高中职绿色能源暨非核家园教学模组

1、高中職綠色能源暨非核家園教學模組主題八 企業的綠色能源措施國立台中師範學院環境教育中心編製中華民國93年10月目 錄壹、主題：企業的綠色能源措施4貳、教學目標4叁、教學簡案4肆、課程內容6一、汽電共生系統6二、燃料電池9三、善用離峰電力15四、儲冷式中央空調系統17五、中央空調的管理與選用水冷式中央空調19六、照明選用電子鎮流器或電子安定器23七、鍋爐節能25八、設置省能裝備提高能源使用效率27九、低碳能源的使用及溫室效應氣體管制27十、改善生產線以減少污染排放30十一、資源回收並有效利用回收資源33伍、參考文獻37圖目錄圖8-1 汽電共生簡圖7圖8-2 蒸汽渦輪機汽電共生7圖8-3 燃氣渦輪

2、機汽電共生8圖8-4 柴油引擎汽電共生8圖8-5 以氫氧作燃料的燃料電池反應示意圖12圖8-6 高分子薄膜型 ( PEMFC ) 氫氧燃料電池的結構13圖8-7 燃料電池部分應用領域13圖8-8 防止日射法20圖8-9 水冷式空調系統結構22圖8-10水冷式空調機件內部構造23圖8-11電感鎮流器與電子鎮流器原理圖23圖8-12 資源再生流程圖35表目錄表8-1 實用的燃料電池類型10表8-2 二段式與三段式之時間電價劃分15表8-3 不同儲冰系統之特性比較17表8-4 中央空調系統週期性停電之主要內容19表8-5 統安定器與電子安定器的比較25表8-6 產業界因應措施30表8-7 清潔生產在

3、預防性環境管理架構中之意義32表8-8 污泥資源化技術發展歷程35主題八 企業的綠色能源措施壹、主題：企業的綠色能源措施貳、教學目標一、認知：1.了解什麼是綠色能源，什麼不是綠色能源。(高中基礎物理7-2核能，7-3地球的能源，高中基礎化學 4-2 能與能源，4-4 其他能源)2.了解企業能源的重要性，及認知一般能源與企業能源的不同處。（高中基礎物理 6-1電的認識，6-7 變壓器與電力輸送；高中基礎化學 4-2 能源與生活，4-4 其他能源）3.什麼是企業的綠色能源。（高中基礎物理6-1電的認識、7-3地球的能源，高中基礎化學 4-2 能與能源，4-4 其他能源）4.現今企業能源對環境的影響

4、。（高中基礎化學 4-2 能源與生活）5.由於化石能源日漸枯竭短缺，其他能源，如核能、水力、風力、潮力、地熱與太陽能等，因而逐漸受到重視，如何選用最適宜本國發展的新能源，是目前最重要的課題。6.了解企業如何運用新科技節省能源的耗費，降低污染。二、情意：1.培養在日常生活中節約能源的習慣，並注意再生能源的新資訊。（高中基礎物理7-4 能源的有效利用與節約；高中基礎化學 4-2 能源與生活）2.想像沒有能源的生活，進而珍惜能源之得來不易。3.隨時注意企業使用能源時對環境所造成的影響，並要勇於檢舉。(高中基礎化學 4-2 能源與生活)叁、教學簡案一、單元名稱：企業的綠色能源措施二、施教對象：高中職三

5、、教學時數：三節課(150分鐘)四、學生預備知識： 1.對能源有初步的認知。2.對於現今的發電方式能有大略的了解。3.認識企業生產線的基本原理。4.對於各種能源的環境衝擊性能有初步的理解。5.引發溫室效應的原理。6.有節約能源的概念。7.對發電原理有初步的概念。8.奧瑞岡辯論法。五、教學過程：1.教師以影片教學以及Power Point說明台灣工業的走向已從過去的高污染低技術的型態轉變為高污染高技術的工業社會，因此企業對於環境汙染的整治應做出一些正面的回應。(15 min)2.國際間的環保意識已逐漸抬頭，企業的能源來源應選擇對環境更加友善的新科技，教師就目前台灣企業使用的綠色能源措施作一說明，

6、讓學生具備有此方面的初步知識。(30 min)3.課後作業：教師讓學生分組作綠色能源使用的資料蒐集，並且讓報告學生學習使用教學媒體Power Point。共分作6組、每組報告10分鐘，組的報告重點為該綠色能源的動力產生機制、實際應用情形，以及未來可能的發展。(5 min)4.學生分組報告目前台灣企業使用綠色能源的現況：汽電共生系統、燃料電池、低碳能源使用、電子鎮流器、善用離峰電力、中央空調的管理，共6組報告、每組10分鐘。(60min)5.事前準備：教師準備讓學生進行奧瑞岡式辯論比賽。先在課前將學生分為正反兩組，分別讓他們從網站上或是圖書館找尋相關書籍、準備辯論內容資料，組內的工作分配要確實、

7、定時開會並且作紀錄，以資作為教師日後對於學生過程參與程度的評鑑。6.開始上課後，教師先引起動機，簡略說明奧瑞岡式辯論的進行方式，並且就現今以企業利益為前提以及企業綠色環保能源的發展作一客觀的敘述。(3min)7.請正反兩組：1辯、2辯、3辯上台做準備，並且推派班上一位同學做司儀、另一位作計時的工作。(2min)8.教師簡約做開場之後就開始進行辯論比賽。(30min)9.教師於辯論比賽結束後進行講評：對於學生在發言或是資料的例舉中是否有需要改進之處、並對全班學生的努力作一鼓勵。此次的比賽不是要分出勝負，而是要讓學生懂得辯論比賽的流程以及分工合作的重要性(2 min)10.教師歸納總結，讓學生了解

8、台灣企業目前面臨的環境、能源危機，並讓學生了解環保能源的重要性。(3 min)本模組藉由學生參與辯論比賽，並加上豐富的圖表資料、教師講解，設計了三節課的教學內容。其目的是希望學生能有主動參與課程內容的動力，可以主動去找尋資料、學習分工合作去完成一件小組的工作。讓學生事先查資料，學習網路資源的應用，還有如何使用圖書館的分類索引，這些都是除了課程本身以外的知識，我們希望學生可以學習到的額外技能，使學生更能了解課程內容、並且應用於生活中。肆、課程內容綠色能源又稱清潔能源，可分為狹義和廣為兩種概念。狹義的綠色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太陽能、風能、地熱能和海洋能等。這些能源消耗之後可以恢復補

9、充，很少產生污染。廣義的綠色能源則包括在能源的生產、消費過程中，選用對生態環境低污染或無污染的能源，如天然氣、清潔煤(將煤通過化學反應轉變成煤與成煤油，通過高新技術嚴密控制的燃燒轉變成電力)和核能等。現在很多工商業界的企業都紛紛開始使用所謂的綠色能源，綠色能源除了可以節約企業的電費支出，在發展綠色能源的同時也可以替企業賺取一筆不少的收入。除此之外，正確、有效的使用綠色能源更可以維護我們的環境。因為正確、有效的使用能源，可以減少廢棄物質排到大氣環境中，這樣可以減少人體的病變，也維護到動植物的生長，又可以為自己賺取一筆不小的收入。現今所發現的綠色能源種類很多，而能運用在企業中的也不少，以下是各種企

10、業所使用的綠色能源措施的介紹。一、 汽電共生系統(一)何謂汽電共生系統 汽電共生系統指設置汽電共生設備，利用燃料或處理廢棄物同時產生有效熱能（蒸汽、高溫燃氣或熱水等）及電能（或機械動力）之系統（經濟部，民91）。以往汽電共生系統多由高壓蒸汽氣鍋爐和蒸氣渦輪發電機組合而成，近年來，為了應付電力及熱力負載變動的需求，以及節省工廠內有限的空間，國際上汽電共生系統大多改採燃氣渦輪發電機和廢熱鍋爐的組合，同時使汽電共生系統效率（發電效率及熱用熱能系統效率之和）提升，甚至可達90，不但節約能源，兼可減輕對環境之污染。(梁啟源、郭博堯，民92)(二)汽電共生系統以電能產生方式可分為先發電式(Topping

11、Cycle)與後發電式(Bottoming Cycle)兩種系統：(黃仁智、勒方奇 陳志華，民90年)  圖8-1 汽電共生簡圖(1)蒸汽渦輪機之汽電共生系統(圖8-2)：係以高壓蒸汽驅動渦輪機來轉動發電機產生電力，而後回收渦輪機排出的中壓蒸汽，供製程使用。圖8-2 蒸汽渦輪機汽電共生(圖摘自：黃仁智、勒方奇 陳志華，民90年)(2)燃氣渦輪機之汽電共生系統(圖8-3)：以天然氣或輕質油品作為燃料，由燃氣渦輪產生之機械力，轉動發電機產生電力。因其排氣溫度可高達550且含氧量高，故可另加其他燃料再加熱供製程使用，或經由廢熱鍋爐產生蒸汽來利用，熱電比較蒸汽渦輪之汽電共生系統低。圖8-3

12、燃氣渦輪機汽電共生(圖摘自：黃仁智、勒方奇 陳志華，民90年)(3)柴油或燃氣引擎汽電共生系統(圖8-4)：柴油或燃氣引擎式汽電共生系統由柴油或燃氣引擎及廢熱鍋爐所組成，利用引擎產生之機械動力轉動發電機發電。熱電比較前兩種原動機為低，故對於耗電量大而耗熱量少之使用對象極適合。圖8-4 柴油引擎汽電共生(圖摘自：黃仁智、勒方奇 陳志華，民90年)2.後發電式(Bottoming Cycle)：一次能源先用於製程之需求，再利用其廢熱產生蒸汽來發電，此一系統適用於工業製程需高溫之工業。近年來，較新式的電廠多以燃氣渦輪機為主要的發電設備，可依需求作為單循環系統（Simple Cycle）使用或與蒸汽渦

13、輪機搭配成為複循環系統。一般燃氣渦輪機使用低汙染的天然氣為燃料且燃氣渦輪汽電共生系統的單位製程蒸汽所能產生的電力約為背壓式蒸汽渦輪機系統之46倍。燃氣渦輪機汽電共生系統之優點有(黃仁智、勒方奇 陳志華，民90年)：1.排氣溫度高2.廢熱回收率高3.每單位發電量的重量輕，造價低及安裝容易4.操作保養容易5.可靠性高(三)合格之汽電共生場需符合之條件：依據經濟部91年9月5日頒布令汽電共生系統實施辦法第5條規定，汽電共生系統符合有效熱能比率不低於百分之二十及總熱效率不低於百分之五十二之基準或為專業處理廢棄物，且經登記者，稱合格汽電共生系統(以下簡稱合格系統)。本辦法發布施行前，已取得中央主管機關核

14、發自用發電設備工作許可證之汽電共生系統，其已登記或經依本辦法登記為合格系統者，適用原有效熱能比率不低於百分之二十及總熱效率不低於百分之五十之基準。但該系統擴增或更新機組辦理變更登記時，適用前項規定。專業處理廢棄物之汽電共生系統不受前二項有關有效熱能比率及總熱效率基準之限制。 汽電共生有效熱能比率與總熱效率定義如下：1.有效熱能比率有效熱能產出 (有效熱能產出有效電能產出) 2.總熱效率 (有效熱能產出有效電能產出) 燃料熱值(四)汽電共生的效益：(台灣電力公司/電力圖書館/省電錦囊/工廠節約用電網頁)汽電共生同時產生熱能、電能的方式，無論是從節約能源、能源多元化、或負載管理的觀點考量，均優於傳

15、統發電方式和熱能生產方式。據資料顯示，汽電共生系統約可節省能源成本2030%。目前在歐美日等國均相當盛行裝置汽電共生設備。除在工業上利用外，小型套裝式汽電共生設備亦被應用於商業部門，蔚為趨勢。其效益如下：1.提高能源利用效率。2.有效降低成本。3.減緩電源開發的成本。4.有效降低環境污染。5.降低停電的風險。二、燃料電池燃料電池始於1839年Grove的氣體電池實驗，對兩個白金電極分別供給氫氣及氧氣，發現兩者之間產生電壓及電流，Faeasay及Nernst等人於十九世紀末期研究電池電化學反應，才確實掌握燃料電池的基本特性。燃料電池是由具滲透性的膜構成，就是在膜的一側供給氫，以氫氣為燃料(還原劑

16、)，另一側供給氧，以氧氣為氧化劑，氫原子含有一個質子及一個電子，質子被氧吸引到膜的另一邊以形成水分子，電子仍留在原地，造成帶正電的質子及帶負電的電子各在膜的一側，經由外接電路形成電流，亦即將兩者反應所產生的化學能，直接轉換成電能。因為能量不經過燃燒便轉換成電能，不但能源的效率提高，而且可由外部不斷的供應反應所需的燃料與氧化劑，不停地產生電能，與只能儲存一定電能的蓄電池不同。目前在美國紐約的中央公園就有一座示範用的燃料電池發電廠，其發電供給當地居民，由於其外觀較現代化，而且也沒有什麼噪音和污染，所以很多人都不知道它的存在。以目前容量最大11百萬瓦級的燃料電池發電廠為例，在以天然氣為燃料的情況下，

17、該電廠每百萬瓦只排出0.063克的氮氧化物及0.00045克的二氧化硫，比目前最清潔的燃氣電廠大約低510倍。因此對於改善環境污染有很大的幫助。(一)燃料電池的分類燃料電池最常採用之分類法為依使用的電解質種類可分為高分子薄膜(PEMFC，proton exchange membrane fuel cell)、磷酸(MCFC)、熔融碳酸鹽及固態氧化物(SOFC，solid oxide fuel cell)等四型。另外也可依操作溫度之高低而區分為高溫型(>300)、中溫型(150300)及低溫型(<150)燃料電池。不同的燃料電池除電解質及操作溫度互異之外，其他如電極材料、使用燃料及發

18、電效率等亦不相同。目前較具實用價值的類型見表8-1：表8-1 實用的燃料電池類型(資料來源：黃仁智、勒方奇 陳志華，民90年) 1.高分子薄膜型(PEMFC)以陽離子交換膜為電解質，採用氟樹脂系離子交換膜，因具有優越之化學安定性，可減少電解液稀釋及霧化等問題。此型燃料電池只能以白金為觸媒，反應氣體中容許二氧化碳存在，惟一氧化碳會導致白金觸媒中毒，必須嚴加控制。 2.磷酸型(PAFC)有第一代燃料電池之稱，此類燃料電池利用碳化矽粉末製成matrix，以吸附高濃度磷充當電解質使用，操作溫度約在200左右，為了提高此一溫度下的電極反應度，須以白金做為觸媒。 3.熔融碳酸鹽型(MCFC)又稱為第二代燃

19、料電池，以鹼金屬(鋰，鉀，鈉)碳酸鹽為電解質，此等鹽類只有在熔融狀態時，方能發揮離子傳導之功能，故操作溫度必須在熔點以上，介於600700之間，屬高溫型。此類燃料電池由於電極反應容易，不需以貴金屬為觸媒，使用鎳及氧化鎳即可。在燃料使用方面，除了氫氣之外，一氧化碳含量高的燃料亦可輕易使用，故適合與煤炭氣化技術相結合。 4.固態氧化物型(SOFC)又稱第三代燃料電池，係使用固態、無孔隙之金屬氧化物為電解質，藉著氧離子在晶體中穿梭以進行離子傳送，通常以安定化氧化鋯為電解質。操作溫度高達9001,000。其優點為不需以貴金屬為觸媒，廢熱品質高，可以氫及一氧化碳為燃料，惟因其在高溫環境下操作，材料選擇受

20、到若干限制。美國西屋公司認為SOFC之15MW機組有可能將成本降至每KW約1,000至1,200美元，若再配合氣渦輪機，則可將發電效率提高至70，較困難的技術為必須使用高溫陶瓷材料，此一問題可由航太技術之應用來解決。(二)燃料電池的反應式以氫氧作為燃料的燃料電池，其反應示意圖如圖8-5所示，而其於鹼性溶液中的電極反應為：正極 1/2O2 + H2O + e- -> 2OH- 負極 H2 + 2OH- -> 2H2O + e- 全反應 1/2O2 + H2 -> H2O上述反應僅為氫氧燃料電池的反應式，對所採取的不同燃料反應亦將有所改變。而為加速電極反應，電極中通常會加入催化劑

21、如鉑，但鉑在 150 時會被 CO 所毒化而失去催化的效果，因此多加入銠或銥於鉑之中。一般而言，對氧氣最佳的催化劑為少量含金或銀的鉑鈀混合物。此外，燃料電池將化學能轉化為電能的效率相當高，約為60%90%之間。圖8-5 以氫氧作燃料的燃料電池反應示意圖(三)燃料電池的基本組成燃料部分，氫通常是以壓縮氣體存於氫氣桶中，而氧則可取自大氣或由鋼桶壓縮氧提供；但若所採取的是液態燃料，則需另以適當容器盛裝。 在電極與電池的組成部分，在此以高分子薄膜型 (PEMFC)氫氧燃料電池的結構來說明，如圖8-6。在上下兩壓板上分別有氧氣與氫氣的進出口，透過流場板的導引使之進行反應；圖中的 MEA ( Membra

22、ne Electrode Assembly ) 即為質子交換膜，並加入墊片以防止漏氣。圖8-6 高分子薄膜型 ( PEMFC ) 氫氧燃料電池的結構(四)燃料電池的應用領域燃料電池的應用目前受限於其體積，多用於發電機組上，或亦有用於太空船的部分，圖8-7為燃料電池部分應用領域示意圖。圖8-7 燃料電池部分應用領域(五)燃料電池的優點以及未來發展 燃料電池有幾項符合時代趨勢的特色，使得它在未來發電世界中備受矚目，也將成為二十一世紀人類在地球上的明星電源，優點如下1.能量轉換效率高：其能量轉換效率可達百分之四十以上，比傳統火力發電更節省燃料(火力發電效率約35%)，若再利用汽電共生（COGENER

23、ATION）技術，將反應時釋放的廢熱回收，總熱效率極可能超過百分之八十！2.發電過程乾淨無污染：燃料電池的發電過程幾乎沒有造成任何污染。以目前容量最大的十一百萬瓦燃料電池發電廠為例，同樣以天然氣為燃料，這個電廠運轉初期的氮氧化物排放量為1PPM，而硫氧化物及粒狀污染物則沒有測得，比目前最清潔的燃氣發電廠還乾淨。其亦可作為太空船的能源。氫氣在陽極被氧化，氧氣在陰極被還原，最後生成水，成為太空人所需的日常用水，不會造成環境污染。3.噪音低：即使在十一百萬瓦及的燃料電池發電廠附近，所測得的噪音量也低於55分貝。而目前燃料電池的應用範圍十分廣泛，包括電力、工業、運輸、太空、軍事等各領域，已製作多項產品

24、。例如發電廠、備用電池、可攜式電力、堆高機、機器人、電動車、小型潛水艇、乃至太空船和太空梭的電源；燃料電池在國外的發展已趨成熟，並已邁入商業化階段。4.電力的持續力高。燃料電池是以氣態的燃料如氧氣與氫氣或甲烷氣藉氧化還原反應，將化學能轉變成電能。此種電池只要燃料源源不斷的送入電池槽中，不會有電力中斷或是電池必須更換的疑慮。燃料電池技術發展的主要瓶頸是氫的來源。氧可取自空氣且儲存方便，但儲存純氫是困難且危險的。因此研究者發展出將甲醇、乙醇(酒精)，或天然氣轉化(reform)成氫的技術。但利用這些原料的問題，首在缺乏供應系統，若與目前廣佈之汽油管線、運輸系統、及加油站相比，則困難立現。這也是未來

25、消費者購買燃料電池電動車的主要顧慮。反言之，缺乏足夠的顧客群，使建立新燃料供應系統更如空中樓閣，更遑論來自石油工業界的壓力。1997年10月，美國能源部及亞瑟D理特公司(Arthur D.Little Inc.)，共同宣佈該公司發展出由汽油提煉氫的技術。與傳統汽車引擎相比，此技術可由等量的汽油中，獲得高兩倍的能量，但僅產生1/10的污染。這個發展完全避免了燃料供應系統的問題。克萊斯勒汽車公司(Chrysler Corp.)，Exxon及ARCO石油公司都參與改進此一技術的研究。能源部預期利用此技術製造的汽車將在2010年出現在公路上。即使一切成真，關心環境的人希望利用汽油產氫只是一個過渡技術，

26、更理想的是以酒精取代汽油。酒精可自植物(如玉米)製成，使用後變成水及二氧化碳，再被植物吸收，完全無污染，也因此降低石油使用量及石油工業的污染。把燃料電池製品商品化的另一困難是其本身造價過高。但隨著量產及技術之改進，工程師對降低成本頗具信心。畢竟燃料電池的價位曾一度高於市場可接受價的1,000倍，而現在已降至10倍。燃料電池發電技術是目前最具發展前景的新能源方式。果能普及，將顯著改善空氣污染及溫室效應。身為地球上的一份子，我們對這類產品理應支持，也期盼專業人士及媒體將有益於環保的新知介紹給大眾，更期許政府相關單位能大力推展環保產品的使用，譬如以立法提高車輛排放廢氣之標準，購買低污染之公共交通工具

27、。讓我們一起努力，使人類不再是大自然的破壞者，也給自己及地球上的萬物一個生活在乾淨空間的機會。三、善用離峰電力時間電價是反映不同供電時間、不同供電成本之計價方式。由於各段時間供電成本不同(尖峰時間成本高，離峰時間成本低)，故為合理反應成本，並促進電能有效利用，因此台電公司採行不同之時間電價。(一)時間電價之劃分(如表8-2) 1.二段式時間電價：尖峰時間（三段式時間電價尖峰與半尖峰時數之和）、週六半尖峰時間與離峰時間。 2.三段式時間電價： (1)尖峰時間固定之時間電價：尖峰固定時間、半尖峰時間、週六半尖峰時間與離峰時間。 (2)尖峰時間可變動之時間電價：可變動尖峰時間（台電公司指定日之尖峰時

28、間）、週六半尖峰時間、離峰時間與半尖峰時間（尖峰可變動時間、週六半尖峰時間與離峰以外之時間）。表8-2 二段式與三段式之時間電價劃分二段式尖峰時段離峰時段離峰以外之時間 平日每日0時至7時30分及22時30分起至24時止，每日供應9小時。 國定假日及補假日、星期日及每月第二、第四星期六全日供應。三段式尖峰時段半尖峰時段離峰時段 尖峰時間固定之時間電價：夏月(6月1日至9月30日)平日上午10時至12時，下午1時至5時止，每日供應6小時。 尖峰時間可變動時間電價：夏月(6月1日至9月30日)經本公司指定日期之上午10時至12時，下午1時至5時止，視系統實際需要，於前一日下午4時前通知用戶，全年尖

29、峰時間計33日，198小時。尖峰與離峰以外之時間 平日每日0時至7時30分及22時30分起至24時止，每日供應9小時。 國定假日及補假日、星期日及每月第二、第四星期六全日供應。(三)目前一般高壓用戶電力夏月(非夏月)時間電價之電價比為：1.二段式-(1)基本電費 夏月離峰：夏月尖峰(：非夏月離峰：非夏月尖峰)=1.34：6.71(：1：5)(2)流動電費夏月離峰：夏月尖峰(：非夏月離峰：非夏月尖峰)=1.08：2.76(：1：2.66)2.三段式-(1)基本電費夏月離峰：夏月半尖峰：夏月尖峰(：非夏月離峰：非夏月半尖峰：非夏月尖峰)=1.34：5：6.71(：1：5：5)(2)流動電費 夏月離

30、峰：夏月半尖峰：夏月尖峰(：非夏月離峰：非夏月半尖峰：非夏月尖峰)=1.08：2.83：4.71(：1：2.74：2.74)(四)企業可配合之措施：1.裝設儲冰式空調系統：利用夜間離峰時間運轉冷凍壓縮機，製冰儲存於儲冰槽，再於日間尖峰時間，將儲存的冰融解供空調系統使用。2.調整製程：將部份生產過程改半尖峰或離峰時間作業，以減低電費支出。3.工廠設備之維護檢點工作盡量安排在半尖峰及尖峰時間，大修尤應安排在尖峰時間。4.調整作息時間，例如星期日或例假日從事生產，而於週一至週六擇日休假。四、儲冷式中央空調系統儲冷式空調可說是目前解決尖峰電力不足，最有效的電力能源管理方法之一。利用夜間價廉且充裕的離峰

31、電力製冰儲存冷能，並在尖峰時間融冰釋出冷凍能力以供應空調使用，可有效的將夏季白天尖峰時間大量的空調用電，轉移至夜間離峰時間，以紓解夏季尖峰時段空調用電量。儲冷空調系統用戶則因為使用較為價廉的離峰電力，使其每個月的電費可以得到節省，彌補儲冰系統所增加的初期設備費用。在台灣地區，雖然儲冰式空調系統在相關單位及空調從業者積極推動下，安裝數量已超過三百多套，然而若詳細觀察目前設備特性建築物限制及電力結構等相關環境因素下，現有儲冰空調系統在推廣上若仍然無法完全排除以下的困難，預料將成為未來之隱憂1.儲冰系統設計及安裝技術難度較高。 2.都市地區建築空間成本太高，儲冰槽設置不易。 3.電力離峰時間太短，儲

32、冰設備投資回收年限過長。經由深入調查和檢討，發覺採用製冰及冰水兩用製冰機械的動態式儲冰系統正可以符合解決問題的大部分要求。未來所發展的儲冰空調系統必須具有套裝化與模組化的機械結構及分離式的儲冰槽設計等特點，才可消除前述的問題，而動態式儲冰系統正是最適合的選擇。動態式儲冰系統與其他形式儲冰系統的特性比較，可參考表8-3。表8-3 不同儲冰系統之特性比較 條件比較冰球式全凍結式動態儲冰式說 明空調運轉效率 (kW/RT) 0.91.0 0.91.0 0.91.0 動態儲冰系統的冰水與冷媒直接熱交換，空調熱傳效率較高 製冰運轉效率 (kWh/RT-hr) 1.21.8 1.21.6 1.11.5 動

33、態儲冰系統的冰層由於定期被脫除，可保持高製冰熱傳效率 設備安裝便利性無規格化 須搭配主機 套裝化設備 套裝化儲冰系統僅須水電配合即可運轉，較不會有施工問題發生 儲冷槽出水溫度較低 較低極低動態式儲冰系統出水溫度可低至約13，極適合低溫送風系統使用 釋冷速率及靈活性慢 慢非常快適合空調或冷凍容量瞬間需求變化較大的公共場所使用 儲槽空間需求 (m3/100RT-hr) 8.0 8.0 10.0 能資所研製的動態儲冰系統將儘量改善進口設備設計之缺點 可用離峰時間 (hr/week) 54 54 78 動態製冰機可採Weekly cycle儲存，儲冷時間增加，設備減少*1 國內應用現況25 28 5

34、進口動態儲冰設備造價高、維護能力弱，自行開發後應可提高使用率 儲冷系統應用範圍僅適合空調 僅適合空調 適合空調、食品加工及產業等 動態製冰機儲存的冰塊可以直接提供其它產業應用，可用範圍極廣動態式儲冰系統運用的技術簡述如下：(一)動態製冰機在製冰過程時，冷媒蒸發吸收冰水的熱量，將水凍結於製冰蒸發器(板狀或管狀)的表面上，冰水是水泵由槽底抽取，送入製冰機上方水盤，再由灑水頭淋到蒸發器的表面。當冰在表面上逐漸結至812 mm厚時，便由高壓受液器經另一迴路，將高熱值冷媒導至蒸發器使附著於蒸發器表層之冰瞬間融解，整片之冰塊便脫落於儲冰槽或冰塊輸送裝置上。如果淋在蒸發器的水溫較高，則不會有冰層產生，蒸發器

35、的作用純粹在冷卻冰水和一般的冰水機相同，製冰機在工作日白天均在這種模式下運轉。由於製冰機的壓縮機及製冰蒸發器在出廠前，即已構成一完整的冷凍系統，因此不像其他形式儲冰系統，牽涉到複雜的冷凍主機及儲冰槽設計選用和系統控制，事實上在發展本項技術之初，規劃的目標即在於使本系統作到完全的套裝化和模組化功能，套裝化使得設計施工技術層次可以降低，以減少成本和提高成功率，模組化使得業主可以依據需求選用適當容量設備及必要之周邊裝置，並保留極大的設備擴充彈性。 然而高樓層建築物底層樓板下，一般都設計有筏式基礎，為一種多方形槽體的架構，其目的在增加建築強度，並作為清水污水或消防水儲槽使用，儲冰空調系統如果也使用這些

36、空間，便不會增加太多空間成本。因為製冰機所產製的冰塊可以很容易被儲存在這種低成本的儲冰槽內，這是選擇發展動態式儲冰系統的原因之一。(二)雙迴路配管在台灣，動態式儲冰系統被稱為製冰滑落式系統，因為通常製冰機即安裝在儲冰槽的上方，製冰機所產製的冰塊直接落入下方的儲槽中，這是目前大多數動態儲冰系統的設計，即在白天不運轉製冰機作空調冷卻，完全以溶冰供應空調所需之冰水，然而這種系統初期設備費用高，回收時間長，並不適合在電力離峰時間很短的台灣地區使用。 (三)冰塊輸送系統利用建築物的筏基來儲存冰塊是在擁擠的都市建築下最具有空間經濟性的方式，在都市空間成本較高的國家如日本亦有類似的研究，然而一般筏基的尺寸大

37、小僅約 23m 的長和寬，高度則只有約 2到2.5m之間，其空間是不夠儲存動態製冰機在日循環模式下運轉所產製的冰，要儲存以週循環模式下所產製冰塊的總量更是不可能，在最大製冰量時其儲存量可能達日循環模式儲存量的四倍，因此必須將產製的冰塊利用各種的方式輸送到其他分離的儲槽內，以擴充儲存的總容量。(四)低溫送風技術儲冰空調系統在國內已廣泛的使用，然而卻未能善加利用儲冰系統出水溫度低的優點，實甚為可惜。降低供風溫度的好處，在於減少送風和送水設備大小初期費用及運轉電力使用，擴大儲冰系統的經濟效益。除此之外，低溫冰水的高除濕能力，使得空調區相對濕度可以被降低至35至45%之間，相對於台灣地區夏季裡在空調區

38、內經常維持之60至70%的相對濕度，使用者的舒適性可以得到很大的改善。動態製冰機的儲冰系統在儲冰槽溶冰釋冷時，因為冰塊和回水可以直接接觸，使得其瞬間釋冷能力非常良好，低出水溫度的保持能力很強，非常適合超低溫供風系統使用，使低溫供風系統的送風溫度在4到10之間。五、中央空調的管理與選用水冷式中央空調(一)中央空調系統之省能要點1.空調系統週期性暫停用電所謂中央空氣調節系統及箱型空氣調節機週期性暫停用電（Central air conditioning and package air conditioning duty cycling control）係指對中央空氣調節系統主機及箱型空氣調節機施以

39、週期性暫停，以節省空調冷氣用電；中央空調系統主機或箱型空調機暫停運轉時，空調系統之送風扇或冷卻水循環泵浦則繼續運轉供應冷氣。該項措施主要是藉由冷氣機之輪流關閉來抑低電力系統的尖峰負載。根據過去針對大型辦公大樓、商業大樓及醫院等建築物所作之調查發現，在尖峰時刻冷氣空調一小時停機或卸載10至20分鐘，對大樓內人員舒適度之感覺並不會有太大之影響，但對抑低尖載卻有極大之幫助。中央空調系統週期性停電主要內容如表8-4。表8-4 中央空調系統週期性停電之主要內容項目中央空調週期性暫停用電箱型空調週期性暫停用電適用對象空調系統主機20馬力以上空氣調節機10冷凍噸以上非生產性質場所之綜合用戶控制期間每日10.

40、18時每日12.16時每年6月1日至8月31日（星期六、日除外） 控制方式 運轉60分鐘，暫停15分鐘運轉22分鐘，暫停8分鐘每日暫停6次每日暫停8次 暫停用電月份基本電費扣減每瓩每月基本電費×30%×（0.75瓩×冷凍噸） 每瓩每月基本電費×20%×（1瓩×冷凍噸） 節省用電減少16%空調用電減少15%空調用電 2.溫度設定空調溫度設定每提高 1， 可節省6%的冷氣機耗電，一般住宅、辦公室溫度設定以27-28為宜，人員出入頻繁之店鋪、商業場所等，夏季室溫以26、27為設定目標。如設定低於25以下，長時間生活其中會使人體排汗功能降低，

41、影響新陳代謝，亦將浪費 大量電能，造成鉅額電費支出。因此適當的溫度設定為最佳的省能方法。 3.減少外氣進入店鋪因客人進出頻繁，由室外所侵入的熱空氣將消耗許多冷氣用電。因此，對於開放型商店及百貨公司等商業場，應 在大門口裝置空氣簾，防止冷氣外洩及熱空氣侵入，或裝設自動門，在客人進出後自動關閉，減少冷氣外洩以節省能源。 4.避免太陽光直射 多數商業場所為展示商品，設有大面積的透明展示櫥窗，當太陽斜射時將使商品受日照變質、變色，同時陽光輻射熱會使室內溫度大大升高，增加空調負荷及用電量，因此須裝設遮陽蓬、窗簾等遮陽設施，可有效減少陽光直射。見圖8-8圖8-8 防止日射法5.保持冷氣分佈均勻商業場所常因

42、商品擺設、裝潢、冷氣出風口設置位置等，造成冷氣分佈不均，若以調低設定溫度，來補償溫度不均，將造成耗電大增，然而並未解決問題，此時應從商品擺設、裝潢、冷氣出風口設置位置等來著手，使冷空氣有較佳的循環。 6.維護與保養空氣過濾網可有效過濾空氣中之灰塵，防止灰塵附著在熱交換器之散熱片，如附著過多會妨礙空氣之流通，降低熱交 換效率，浪費電力。因此過濾網應每2-3週清洗一次。 大型空調系統冷卻水及冰水系統，主機等，須經常維護保養，例如，冷卻水質不良、冷卻水塔不潔、水管結垢等，均將降低系統效率。確實依照操作及保養說明書操作，以保持較佳的運轉效率。要讓空調系統能夠有較高效率運轉，取決於良好的維護保養。一般窗

43、型、分離式冷氣的維護保養工作，可指定專人負責，大型中央空調系統除平日有專職人員負責外，並應定期請原廠商詳細檢查維護、調校，使系統發揮最高效率。7.全熱交換系統的應用一般商業場所之空調耗能， 約有三至四成耗用於處理外氣熱負荷，因此減少外氣負荷量是空調節約能源之重點，健康 的空調系統常會引入30%的新鮮外氣(換氣)，與70%的空調回風混合，以維持室內空氣的品質。被排放至室外的空氣，其溫度較外氣溫度約低45。C ，若能將欲排放的低溫空氣之冷能回收，預冷進入室內的熱空氣，將節省可觀的能源。全熱交換器的利用可回收能源，其利用轉輪型或交換型之透濕、透熱交換器將空調回風及新鮮外氣交叉穿透其上，進行熱焓量之交

44、換，達到預冷室外空氣的目的，其預冷之冷能即來自排放之冷房內空氣。採用全熱交換器約可回收70%的冷能，可減少空調負荷，降低空調用電，是一種有效良好的節省空調能源之方法。依據內政部建築研究所之研究報告：若台灣各地建築物使用全熱交換器，其所節約的全年外氣負荷量，約佔各地區全年外氣總負荷量的二分之一，約可節約空調總耗電量8.3%，可見全熱交換器有非常好的節能效果。(二)空調宜選用水冷式空調系統箱型冷氣機可分為氣冷式與水冷式兩種。氣冷式與分離式冷氣機類似，差別僅在氣冷式箱型機冷氣能力較強，故室內、外機體積較龐大，其冷氣能力一般在3.8冷凍噸間。而水冷式則與上述機型有較大差異，此機型由於冷氣能力一般在5-

45、30冷凍噸之間，故採用水冷式，以有較佳的排熱效果，其排熱方式為將水導入冷凝器吸收熱能後，利用水泵將之送至冷卻水塔散熱，然後再送回冷凝器吸熱而成一冷卻循環回路。通常使用於商場、辦公室等空間較大之地點。水冷式空調系統結構如圖8-8，水冷式空調機件內部構造如圖8-9。1. 送 風 管4. 回 風 百 葉7. 水 泵2. 送 風 口5. 排 水 管8. 冷 卻 水 塔3. 空 氣 斷 路 開 關6. 冷 卻 水 管9. 補 充 水 管圖8-9 水冷式空調系統結構1. 過 瀘 網4. 電 動 機7. 接 水 盤10. 壓 縮 機2. 風 機5. 蒸 發 器8. 電 控 箱11. 高 低 壓 保 護3.

46、皮 帶 輪6. 溫 控 器9. 冷 凝 器12. 毛 細 管圖8-10 水冷式空調機件內部構造六、照明選用電子鎮流器或電子安定器(一)電子鎮流器1.背景技術隨著綠色照明工程的推廣和普及，以鈉燈、金鹵燈爲代表的高強度氣體放電燈由於具有發光效率高、長壽命等顯著優點，逐步在電光源領域佔有越來越重要的地位。但鈉燈、金鹵燈必須與鎮流器配套才能正常運行，目前市場佔有率最大的是電感鎮流器，其原理如圖8-10所示。電感鎮流器具有結構簡單、成本較低、壽命較長等優點，但也存在衆多缺陷：自身損耗大、線路功率因數低、配套燈在壽命期內顔色漂移、縮短燈的使用壽命、笨重等。最近幾年，香港裏奧、廣州斬日、深圳鉑勝等一些公司都

47、成功研製出性能優越、功能強大的電子鎮流器産品。電子鎮流器除了具備限制和穩定燈電流、産生初次啓動時的高峰值脈衝電壓及連續運行時的觸發電壓等鎮流器基本功能之外，其特徵決定了它將是電感鎮流器很好的替代品。（電子鎮流器性能優勢淺析，2001） 圖8-11電感鎮流器與電子鎮流器原理圖2.電子鎮流器的優點(1)節能：a.採用電子鎮流器，線路功率因數在0.99以上，而採用電感鎮流器時，線路功率因數在0.40.5之間，因此採用電子鎮流器時，線路標稱電流小，線路及配變有功功率損耗降低。從而達到節能的目的，同時還可以降低線路電纜、繼電保護、過流保護的標稱電流及配變的視在容量，從而降低初始投資。b.電子鎮流器自身的

48、功率損耗遠遠小於電感鎮流器，例如，250W電子鎮流器損耗在611W，而電感鎮流器損耗在38W。c.高強度放電燈與電子鎮流器配套時，其光效比在1.10，而與電感鎮流器配套時，其光效比在0.950.98之間，因此採用電子鎮流器後，高強度放電燈發光效率可以提高10%以上。 綜合上述三個方面，採用電子鎮流器後，系統節能達到30%以上。(2)控制靈活、功能拓展容易、成本增加非常小:電子鎮流器正常運行及各種保護功能的實現，是受其內部微處理晶片來控制的，微處理晶片自身硬體功能強大，編程也非常靈活，因此在現有控制器基礎上，比較容易實現功能拓展，例如將多盞獨立運行的高強度放電燈組成一個智慧照明網路，由集中控制單

49、元通過電子鎮流器對燈點亮、關閉、運行狀態等進行監測控制。對於電子鎮流器來說，這種拓展更多是軟體的拓展，另外所需硬體成本比較低，因此功能增加比較容易。電感鎮流器則很難做到功能拓展。(3)總結當然，電子鎮流器也有自己的缺點：價格較高、壽命較短。但作爲照明系統的設計者也必須認識到，鎮流器只是照明系統的一個組成部分，照明系統的最佳性應從整個系統來進行綜合考慮。電子鎮流器的引入，將會對整個照明系統帶來下列明顯好處：a.大幅度降低照明系統其他組成部分的初始投資和運行成本。b.自始至終爲照明系統的最終用戶提供令人非常滿意的照明效果。c.大大簡化照明系統設計、縮短設計周期、降低設計成本。因此從綜合成本來說，採

50、用電子鎮流器具有非常明顯的優勢，它代表了鎮流器未來的發展方向，必將對今後電光源行業發展産生深遠的影響。(二)電子安定器 螢光燈的光效大約每瓦電力可發出80流明的光是白熾燈每瓦16流明的五倍，壽命約6000小時也是白熾燈(約2000小時)的三倍，所發出的熱量(紅外光)約佔輸入功率的37，比白熾燈發出的熱量佔輸入功率61少了許多。這些優點加上螢光燈系統技術的進步，使得螢光燈取代白熾燈，成為目前辦公大樓與家居生活中的主要照明用光源。螢光燈管、起動器以及以矽鋼片繞線製作的電磁式傳統安定器不論理論發展或製造技術改良，經過四十年的不斷改進，彼此匹配成了耐用穩定的照明器材。然而，實驗室中又發現，以高頻方式驅

51、動燈管發光，可以在同樣的輸入功率下獲得較高的光輸出。換句話說，就是比較省電。近年來，由於電子技術發展成熟，此技術成功的應用在電子安定器上，使電子安定器取代了螢光燈系統中的起動器和傳統安定器，螢光燈系統技術由成熟期被推向另一波新的發展週期。用傳統安定器搭配起動器點燈，和用電子安定器點燈各有優點，其優點比較整理如表8-5。 表8-5 傳統安定器與電子安定器的比較  傳統安定器 電子安定器     優   點   價格低廉 施工方式簡單工人熟練 與燈管匹配問題少 檢驗方式確定 雜訊干擾小 性能穩定，故障率低 市售產品之價格與品質已經趨於穩定 頻率高，

52、發光較為穩定 光燈高、省電 起動時不閃爍 不必起動器 低溫或電源電壓變動時光輸出穩定 可調光 可控制多管燈管 目前這些缺失中，電子安定器市售產品的價格高和施工人員的熟練度不足的問題，將會漸漸因市場日漸增加的接受度以及施工人員累積的經驗和訓練而改善。其他如雜訊干擾，故障率以及與燈管間的匹配問題，則在電子安定器的設計與製造技術的提昇以及光源設計的改善下，已獲得不錯的進展。現在的市面上已有多種不錯的配套系統，可供選擇使用。(如何為大樓選擇螢光燈用電子式安定器，2001)七、鍋爐節能改善鍋爐設備的效率不需大筆投資，若有足夠預算，則可添加許多新的控制裝置，問題的重點是要採取何種優先順序進行改善措施，可依

53、照以下九點說明進行。(一)檢視是否回收冷凝水如果還未利用每一滴冷凝水，就從此處開始。冷凝水是珍貴的資源，即使回收一小部分也相當值得。通常冷凝水含有約蒸汽冷凝時總能量的25%。將這些冷凝水回收至鍋爐進水槽，而不排放掉，每年可以節省很多能源。另外，在用水和化學處理的成本上，也有同樣的節省。現有管路可用來作為冷凝水回收，使安裝成本降低。(二)自動排放和熱回收改善鍋爐水排放系統可以節省大量的成本。排放系統主要用來控制鍋爐水的污濁度。在許多鍋爐設備中的排放閥是以人工操作，每隔一段時間由操作者打開，將水直接排放出去而已。更好的方式是採用總溶解物質(TDS)自動排放控制器，連續監測鍋爐水的TDS值，並控制排

54、放閥開開，以控制鍋爐水的污濁度。自動控制較人工控制能夠更準確地排放水量，減少能量的損失。當高溫排放水散發出水蒸汽時，此散發蒸汽可以用容器分離再注入鍋爐進水槽來回收熱量，提昇效率。若將其餘的排放水通過熱交換器，以加熱進入鍋爐進水槽的補給水，可以節省更多的能源。(三)進水槽的預熱和除氣以熱水製造水蒸汽較冷水需要更少的燃料。將冷凝水提高進水溫度6，可節省燃料1%。理想上，進水溫度應維持在90。不過需注意的是將冷凝水從進水槽頂端加入是無效率的，因為當冷凝水掉下，穿過水面上的空間時，蒸汽和能量將漏失。使用脫氣槽頭，將混合後的回收冷凝水、閃發蒸汽和低溫補給水加熱至130脫氧後，再送入鍋爐使用，如此可以提昇

55、鍋爐效率。(四)管件和熱表面的隔熱所有熱管件應適當地隔熱以防止熱洩漏，包括管子、法蘭連接元件、蒸汽閥等並應包覆隔熱層。進水槽部分，必須適當地加裝外殼，以減少熱源洩漏。一般而言，包覆層厚50mm通常可減少熱洩漏約90%。(五)水位控制安裝進水位控制，可讓更多的人力處理其他工作，並有效地控制進水量。(六)自動啟動閥鍋爐若在工廠運作前進行暖機，則可以達到生產事半功倍的效果。因此，以人工打開進行這些動作，將有人力調配的問題。建議可以安裝自動暖機系統，除可以做到定時啟動外，亦可節省人力和提高安全性。整個系統需將電動閥，改由定時器控制，使其在預定的時間啟動，並以正確速率緩慢加熱蒸汽系統。如果閥門打開動作太

56、快，會可能造成水錘效應而損壞設備。(七)自動鍋爐底排放自動鍋爐底排放是用以排除鍋爐中的沉積物，除可節省人工、能源和水，並可避免人工打開排放閥時常造成的過多排放，以至浪費水和能源。(八)蒸汽錶的裝設能源使用量的量測是改善能源效率的重要起始點。善用蒸汽錶可用來偵測過多的消耗，並對每個部門的能源使用量紀錄，以量測蒸汽消耗量並健全能源管理。(九)監測設備的檢查與安裝損壞或功能失效的設備對鍋爐效率有很大的影響。安裝監測設備可在問題發生前測知，而採取改善行動。八、設置省能裝備提高能源使用效率交通銀行為配合政府節約能源政策，激勵企業購置節約能源設備，以促進能源有效利用，特辦理購置節約能源設備優惠貸款。貸款利率按基本放款利率減2.125 個百分點計息（實際利率請洽交通銀行），貸款適用範圍以購置下列節約能源設備為限。(一)高效率省能設備：包括高濃度漿料處理機、紅外線