政府机关学校节能措施策略

伍、政府機關學校節能措施策略依中技社對政府機關學校節能輔導案例統計顯示，若落實電力、照明、空調、管理等方面節能改善，平均約有10~20%之節能潛力。首先介紹政府機關與學校使用能源之缺失分析，進而說明電力、空調、照明、熱水系統及事務機器等方面如何節能改善，期將國內外節約能源的技術，推廣政府機關學校實施。5.1政府機關學校建築使用能源之缺失分析(一)政府機關學校耗能分析各政府機關學校能源之耗能可歸類成空調系統、照明系統能及源管理系統三方向探討。1.空調系統(1)冰水主機耗能分析A.冰水主機效率不佳原因可能為設備老舊，效率不佳，不符經濟部能源局訂定之空調系統冰水主機性能係數標準COP值。B.運轉模式效能不佳主機運轉模式為單台主機依負載冰水回水溫度，以主機設備容量控制（100%、75%、50%及25%）進行，再由操作人員依負載容量決定主機運轉台數，主機並未設置最佳運轉控制模組，因主機運轉模組不佳，至主機有低效率運轉之虞，嚴重浪費能源。(2)空調送風系統耗能分析A.空調箱風車馬達全載運轉空調箱控制方式僅為冰水流量控制，因空調箱供應多間辦公室，由於各間辦公室負荷狀況及使用情形不盡相同，造成空調能源之浪費，增加主機之運轉電量，故有效控制空調送風系統實際供應量，依負荷實際需求調變送風量，可達到節能之效果。B.預冷空調箱外氣能源耗損預冷空調箱外氣量約佔總風量10%以上，如全量使用相當耗能，故如何有效運用能源轉換，可節省能源，並可提供清新、低溫之送風，改善悶熱不舒適之工作條件，使工作者置身於較舒適之環境而提升工作效益。(3)冰水管路系統耗能分析區域冰水管路系統為全流量系統供應，無法有效控制實際冰水供應量，低回水溫度造成主機容量控制頻繁及主機低負載運轉，甚至造成主機湧浪現象，浪費主機運轉能量及主機運轉不正常，減少主機壽命及增加維護成本。(4)散熱系統耗能分析現有冷卻水塔控制為ON-OFF控制風扇馬達運轉，如果將風扇馬達做有效運轉控制，對使用單位可有節省電力之效果。(5)控制系統耗能分析控制系統可依各建造時間不同而使用之控制系統有所差異，可分成單獨設備控制裝置、PLC系統控制、DDC系統控制及中央監控系統控制，但因操作複雜或控制系統選用不當常造成無形之能源耗損；控制系統可視為空調系統之中樞神經系統，故於空調系統之節能上有其重要角色。2.照明系統效率不佳之主要原因有﹕(1)高熱量投射燈(2)低效率日光燈具3.能源管理系統分析有一流之軟硬體設施，卻無管理系統，對設施是一大弊病；故設施日後管理及運作及維持設施保持最佳狀況必備之措施，設備亦然。針對各政府機關部門之管理系統可從電力監測管理、設備系統中央監控管理及維護保養等三方面進行探討及分析。(1)電力監測管理建築物每年用電量大，且空調用電使用量約佔總用電量30%~40%，有效監測用電情形，確實掌握空調節能改善前後之效益及空調、動力、照明用電比例，分析控管用電量，相對節省電費。(2)設備系統中央監控管理不當。(3)維護保養不確實。5.2政府機關學校節能策略依財團法人中技社在政府機關學校節能多年輔導服務經驗，統計電力、照明、空調、熱水系統及事務機器上多項節能措施建議，供政府機關學校節能改善參考，主要的參考文獻為中技社前所完成的政府機關及學校節能技術手冊。5.2.1電力系統節能(一)契約容量訂定與抑低尖峰需量1.契約容量的檢討與電費支出﹕契約容量的訂定是以全年所繳的基本電費及超約罰款之總和最低為合理值，因此在夏季尖峰用電需量超約用電4個月份被罰一些款；但非尖峰季節月份尖峰需量略低於契約容量，節省基本電費比較符合經濟原則。理想的契約容量訂定應參考預估全年用電，可洽：(1)中技社節能技術發展中心網站()2.裝置需量控制器抑低尖峰需量﹕裝設尖峰需量控制器，暫時性或間歇性卸下部份負載，降低尖峰需量，以減少超約用電之罰款。一般而言，可短暫停機之負載諸如：多台式冰水主機、箱型機、停車場抽排風扇等。(二)供電電壓調整一般供電電壓以額定電壓供電產生之效率為最佳，但若在緊急供電或原設計欲度過多時，可降壓運轉節約能源。冷凍冷藏及空調機器的馬達壓縮機容易因電壓偏低，而造成故障與燒毀；一般電熱與照明及插座若稍微降低5至10%的電壓使用，效能上會稍微降低(電熱較不熱及亮度稍低)，但卻可以延長設備壽命並降低電費。因此若實地量測照明迴路，當電壓較額定電壓偏高5%時，可選擇在電壓偏高之照明迴路加裝電壓調整器，來調整電壓，但不宜供電給冷凍冷藏設備及冷氣機迴路，以免因電壓降低太多，反而造成馬達故障。(三)功因調整改善依台灣電力公司的功率因數管理辦法規定：裝置契約容量在20kW以上及需量契約容量在30kW以上用戶，每月用電之平均功率因數不及百分之八十時，每低百分之一，該月電費應增加千分之三；超過百分之八十時，每超過百分之一，該月電費應減少千分之一·五。因此加裝電容器組以手動或自動控制操作，功率因數調整至100%，可享有電費最大功因折扣。一般而言，功率因數越高而趨近於1.0(100%)，電流越小，壓降也越小，而用電設備能運作在額定電壓範圍內，運轉效率最高。功率因數偏低(80%以下)時，容易造成導線處於過載及因壓降太大，使得馬達處於低電壓運轉，容易造成馬達燒毀。但若因使用電容器改善功因後，於輕載時，卻未使用自動設備切離電容器組，將會造成功因超前，而使得負載端的電壓偏高到比電源電壓更高，而容易造成電熱類設備更熱而燒毀。而照明類設備也會因電壓偏高，使得燈具安定器及線路過載，而引起電線走火，通常夜間的工廠火災大都是因電容器未自動切離造成，店舖廣告招牌燈的火災則大都是功率因數偏低所造成。其內容敘述如下：1.有效的改善功率因數方法(1)不要使功率因數超前，此舉會造成低壓側電壓升高，造成電器較易損壞。(2)至於電容器最佳的裝設位置應在電感性負載設備的控制負載側，隨負戴之使用而投入或切離。(3)低壓電容器選用時，應注意額定電壓須大於實際使用電壓。(4)確認電容器裝設位置及合理的電容器容量，以避免投資浪費。2.電容器裝置分組及控制方式任何改善功率因數的裝置，都是抵減無效電力，但若因使用電容器改善功因後，於輕負載時卻未切離部份電容器組，使供給電容量超過時，又會形成部份電容性的無效電流，引起功因超前之無效電力損失。如何才能達到最佳效益，當依用電負載之連續性與非連續性程度等不同需求的特性，將所欲裝置的電容器加以周詳設計分組，並運用各種有效控制方式，使能適時適量供給各用電設備所需之無效電力，為考慮投資成本及管理上的方便，一般電容器裝置分組情形如下：表5-2-1一般電容器裝置分組情形用電設備運轉特性電容器可分組數全部連續運轉型裝置固定型電容器一組部份連續運轉，部份為半連續運轉裝置固定型一組，可切型一組非連續運轉型裝置固定型一組，可切型一組至三組以功率因數調整控制方式說，理論上應以本身自動功率因數錶依設定功率因數自動計算投入電容器之組數，但事實上受限於每季用電設備運轉特性之不同，以及每組電容器裝置容量大小之限制，無法使自動功率因數錶上所設定功率因數值，與實際受控值之誤差範圍保持最小。因此，為了減少誤差範圍，必須將負載變動率較高之空調盤配合夏季和非夏季，以手動方式增減投入電容器之組數，致使總功率因數維持至95~99%。3.依用電特性可能採用的控制方式依用電設備之特性及狀況可能採用的控制方式，如表5-2-2所示。表5-2-2依用電特性可能採用的控制方式4.一般電器之概略功率因數值：一般電器之概略功率因數值可由下表5-2-3查得，用以估算需裝設之電容器量。表5-2-3一般電器之概略功率因數值負載種類功率因數白熾燈（及熱線電爐）1.0傳統式日光燈（及水銀燈）0.5高功因日光燈（及水銀燈）0.8~0.95霓虹燈（全載時）0.5~0.751/2~3HP單相電動機（全載時）0.5~0.751~10HP三相電動機（全載時）0.75~0.8510~50HP三相電動機（全載時）0.84~0.89電弧爐0.8~0.9感應電熱爐0.6~0.7電焊變壓器0.5~0.7(四)其它電力系統改善措施1.建立能源使用量及電費付費檔案，做為能源管理的依據。2.依據全年用電最高需量實況，每年檢討合理契約容量(或申請免費諮詢)，以減少基本電費及超約附加費支出。3.裝設遠端電力監控系統，以積極手段輪流停用部分設備，控制最高需量不超過契約容量，避免超約用電(附加費)，進一步節省電費。4.裝設低壓進相電容器，將功率因數調高為99-100％。5.選用高效率的電器設備(變壓器、馬達等)。6.將變壓器二次測電壓和電器額定電壓做適度協調，以維持電動機和照控制方式用電特性電腦全自動控制用電需量較大，負載變動大，且各時段機器設備「開機率」都不同。時間控制每日定時變更需量（營業時間固定）、每週固定天數（休假日固定）。手動控制24小時用電量差異不大，僅夏季和非夏季差異較大，或是偶爾需量變化較大時，方便手動式操作。明器具都能在高效率運轉，延長設備使用壽命。7.各大樓裝設獨立電錶，訂定明確節能目標，專人負責管理，有效節約用電。8.夏季正是台電電力供應最吃緊時期，可以向台電申請可停電力(同意台電於電力不足時，減少供電)，台電給予電價優惠回饋，雖有可能造成用電之不方便，但可以節省電費支出。9.地下停車場通風換氣設備，應採用一氧化碳控制器或定時器，控制循環換氣次數，減少耗能。10.能源管理系統重點技術推動主要為電力監測管理，如下﹕(1)建築物之動力、照明及空調及空調設備，應設有電力監測系統或電子式多功能電錶，可顯示三相V、A、功率因數、KW、KVAR、累計用電等等資訊，以計算空調設備之用電量，並將相關數據經由網路，載入中央監控系統，精確紀錄各系統用電量，以作為日後改善用電效能之依據。(2)設備系統中央監控管理。(3)確實執行維護保養。5.2.2空調系統節能空調系統耗電佔辦公大樓耗電的40%~50%，且集中於夏天，對於尖峰電力需求造成很大的負擔，如何維持良好的空調環境，並進行有效的空調能源管理，節約能源使用，為重要的節能課題。(一)空調系統負載分析方法為何？1.國內氣候環境條件對空調負荷之影響台灣地屬於海島型亞熱帶氣候區，氣候熱且濕，學校為求得環境之舒適性，空調用電日益增加。圖5-2-1為台灣北、中、南各地區之每月平均氣溫分佈圖。台灣地區每月平均溫度統計圖05101520253035123456789101112月份氣溫(攝氏度)北部中部南部東部圖5-2-1臺灣地區91年每月氣溫分佈圖中可見夏季7、8月北部平均氣溫較南部高，但在冬季時南部氣溫皆比北部地區高。太陽日照亦會影響空調耗能，直接射入室內之輻射會造成空調負荷，陽光照到外牆使外牆表面溫度上升，亦是主要空調負荷。2.空調負荷來源空調負荷可從以下數方面來討論：(1)建築外殼部份最大之負荷為教室之玻璃，如有輻射照入會形成大量之熱負荷，尤其是面南或面西之教室。(2)室內主要空調負荷部份包括照明、電器(電視、音響)產品插座耗電約30%，教室之照度多為較高，耗電約為20W/m2或更高。(3)經由窗引入之外氣進入及空調箱引入，故外氣量之變化與人員負荷同，亦造成負荷之變化。(二)減少空調熱負荷之方法？減少空調熱負荷之方法如下：1.低Envload值，如屋頂內面加隔熱材，建築外牆用淡色塗料以降低太陽輻射熱之吸收，淡色塗料之輻射熱吸收率(輻射放射率，ε~0.4)只有暗色(ε~0.8)之一半左右。2.降低太陽輻射熱，窗戶如開在南北面，則以內外遮陽手法減少輻射熱，例如採用建築外遮陽板或窗內面之百葉簾。3.降低內部熱負荷，使用高效率燈具減少耗電，也降低熱負荷，辦公設備(電腦、影印機等)做好節能管理。(三)中央空調系統中冰水主機節能方法為何？冰水主機在中央空調系統中之耗能佔有相當大的比例，維持其在高效率下運轉也就顯得特別重要。因此﹐冰水機的節能方式如：1.應採用高效率之主機以減少耗電，表3-1-8為我國空調系統冰水主機能源效率標準。2.考慮選擇有變頻控制轉速功能之主機，而非使用傳統改變進口導流葉片角度來配合負載的方式，增加部份負載時之效率。3.考慮其滿載時之效率和部份負