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智慧校園節能ing 雲林科技大學10年總節電率達24.4%

2018/12/04 |採訪撰文:謝惠子 點閱人次: 526

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雲林科技大學照片
圖片提供╱雲林科技大學

國立雲林科技大學自2007至2017年勵行節能的結果,繳出10年累計節省用電超過3,780萬度、省下電費約1億2,485萬元的亮眼成績,究竟是如何辦到的?


成立於1991年的國立雲林科技大學(以下簡稱雲科大),校地開闊約有58公頃,總樓地板面積約28萬平方公尺,全校師生10,500人左右,校舍共有66棟,校園綠化的覆蓋率高達88%。

接受專訪的總務處萬騰州總務長及營繕組吳見福組長,攤開手邊多達225頁的雲科大「永續智慧校園創新與應用案例分享」簡報,先以「綠化」來介紹校園生態的多元化,因為一踏入校園就可以感受到蓊鬱森林的包圍,和大禮堂、圖書館等外牆上的美麗綠色植栽,以及浪漫多彩的雲夢湖,吸引了領角鴞貓頭鷹、大卷尾鳥、松鼠、沖繩小灰蝶、黃細頸金花蟲、黑框蟾蜍等大小動物前來定居。

對此,萬總務長感性地分享:「從高空俯瞰圖來看,校園正好呈現7字形,而倒過來看則呈現L形,剛好是『Lucky 7』的象徵,可以說是一座充滿幸運又幸福的校園。」

雲林科技大學平面圖與領角鴞貓頭鷹照片
圖片提供╱國立雲林科技大學

「智慧」接招:不只200秒的輪循節能

雲科大在2013年即簽署《塔樂禮宣言》(The Talloires Declaration),這是目前國際公認有關大學推動永續發展最具指標意義的文件,此外,雲科大也是國內「台灣綠色大學聯盟」的發起學校之一,並擔任理監事職務;爾後,校方推行節能減碳及永續智慧校園等事務大多根基於此。

因為學校過往常常用電超過契約容量而須繳納高額的超約罰款,所以從2007年開始,校方成立「永續智慧社區跨領域小組」,以副校長為召集人,總務長為執行秘書,將全校劃分成13個「責任分區」以落實自主管理,並進行督導與追蹤考核,期盼落實節能成效。同時在永續、智慧、創新的節能理念下,規劃從節能(通訊技術人工智慧)、便利(系統整合深化管理)、永續(最佳化管理)及安全(即時反應安全優先)等四大面向,打造永續智慧校園。

「早期學校的用電契約容量定為6,000kW,可是用電仍常超過契約容量而被罰款!為解決用電超量問題,決定透過採責任制的分區管理,依照各院用電特性來擬定合適的節電作為,再搭配智慧化及深化管控,成功將契約容量調降至4,600kW。」吳見福組長表示,校方將大型中央空調系統如冰水主機、冷卻水塔、冰水泵等,以及小型冷氣機全都納入「中央管理系統」中,再藉由往下分層的「能資源管理系統」平台,分組個別蒐集這些設備的能源耗用數值,並即時回傳至用電監控中心,然後透過大數據分析做出用電調節。吳組長以冷氣機為例,說明輪流卸載的智慧化手法。

大型中央空調系統(冰水主機)程序控制示意圖
圖片提供╱國立雲林科技大學

例如發現用電量超過4,000kW時,監控系統將發出第一次警告,此時系統會自動讓每組100台的冷氣進行200秒的輪流卸載;若超過4,200kW就每組200台輪流卸載,萬一超過4,500kW時,就一次卸載400台,以輪循卸復載的群組模式進行。「以200秒進行輪流卸復載管理,意在避開用電尖峰,其實師生並不容易察覺或感覺到悶熱,而且我們會先從圖書館、行政中心這類樓層開始,避免影響真正需要冷氣的課堂或場域,這就是電力經過智慧排程呈現『最佳化管理』的結果。」吳組長解釋。

智慧輪循卸復載控制示意圖
圖片提供╱國立雲林科技大學
冷氣智能管理圖示
圖片提供╱國立雲林科技大學

萬總務長接著補充:「學校的大小台冷氣數量從2007年的787台,一路遞增到2017年的3,298台,用電量卻逐年減少,怎麼辦到的?就是智慧化!畢竟扭毛巾式的節能總有它的極限,所以才要展開智慧化行動。」

前述的「能資源管理系統」就是智能電力監控系統,可以即時監控全校的用電狀況,並計算出最佳電力配置,然後透過智慧電網,進行調度及穩定電力;亦即應用網路及雲端技術,以低碳節能為主軸,在網路通報平台上整合能源、水資源、校園管理及安全防災等各項智慧管理。例如今年5月全台溫度飆高,原先系統設定上午9點開啟冷氣,下午4點半關機,這時系統將自動調整為9點10分開機,到下午4點20分就關機,透過微調不讓用電曲線超標。

再以「隨課供電」為例,校方將所有課表匯入系統裡,這時系統將自動依照場域課表來提供電力,進一步還能反映學生的到課率,協助校方調整授課空間的使用,無形中達到節電效果。另外也實施特定時段之斷電措施,即便有師生離開教室忘了隨手關掉冷氣,系統不但可以代為關閉,同時還以LINE通報該堂課或使用研究室的教授,發送如「教授研究室DA123冷氣未關閉,是否關閉/O*X」的告警簡訊,達到進階式「深化管理」。

特別的是,學生宿舍冷氣採用「插卡式管理」,讓學生以儲值卡自費辦理,建立「該用則用、當省則省與使用者付費」的節約觀念,「透過刷卡自付冷氣費用,學生在花用上就會節制,避免造成過度浪費。」萬總務長表示,同時還開闢烹調室,以8人或16人為一戶,共煮火鍋之類的來精算電流與錢流,,這樣的年節電量可以達到19萬度,等於節省電費約57萬元,並抑低碳排放量達101公噸,也將節能觀念融入學生的日常生活裡。


智慧化管理是為了達到最佳運用

智慧化既然是雲科大執行節能的最佳幫手,那麼還應用在什麼地方呢?

「全校共有31個變電站,每站的設置容量高達2,000kW以上,在加入智慧化監測調控後,我們從大數據判讀需量可以降為2個750kW一組,並且能夠互相切換支援,甚至也有8,000kW降為4,500kW的例子,全是依賴智慧化數據蒐集得出的結果,讓契約容量及能源運用可以達到最佳化運用。」萬總務長指出,在進行變電站改壓工程後,包含採用油浸式高效率變壓器、增設電容器提升功率因數,以及更新高壓電纜等,每年約可節電112萬度。

變電站改壓工程
圖片提供╱國立雲林科技大學

為了建置智慧校園,目前南北校區共有103個數位電表,提供給「能資源管理系統」平台收集需量管理及各棟建物的用電資訊,建立報表資料庫以利後續節能分析。如此一來,智慧電網的布建算是成形了。

接著,萬總務長以用電需求量較高的工學院做為節能縮影的分享。

工學院「工程三館」南向立面沒有任何的遮蔽物,長期日曬照射造成空氣悶熱,也讓空調耗能不斷攀升。「本來考慮加裝太陽能板來遮陽,但某些樓層有樹木遮蔭怕效果不彰。另外也評估過在玻璃窗上直接採用矽薄膜太陽能晶片,但受限於經費之故,最後選擇在3到10樓施作『連續性帶狀水平式百葉遮陽』,遮陽及隔熱效果還不錯。」萬總務長說明,改善後室內外溫差可達到5.7度,年節電約9.5萬度,省下的電費就達到了28.5萬元。

工學院「工程三館」遮陽工程
圖片提供╱國立雲林科技大學

至於將水塔設定為夜間打水,則是巧妙利用台電三段式時間電價的概念來進行的。校方在水塔馬達裝設了定時器,利用晚上離峰的時段將水打滿,這樣隔天一早到下班後,全校大概會用掉3分之2的水,到了晚間又重複如此。「這樣做在夏月可以降低63%的電費,非夏月則是省下46%的電費。」萬總務長說,定時器只是單純計時啟動且有時間偏離的缺點,未來希望加裝可以讀訊號的「水位計」,一來可以自動校正起始時間,二來方便智慧化掌握大樓的水資源訊息。

再來是飲水機。一般飲水機在未關機的狀態下會不斷重複沸騰與加熱,造成電力浪費,所以針對新式飲水機直接內建程式來控管,舊式飲水機則是加裝定時器,設定週一至週五夜間、及假日自動斷電;這裡有個貼心的小巧思,就是萬一學生想要泡麵之類的,只要按一下按鍵就會重新啟動供水功能。「其實自動斷電只是設定成進入省電休眠的狀態,具有啟用的彈性在,兼顧人性化的需求。」另外冬天的時候,就把冰水供應關掉。目前全校125台的飲水機年節電量約5萬度,可省下電費約15萬元。

飲水機加裝定時器照片
圖片提供╱國立雲林科技大學

更進一步地,學校在水塔、飲水機、路燈這些公共設備上還設有報修系統,只要透過手機進行QR code掃瞄,就能「一鍵報修」,也能在第一時間聯繫維護廠商進行維修事宜。特別的是,也運用在校園安全的防護與通報上,展現了關愛學子的用心。「透過這類AI人工智慧的統合協助,可以省時省工省人力,而且我們設定有每日、每週及每月的需量報表,進行同期比較留意是否有異常資訊,希望能夠將節能做到更細緻。」其他像是將傳統燈具汰換成T5燈管、汰換水銀路燈、新建校舍符合綠建築規定、學生宿舍設置熱泵熱水系統等,節能手法多元。

同期當日用電比較示意圖
圖片提供╱國立雲林科技大學
同期當日用電比較示意圖
圖片提供╱國立雲林科技大學

此時萬總務長又拿出另一份報表來,非常開心地分享響應政府「太陽光電2年推動計畫」的成效。雲科大目前已經在工學院、行政中心建置了共469kW的太陽光電系統,年發電量約60萬度,帶來的好處除了獲得屋頂的隔熱效果,總出租及售電收益20年下來約有1,200萬元。

太陽光電系統
圖片提供╱國立雲林科技大學

年年用電負成長,節能減碳是非走的一條路

雲科大打造永續智慧校園的節能案例相當多,而這樣的努力也繳出10年來用電用水負成長的亮眼成績,萬總務長指出:「當年行政院訂定的單位樓地板面積用電量EUI值:2007~2015年為107(kWh/m2/yr),可是到了2016~2020年卻調整為71,若這些年校方停止節能作為,就不可能從2007年的94.51,一路降至2017年的67.43,10年下來總節電率達到24.4%。」無怪乎10年下來已多次獲得經濟部、教育部、能源局以及水利署於節約能源與用水的評鑑肯定,並榮獲「節能菁英卓越創新獎」。

歷年節約用電比較分析表
歷年節約用電比較分析表
資料來源╱國立雲林科技大學
雲林科技大學積極推動節約能源獲獎無數
圖片提供╱國立雲林科技大學

萬總務長表示,幾任校長都認為「節能減碳是非走不可的一條路」,也認同能資源都要永續的理念,所以節能與創能的想法不斷在校內蓬勃發展,甚至是實體化的應用,「綠能願景館」即是融合師生科技創意的大展堂,還含括了出國比賽拿金牌的榮耀在裡頭。校方也期許下一步能夠與鄰近的學校和社區形成「能資源區域整合」的共通共享共榮圈,讓節能減碳成為大家的小日常!


〈補充資料〉雲科大歷年已採行節約能源改善措施

  • 太陽能熱水節能改善計畫:於學生宿舍A1、A2、A3設置太陽能熱水節能系統
  • 節能績效保證專案計畫:於學生宿舍F棟設置熱泵熱水系統暨資訊中心T5節能燈具186盞
  • 建築能源效率提升計畫:於學生宿舍G棟設置熱泵熱水系統
  • 技專校院校園環境與安全管理設備計畫:更換T5高效率節能燈具610盞
  • 綠建築更新診斷與改造計畫:既有老舊耗能水銀路燈,汰換為複金屬路燈
  • 學生宿舍冷氣採用插卡式管理
  • 辦理高壓電力節能改善及更新工程
  • 更換高效率空調冰水主機
  • 設置教室空間門禁與電源管理系統
  • 綠廳舍暨學校改善補助計畫:活化中水道既有水池,恢復滯洪、貯存功能
  • 建物節能改善及更新工程:出口標示燈、避難方向指示燈更換為LED產品
  • 自製研發潔淨能源車及汰換老舊公務車
  • 校內飲水機加裝定時控制器
  • 圖書館、體育館改用T5高效率節能燈具
  • 工程三館南向立面外遮陽增設工程
  • 出租屋頂裝置太陽能發電系統
  • 興建永續、綠能、智慧、創新、未來願景館
  • 工程三館水塔設定夜間打水
  • 改善電力監控系統及負載管理
  • 電價二段式改三段式收費(每年可節省電費約200萬元)
  • 檢討契約容量
  • 打造智慧校園

〈補充資料〉

塔樂禮宣言

「塔樂禮宣言」是國際公認高等教育在實踐永續發展之最重要宣言。該宣言是1990年於法國塔樂禮(Talloires)杜夫特大學舉行的「大學在環境管理與永續發展的角色」國際研討會中,由一群大學校長與主要領導人共同發起簽署的宣言,揭櫫了10項行動計畫,強調高等院校對於環境保護與永續發展的關鍵性角色及迫切需要。

參考網址:http://greengiant.chu.edu.tw/981208/02.pdf

台灣綠色大學聯盟

為積極實踐「塔樂禮宣言」,達到高等教育之社會責任與任務,由國立臺灣師範大學於2012年發起,並於2013年正式成立「台灣綠色大學聯盟」。主要工作目標包括:連結各大學之力量,推動我國之綠色大學工作;共享綠色大學相關資訊,提升跨校合作;連結國際與我國綠色大學領域之學術與實務交流等,目前國內已有47所大專院校參與。

資料來源:http://www.guut.org.tw/


關鍵字:節能標竿,智慧校園,節能減碳,雲林科技大學

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