101年度全校冷气电源增设及电力改善工程暨委托规划设计监造技术服务案

1、101年度全校冷氣電源增設及電力改善工程暨委託規劃設計監造技術服務案說明 第一章學校現況分析1.1 全校用電負荷初步分析:一、目前用電有超量不敷使用情形為總變電站(供電範圍包含神 農樓、餐管科、中農小鋪、幼兒園、宿舍及農經科)及第一 變電站(供電範圍包含中農樓、員生社、思學樓、勵學樓及 志學樓)。二、第二至第六變電站目前變壓器均足夠使用，惟冷氣電源分路 及網路管控建議重新整合改善，尤其畜保科館之動力電源明 顯不足。三、考量本校預算額度，改善方案以變電站變壓器汰換、各棟幹 線工程及設置各棟低壓配電室為主，其餘各樓層冷氣電源分 路及儲值卡計費裝置等將需視預算額度支用。1.2 需求概要: 一、為配合

2、使用者付費之用電需求，本校擬於所有專業及普通教室增設由儲值卡控制之冷氣電源線路及開關設備，並改善各變電站之變壓器容量，需求概要如下:(一)各棟校舍冷氣電源幹線及次幹線。(二)各棟校舍冷氣分路線及控制開關、控制設備等。(含各專業教 室、普通教室，另含活水堂空調及網球場照明儲值卡控制)(三)總變電站及第一變電站(勵學樓後方變電站)變壓器容量改善 。(四)配合中華電信電力監控網路之節能控制系統。(至各變電站網 路線架設)(五)實習廠房用電狀況檢視及提供書面報告。 二、規劃設計監造本校冷氣電源增設及電力改善工程。 三、編擬設計圖說文件、施工或材料規範及施工說明書。 四、編制工程預算書及協助本案招標工作

3、。 五、提供施工中糾紛及技術問題諮詢。 六、規劃本校最適契約容量。 七、其他配合本新建工程相關應辦理之事項。1.3 用電檢討:(以99至100年用電資料檢討)一、冬季離峰用電約355Kw450Kw。二、夏季用電約650kw800Kw。 三、冬季最低用電發生於100年2月354Kw， 該月每日平均用 電度數3322度。 四、夏季最高用電發生於100年6月941Kw， 該月每日平均用 電度數6893度。 五、本校夏季最高用電量為冬季最低用電量之2.66倍，夏季最 高每日用電度數為冬季2倍。 冬季與夏季用電量尖離峰用電量差異過大，導致用電設備及用電效率之投資過大(學校目前主變壓器容量2910KVA，

4、實際用電量650Kw)損耗多，用電電費支出不合理。加上全球氣候異常，夏季氣溫上升，學校冷氣數量增加，將使得用冬夏用電不平衡的現象更加明顯。 為推動有效用電、節約能源工作，全面推動納管用電設備，需建立各單位成本中心之觀念及制度，降低電費支出之目標，遂以節能減碳概念協助控管及節約設備用電，降低電費支出、減低二氧化碳排放量為目標，構築一個永續發展之環境，本工程需建立全校智慧型節能管理系統。1.4 用電設備現況調查及檢討一、用電設備現況調查 (一)除農經館變壓器放置於主變電站，及新建之食品科學館變電 站直接由主變電站分出外，其餘變電站均經由勵學樓變電站 引出。 (二)本校變電站除主變電站設置有高壓主保

5、護斷路器外，其餘高 壓保護開關均採LBS(高壓負載啟斷開關)作為保護設備，無 法進行電力監控點之設置，若發生欠相故障時無法立即跳脫 ，將造成動力設備及儀器故障。 (三)勵學樓變電站有多迴高壓分路，未設置高壓主保護開關，引 接至其他變電站亦未設置分路高壓保護開關。 (四)活水堂變電站設置兩組變壓兩迴高壓分路，未設置高壓主保 護開關。 (五)圖書館屋頂變電站設製一組變壓器及多迴引出之高壓 分路，並設置高壓主保護開關。二、用電檢討: 本校變電站合計7處，各變電站檢討如下：(一)主變電站(含農經館用變壓器)：A.位置：1F室內。B.容量：主變壓器3200KVA-1(220V) ，175KVA-2(22

6、0V)。C.使用狀況：使用超過15年。D.設備檢討：本校配電中心，該設備老舊，低壓導電銅排裸露，本案配合農經館增設冷氣，擬汰換所有設備並增加變壓器容量。(二)勵學樓旁變電站：A.位置：1F室內。B.容量：主變壓器3250KVA-1(220V) ，175KVA-2(220V)。C.使用狀況：使用超過15年。D.設備檢討：本校第二配電中心，除農經館及食品科館外，各變電站均經過本變電站，設備老舊，配合志學樓、勵學樓及思學樓增設冷氣，擬汰換所有設備並增加變壓器容量，增設高壓主開關VCB及高壓各分路開關。(三)活水堂(活動中心)變電站：A.位置：1F室外。B.容量：主變壓器3400KVA-1(380/2

7、20V) ，3200KVA-1(220V)。C.使用狀況：使用超過20年D.設備檢討：設備老舊，未設置配電盤基礎座，導致配電盤生銹腐損，亦未設置主保護斷路器，配合中農大樓、神農大樓增設冷氣，擬汰換所有設備並增加變壓器容量，增設高壓主開關VCB。(四)圖書館變電站(屋頂)：A.位置：屋頂室外。B.容量：主變壓器3500KVA-1(220V)。C.使用狀況：使用超過20年D.設備檢討：設備老舊，導致配電盤生銹腐損，亦未設置主保護斷路器，配合圖書館增設冷氣，擬汰換所有設備並增加變壓器容量，增設高壓主開關VCB及高壓各分路開關。(五)森林館變電站(地下室)：A.位置：地下室屋內。B.容量：主變壓器34

8、00KVA-1(220V)。C.使用狀況：使用超過10年。D.設備檢討：變電站設備使用良好，高壓主保護開關已汰換成SF6消弧之LBS，本變電站設備不變。(六)機電土木館變電站(地下室)：A.位置：地下室屋內。B.容量：主變壓器3500KVA-1(220V)。C.使用狀況：使用超過5年。D.設備檢討：變電站設備使用良好，高壓配電設備處於使用年限內，本變電站設備不變。(七)食品科館變電站(1F室內)：A.位置：地下室屋內。B.容量：主變壓器3300KVA-1(220V)。C.使用狀況：使用超過5年。D.設備檢討：變電站設備使用良好，高壓配電設備處於使用年限內，本變電站設備不變。1.5 電力監視及冷

9、氣儲值系統狀況檢討一、 電力監視系統：學校目前設置有中華電信電力監視系統 ，共裝設6只監控數位電錶，設置於主變電站、食品科館 變電站、機電土木館變電站、圖書館變電站及活水堂變電 站。本期擴充系統設備需配合既設之電力監控網路之節電 系統架構及監控軟體。 二、冷氣儲值系統： 學校於志學樓各教室及辦公室已設置有冷氣儲值系統及 相關冷氣電源盤，本期於各棟校舍冷氣(含各專業教室、 普通教室、活水堂)及網球場照明均設置儲值系統插卡鎖 及數位監控電錶，增設儲值系統之相關通訊協定均需與原 系統相容，避免重覆投資設備。新設置之全校智慧電力監 控系統之需量管控需將志學樓既有之設備一併納入。 第二章設計理念與工程規

10、劃2.1 工程目標一、設計施工及材料選用需符合相關法規規定。二、符合使用單位需求，日後操作維護方便，維護費用降低。三、電力系統穩定安全，不過度設計，並以擴充容易為原則。四、採用節能省電環保之配電設備。五、提供學校有效率管理用電行為之系統，控制冬夏兩季用電不均 勻的現況。六、各配電設備設計需於現場了解實際用電狀況，切實訪談各使用 單位需求。七、設計監造計劃，說明不影響學校正常運作最低限度下，完成電 力設備整修(包含施工順序、時間、進出動線、勞安衛生等措施 ）。2.2 規劃設計理念及執行方式以本案工程目標主軸，主要執行方式如下：一、建置智慧型電力監控系統及冷氣儲值卡系統。二、更新及擴充各變電站設備

11、。三、節能省電環保配電設備。四、建立電力中斷之安全機制。五、建立突發事故之預警機制。六、施工過程設置防災救災之設備。 其執行方式以下詳述：2.2.1智慧型電力監控系統及冷氣儲值卡系統由於本校夏季與冬季用電量差異甚大，夏季空調用電造成巨額超約電費，如何在不影響生活的舒適度及適當的電力卸載管控成為電力需量監控系統之重要目標。由於本校既設電力監視系統採用中華電信節能控制系統，因此各項增設設備之通訊協定須配合該系統控制並利用大樓網路管理各監視點之用電品質、用電量及統計報表，建構 貴校電力監控管理系統。本系統依 貴校各樓層、單位用電系統及負載端，安裝含有RS-485傳輸功能之數位集合式電錶（kW、kWh

12、、V、A），並配合負載端安裝I/O控制模組，監視或控制耗能相關設備，以監控校辦之總用電量與各樓層、設備用電流向，經由系統資料統計收集及監控報表數據，引導各樓層單位進行自發性節約能源，並於必要時主動降低可停設備用電量，以發揮系統需量控制功能，達到節能省碳與節費之需求。電力需量量控制是由3種不同功能的構件組成，分別設置於不同的位置，其距離分佈面廣。一、 電力計提供系統用電量資訊。，1. 設置於總開關盤，提供全校用電量資訊，其最高需量需能與台電電錶最高需量同步。2. 設置於變電站及各層開關盤，可提供各樓層用電狀況。二、 主控制器器-提供操作者資訊及擔任控制程式執行腳色。1. 採用滑動窗式模式進行需量

13、控制確保不超約。2. 採用固定窗進行需量記錄與台電電錶需量同步。3. 採圖控及觸控簡易操作。4. 可提供用電趨勢圖。5. 各負載指示。6. 目前需量/當日(當月)最大需量指示。7. 群組控制功能。三、 終端控制模組-執行終端用電設備的啟停控制、並回傳運轉現況(開停)。另外亦可搭配其他設備發揮最大效能，如:1. LED電子需量顯示看板掛於辦公區或公共區域牆面上直接觀察用電現況。2. 教室IC卡式電表卸載：平時採用使用者付費之插卡式電表，一旦需量超過控制主機設定值，控制主機發命令給電表，即依分群方式進行卸載，此時無論卡機是否插卡一率優先接受卸載指令。系統領域監控技術電能管理系統l 用電資料蒐集統計

14、與分析l 電驛監控l 用電設備程序控制l 配電盤狀態監控l 發電機監控l 變壓器溫度監控l 油箱、油槽油量顯示給排水控制系統l 清水池、污水池水位監測l 消防水池、下水池水位監控l 泵浦狀態、告警顯示l 泵浦時序控制l 泵浦效率偵測l 裝設水錶及流量監測空調系統獨立空調l 遠端電源控制l 卸載迴路控制l 裝設計費式電錶l 加裝感應控制器中央空調系統l 冰水主機變頻控制l 冷卻水塔變頻控制l 風機變風量控制l 外氣引用熱泵節能系統l 鍋爐油位監控l 油泵運轉、狀態、告警顯示l 失水、失火告警l 保溫筒溫度監視l 熱泵狀態監控l 開飲機運轉時段控制l 熱泵系統建置環境安全監控系統l 火警通報l 授

15、信主機斷線通報l 毒廢氣偵測l 溫溼度監測l 門禁監控l 影像監控l 雨水回收系統監控照明系統l 換裝電子式安定器l 換裝省電高效率燈管l 數位照明迴路控制l 裝設感謝式控制器l PLC時間控制l 裝設時間控制器 圖2-1 中華電信iEN智慧型節能管理系統架構圖2.2.2 iEN智慧型節能管理系統說明iEN智慧型節能管理系統包含六大設備管理，將依據 貴校之現場狀況調整以方便 貴校監控管理，實際規劃依現場狀況及貴單位需求為準。中華電信iEN智慧型節能管理系統可納管系統項目如下：一、 iEN智慧型節能管理系統功能特色1. 全方位納管用電設備A. 電能監控系統B. 空調系統C. 照明系統D. 熱泵節

16、能系統E. 給排水控制系統F. 環境安全監控系統G. 電費計算：l 每月電費為基本電費與流動電費之總和。l 儲冷式空調系統冷凍機及所需附帶用電器具，其離峰時間用電之流動電費按適用電價75%計收。l 台電之規範與計價模式： 用戶每月用電之平均功率因數不及80%時，每低1%，該月份電費應增加0.3%；超過80%時，每超過1%，該月份電費應減少0.15%。 當月用電最高需量超出其契約容量時，超出部分依各不同供電季節、不同供電時間之適用電價，按下列標準計收基本電費，並概不給予功率因數及基本電費等電費折扣。 在契約容量10%以下部分按2倍計收基本電費。 超過契約容量10%部分按3倍計收基本電費。 用戶選

17、用計費方式後，以1年為一計算週期，1年內不得申請改變計費方式；三段式時間電價用戶，選用期間超過1年時，須於每一計算週期夏月期間結束後，始得申請改變計費方式。2. 排程控制A. 提供設備行程管理，善用離峰時間節費B. 依使用者需求設置用電設備之啟動停止時間3. 需量控制A. 何謂需量：所謂需量廣義的說是指某一特定時段內，有效電力(實功率)的平均值；而根據台灣電力公司目前規定，需量計算的週期為15分鐘。B. 利用中華電信的電力監控技術管控設備用電需量。需量監控即是利用多功能電力錶、可程式控制器(PLC)、輸出控制點與狀態偵測元件(可依需求增設人機介面HMI)，即時監視需量變化來管控負載用電量。C.

18、 管理設定加載卸載監控群組l 直接控制 當預測到需量可能超越設定的上限值時則卸離全部可停負載，而待需量降低到下限值才恢復所有可停負載用電 l 優先順序控制 一旦預測可能超約則依照規劃分段卸離可停負載 l 循環式控制 將可停用負載分解循環控制 l 責任週期控制 設定可停用設備ON或OFF的時間，可以準確的控制分配的卸載時間 4.行動管理A. 透過安全加密及即時通報，提供管理人員最佳行動管理方案B. 遠端監控管理服務C. 主管人員維護人員管理簡訊E-mail 之發送名單D. 監控點異常時，以簡訊與E-mail即時通報5.統計分析A. 利用資料採擷技術產出各類智慧型報表服務B. 統計監控點告警資訊，

19、查詢監控點告警歷史資料C. 電費分攤節能分析報表D. 電力、空調及環境監控數據分析2.2.3電力監控系統改善規劃架構圖一、 節能型智慧管理系統（iEnergy Server）建置兩台Server，一台Master、另一台Slave，將收集回來之電力資料同時存放於MasterSlave iEnergy Server，於兩台間互做資料備援。二、 各個電力監控設備以RS-485介接到PLC（可程式控制器），節能智慧型管理系統以PLC控制各個用電設備之需量管理行程及時程管理。1. 窗型冷氣卸載迴路工程A. 校方共使用約132台窗型冷氣，數量較多者為機電館58台及神農大樓16台，將來思學館、中農大樓、神

20、農大樓教室均會增加冷氣。B. 提供全校冷氣進行遠端卸載控制或是IC卡管控的方式。控制方式將依數量別，以啟動時不增加過多用電峰值為原則，分別將各大樓之獨立式空調切分成數個控制迴路，必要時可針對數個控制迴路輪流降低用電負載。2. 預估省能效益A. 每台冷氣約因超出台電契約容量自動每30分鐘執行一次壓縮機停止動作5分鐘， 下課10分鐘停止運轉，省能約25%。B. 壓縮機耗電量約佔整體耗電量70%，共計省能約17.5%。C. 目前全校冷氣空調設備約132台，以平均每日啟用時間8小時計算，用電尖峰一個月若全載運轉約耗用72031度電，約236,704元的電費，由於非全載運轉，預估實際空調用電費約在11.

21、135萬元，將產生19,482kg的二氧化碳排放量，若利用遠端控制技術，在不影響人體舒適程度的前提下，對冷氣機進行卸載動作。D. 壓縮機全速運轉時一台約耗8.1A/小時日計：8.1A 220V 8小時 14256WH約14.3度月計：14.3度 22天=314.6度電314.6度 3.3元(夏季每度電費用)=985元（每台）每台冷氣流動電費節費估計985元 17.5% 172元全年以五個月共計132台冷氣計算，省費約113,500元三、 建置計劃1. 電力系統A.配電盤VCB狀態監控：監視各高壓配電盤之電氣控制元件，異常跳脫提供告警通報。B.配電盤數位監控電表及電驛狀態監控：監視各高壓配電盤之

22、各項數據，提供告警通報。C.於變壓器加裝溫度計，控制變壓器溫度，異常時提供告警通報。D.監控所有用電設備，全面進行高峰卸載及超約卸載之行程。2. 空調系統l 全校空調系統進行行程管理。3. 電力系統工程A.安裝iEN智慧型節能管理系統為了掌握各單位或樓層之用電流向，安裝iEN智慧型節能管理系統及安裝含有RS-485傳輸功能之數位集合式電錶（KW、kWh、V、A），並配合負載端安裝I/O控制模組，監視或控制耗能相關設備，以掌握各處室用電流向，經由系統資料統計收集及監控報表數據，引導各樓層單位進行自發性節約能源，未來可依 貴校需求加裝可程式控制器及進行工程優化，以協助降低 貴校之用電度數與契約容量

23、設定，進而達到節費之目的。B.預估節能效益監控 貴校各樓層或單位用電流向，經由系統資料統計收集及監控報表數據，引導各樓層單位進行自發性節約能源，未來可依 學校需求加裝可程式控制器及進行工程優化，可協助降低 貴校之用電度數與契約容量設定，進而達到節費之目的。4. 空調系統工程使用IC卡計費系統可以有效的對空調系統做有效的控管和發揮最大的使用效率，並且大大的減少不當的人為浪費避免被超約罰款。2.2.4更新及擴充各變電站設備本校依現況勘查及預估冷氣設備增加數量，據以作為變電站擴充及改善目標，各變電站擴充後並增設低壓電容器組以改善功率因數增加用電效率減少損耗，依台電營業規章規定用電戶功率因數以80%為

24、標準，每增加1%可減少電費千分之一點五，每減少1%將罰電費千分之三。本案設計裝置電容器組可將學校功率因數提昇至99%，每個月可為學校減少可觀之電費。各變電站更新內容如下：一、 主變電站：1. 配電設備全部更新，包含MOF、AUX、MVCB、LBS1、LBS2、VCB3、LBS4等高壓配電盤。2. 變壓器更新並擴充容量，220V主變壓器由200KVA擴充為500Kva(此容量預留將來學生宿舍改建後之用電需求)，110V主變壓器由75Kva-2擴充為300kVA。3. 低壓配電盤更新並增加容量，加裝電容器組以增加功率因數。二、 勵學樓變電站：由於多個變電站高壓線均經過本變電站，且志學樓、勵學樓及思

25、學樓教室均全面加裝冷氣，因此變電站改善如下1. 配電設備全部更新，包含LBS4,LBS5等高壓配電盤，及增設高壓接線箱及銅排以為分路連結使用。2. 變壓器更新並擴充容量，220V主變壓器由250KVA擴充為500Kva，110V主變壓器由75Kva-2擴充為300kVA。3. 低壓配電盤更新並增加容量，加裝電容器組以增加功率因數。三、 活動中心變電站：活水堂變電站由於置於屋外，配電盤無裝設基礎座，下雨時配電盤底座均泡於水中，導致各高壓配電盤均已生銹腐爛，雨水可直接滲入盤內造成用電危險，且變壓器裝設於民國80年至今已超過20年限，基於安全考量更換配電盤並擴充變壓器容量。1. 配電設備全部更新，包

26、含LBS7,LBS8等高壓配電盤。2. 變壓器更新並擴充容量，380/220V主變壓器由400KVA擴充為500Kva，220V主變壓器由200Kva擴充為500kVA。3. 低壓配電盤更新並增加容量，加裝電容器組以增加功率因數。四、 圖書館變電站：圖書館變電站由於置於屋頂外，由於使用多年導致各高壓配電盤均已生銹腐爛，雨水可直接滲入盤內造成用電危險，且變壓器使用亦超過15年，基於安全考量更換配電盤並擴充變壓器容量。1. 配電設備全部更新，包含LBS9,LBS10,LBS11等高壓配電盤，並增設主開關VCB斷路器。2. 變壓器更新，/220V主變壓器由500KVA原容量汰換。3. 低壓配電盤更新並增加容量，加裝電容器組以增加功率因數。2.2.5 教室冷氣儲值系統 各棟校舍增設冷氣儲值插卡系統教室數量初估如下： 勵學樓教室冷氣電源儲值控制器套8食品科學館教室冷氣電源儲值控制器套9機電土木館教室冷氣電源儲值控制器套9圖書館冷氣電源儲值控制器套10森林館冷氣電源儲值控制器套10勵學樓冷氣電源儲值控制器套15思學樓冷氣電源儲值控制器套15中農大樓冷氣電源儲值控制器套15神農大樓冷氣電源儲值控制器套10幼保科冷氣電源儲值控制器套6餐飲管理科冷氣電源儲值控制器套15網球場