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中央空調系統BEMS專家智慧診斷技術研究

計畫主持人	楊冠雄
協同主持人
執行單位	國立中山大學
執行行程	100 年 03 月至 100 年 12 月
GPN
ISBN
MOIS
組別	環境控制組
執行方式	委託研究
關鍵詞	中央空調系統、BEMS專家智慧診斷技術、全尺度實驗
參考文獻

中文摘要：一、研究緣貣
大型中央空調系統於進行商業運轉時，所有之冰水主機系統運轉參數，包含冰水主機供應溫度、回水溫度、冰水流量與主機耗電量等為決定主機系統運轉能源效率之主要因素。在經由BEMS進行即時線上之數據分析，作為積算主機性能及進行空調系統節能策略導入之主要參考依據。
然而，目前我國運轉中之大型中央空調系統，尚缺乏於本土濕熱型氣候條件下，經由主機負載率之變動而調變供應冰水溫度之運轉迴歸分析式；因此，無法對於主機群之運轉發揮良好之系統診斷功能，只能依據操作者之工程經驗而進行手動調整。此為目前許多大型中央空調系統進行TAB性能調適工程時，普遍遭遇之困難所在，亟待解決。若能進一步建立運用BEMS進行專家智慧診斷之相關技術，並廣為應用，可發揮極大之建築節能效益，同時將綠建築加以智慧化。
二、研究方法及過程
本研究將採取理論分析與全尺度實驗印證之方式進行。於歷年BEEUP計畫中，選取實際進行商業運轉中之大型中央空調系統，經由BEMS進行即時線上之數據分析，建立大型冰水主機之供應冰水溫度、回水溫度、冰水流量與主機耗電量等以作為積算冰水主機COP之主要迴歸分析式。同時，經由歸納各種不同空調主機之運轉模式，建立進行專家智慧診斷系統之主要運算引擎；作為後續TAB工程實際運用之，以具體落實。
本計畫依空調系統主機側建立不同之節能策略，包含:主機台數控制策略之擬定、主機群運轉先發策略之建立及運轉策略最佳化分析，研究流程如下圖1所示。
三、重要發現
本計畫研究我國運轉中之大型中央空調系統，在本土濕熱型氣候條件下，經由主機負載率之變動而調變供應冰水溫度之運轉迴歸分析式；藉此，完成對於主機群之運轉發揮良好之系統診斷功能，並進一步建立運用BEMS進行專家智慧診斷之相關技術。
完成展覽類及醫院類典型建築，以建立10小時空調及24小時空調不同型態之空調系統耗能門檻值。展覽類改善比例值為7%，改善前耗電量為3037KW，改善後耗電量為2799KW。醫院類改善比例值為16%，改善前耗電量為637KW，改善後耗電量為503KW，節能成效顯著。
本計畫根據進行全尺度實驗印證，已獲得良好之成效。展覽類由原先分量式儲冰系統到目前分量式設計全量運轉，成效極大。醫院類除了空調系統進行驗證外，也與熱泵系統進行驗證，充份利用熱泵系統所產生之冷能來減低冰水系統之耗能，改善成效良好。
四、主要建議事項
建議一立即可行建議：
大型中央空調系統，應經由BEMS進行長期運轉監控，並確立其負載型態，以作為高效主機先發、儲冰系統容量極大化、融冰運轉最適化及分亮式設計與全量式運轉最佳化模式之建立，可獲致10%至12%之節能效益。建議內政部建築築研究所在進行「建築節能與綠廳舍改善補助計畫」時，可將此技術納入考量。
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：台灣建築學會
建議二中長期可行建議：
中央空調系統應建立BEMS專家智慧診斷技術，並經由雲端運算平台與進行大型社區數十個或數百個建築物之運轉耗能監控與最適化，並可與內政部建築研究所推動「智慧綠建築推動方案」相互配合，建置未來智慧電網，形成我國重要之節能減碳策略之一。
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：台灣建築學會
英文摘要：When central HVAC systems are under commercial operation, all operational parameters, including chilled water supply temperature, return water temperature, chilled water flow rate, and power consumption as the key factors in affecting system energy efficiency.
However, in Taiwan there is still lacking of the regression equations of chillers under local weather conditions, and has to rely on manual operation based on experiences. This is also the major short-comings in implementing TAB, and is the best way to renovate the green buildings to make them more intelligent.
In this study, theoretical analysis and experimental investigation will be applied simultaneously. In selecting cases from the BeeUp program, actual operational data including COP can be fitted into experimental model to facilitate TAB engineering via BEMS system, in achieving system efficiency.
Through the execution of this project, it is identified that the exhibition buildings with 10 hours cooling load, can achieve 7% energy savings, while the hospitals, with 24 hours cooling load can achieve up to 16% energy savings. The good result obtained in this project , including the thermal energy storage HVAC system and the heat pump system can be widely adapted to obtain significant energy conservation effect.

相關檔案

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