EER應用系列1/業主技術/工程商業技術　　　　　　　　　　　　　　　　　大綱　內容

現場運轉EER量測實務技術

陳主福 新湧科技股份有限公司
本研究受經濟部SBIR計畫補助

總彙系列：1.CNS/EER/積垢/熱傳熱力綜合系列，2.CNS/EER系列/應用，3.總彙.水處理化工技術，4.總彙.水處理術語，5.EER工程.早期總彙，6.E平台-水處理技術

水處理技術系列：1.空調水質污染計算，2.EER問題與改善方法.原理，3~4.化工技術解說(1)，(2)，5.空調技師-水處理設計技術，6承包商水處理技術，7水處理.實用技術及市場狀況

CNS系列檔案：CNS，AHRI技術，CNS，AHRI技術要點，EER節能技術90%，空調主機EER量測驗析實務技術，EER全年確效技術，冰機EER.基準值技術及運用技術

EER與積垢浪費檔案：EER訪測.經濟部，綠基會實測，費用展開表，LCC 20年比較表，積垢與LMTD公式演算，積垢熱傳熱力分析，LMTD公式演算筆記，節能術語解釋及技能說明

工程效益系列：費用展開表，工程經濟效益評比，偷工減料、損害業主權益

EER改善成效檢驗系列：懶人包(0)、(1)、(2)，穩態EER技術(1)、(2)、(3)

成效驗析實務系列：EER驗證分析實務(1)、(2)，EER驗證分析系統畫面(新版)

趨近溫度系列：趨近溫度的謬思(1)、(2)、(3)原來一直都錯了、(4)謬思的實證

防蝕技術系列：1腐蝕測試.SOP，2腐蝕試片，3腐蝕照片與防蝕效益，4冷卻水管腐蝕破管

防蝕效益系列：1冷卻水處理腐蝕率標準，2水處理防蝕經濟效益技術

法令系列：1水處理採購與法令，2水處理與能源管理法，3水處理與技師法，4.EER工程帶動空調產業發展，5.ESCO產業發展的契機，6水處理與偽造文書，7承商水處理技術

業主系列：1主機EER改善.第一步，2業主進階技術，3基本功，4業主再進階技術，5運轉EER改善專案，6精明購買家.知識經濟，7.CUS/EUS發包範例.解說，8水處理送審範例解說

監造系列：搶標下.業主監造技術(1)、(2)、(3)，揭開按圖施工的誤謬(1)、(2)、(3)

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一、緣起　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A. 量測EER–CNS 12575/AHRI 550
　B. 積垢導致冰機效率嚴重下降　　　　　　　　　　　C. 積垢改善需要EER量測技術
二、研究目的
三、研究特點
四、成果與應用價值討論　　　　　　　　　　　　　　　A. 通訊協定技術
　B. CNS 12575/AHRI 550之EER量測技術　　　　　　C. 現場EER量測技術、驗析技術
　　c1. 基準值、運轉值建立技術　　　　　　　　　　　c2. 全年尺度EER變化趨勢分析技術
　　c3. 跨年度尺度EER比較分析技術　　　　　　　　　c4. 現場EER技服技術
五、結論與誌謝
六、參考資料

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30~40年來空調業界的雙重困擾之處，尤其是施工採購送審未達CNS 12575防垢成效標準卻假冒者，就是不真、就是假貨，充斥在空調水處理工項中，毋庸贅述。

要言之，防垢成效檢驗技術如下，此可由本公司研發成功的節能量測驗析M&V軟體的518,400筆/年運轉資料庫依序提供：
　　　1. EER、COP量測(CNS 12575)取得動態EER、COP→
　　　2. 依水溫負載群組→取得穩態EER、COP→
　　　3. 依相同水溫負載及週、月、季、半年、年之時序做比較分析→
　　　4. 由比較分析結果確定防垢成效；之此系列技術。
　　進言之，本技術之實務與解說參見超連結；又，節能量測驗析M&V軟體為其進階的應用實務技術，可提供快速且正確的防垢成效檢驗結果。

一、緣起

空調主機運轉EER、COP量測雖自1989年已訂有CNS 12575國家標準[1]，1988年有CNS 12812國家標準，國外美國冷凍空調協會AHRI (Air Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute，前名為ARI，Air Conditioning, and Refrigeration Institute)亦訂有1988、1992、2003年版550/590標準[2]，CNS 12575於2007年修訂與AHRI 550/590同步。

A. 量測EER、COP–CNS 12575 / AHRI 550

然，CNS 12575/AHRI 550運轉EER、COP量測方法雖已訂定，但實務上僅限實驗室及測試站採用。裝置現場(以下簡稱「現場」)可以用卻鮮少採用，以至於實際運轉EER、COP效能經常處於低落狀態，雖分別經中技社(民國80年)及綠基會(民國100年，開啟PDF檔案後移至第3頁)量測運轉EER、COP效率，二次全年全國性實測證實都屬嚴重積垢造成。但現場的操作人員卻缺乏相關技術。可見EER、COP量測實務技術對全國節能改善的重要性非比尋常。

B. 由運轉EER、COP發現積垢導致冰機效率嚴重下降

空調主機為全台耗能最大的單一設備。根據綠基會100年800kW能源大用戶的能源查核資料統計[3]，全國能源大用戶冰水主機設置總容量約701萬RT，年度總用電量約47.1億度.。依據歷年能源查核服務，對冰水主機運轉EER、COP實際量測結果，其冷凝器接近溫度大於5℃屬嚴重積垢者，有201台，占比約39.7%。其中取樣占比最大的螺旋機192台，離心機289台，合計481台，占比高達95.06% (481/506=95.06%)。其嚴重積垢占比分別為53、31%(參見表一)，可見積垢程度相當嚴重且非常普遍。

　　　　　　　　　表一　冰水主機實際量測結果　　　　　　大綱　TOP　BOTTOM

另根據中技社接受經濟部委託的八十年度中央空調系統省能推廣服務計畫總結報告[4]，本年度共訪測大電力用戶320家，常見缺失44項。效率低於標準值很多，主機平均實際EER 1.065 kW/RT與新機0.8 kW/RT相差達33％之多〔(1.065－0.8)÷ 0.8＝33.125％〕(參見表二及圖一)，進一步由冷卻塔結垢效率下降交互對照，可確定為水垢所造成。

次(81)年度又訪測300多家，主機、冷卻塔效率狀況相類似，更確認為水垢所造成。前述效率下降幅度轉換為％，與新機EER、COP數字高低無關，再由熱傳熱力學理分析，與污垢或水質改良狀況有關。

C. 水處理改善積垢需要EER量測實務技術　　　大綱　TOP　BOTTOM

積垢改善的水處理技術屬另一研究主題(請參見該連結系列)，但改善積垢的節能成效驗證與分析卻屬本研究。現場的運轉EER、COP量測實務技術開發成功，現場業主能淺顯易懂看出節能潛力及經濟效益，投資改善意願大幅提高，對國內總用電量的下降，特別台電發電的尖峰負載幾乎超過數個100萬kW受制於冰水主機尖峰負載的積垢浪費，此雙重連鎖效應已經不言可喻，這方面就不再贅述了。

二、研究目的

本研究乃開發CNS 12575/AHRI 550轉換為現場的運轉EER、COP量測實務技術及比較分析的智能IT技術。特別現有中央監控或主機監控所已經建立的資料庫技術可資利用，進一步研究開發出完整的量測驗證與節能分析電腦軟體系統，並配合技術服務的實務技術，二種技術(軟體技術+技服技術)互相支援整合而成。

針對實務技術與實驗室、測試站的不同，研究開發所考量的因素如下：

1. 現場的主機操作人員卻缺乏相關技術，素質、專長職能都不相同，本節能量測驗析M&V軟體需容易操作，技術服務亦須淺顯易懂，以利操作人員核對確認。

2. 能源大用戶冰水主機設置機型、類別、每日操作時數、樓層位置，甚至中央監控或主機監控所已經建立的資料庫都不相同，本節能量測驗析M&V軟體連線及整合都須能有效通訊連線運作，以避免感測器的重複投資。

3. 感測器精確度須符合實務標準，以免更換費用暴增、虛增及採購程序的冗長，增加採用時不必要的抗拒。

4. 主機運轉EER、COP在全年尺度中，係屬不同水溫、負載的條件，且屢屢有突然加卸載之種種狀況，必須消除這些影響，才能確保達科學要求的精確、準確。進一步言之，全年水溫、負載都有高中低的條件，不同季節、月份均無法涵蓋所有運轉條件，本研究須能建立所有運轉條件的分析比較。

5. 節能改善必須抓住主機運轉EER、COP的主軸及核心技術，特別必須吻合企業管理對經濟效益及CP值的看重，才能提高國家節能政策的推廣能見度。避免政策停留在經濟部的辦公室，無法落實在企業接受的現場。

三、研究特點　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　大綱　TOP　BOTTOM

本研究成果的特點整理分類如下：

一. 通訊協定技術：利用電腦程式的彈性、多功能性，可連線各廠商中央監控或主機監控資料庫，且感測器量測數據都經過校正。

二. CNS 12575/AHRI 550之EER、COP量測建立標準條件、過載條件、部份負載條件均建立相關技術，以確保全年尺度EER、COP資料庫均可建立及進一步分析。

三. 現場EER、COP量測技術：建立穩態steady-state運轉與非穩態non-steady-state運轉二類條件，以確保現場運轉EER、COP量測結果可達與實驗室、測試站量測結果相比較時，穩態EER、COP準確性都達科學要求，以利分析。

三1.全年尺度EER、COP變化趨勢分析技術：春夏秋冬各季節溫度、負載條件，建立基準值技術、建立運轉值技術之後，二者比較分析的關聯性之技術，提高實際應用的價值，建立企業接受度及提升節能政策落實度。

三2.跨年度尺度比較分析技術：企業經常做跨年度營運比較，EER、COP效率比較透過本研究建立符合企業界的慣性模式及意願誘因，增加國家節能政策落實度。

三3.此項實務技術分為二部分，節能量測驗析M&V軟體技術部分為可以量化、流程化、模組化寫入程式具規律性者，另一部分屬臨場不同、個案不同，開發軟體成本高無法攤提者，而由專家根據運轉EER、COP量測需求調整現場條件符合需求。

四、成果與應用價值討論

本研究成果項目有：
　　　　a. 通訊協定技術
　　　　b. CNS 12575/AHRI 550之EER、COP量測
　　　　　甲、CNS 12575/AHRI 550運轉條件量測技術
　　　　　　 i.　IPLV技術
　　　　　　ii.　 允差技術
　　　　　　iii.　APLV/NPLV進階技術
　　　　c. 現場EER、COP量測技術
　　　　　甲、全年尺度EER、COP變化趨勢分析技術
　　　　　乙、跨年度尺度EER、COP比較分析技術
　　　　　丙、現場EER、COP技服技術
　　這些成果內容分別依項目進一步討論其概述、重大成果及應用價值，茲說明如下：

A. 通訊協定技術　　　　　　　　　　　　　　　　　　　大綱　TOP　BOTTOM

本研究的量測驗證與節能分析軟體系統乃利用電腦程式的彈性、多功能性，訂定中央監控或主機監控資料庫與本系統通訊協定的格式，感測器量測數據經由I/O(輸入/輸出)及監控系統已有的校正才進入本系統，本系統另建立進階校正模組防止ΔT計算時誤差擴大。

本研究的軟體系統適用於各類型冰水主機，且適用於主機的各種操作條件。符合全國性推廣的需求。

B. CNS 12575/AHRI 550之EER、COP量測技術

由於篇幅限制，且CNS 12575/AHRI 550之運轉條件及計算式容易查閱，此運轉EER、COP量測技術不多贅述。僅列舉查詢畫面(如圖二)供參考。

感測器量測單位、數據，牽涉計算結果的正確性。本研究為達親和性，設計多種單位的換算因子conversion factor供勾選。

C. 現場EER量測技術、驗析技術

實驗室、測試站做運轉EER、COP量測時，溫度、負載的運轉可以控制達CNS/AHRI要求條件(參見CNS 12575[1]/AHRI 550[2])，例如：冷卻水入口水溫30+/-0.5℃，可以在池水增設加熱器(如鍋爐等)、降溫器(如冰水機等)及溫控器，流量亦相同為可控制，當運轉條件達CNS/AHRI要求條件時，才進行量測取數據(第7.2.2節「資料擷取方法：機組在依全載標準試驗條件達到穩定狀態後，熱平衡值亦符合第8.1節的允許誤差要求，以每次5分鐘以上的間隔連續測定3次」)。但現場均付之闕如，冰水主機依照現場需求運轉，數據隨時取樣，本研究的選取篩選過濾成為關鍵智能IT技術。

簡言之，實驗室、測試站的運轉EER、COP量測，重點在運轉條件控制設備需充分裝置及操作必須嚴格依照標準作業程序SOP，運轉數據都可進入允差範圍內。亦即空調業界通稱的穩態(steady-state)運轉(參見圖三查詢畫面)。

現場運轉EER、COP量測時，正好相反。溫度、負載的運轉條件隨季節、氣候、現場使用量等隨機性改變，冰水主機的自動控制以供應足夠冷能為主，所以，量測數據呈現隨機性結果，本研究程式剔除突發性增載、卸載等非穩態non-steady-state運轉，搜尋具規律性、共通性的數據，才能加以計算及平均，建立現場的穩態EER、COP運轉資料。茲進一步分類說明於下：

1. 基準值、運轉值建立技術　　　　　　　　　　　大綱　TOP　BOTTOM

依據前述穩態steady-state運轉數據，查詢台灣常用運轉條件的25~30℃的6個整數℃、50%~100%的6個整十負載的耗能率組(COP、EER、kW/RT，下同)、UA數據，本研究可建立常用溫載條件共36組。

由於新建工程案完工日及每年酸洗日，均可視為冷凝器管表面乾淨，可作為耗能率組數據的基準值(100%)，將當日運轉EER、COP量測計算結果繪圖可得一組基準值曲線(base line)。相同方法可得其他364天每天一組運轉值曲線(基準值、運轉值都為穩態EER、COP)。

圖四為基準值曲線及運轉值曲線建立畫面，系統性論述基準值、運轉值建立技術參見連結，此基準值組可作為全年EER、COP降低與否、嚴重程度、改善需求以及驗證改善結果的依據(意即基底base)。

2. 全年尺度EER、COP變化趨勢分析技術

中技社、綠基會現場實測EER、COP(開啟PDF檔案後移至第3頁)，都見冰水主機EER、COP嚴重低落。本研究成果可進一步顯示及分析EER、COP變化趨勢。

圖四為基準值及運轉值建立畫面可以建立每日曲線，實務上為全年尺度的每月建立用以檢視。圖五為圖解說明全年EER、COP變化趨勢。舉例：7、8月為高中水溫、高中負載，三個月後的10、11月某日有中溫載及中低溫載條件。舉例來說，這時7或8月某日如圖示之四個溫載下的積垢度為相同，吾人先指定7或8月及相隔一季10或11月相同溫載條件(例：都選定28℃80%負載)的穩態EER、COP相除，來比較其積垢的變化程度。意即可解析全年EER、COP變化趨勢。其他溫載的穩態值比較與計算和前述方法相同。EER、COP基準值、運轉值之比較技術參見連結。

次年1、2月，或4、5月都必須與7、8月的對應值相比。亦即都以完工日/酸洗日的穩態EER、COP為基準。這是必須予以注意的。當然，7、8月缺少低溫載條件，必須另外予以建立。此外，與傳統觀念“春夏秋冬影響EER、COP”不同的是，既然比較必須是：1. 相同水溫負載條件的，2. 穩態EER、COP，這二項前提條件，故此，季節性影響因子已經排除了，由熱傳科學來看剩下就是積垢因子(參見超連結)，意即比較EER、COP基準值、運轉值二者就可決定是否達防垢成效了。

完工日/酸洗日為其他月份、季節時，仍可比照本節相同概念及技術來建立及分析。超連結的「三種水處理成效比較」一節與其中之附圖「三種水處理成效趨勢線」就是由全年之基準值及運轉值所繪製。

本研究可建立EER、COP變化趨勢，在變化程度超過年度計畫預定值時，立即要求節能改善，並可做成追蹤記錄，確保全年EER、COP運轉在優良範圍。

3. 跨年度尺度EER、COP比較分析技術

企業管理常做跨年度營運、產能…等分析，在微利時代空調耗能量不僅在建物獨占鰲頭，特別空調主機耗能量更是一枝獨秀，因而積垢浪費就愈益突出並顯大，在促銷、營運尖峰、生產淡旺季等對企業管理佔比及重要性、關鍵性愈發提高。

本研究提供空調業前所未有的同等級比較分析技術(參見圖三查詢畫面)，如：耗電率同期比較、負載及kW頻率(次數)查詢等。

4. 現場EER、COP技服技術

由於現場EER、COP量測實務仍存有未知之專業技術，無法以電腦程式表達，本研究有現場量測的感測器安裝調查技術，另導入業主專案管理模式，由空調技師承擔臨場調查survey及事後驗證分析報告之專業判斷風險，減低操作人員及其主管對EER、COP的技術門檻。

本研究承擔所有技術服務工作，免除了操作人員及其主管對技術的恐懼及抗拒心理。

五、結論與誌謝

本研究前二階段接受經濟部SBIR計畫補助[5, 6]，特此誌謝。本文在SBIR計畫後持續5~8年第三階段自力研發而完成並申請專利。本研究有較多技術商品化過程的項目，在各業界現場必須找出共通性的操作習慣、企業管理模式及查詢資料的規律性，焦點同樣指向運轉EER、COP量測，然後以此焦點展開。已如本文所述。

民國80年經濟部已知冰水主機龐大耗能浪費，遲至今日才有本研究成果作為起步，可見其繁雜性、困難度。衷心企盼學者專家、業界先進不吝指教，並投入更多研發，徹底杜絕這龐大耗能浪費。

六、參考資料　

1．CNS 12575 B4072，蒸氣壓縮式冰水機組Water chilling packages using the vapor compression cycle，公布日期78年8月12日，修訂公布日期96年2月27日

2．ARI Standard 550，1992 Standard for Centrifugal and Rotary Screw Water-Chilling Packages.
ARI Standard 550/590，1998 Standard for Water Chilling Packages Using The Vapor Compression Cycle.
ARI Standard 550/590，2003 Standard for Performance Rating of Water-Chilling Packages Using The Vapor Compression Cycle.

3．綠基會100.6.13開會通知單附件(開啟PDF檔案後移至第3頁)「冰水主機運轉效率管理」。

4．經濟部計畫編號：80217，中技社，八十年度中央空調系統省能推廣服務計畫總結報告。

5．經濟部SBIR計畫編號：IZ920016，名稱：中央空調用節水監測系統之開發，92年4月1日至93年3月31日。

6．經濟部SBIR計畫編號：1Z970062，名稱：化工結晶動力技術在空調節能產業平台的技術開發計畫，97年7月1日至98年12月31日。

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