 立 台 北 科 技 大 學 能 源 與 冷 凍 空 調 工 程 系 李 教 授 文 興 主 筆, 參 考 實 際 相 關 節 能 案 例 及 文 獻 資 料 收 集, 彙 整 編 排 和 增 修 後, 交 付 本 會 進 行 封 面 規 畫 設 計 和 校 對, 聘 請 國 內 專 家 學 者 負 責 審 核 後, 送 經 濟 部 能 源 局 呈 核 核 備, 才 得 以 印 製 完 成, 倉 促 間 內 容 不 免 有 所 疏 漏 和 缺 失, 還 望 產 官 學 界 的 各 位 先 進 不 吝 指 教 正, 得 以 使 本 手 冊 更 形 充 實 和 完 備 96

100 柒 參 考 文 獻 1 全 國 公 立 圖 書 館 統 計 資 料 財 團 法 人 綠 色 生 產 力 基 金 會 2 蕭 明 哲 空 調 設 備 全 華 科 技 圖 書 陳 希 立 中 央 空 調 系 統 節 能 技 術 簡 報 4 經 濟 部 能 源 局 5 李 文 興 空 調 系 統 管 理 與 節 能 手 冊 財 團 法 人 台 灣 綠 色 生 產 力 基 金 會 美 國 冷 凍 空 調 工 程 師 學 會 所 建 議 之 標 準 (ASHRAE 90.1) 7 林 廷 彥 冰 水 系 統 運 轉 模 式 節 能 分 析 國 立 台 北 科 技 大 學 研 究 所 碩 士 論 文 林 秉 鋒 冰 水 系 統 二 次 側 泵 浦 壓 力 控 制 國 立 台 北 科 技 大 學 研 究 所 碩 士 論 文 人 工 光 源 種 類 和 發 光 原 理 Leonh Hardware Enterprisem Inc 同 誠 科 技 11 Touch More Creative Service,our Passion. Quality,our Duty 12 照 明 能 源 效 率 規 範 與 政 策 探 討 工 研 院 能 資 所 13 照 明 節 能 實 務 與 應 用 工 研 院 能 環 所 商 能 技 術 組 14 黃 福 坤 日 光 燈 的 物 理 國 立 台 灣 師 範 大 學 物 理 系 基 本 電 學 實 習 II 15 綜 合 照 明 型 錄 中 國 電 器 股 份 有 限 公 司 16 產 品 型 錄 LED 日 光 燈 管 旭 程 光 電 科 技 股 份 有 限 公 司 17 產 品 簡 介 LED 日 光 燈 管 旭 成 光 電 科 技 股 份 有 限 公 司 18 節 約 能 源 園 區 經 濟 部 能 源 局 19 台 灣 電 力 公 司 20 林 憲 德 莊 惠 雯 張 從 怡 陳 建 男 綠 建 築 評 估 手 冊 - 基 本 型 內 政 部 建 築 研 究 所 " 綠 建 築 設 計 技 術 彙 編 內 政 部 建 築 研 究 所 22 綠 建 築 資 訊 : 台 北 市 立 圖 書 館 北 投 分 館 台 灣 綠 建 築 發 展 協 會 23 李 魁 鵬 節 能 設 計 24 楊 加 大 紀 元 11 月 17 日 訊 25 李 魁 鵬 集 合 住 宅 綠 建 築 改 造 與 節 能 應 用 26 展 覽 館 節 約 能 源 技 術 手 冊 財 團 法 人 台 灣 綠 色 生 產 力 基 金 會 27 西 班 牙 巴 塞 隆 納 太 陽 能 建 築 28 能 源 政 策 與 能 源 供 需 情 勢 經 濟 部 能 源 局 29 楊 冠 雄 學 校 如 何 因 應 永 續 能 源 政 策 綱 領 及 政 府 機 關 及 學 校 全 面 節 能 97

101 減 碳 措 施 國 立 中 山 大 學 機 械 與 機 電 工 程 系 智 慧 綠 建 築 相 關 產 品 及 系 統 資 料 建 置 - 能 源 管 理 第 五 屆 創 意 狂 想 巢 向 未 來 31 建 築 能 源 管 理 (BEMS) 節 能 手 冊 經 濟 部 能 源 局