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ESCO 工廠節能案例介紹

王文伯 主任

財團法人台灣綠色生產力基金會節約能源中心

中華民國九十四年七月十四日

講義

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發展背景

節能中心自1987年接手產業節能技術輔導工作，迄今已邁入第18年，協助廠商診斷耗能原因，提供節能改善方案。節能改善工程，需具備專業技術及精密量測儀器，廠商執行及驗證不易，節能改善方案的落實比例不高。

先進國家推行能源技術服務業（ ESCO ）多年，節能中心自1996年成立推動ESCO研究小組，研究節能改善的流程；藉由實際執行過程中，探討執行過程中的困難點，並將推動節能改善的成功案例，與各界分享經驗。

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節能疑問

1.不知道如何做？

2.不能確認可節省多少？

3.不知道投資效益是否符合公司投資策略？

4.缺乏資金？

5.回收期太長？

6.缺乏技術人員或團隊？

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ESCO 節能改善方案之執行程序

M & V驗證

節能診斷評估

訂立節能績效驗證

模式及合約

改善前耗能資料蒐

集及建立基準

執行節能改善工程

改善後耗能資料蒐

集及節能績效驗證

報請業主檢驗節能

績效及完工驗收

ESCO

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案例介紹（A）壓縮空氣系統節能改善

系統改善前概述

台灣北部某輪胎工廠，廠內有10台100hp及1台150hp螺旋式空壓機，集中放置於同一機房中。供氣壓力分為高壓、低壓兩個系統，高壓系統平日使用8台空壓機，低壓系統使用2台空壓機。高壓系統供氣壓力6.0～7.6kg/cm2，低壓系統為5.1～5.6kg/cm2，兩系統間的管路相連接，由低壓系統壓力控制連通管電磁閥的開關，當低壓系統供氣不足部分，由高壓系統補充。

空壓機的機齡2～15年，除了150hp空壓機採用容調控制外，其餘空壓機均使用加卸載控制模式，空壓機的起停，由操作人員視生產情況加減機。

備份空壓機僅有一台100hp，空壓機房內並無增設空壓機的空間，廠內無法增加用氣設備，擴充產能及改善生產流程受到限制。

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空壓機房照片-空壓機

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空壓機房照片-系統流程圖&儲氣桶

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空壓機房照片-壓力錶

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空壓機房照片-高低壓系統連通管

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耗能原因探討

1. 壓縮空氣系統，採用手動起停空壓機，為避免壓力不足而

影響生產，長時間多開1～2台空壓機，以加卸載及容調控

制模式，滿足現場用氣量的變動，因而降低系統運轉效

率。

2. 壓縮空氣管路遍佈全廠，工廠平日生產忙碌，疏於檢修壓

縮空氣管路及配件，洩漏情況頗為嚴重，推估約有10～

20%的壓縮空氣洩漏。

3. 部分空壓機的機齡老舊，保養費用高，運轉效率不佳。

4. 為避免瞬間大用氣量引起之壓力不足，提高系統供氣壓

力，增加空壓機耗電量。

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節能效益估算表

91年4月1日

改善前洩漏量(CFM) 634 改善前平均馬力數(HP) 994改善後洩漏量(CFM) 317 改善後平均馬力數(HP) 813減少洩漏量(CFM) 317 改善前一年電費(元) 8,821,149改善前洩漏百分比(%) * 20.0% 改善後一年電費(元) 7,220,390改善後洩漏百分比(%) * 10.0% 節省電費(元) 1,600,759改善前總用氣量(CFM) * 3170 省電百分比(%) 18.1%

改善後總用氣量(CFM) 2853 改善前產氣成本 (元/Kft3) 7.211實際用氣量(CFM) 2536 改善後產氣成本 (元/Kft3) 6.558電費單價(元/KWH) * 1.85 節能效益(元/min) 4.148改善前效率(CFM/HP) * 3.19 節能效益(萬元/年) 160.1改善後效率(CFM/HP) * 3.51

目前一年電費(萬元/年) 882.1運轉時間(HR/日) * 24工作天數(日/年) * 268

XX輪胎公司-壓縮空氣系統節能效益估算表:

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節能改善方案

1. 檢測各空壓機的效率，汰舊換新一台效率不佳的100hp空壓機為變頻控制空壓機，微調供氣量。

2. 檢修全廠之壓縮空氣管路洩漏點，減少壓縮空氣洩漏。

3. 增加流量、耗電量及壓力等儀錶，統計全廠各部門用氣量及系統運轉效率。

4. 增加中央監控系統，配合全廠用氣量變動，即時控制空壓機的加減機，確保供氣壓力足夠，提升系統運轉效率。

5. 調降供氣壓力，縮小壓力變動範圍，降低空壓機耗電量。

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檢測空壓機的排氣量及效率

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汰舊換新100hp變頻控制空壓機

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檢修壓縮空氣管路洩漏點

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增加壓縮空氣流量計

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中央監控系統控制盤

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節能績效驗證模式

減少壓縮空氣洩漏改善工程完成後，於全廠停工時，

檢測改善後壓縮空氣洩漏量，與改善前的洩漏量比

較，即可得到洩漏改善所減少的用氣量。

減少洩漏量＝改善前洩漏量－改善後洩漏量

將改善前的系統效率、電費單價及減少洩漏量等數

據，鍵入節能績效計算程式中，依雙方協議之節能驗

證期間，累計計算節能績效。

節能效益＝(改善後總產氣量＋減少洩漏量)×改善前單位產氣成本

－改善後總產氣量×改善後單位產氣成本

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節能績效達成率

XX 輪胎股份有限公司 壓縮空氣系統改善後記錄圖表

792,274

400,000

0

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

700,000

800,000

900,000

1,000,000

8/28

9/4

9/11

9/18

9/25

10/2

10/10

10/17

10/24

10/31

11/7

11/14

11/21

11/28

時間

累計省能

效益(元)

節能累計效益 (元) 預估節能累計效益 (元)

(驗證記錄期間:92年8月28日13:00～92年11月28日13:00,一季共92日) 節能效益達成率: 198.1%

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節能比例

XX 輪胎股份有限公司 壓縮空氣系統改善後記錄圖表

792,274

2,669,568

0

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2,500,000

3,000,000

8/28

9/4

9/11

9/18

9/25

10/2

10/10

10/17

10/24

10/31

11/7

11/14

11/21

11/28

時間

累計

省能

效益

(元

)

節能累計效益 (元) 未改善累計電費 (元)

(驗證記錄期間:92年8月28日13:00～92年11月28日13:00,一季共92日) 節能比率: 29.7%

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壓縮空氣系統節能改善工程成效

1. 系統運轉效率由3.11cfm/hp，提升至平均3.49cfm/hp，節能比例約為10.8%。

2. 高低壓系統的洩漏改善，減少780cfm，減少洩漏損失約18.9%。

3. 廠內用氣設備增加約800cfm，無需增設空壓機，即可滿用氣增加的需求。

4. 驗證一季之節能效益為79萬元，推算一年的節能效益為316萬元。

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壓縮空氣系統節能改善工程成效（續）

5. 自動加減空壓機，確保供氣壓力足夠及穩定，操作人員無需隨時開關空壓機，達到全自動化管理的目的。

6. 運轉資料記錄詳細，便於全廠壓縮空氣系統的節能管理及分析。

7. 系統供氣壓力縮小至6.2～6.8kg/cm2，供氣壓力平穩，提升產品品質。

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案例介紹（B）中央空調系統節能改善

工廠大樓背景

90/04/24企業總部大樓落成使用

地下二樓，地上六樓

每層樓地板面積6,259m2(約1893坪)

空調區面積計約40,000m2

冰水機300RT二台、850RT三台

電氣機房、停車場B2F

餐廳、冰水機房、停車場

B1F

Lobby 、簡報室、會議室、倉庫、碼頭

1F

生產製造區、辦公室2F

生產製造區、辦公室3F

生產製造區、辦公室4F

生產製造區、辦公室5F

行政辦公區、會議室6F

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冰水機房改善前設備資料

Phase I: 2台300RT R-134a離心式冰水主機，搭配3台 60HP冰水泵與3台 40HP冷卻水泵。

Phase II:3台850RT R-134a離心式冰水主機，搭配4台 60HP冰水泵與4台 125HP冷卻水泵。

6台100HP區域泵。

3組冷卻水塔，每組各有4台小方型水塔組成，風扇均為7.5HP，每組散熱能力為1160RT。

連接 Phase I 冰水系統進出水管路。

拆除原來300RT冰水機的冷卻水塔。

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CHP2

850 RT

CHP3

850 RT

850 RTCHP1

CHP4CHP5

300 RT

CHP7

300 RT

CHP6

3F

B1F, 1F,2F,4F,5F,6F

改善前冰水系統流程示意圖

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改善前冰水機房的運轉方式

操作方式只以人為判斷外氣在25℃以上運轉850RT主機壹台，約8個月時間。

外氣在25℃以下運轉300RT主機壹台，約4個月時間。

冰水泵與冷卻水泵則搭配主機運轉。

冷卻水塔常時運轉1組。

區域泵操作方式以人為判斷，視需要運轉1台或2台。

宿舍棟(共5F)空調採各樓層獨立60RT氣冷式冰水機及小型冷風機供應冷氣。

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改善前冰水機房耗電資料 (92年1月)

實測數據:

空調冰水系統效率值為1.24KW/RT

冰水機效率0.74kW/RT

11.2冷卻水塔

353.7小計

285.2空調負載(RT)

58.3二次冰水泵

28.2冷卻水泵

45.3一次冰水泵

210.7冰水機

耗電(kW)

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節能改善措施修改冰水管路

整併二套既有系統(企業總部大樓及宿舍棟) ，增進系統操作彈性。

因應曁設冰水系統設計容量過大，合併宿舍空調系統，並預留未來大樓空調擴充管路，改進系統效能。

增設Common pipe ，成為Primary-secondary system

變水量系統區域泵增設變頻器，依管路壓差控制供水量。

3F AHU, 0.38kg/cm2

調整空調箱二通閥控制功能，恢復水量調節功能。

冰水管路水量重新平衡調整。

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節能改善措施(續)

水塔風車併聯運轉，以濕球溫度重置設定點控制運轉台數。

依實際生產作業區域需求，增設控制風門，並於空調箱設置變頻器控制送風管風量。

冰水機依現場實際空調負載需求，自動加卸載或起停。配合電力需量管理系統，於用電尖峰時段降低負載運轉。

導入電力監視管理系統，將電力系統總盤、空調、照明及各樓層耗電併入節能系統，建立歷史資料以作為節能管理依據。

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改善後冰水系統流程示意圖節能控制

VFD

VFD

VFD

CHP2

850 RT

CHP3

850 RT

850 RTCHP1

CHP4CHP5

300 RT

CHP7

300 RT

CHP6

T37 F1

T38 F2

T39

T35

T36

T40

O

O

O

T42

F3

T41

B1,1,2,4,5,6F

宿舍棟

3F

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改善後冰水機房耗電資料 (93年4月)

實測數據:

空調冰水系統效率值為0.905KW/RT

冰水機效率0.64kW/RT

系統節能比例27%

21.3冷卻水塔

731.8小計

808.6空調負載(RT)

56.0二次冰水泵

92.5冷卻水泵

44.5一次冰水泵

517.5冰水機

耗電(kW)

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累計節能金額

2,514,981

0

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

2,500,000

3,000,000

93年

3月

93年

4月

93年

5月

93年

6月

93年

7月

93年

8月

93年

9月

93年

10月

93年

11月

93年

12月

94年

1月

94年

2月

94年

3月

月份

累計

節能

金額

(元

)

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電磁式流量計

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空調主機房冰水管路修改

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冰水區域泵變頻控制器

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冷卻水塔運轉台數控制

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送風管風門控制器

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中央空調系統節能改善工程成效

1. 統計改善前後一週的運轉資料，中央空調系統水側的平均運轉效率，由1.24kW/RT，提升至0.905kW/RT，系統效率改善比例約為27%。

2. 累計一年之省電效益為251萬元，系統運轉節省電費比例約為20%。

3. 依據廠內空調負荷需求，自動起停冰水主機、冷卻水泵、冷卻水塔等設備，確保供應廠內空調負荷足夠及穩定，達到全自動化管理的目的。

4. 運轉資料詳細記錄，便於全廠中央空調系統的節能管理及分析。

5. 配合全廠用電需量控制系統，避免超約罰款。

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結 語

工廠中的壓縮空氣及空調系統的用電量，約佔全廠用電的30～60%，兩項系統的節能改善潛力約有10～30%，進行節能改善後，可以大幅降低生產成本。

工廠缺少專業節能技術及精密儀器，必需借助專業的節能技術服務業，提供節能改善工程的診斷及施工，方能達成節能的實際成效。