計劃執行：中央研究院物理研究所計劃補助：內政部建築研究所計劃審驗 : 台灣建築研究中心

建築能源提昇計劃建築能源提昇計劃

中央研究院物理研究所 執行內政部建築能源提昇計畫 節能成效報告書 中央研究院物理研究所 ( 大猷館 ) 座落於台北市南港區研究院路 2 段 128 號，為 10 層樓建築物，地上 7 層，地下 3 層樓，樓地板面積共 12,500 m2 ，主要提供研究人員進行研究 ( 實驗室 ) 及辦公 ( 研究室 ) 使用，使用人數約 400 人。

圖 1 建築物外觀

1 改善前空調設備與系統狀況概述 改善前 (2009 年 8 月 ) 建築物空調系統共有冰水主機 500 RT 台及 160 RT×2 台。其中， 500 RT 冰水主機已無使用，目前使用 2 台 160 RT 冰水主機供應空調負載；大樓送風系統主要採用小型送風機 (Fan Coil Unit, FCU) 及外氣預冷空調箱系統。於2009 年 8 月完成節能計畫並開始啟用 BEMS 系統，建築物空調系統現況及改善項目整理說明如下：

圖 2 既設空調系統流程圖

冷卻水泵浦更新並改變頻 冷卻水泵浦更新並改變頻

冷卻水塔馬達更新並改變頻

1.1 冷卻水泵與冰水泵浦變頻控制 改善前建築物空調系統冰水與冷卻水系統為定水量系統，負責供應大樓全日

所需要之負載，無法隨大樓負載變化調整流量，造成能源浪費。

1.2 預冷空調箱變風量控制 建築物預冷空調箱主要提供新鮮空氣及實驗室排氣平衡，目前為定風量系統

且 24 小時全日運轉，未依室內 CO2 濃度來控制風量，計劃進行需量控制，以減少不必要的能源消耗。

1.3 冷卻水塔改為變風量系統 建築物共有 4 台 10HP 、 150 RT 之方型冷卻水塔，採並聯運轉，目前該設

備之冷卻風扇為定風量系統，無法依外氣條件進行需量控制，以減少風機耗電量，導致能源浪費。

1.4 監控系統進行整合 目前大樓空調設備並無針對空調系統相關系統進行監控。無法有效進行設備

控管與了解設備運轉狀態。

表 1 改善項目與對策說明一覽表

改善項目 問題診斷 改善對策

更新既設泵浦，增設變頻器進行調整

(1) 目前建築物空調系統為二次冰水管路系統，既設冰水與冷卻水泵浦為定水量系統，負責供應全日大樓空調系統，不能隨負載大小之調整。

(1) 冰水泵浦更換變頻馬達並於末端增設差壓感測器來進行變頻控制，達到需量控制，減少耗電量。

預冷空調箱增設變頻器

(2) 樓建築物預冷空調箱提供新鮮空氣及實驗室排氣平衡，為定風量系統且 24 小時全日運轉，未依內外室差壓及 CO2 濃度來控制風量

(2) 將外氣空調箱改善為可變風量外氣空調箱，並依室內 CO2

濃度控制方式控制

冷卻水塔更新馬達，增設變頻器進行需量調整

(3) 建築物共有 4 台 10HP 、 150 RT 之方型冷卻水塔，採並聯運轉，為定風量系統，無法依外氣條件進行需量控制，減少風機耗電量。

(3) 更新馬達並增設變頻器控制，以達到減少耗電量之目的。

設置能源管理系統，進行節能管理

(4) 大樓空調設備並無針對空調系統相關系統進行監控。無法有效進行設備控管與了解設備運轉狀態。

(4) 增設空調能源管理系統 BEMS ，有效管控空調設備運轉及操作，提高系統運轉效率。

2 改善前後運轉量測結果與成效分析 本次改善工程將針對上述問題進行改善並將改善後之設備納入既設空調

監控系統，使其升級為 BEMS 能源管理系統，有效管控空調設備運轉及操作，提高整體系統運轉效率。現場測試與分析結果如下 :

2.1 冷卻水泵與冰水泵浦實際運轉結果本案原一次側及區域冰水泵浦均全載運轉，於工程改善運轉後將既設冷卻

水泵浦及冰水泵浦更新並增設變頻控制；並且取消既設區域泵浦 ( 原區域冰水泵浦為 25HP×1) ，相關泵浦秏能差異說明如表 3 所示，系統節能效益可達 80.3% 。

整年度節能效益估算結果如表 4 所示，預估每年可減少 140,070 度之運轉耗電量， 420,210 元之運轉費用，並且可以減少 88,245kg 之二氧化碳排放量。

表 2 改善前後泵浦運轉分析表

說明

改善前耗電量

改善後耗電量

耗電量差異 系統節能量

kW kW kW kW

CWP-2 11.2 10.0 1.2

16.1

CHP-2+ZP 24.3 9.4 14.9

註：1. 原區域泵浦為 25HP ，改善後取消既設區域

泵浦

表 3 改善前後泵浦節能效益分析

說明 改善前 改善後

每年平均用電度數 (kWh) 308,850 168,780

每年平均用電費用 ( 元 ) 926,550 506,340

每年 CO2 排放量 (kg) 194,576 106,331

節能效益 (kWh) 140,070

節能效益 ( 元 ) 420,210

減少 CO2 排放量 (kg) 89,084

註：1. 改善前以全年 8700 小時進行評估2. 改善後以全年運轉 8700 小時進行評估3. 每消耗 1 度電力產生 0.636kg 二氧化碳4.1 度電力費用為 3.0 元進行評估5. 以 BEMS 系統控制 , 全年可以 1 台主機運

轉 .

節能效益 (%) 計算式 %100)kWh(

)kWh()kWh(%

改善前耗電量改善後耗電量改善前耗電量節能效益

=80.3% 。

2.2 預冷空調箱現場測試結果 本次工程改善針對既設定風量預冷空調箱 B1-PAH-12 及 B2-PAH-22 、

B2-PAH-23 改善為變頻變風量系統。於工程改善前後於現場進行運轉測試，測試結果如表 4 所示。

本案原外氣預冷空調箱均全載運轉，改善工程後增設變頻系統，其根據室內 CO2 濃度變化來調整變頻器頻率，進而改變風機轉速。相關工程改善前後風機秏能差異說明如表 5 所示。

改善後系統整體節能效益可達到 70.8% ，平均每年可減 6838 度之運轉耗電量， 19,314 元之運轉費用，並且可減少 4,056kg 之二氧化碳排放量。

表 4 改善前後預冷空調箱現場測試結果

測試項目樓層

頻率 量測耗電量 / 額定耗電量 量測風量 / 額定風量

W/CMHHz W CMH

改善前

PAH-12 B1F 60 1,530/1,500 3,969/4,760 0.385

PAH-22 B2F 60 1,660/1500 4,712/4,760 0.352

PAH-23 B2F 60 746/746 － /2,123.6 －

改善後

PAH-12 B1F 60 1,350/1,500 4,093/4,760 0.330

PAH-22 B2F 60 1,480/1,500 4,396/4,760 0.337

PAH-23 B2F 60 370/746 629/2124 0.588

PAH-12 B1F 30 330 1309 0.252

PAH-22 B2F 30 360 2376 0.152

表 5 改善前後預冷空調箱運轉分析表

說明改善前耗電量 改善後耗電量 耗電量差異

kW kW kW

PAH-12 1.53 1.35 0.18

PAH-22 1.66 1.48 0.18

PAH-23 0.75 0.37 0.38

表 6 改善前後預冷空調箱節能效益分析

說明 改善前 改善後

每年耗電量度數 (kWh) 34,278 27,840

每年平均電費 ( 元 ) 102,834 83,520

每年 CO2 排放量 (kg) 21,595 17,539

節能效益 (kWh) 6,838

節能效益 ( 元 ) 20,514

減少 CO2 排放量 (kg) 4,349

註：1. 改善前以全年 8700 小時進行評估2. 改善後以全年運轉 8700 小時進行評

估3. 每消耗 1 度電力產生 0.636kg 二氧化

碳4. 1 度電力費用為 3.0 元進行評估

節能效益 (%) 計算式%100

)kWh(

)kWh()kWh(%

改善前耗電量改善後耗電量改善前耗電量節能效益

=70.8 ％

2.3 冷卻水塔現場測試結果

本工程改善案包括針對既設 4 台 150 RT 冷卻水塔更換風機馬達並增設變頻器改為變風量系統。相關測試結果如表 7 所示。整年度節能效益預估節能效益可達到40.7% 。表 9 為改善前後節能效益分析，預估平均每年可節省 21,168 度之運轉耗電量；減少 65,621 元之運轉費用；並且減少 13,463kg 之二氧化碳排放量。

表 7 既設冷卻水塔現場測試結果

測試項目

頻率 耗電量

Hz kW

改善前 CT-1 60 4.64

改善後CT-1 60 4.64

CT-1 30 0.82

註 : 改善前冷卻水塔風機為 10HP

表 8改善後冷卻水塔運轉分析表

說明

改善前耗電量 改善後耗電量 系統節能量

kW kW kW

CT-1 4.64 2.75 1.89

註：

表 9 改善前後冷卻水塔節能效益分析

說明 改善前 改善後

每年耗電量度數 (kWh)

40,368 23,925

每年平均電費 ( 元 )121,104 71,775

每年 CO2 排放量 (kg)77,022 45,649

節能效益 (kWh)*197,316

節能效益 ( 元 )*591,948

減少 CO2 排放量 (kg)*125,492

註：1. 以全年 8700 小時進行評估2. 每消耗 1 度電力產生 0.636kg 二氧

化碳3.1 度電力費用為 3 元進行評估4. (*) 共四台

節能效益 (%) 計算式

%100)kWh(

)kWh()kWh(%

改善前耗電量改善後耗電量改善前耗電量節能效益

=(40,368-23,925)/ 40,368 ×100％

=40.7％

3.BEMS 系統參數設定 : • 另因 BEMS 系統參數設定，隨季節變化及經驗累積 , 設定精準，• 使主機運轉 1 台 (160噸 )足以應付全年運轉容量，並使主機可以• 卸載，改善前後主機運轉節能 1/4 約 40噸 (30kWh) ，節能效益，• 全年達 261,000 kWh ， 783,000 元，減碳 165,996kg 。 .

4 改善成效總結

表 10 改善後運轉節能效益總結

說明 冷卻水泵與冰水泵浦變頻控制

預冷空調箱採變頻控制

冷卻水塔更新馬達並採變頻控制

BEMS參數設定使主機卸載

系統節能效益 (%) 80.3 70.8 40.7

系統節能效益 (kWh)

140,070 6,838 197,316261,000

系統節能效益 ( 元 ) 420,210 20,514 591,948783,000

減少 CO2 排放量 (k

g)89,084 4,966 125,492

165,996

空調系統節能效益(kWh) 605,224

空調系統節能效益( 元 ) 1,815,672

空調系統減少 CO2

排放量 (kg)385,538

5 量測與現勘照片

項目：改善前冰水泵浦 項目：改善後 新設泵浦

項目：改善前 B2-PAH-22 風速量測 項目：改善後 預冷空調新設變頻器

5 量測與現勘照片

項目：改善前 B2-PAH-22 耗電量量測 項目：改善後 泵浦新設變頻器

項目：改善前 B2-PAH-12 風速量測 項目：改善後 預冷空調箱運轉特性量測

5 量測與現勘照片

項目：改善後 冰水流量量測 項目：改善後 冷卻水流量量測

項目：改善後 既設預冷空調箱納入 BEMS統

項目：改善後 BEMS 系統

計算建築空調總負載量

評估現有空調設備運轉摸式

BEMS參數管理

導入BEMS 系統

管路變更驅動系統

(Pump. 主機 )介面整合變頻化

TAB最佳化

分析空調設備耗能原因