李永裕

中技社節能技術發展中心

一、前言

台灣的能源需求高達97%需仰賴進口供應。面對國內工商持續成長、能源需求日增、國際原油價格動盪、夏季限電及地球溫室效應日趨嚴重等問題，政府正努力朝向「綠色矽島」的目標邁進，並以積極推動節約能源為共識。尤其是國民生活水準的提昇，致使夏季空調用電激增，為造成夏季尖峰負載的主要原因。因此談到節約能源，首要目標當然是從空調系統開始。

二、適當之空調溫度及濕度

節約能源的空調系統設計的先決條件是必須滿足舒適、安全、衛生之居住環境，因此應是合理而有效的運用能源，並不是少用或不用。空調系統的能源節約就是要在盡量少用能源的條件下，獲得所需的空調效果。下面就空調系統能源節約方法加以說明。

(一) 室溫的變更：

以人的舒適為對象的空調設計，其室溫條件的標準，夏天為25∼28℃。變更室溫條件所獲得節約能源的效益，由電腦模擬結果顯示，冷房設定溫度調高1℃，約可節省3％左右的能源。因此可考慮實際的狀況，變更設定溫度以求能源的節約。

(二) 濕度的變更：

舒適空調的室內溫濕度設計條件，其標準為夏天25∼28℃，相對濕度50∼60％。而相對濕度變動的容許範圍比溫度大，根據調查顯示，利用室內送風機或空氣調節箱進行空調時，在夏天將露點溫度調高1℃，約可節省10％之能源。

(三) 體感溫度的利用：

經驗得知，在同一溫度條件下，若濕度及風速不同，人體的感覺亦有異。因此在空調設計中，常用有效溫度 (Effective Temperature, ET) 來決定舒適的條件。所謂有效溫度，是一種經過實驗而定義的人體感覺指標，其中包括不同的溫度、濕度及風速的因素。相同的有效溫度表示在不同的溫濕度及風速環境下，人體有相同的感覺。在濕度低時調高溫度，濕度高時調低溫度，對人體舒適的感覺並沒有影響。因此利用ET來調節溫濕度的控制條件，亦有節約能源的功效。

(四) 最適的空氣流動：

因氣流的速度會影響體汗的蒸發速率，而室內空氣的對流亦會影響室溫的分佈，因此空氣流動的速度必須調節適當，過大過小均不相宜。一般而言，人體感覺最舒適的氣流速度為0.25至0.3米/秒，在工廠的作業環境中可適度的提高風速。

(一) 減少太陽輻射熱 (Solar Radiation Heat)：

對輻射熱影響最大的是玻璃部份。當東西面向的玻璃受陽光照射時，其最大的熱獲得量，每平方呎可達165 BTU/Hr。當面積大時熱獲得量即甚可觀。

改善方法：

1. 加裝百葉簾

2. 增設遮陽板

3. 裝置淺色窗簾

4. 噴隔熱反射膜

5. 貼隔熱反射膠片

(二) 降低傳導熱 (Conduction Heat)：

屋頂因直接受陽光的照射，其熱獲得量最大。一般平房的建築物屋頂的熱負荷佔相當大的份量，尤以老舊房屋隔熱設施較差者更為嚴重。

改善方法：

1. 將屋頂顏色改為白色或乳白色。

2. 增加屋頂隔熱材。

3. 平屋頂採用蓄水或噴水。

4. 屋頂與天花板之間加通風設備。

5. 加裝天花板。

(三) 降低照明熱負荷：

燈泡每一瓦特發出之熱量為0.86 Kcal/Hr，日光燈每一瓦特發出之熱量為1.07 Kcal/Hr。減少燈具的瓦特數即能減少熱負荷。

改善方法：

1. 降低燈具高度：

將燈具與工作面的距離降低為原來的一半時，照度可提高約四倍。在維持原來的照度下，可減少燈具數，即減少燈具熱負載。

2. 全面照明改為局部照明：

需要高照度之區域或機械，給予局部照明較省電，並可減少燈具熱負載。

3. 採用高效率燈具：

儘量採用高效率燈具，減少燈具之瓦特數以減少熱負荷。

(四) 隔離發熱設備：

空調區內之發熱設備，如加熱爐、乾燥設備等，應予局部隔離。設備熱乃是由電能變成動能，再變成熱能型態。除非設備停開，否則電能負載是避免不了的。但若能將熱能集中並隔離，降低室內之顯熱負荷，即可減少空調空間的送風量，降低送風馬力節約能源。

(五) 防止滲透空氣：

外氣之滲入，特別是含水汽空氣之滲入，將使空調室內增加可觀之熱負荷。外氣之滲入量，則決定於門窗的關緊與否、外牆的多孔性、建築之高度、樓梯井、升降梯、風之吹向及風速、與通風及抽風量等。而防止外氣滲入最實在最簡單的方法，不外乎修補門窗及間隙；隨手關門；將大門改為自動門或裝設自動關閉連桿；出入口增設空氣簾等方式。

四、空氣側省能策略

空調系統空氣側所消耗之電力約佔總電力消耗量的30∼40％，因此送風機的能源節約是整個空調系統中能源節約的重要一環。送風機所需之動力與風量及風壓成比例，故空調之送風系統在部份負荷時若能採用VAV系統(Variable Air Volume) 以改變送風機之風量，必可節省送風機的電力消耗。常見的送風設備為空調箱 (Air Handling Unit) 及小型送風機 (Fan Coil)。其省能策略建議如下：

(一) 空調箱

由主機送來之冰水在空調箱中與回風作熱交換。空調箱中的風扇將冷氣送回冷房之中，冰水則沿回水管流回主機房。此外並設有新鮮空氣送入口，以免室內空氣品質惡化。夏季時在不影響室內空氣品質的條件下，可減少補充外氣，以節約能源，但在冬天時由於一般外界空氣之焓值均甚低，因此補充大量的外氣有助於能源之節約。

常見之空調箱毛病是回風不良，有的用戶甚至把回風口完全堵死，造成冷氣量嚴重不足，或者完全由外氣補充之現象，能源浪費甚多。

空調箱之鋁鰭片應定期清洗，最好有差壓或透光指示其乾淨度，以免影響冷房效果。

(二) 小型送風機

小型送風機直接將室內空氣吸入，經冰水盤管冷卻後立即送回同一室內。其風壓不大，因此不能有太長的出風管。其溫度大多由恆溫控制器控制冰水之二通或三通閥。

常見之毛病是恆溫控制器及冰水閥故障或者根本沒裝，此時室內溫度大都偏低，因為根本沒法控制，形成能源浪費。

小型送風機的配置與裝璜隔間大有關係，因此若有隔間重新裝璜之際，應找合格的空調技師重新加以規畫。常見任由室內設計師或者木工胡亂配置。有些小型送風機用於甲室，其恆溫設定器卻在乙室；或者二個房間共用一個控制器，甲室太冷，乙室卻太熱，無法分開控制；甚至有回風口完全塞住之情況，形成能源未能有效利用現象。

五、冰水側省能策略

(一) 冰水機

1. 負載與噸位的配合

一般而言，空調主機的噸數及台數是根據建築物的尖峰負載來決定。但實際上而言，尖峰負載出現的時間一般不超過夏日總時數的5％，因此大多數的負載狀況皆為部份負載。尤其是在春、秋、冬季節時空調負載則可能僅有尖峰之20∼60％左右。因此在這種負載變化量相當大的情況之下，如何選擇主機的運轉台數及噸數，以獲得最低的運轉電力，是使用者及操作者必須注意的。

2. 降低冷凝壓力

冷凝器的主要功能為散熱。其所散出之熱量來源有二：一為冷媒在蒸發器中所吸收的熱量，另一為壓縮機所做的功，而降低冷凝壓力的用意就是降低壓縮機所需的功。

降低冷凝溫度可節省冰水主機的耗電量。只要增加冷凝水量或增強水塔散熱之功能，即可降低冷卻水溫，達到降低冷凝溫度的效果。不過以整體考慮而言，使用者仍需考慮水塔，以及水泵配合主機運轉狀況，以決定何種組合方式較為省電。

3. 提高蒸發壓力

在冷凝溫度不變的狀況下，若蒸發壓力愈高則愈省電。提高蒸發壓力當然可節省主機耗電量，但其可能產生的影響也不可不予考慮，因為蒸發壓力的提高將直接引起冰水溫度的上昇，因而導致空調箱及小型送風機盤管冷卻能力的降低。因此只有二種情形適合此方式：

(1) A/H 及 F/C 有 Oversizing 的時候。

(2) 室內為部份負載時。

4.保持熱交換器良好的熱傳效率

不論是冷凝器或蒸發器，用久了總會在管內壁形成一層水垢，此水垢會影響熱傳效果。因此，主機每年一定要有大保養至少一次，拆開蓋板，清除水垢使其恢復原狀。

水垢的另一負面效果是造成進出水壓差增大，也就是泵之負載增大，形成另一能源浪費。檢視水垢之最好指標就是進出水壓差，大保養之後壓差最小，日後會越來越大。很多用戶沒有裝設壓力計，或只裝在進口處，而不裝在出口處。省了小錢，卻失去早期診斷之良機。水垢之防止可用加藥處理水質方式，或勤於換水清理之方式來達成。

(二) 水泵

水泵乃冰水循環的動力來源。水泵節約能源的方法如下：

1. 選擇正確且適合之水量。

2. 確實計算所需之揚程。

3. 保持水質純淨。

4. 選用高效率泵浦。

5. 定期保養。

(三) 系統改善

1.大型冰水系統可依其使用狀況考慮採用分區供應冰水，俾增加系統控制靈活性，以節省設備耗用能源。

2.在負載變化大且頻繁之系統中，可考慮採用變流量系統，控制泵浦轉速，以節省能源。

六、冷卻水側省能策略

(一) 冷卻水塔

1. 冷卻水塔機組應選擇適合之機型：

應配合空調主機之冷凍能力及所在地的濕球溫度，選擇適當的冷卻水塔。

2. 按裝場地應選擇通風良好及空氣清淨之地點：

(1)屋頂與空氣流暢的地方最適於裝設冷卻水塔，可提高冷卻的效果，從而節省空調主機之耗能。

(2)避免裝於煤煙及灰塵多的地方，以免影響水質，造成主機冷凝器結垢，影響空調主機效率。

(3)不適於按裝在腐蝕性氣體的產生地點，例如煙囪旁邊或溫泉地區，以免影響水質。

(4)應遠離鍋爐室、廚房等較熱的地方。

3. 按裝組合必須正確以利散熱。

4. 冷卻水塔風扇馬達按需要調節以節約用能：

設置變頻省電控制器，依冷凝器進水溫度由變頻省電器控制冷卻水塔風扇運轉的轉速，以節省運轉電費並能降低水塔運轉噪音。

(二) 設備保養與維護

1. 冷凝器之清洗

2. 冷卻水塔之清洗

3. 水質管理

4. 水管路之過濾器 (Strainer) 之清洗

許多既有的系統都有節約能源的改善空間，平均每年約可節省電費10~30%。許多省能方式的投資費用甚低或者根本不用投資，也許只是舉手之勞，換一根燈管、調整一下主機操作策略，或是空調箱的溫度設定。許多實際的案例，在不影響室內環境舒適的情況下，每年耗用的電費可經由適當的能源管理而大量的節省下來，甚至在嚴謹的能源管理下，不但節省電費，更加強其舒適度的需求。