應用實例
本案例為臺灣南部某學校之綜合大樓，為地下2層，地上14層之建築物，室內使用空間包含上課教室、電算中心、電腦教室、視聽教室、行政人員辦公室、老師個人研究室、汽車停車場、機房等，其中停車場及機房為非空調使用區。統計總樓地板面積約為44,000m2，空調使用面積為32,000 m2。
該大樓之冰水主機共有3台，分別為2台400RT及1台300RT之離心式主機。為了計算上的方便，將二台400RT的運轉性能曲線視為相同。依據實測所得之數據進行二次多項式迴歸分析，如圖2-3及2-4所示，可以得到該大樓空調主機的運轉性能公式如下：
400RT PLF=19.605 + 0.1275χ+ 0.0155χ2
300RT PLF=29.005 +0.8205χ +0.0022χ2
式中
PLF(Partial Load Factor)：輸入功率的百分比(％)
χ：負荷率(％)
圖3.4 400RT空調主機實測之運轉曲線回歸分析
圖3.5 300USRT之空調主機實測之運轉曲線回歸分析
(1) 中央空調主機運轉頻率分析
取得空調主機之運轉曲線公式後，再利用電力監測儀器對建築物之空調主機運轉耗電量進行長達一年的紀錄，以獲得完整之全年用電資料，並求出全年中建築物於各月份所需之空調噸數，進行主機台數噸數配置之最佳化控制。
下圖3.6為該大樓各月份實測之最大空調負荷量，由圖可看出5月份532RT為最大之空調負荷；而最小空調負荷則出現於1月份，為212RT，並可得知該建築空調需求量未有超過600RT之情形出現。有此可見，原先設計者所設計之空調系統設備容量過大(1100RT)，且未進行空調主機台數最佳化控制。
圖3.6該綜合大樓各月份之最大空調負荷量
依據長期監測中央空調設備之運轉資料，最後歸納成下圖3.7所示，為該綜合大樓全年空調主機之運轉負載頻率。由圖可看出，空調主機主要運轉於100～200 RT與200～300 RT之間，兩者分別佔總空調主機運轉小時的30%及31%。而300～400 RT與400～500 RT則分別佔12%及16%。
圖3.7該綜合大樓各所需空調噸數之運轉負載頻率
由以上之分析可知，原先設計之空調主機容量過大(2台400RT及1台300RT)，且未進行主機台數最佳化控制，導致於冬季時，開啟1台300RT之主機造成容量過大；於夏季時，單只運轉1台400RT主機則容量不足，若再加入1台300RT主機又會使整體容量過大。此容量過大的情形將造成主機常時間處於低負載狀態下，導致主機效率(COP)低落，用電量便急遽增高。
(2) 主機台數最佳化配置及運轉策略分析
由上述分析可知，100RT～200RT與200～300RT兩者之負荷噸數分別佔總主機運轉時數之30%及31%。故以原先之300RT空調主機負責提供綜合大樓200～300RT之空調負載需求；而100～200RT之空調負載則以1台新設之180RT之空調主機提供。
之所以選用1台180RT之空調主機加入運轉策略，係因為於冬季時，該棟建築物300RT之空調主機負載幾乎處於40%之低負載狀態，相當於只有160RT之冷房能力。另一方面，100RT～200RT之負載運轉頻率可細分為100～150RT與150～200RT兩個區域時，其負載頻率各佔100～200RT之總負載頻率的48%與52%，顯示兩者之運轉時數相當。因此將建築物最低需求空調噸數160RT再加上設計安全值，採用180RT之空調主機並進行最佳化運轉策略。其運轉策略如下：
冬季期間：
於冬季時，該大樓所需之空調噸數為150RT左右，如圖3.8所示。因此運轉180RT之空調主機，提供冬季之空調需求。
圖3.8 該大樓於冬季時之空調負荷情形
春、秋季前間：
於春、秋季期間之天氣溫度起伏變化較大，因此該大樓之白天之空調需求約500RT左右；夜間則為300RT左右，如圖圖3.9及圖3.10所示。
圖3.9該大樓於春季時之空調負荷情形
圖3.10該大樓於秋季時之空調負荷情形
因此白天主機運轉1台180RT搭配1台300RT之空調主機，或是在更炎熱的天氣時，改採1台400RT之空調主機搭配180RT之主機運轉。夜間則運轉1台300RT或400RT之主機即可。
夏季期間：
因該棟建築物為學校類建築，夏季為暑假期間，建築物使用人數大量減少，且中央空調系統只供應至下午6點，所以該建築物於夏季之空調主機運轉時數比春、秋兩季少，且最大空調需求噸數也與春、秋兩季接近，如圖3.11所示。
圖3.11 該大樓於夏季時之空調負荷情形
因此於夏季期間，空調主機運轉1台180RT搭配1台400RT或300RT之主機，以提供該棟建築物空調需求。
主機台數最佳化控制約可節省建築物空調5%～10%之用電，但需依據長期之空調主機運轉資料，才能建立不同季節、不同熱負荷下之運轉策略。而空調主機的型式由往復式式(劣的部份負荷特性)，改為離心式(好的部份負荷特性)，省電效果更可提升3％～5％。此意謂若主機部分負荷特性愈差，愈需要進行台數控制，但是這並不意謂若主機的部份負荷特性曲線為直線(一般為二次曲線)即不須做台數控制，因為空調設備除了主機以外，還有冷卻水塔及水泵，這些設備通常隨著主機運轉而運轉，所以進行空調主機台數控制時，除了可節省主機耗能外，還可帶來其它相關設備的省能效果。
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