过去气候异常只出现在特定几个地区,如今,则变成全球普遍共有的现象时,这种转变背後代表的意涵只有一个,地球环境已遭受严重破坏,若没有立即进行节能改善措施,未来地球将不再适合人类生存。於是,各国政府有致一同地推动节能政策,包括工厂、办公大楼、百货公司等耗电量大的产业,也就成为节能减碳的主要目标。
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根据经济部能源局统计资料,工业部门的能源消耗量占整体消耗量的50%,可说是最主要的能源消耗单位,也是最具节能潜力的产业,一般来说厂区耗电设备种类繁多,其中以空调系统所占比重最高,约为整体耗电量50%~60%,因此,工厂节能应从用电量最大的设备、也就是空调系统开始,成效才会最显着。
厂区空调系统大多根据最高使用量来设计,也就是夏天外气温度最高、厂内工作人员最多、生产线产能最大的时候,但根据过往资料显示,一年365天里,很少有机会遇到这种最高标准的情况,甚至根本不会发生。
换句话说,大多数冰水主机都是在低负载的状态下运转,这种运转模式不只可能降低机器寿命,更会造成无谓的电力浪费;再加上每部主机的性能不一,运转时间愈久,性能差异愈大,电能浪费也就更多,尤其电子厂这种大型空调用户,其空调负荷冷冻吨大都破万,主机数量多、容量又大,无谓的电力消耗也就更多。如果能做好节能控制,让冰水主机维持最隹运转效率,自然也就减少电力支出成本。
传统工厂透过PLC进行空调控制,整合感测器及变频器进行控制。通常会使用的感测器共有外气温度、外气含值、流量等三项,感测器将感测数值上传至PLC进行运算,再驱动变频器运作,由变频器去控制马达运转效率。由於PLC只单纯具备控制功能,必须整合人机介面,才能提供管理者浏览各项资讯。
为了提升空调控制系统的扩充与整合能力,整合PLC与HMI可以节省系统空间,也降低建置成本。另外,就系统整合面来看,早期控制器、变频器、及马达三者间走硬线整合的模式,透过实体拉线让三者可以互相传递资料,如今随着网路技术成熟,三者倘若改走通讯整合模式,就能省去拉线作业,惟前提条件是必须支援开放式通讯协定,以有效简化系统整合作业,比起传统PLC具备更高的扩充弹性。
其实,空调控制器的种类有很多,在楼宇自动化领域里,最常见的就是数位逻辑控制器(Digital Logic Controller;DDC),不过DDC的控制精准度与整合能力不比嵌入式电脑或PLC。
先就控制精准度来看,楼宇空调系统当机并不会产生太严重的影响,最多只是造成大楼内工作者的抱怨及不舒服感受,但工厂空调系统当机就会影响生产进度,损失可能以新台币百万元或千万元为单位,所以工厂对於控制器的稳定性及精准度要求相当高,这是工厂采用PLC控制空调系统的第一个原因。
至於第二个原因则是考量到控制器的整合能力,工厂的驱动设备与控制系统未必是同一个厂牌,这意味着其所采用的通讯协定也都不同,而DDC通常都走封闭式通讯协定,若要整合不同厂牌的驱动设备其实并不容易,但嵌入式电脑整合能力较高,即便与驱动设备使用不同协定,也可以透过Serial Port去整合,达到空调节能控制目的。