Transcript 2.2預冷空調箱現場測試結果

建築能源提昇計劃
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
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：
冷卻水塔馬達更新並改變頻
冷卻水泵浦更新並改變頻
冷卻水泵浦更新並改變頻
圖2既設空調系統流程圖
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
更新既設泵浦，增
設變頻器進行調整
預冷空調箱增設變
頻器
問題診斷
改善對策
(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。
(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
(3)建築物共有4台10HP、150 RT之
冷卻水塔更新馬達， 方型冷卻水塔，採並聯運轉，為定
增設變頻器進行需 風量系統，無法依外氣條件進行需
量控制，減少風機耗電量。
量調整
(3)更新馬達並增設變頻器控制，以達到減少耗電量之目的。
(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
設置能源管理系統， 行設備控管與了解設備運轉狀態。
進行節能管理
(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
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
11.2
10.0
1.2
說明
CWP-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
改善前耗電量 (kWh)  改善後耗電量 (kWh)
 100%
改善前耗電量 (kWh)
=80.3%。
節能效益 % 
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
頻率
量測耗電量/額定耗電量
量測風量/額定風量
Hz
W
CMH
樓層
測試項目
改善前
改善後
W/CMH
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
－
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
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
說明
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
節能效益 % 
改善前耗電量 (kWh)  改善後耗電量 (kWh)
 100%
改善前耗電量 (kWh)
=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
頻率
測試項目
改善前
註：
表8改善後冷卻水塔運轉分析表
耗電量
Hz
kW
CT-1
60
4.64
CT-1
60
4.64
CT-1
30
0.82
改善後
改善後耗電量
系統節能量
kW
kW
kW
4.64
2.75
1.89
說明
CT-1
註:改善前冷卻水塔風機為10HP
改善前耗電量
表9改善前後冷卻水塔節能效益分析
說明
改善前
改善後
40,368
23,925
121,104
71,775
77,022
45,649
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
每年耗電量度數(kWh)
每年平均電費(元)
每年CO2排放量(kg)
節能效益(kWh)
節能效益(%)計算式
節能效益 % 
*197,316
改善前耗電量 (kWh)  改善後耗電量 (kWh)
 100%
改善前耗電量 (kWh)
=(40,368-23,925)/ 40,368 ×100％
節能效益(元)
*591,948
=40.7％
減少CO2排放量(kg)
*125,492
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
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
80.3
70.8
40.7
系統節能效益(kWh)
140,070
6,838
197,316
系統節能效益(元)
420,210
20,514
591,948
減少CO2排放量(kg)
89,084
4,966
125,492
說明
系統節能效益(%)
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
BEMS參數設定使主
機卸載
261,000
783,000
165,996
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
導入
BEMS系統
評估現有
空調設備
運轉摸式
管路變更
驅動系統
(Pump.主機)
介面整合
變頻化
分析空調
設備耗能
原因
TAB
最佳化
BEMS
參數管理