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專題文章 : 103年計畫內容
作者 於 2014年07月17日 09:48:33 (2261 次閱讀)

一、改善項目

本(103)年度「建築節能與綠廳舍改善補助計畫」,將延續以往計畫著重於減緩都市熱島及環境生態的改善方面,故以建置或升級建築能源管理系統、室內照明節能改善、高效率熱泵熱水系統節能改善、老舊空調主機性能提升或汰換節能改善、空調系統節能策略導入節能改善、進行測試、調整、平衡使空調系統最佳化運轉節能改善、外遮陽節能改善及屋頂隔熱節能改善等八個項目作為今年度補助改善之主要項目,其相關說明分述如下:

1.  建置或升級建築能源管理系統

建築能源管理系統(Building Energy Management System,簡稱BEMS)係以直接數位控制(DDC)及網際網路等技術,集中監控各配電箱之供電需量、空調主機、水路系統、空調箱及風機盤管或照明設備之運轉狀況,具有設備異常警示功能及資料庫自動記錄功能。並可透過網路遠端連線操作,以有效管理或分析歷年運轉資料,進行系統診斷,評估能源使用效率優劣,作為不斷調整最佳化節能管理之依據。透過BEMS之監控改善及管理,可有效合理化室內溫、濕度及外氣供應量;控制電力負載狀況,防止尖峰用電超約罰款,並加強設備管理維護,維持機器設備最佳運轉效率。

表1  建築物能源管理系統(BEMS)功能簡介


BEMS具備遠端連線功能,可直接透過IE網路連線監控建築物內各設備。
BEMS具備監測資料庫功能,自動產生各耗電設備月、日報表,供業主評估建築物能源使用情形。
BEMS之空調主機加卸載功能,有效管理空調主機群台數運轉,防止尖峰用電超約罰款。
BEMS可管理空調儲冰系統儲融冰策略,有效適化建築物電力契約容量。

2.  室內照明節能改善

在油電價高漲的現代,如何挑選高效率與防眩光的燈具,在提供適當之照度前提下並達到室內照明節能,已成為室內照明設計的主要訴求。除了採用高效率燈具外,還可利用晝光、裝設反射板及採用防眩光燈具等設備,提升室內照明之舒適度、達到節能減碳之效益,同時也增加室內人員的工作效率。而非經常性使用之空間,可導入照明控制或輔助照明概念,透過自動感應或定時點滅裝置,增進照明節能之功效,故室內照明改善工程不但可提高受補助單位的室內照明效率、減少大量照明功率,更能明顯降低使用電費。

表2  室內照明節能改善案例-經濟部標準檢驗局臺南分局及國立聯合大學


經濟部標準檢驗局臺南分局改善的建築物為行政大樓與度政大樓的辦公空間、會議室、實驗室及電腦教室等空間,其室內照明改善前使用的燈具為老舊且發光效率較差的T8燈具;而部份辦公室照明功率密度偏高,但單位為了節省照明用電,不維修損壞燈管,導致室內照度不足,嚴重影響照明品質。
經濟部標準檢驗局臺南分局
改善前
將室內老舊的T8螢光燈具,汰換為發光效率高、耗能低、體積小且具有節能標章的T5燈管與防眩燈具,並將燈具減量,有效節省照明耗電量,並提升照明效率,改善效益佳。
經濟部標準檢驗局臺南分局
改善後
國立聯合大學改善的建築物為體育館及溫水游泳池,其中體育館改善前使用的水銀燈較耗能,且易造成眩光。
國立聯合大學
改善前
改善後拆除既有螢光燈管,並將原先的水銀燈汰換為高效率的陶瓷複金屬燈,以提升照明效率。另外,透過迴路設計控制照明使用分區,以減少不必要之照明耗電。
國立聯合大學
改善後

3.  高效率熱泵熱水系統節能改善

傳統電熱水器效率不佳,耗能嚴重且常有忽冷忽熱的問題,而鍋爐設備則需支出龐大之燃料費。針對上述情況,本計畫係採用高效能之熱泵設備,回收再利用大自然中之熱能或廢熱,進而產生熱水,其效率為傳統電熱水器的3倍以上;若與鍋爐設備相較,則可節省大量燃料支出,整體能源效率約可提升40%,回收年限僅需2年。且熱泵設備產生之餘冷,亦可回收整合至空調系統中,供應部分冷房以減少空調用電,達到雙重節能效果。

表3  高效率熱泵熱水系統節能改善案例


設置高效率熱泵熱水系統
改善前
既有燃油式鍋爐製造熱水成本過高,年度所需費用甚巨。
設置高效率熱泵熱水系統
改善後
增設熱泵系統與現場鍋爐系統結合,熱泵系統做為預熱或先發運轉,大幅提高整體熱水系統能源效率。

4.  老舊空調主機性能提升或汰換節能改善

中央空調系統以冰水主機耗能為最大部分,約占系統耗能的60%,其中央空調系統之超量設計、空調主機效率老化、舊型冰水主機效率差,且經長時間使用造成效率下降,皆是造成空調耗能之主因。本計畫針對老舊冰水主機進行汰舊換新之策略,預計中央空調系統可節能20%~25%,對於節能減碳有很大助益,俾達示範效果。

表4  老舊空調主機系統設備之汰舊換新節能改善


改善前
中央空調系統之超量設計、空調主機效率老化,且經長時間使用造成效率下降,皆是造成空調耗能之主因。
改善後
針對老舊冰水主機進行汰舊換新之策略,預計中央空調系統可節省20%至25%,對於節能減碳有很大助益。

5.  空調系統節能策略導入節能改善

空調系統占建築物耗電約40~50%,若可提升空調系統設備能源使用效率,則可大幅提升節能減碳之功效。本計畫之空調系統節能策略,係以整合建築節能與資通訊BEMS能源監控系統及導入節能運轉策略等方式,進行改善工程。如:不同季節之空調主機台數控制,可使主機長時間運轉於高負載率高效率之狀態;增設變頻調控設備,以發揮變流量節能功效,減少馬達運轉耗電;空調箱增設熱交換器及監控設備,進行外氣預冷、廢熱回收或自動控制外氣引入量等節能運轉策略,以降低空調熱負荷等。

表5  空調系統節能策略導入節能改善


改善前
冰水系統三通閥老舊,無法正常作動,且必須提供相同冰水流量至空調箱,導致冰水泵耗能。
改善後
改善為變流量冰水系統,可隨著室內負載變化控制冰水流量。
改善前
空調箱外氣風門為人員手動控制,無法依照室內外狀況調控。
改善後
空調箱新設之外氣量自動調節風門能夠依照室內CO2濃度調整外氣量及依照室外環境進行外氣冷房之運用。

6.  進行測試、調整、平衡使空調系統最佳化運轉節能改善

測試、調整、平衡程序(Testing, Adjusting and Balancing,簡稱TAB)係近年來美、日等先進國家為推動空調節能積極採取之有效策略之一。本計畫TAB程序之執行,可調整系統適化系統運轉狀態,提升約5%至8%的能源效率。由於不需汰換主要之硬體設備,藉由加裝相關監控閥件即可進行TAB程序,因此具有低投資成本及低回收年限之優點。

表6  空調系統測試調整平衡最佳化改善案例-行政院衛生署竹東醫院


出風口風量量測與調整,使各風口風量平衡,以達到室內人員舒適及節能之目的。
進行空調箱壓差感測器之移裝與校正,以達到變風量節能運轉功能。
冰水流量測量與調整,使各支管水量平衡及達到設計值,以均衡分配冷源。
進行冰水泵壓差感測器之移裝與校正,以達到變水量節能運轉功能。

7.  外遮陽節能改善

外遮陽設計在亞熱帶地區是節能最有效的方法之一,其影響整體空調耗能變動約兩成左右,另外遮陽同時也是一種科學化、綜合化的建築風格設計法,其會因地方緯度及氣候特性之不同而形成具地方特色之遮陽型式。因此,外遮陽之設計不但能達成節能之目的,亦能塑造地方風貌。

表7  外遮陽節能改善案例-衛生福利部桃園療養院


衛生福利部桃園療養院為獨棟建物,除西向立面有外遮陽外,四面無遮陽且無建物遮蔽,受日照曝曬整日,高溫不降,該院業務主要在收容精神上有障礙的病患,導致室內無法裝設窗簾,環境相當炎熱,醫療品質相對下降。
改善前
外遮陽改善範圍為3至7樓,參考既有外遮陽形式,並依東北、東南側2種窗框大小進行調整,採用包覆窗框3面式的鍍鋅鋼版(沖孔皆為率5-7%),有效阻隔太陽輻射熱,即使因病患狀況特殊,無法裝設遮光窗簾,一樣可以提供舒適的病房環境,同時減少夏季室內空調的開啟時間,達到節約能源的目的,符合綠建築日常節能指標之精神。
改善後

8.  屋頂隔熱節能改善

建築物屋頂受到外氣影響甚大,隔熱性能差的屋頂會增加室內環境的熱負荷,故改善屋頂隔熱可減少空調能源消耗,增加舒適性。屋頂隔熱方式甚多,包括鋪設隔熱層,利用材料的熱阻特性來阻擋太陽輻射熱傳遞入室內;或是採用雙層屋頂構造,利用上層構造來遮蔽直接日射,中間設計為空氣層,以風力或浮力通風原理來散熱,外層採用淺色輕質材料,用以遮擋太陽的熱進入內層屋頂,降低屋頂層的室內溫度,達到節能散熱的效果。

表8  屋頂隔熱節能改善案例-林務局嘉義林區管理處及小琉球安檢所


林務局嘉義林區管理處行政大樓屋頂面積占整體建築物外殼總面積的比例相當大,屋頂原為上下水泥粉刷的鋼筋混凝土,及上層包覆防水層,但隔熱效果差,因此改善屋頂隔熱可大幅降低屋頂層的空調熱負荷。
林務局嘉義林區管理處
改善前
林務局嘉義林區管理處行政大樓原屋頂層的PU防水層維護的相當良好,故在原屋頂層使用軟底施工法,再鋪設水泥砂漿及隔熱性能優良的包覆式PS板隔熱磨石磚後,有效阻隔太陽輻射熱進入室內,增加室內辦公人員的熱舒適性,同時減少夏季室內空調開啟時間,達到節約能源的目的,符合綠建築日常節能指標之精神。
林務局嘉義林區管理處
改善後
小琉球安檢所改善前屋頂層維護的相當良好,且屋頂層相當平整亦無漏水之疑慮,但外周區比例大,白天時陽光直射屋頂,太陽輻射熱經由屋頂層傳至室內,造成室內氣溫升高,增加空調耗電量,造成辦公與休憩環境相當悶熱。
小琉球安檢所
改善前
在小琉球安檢所原屋頂層使用軟底施工法,先進行防水層施工,接著進行鋪設1:3的水泥砂漿粉刷,最後舖上一層4公分厚隔熱性能優良的包覆式PS板隔熱磨石磚,改善屋頂層嚴重的日曬問題,以提升室內辦公空間的熱舒適性。
小琉球安檢所
改善後

二、本計畫之執行方法

  • 初步篩選出適合改善之建築物。
  • 綠廳舍類-現場勘查建築物室內照明、外遮陽與屋頂隔熱之現況,例如依照建築物方位決定外遮陽設置位置與遮陽型式,減少室內熱負荷。
  • 建築節能類-現場勘查空調、熱水及動力系統之現況,並經由監控系統歷史數據與運轉分析功能進行診斷,提出改善策略。利用低成本或是零成本之改善策略,進行小量之建築改善工程、耗能系統之運轉與管理策略(O&M)之調整進行建築物節約能源工作。
    1. 建築物基本資料的收集。
    2. 建築物之建築現況、空調設備、熱水設備、照明以及動力設備等耗能設備的調查資料收集,並調查其使用時程與使用狀況。
    3. 電費單的收集。
  • 本計畫建築節能類將採取全尺度實驗(Full-Scale Experiment)之印證方式進行,進行實際建築物耗能量測評估,建立建築物耗能使用情形Baseline,以及各耗能設備之能源使用效率情形等資料,並對於改善後之耗能系統等進行其能源使用效率之實際量測,以確認其耗電使用情形之比對。同時預計於後續計畫中對於這些改善案例,進行長期之追蹤考核(Follow-up),除確保其改善之節能效果外,並建立良好之維修保養制度以及秏電系統設備生命週期評估。