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我國營業場所空調環境分析與節能措施

摘要"

依據非生產性質能源查核資料庫歷年資料統計,空調系統為服務業大用戶用電占比最高之選項,約占夏季用電需量4成,而空調系統空氣側雖僅占空調系統2成之耗電,但其使用亦將影響主機側之運轉耗電,故其節能潛力亦非常可觀。
綜觀我國之營業場所,其空調系統多僅以回風溫度進行空調箱或送風機等空氣側設備控制,導致於空調低負載時,室內環境普遍存在著相對濕度過高之問題,因此,本研究重點在於如何兼顧空氣側節能管理及環境舒適之應用分析,並分析實際案例之成效,以提供服務業能源用戶參採。

關鍵詞:空氣側節能、熱舒適、室內濕度控制

由於台灣位於亞熱帶高溫高濕之海島型氣候型態,造成空調市場近幾年來蓬勃發展,空調負載逐年上升,導致國內夏季尖峰用電量居高不下,有關空調系統之節約能源是必須注重之項目。空調系統之節約能源從早期不影響人員舒適度之條件下,轉變至近年因產品的精緻化與產量需求增加,對於室內空氣溫濕度的要求也越來越嚴苛,因此除了應有的舒適度與環境責任之外,若能在不影響空調設備運轉壽命下,進而降低空調系統用電,不但可以減少二氧化碳排放,更可為空調用戶減少電費之支出。
根據研究指出,在既有之中央空調系統中節能之空間非常大,此時若能在不影響空調品質的狀況下,改善既有空調系統之能源使用具有立竿見影之成效。依經濟部能源局能源查核分析,夏季時空調用電量可能達到41%~45%,其中空調系統之空氣側耗能約占整體27%,經由使用端的節能改善將反應至主機側節能,促進空調系統產生6%以上的節能效益,藉以提升能源使用效率,減少能源費用支出。(含風機變風量節能10~20%及外氣引入量控制5~10%)

空調系統概述

空調系統運作原理

中央空調系統主要利用空氣對水及水對冷媒之熱交換,進行能量搬運操作,主要由空氣側系統、冷媒系統及水系統來組成。中央空調利用空氣與水作為熱傳介質,利用水泵浦加壓使冰水經由冰水主機蒸發器降溫處理後,循冰水管路輸送至負載側終端裝置,負載終端等設備設置於空調區域或空調處理過程中,如室內送風機(FCU)或空調箱(AHU)以及各式的熱交換(Heat Exchanger)設備等,與空氣或者其它冷媒進行熱交換後,回流至冰水主機持續進行製冷循環,三大系統不斷地從空調過程或由空調區域中搬運熱量到室外,如圖1流程所示[1]。

空調之空氣系統類型

在空調系統空氣方面主要利用風機作為空氣動力來源,將室內空氣藉由回風管道,通過負載終端裝置之冰水盤管,空氣經冰水盤管降溫除濕後再送入室內,完成移除室內熱負荷的空氣循環。圖2為一空調空氣系統示意圖,其主要元件是由外氣及排氣風車(fan)、冰水盤管(Cooling Coil)、風管(duct)、風門(damper)及相關配件所組合而成,以下介紹常用空氣調節系統之類型。
1. 小型室內送風機(FCU)
冰水經由冰水管送入空調空間內小型送風機的冰水盤管,冰水管盤與室內循環空氣進行熱交換,達到降溫除濕之目的,在房間數量多及天花板的空間不足的建築物中(如各種商辦型式的辦公室與醫院)小型室內送風機組能有效解決空調問題。選用室內送風機組的第一步驟就是要先計算出空調房間的熱負載,通常以夏季最高溫的室外環境計算室內的空調負荷。但因夏季最高負荷的運轉時間並不多,再加上預留設備運轉效率遞減等因數,各營業場所常見因空調容量設計過大,造成空調系統運轉成本上的浪費,也不易維持設定條件的穩定。因此除了用人工計算之外,也可以利用電腦計算軟體求得熱負載,進而減少規劃設計之錯誤,室內送風機設備如圖3所示。
2. 全空氣系統(All Air System)
另一種常用的空調送風系統為全空氣系統,空調空間內的室內熱負荷全部由經過處理的空氣來擔任,它是利用冰水送至各樓層機械室中的空調箱進行熱交換,將室內循環空氣及外氣降溫降濕後,經由風管送至室內,並藉由進排氣閘門控制外氣及回風的比例。由於空調箱主要用於集中處理較大量的空氣再送風至室內,因此其配置的風機較大,所以空調箱要求的運轉效率相較於小型送風機要比較高,空調箱主要元件如圖4所示[1]。...更多內容,請見《機械新刊》雜誌

 

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