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研究生: 鄭凱文
Cheng, Kai-Wen
論文名稱: 家用太陽能熱水器輔助電熱器耗能因子分析
The analysis of energy consumption factors of Solar Domestic Hot Water System with a auxiliary heater
指導教授: 賴榮平
Lai, Rong-Ping
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 106
中文關鍵詞: 太陽能熱水器耗電因子分析耗電特質生活用熱水
外文關鍵詞: energy consumption factors, Solar Domestic Hot Water System, hot water use volume of life, energy consumption pattern
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  •   目前運轉中之家用太陽能熱水器約有15%耗能量大於傳統瓦斯熱水器,另有30%僅稍優於傳統瓦斯熱水器。真正能接近預計推廣效益只剩全部系統之一半左右。其中耗能最大族群之太陽能熱水器其耗能量高達省能族群之6.8倍,耗能中等族群之耗能量亦達省能族群之3.5倍,所以的確有是否有真正達到節能效果的疑慮(賴榮平,2002)。因此本研究針對使用太陽能熱水器住戶的使用行為、加熱設定控制、氣候狀態對耗電量的影響,並依據分析結果給予住戶合理的建議。

    ◆研究目的
     (1)對住戶使用熱水的行為與使用量進行分析
     (2)提出影響太陽能熱水器輔助電熱器耗電量主要因子
     (3)提出加熱設定時段造成特定之耗電結構特質的主要因子。

    ◆研究方法
    本研究採取實際案例監測的方式針對每個住戶的用熱水量、耗電量、進水溫、用熱水溫以及室外溫度以儀器進行十分鐘自動紀錄的方式進行。由於本研究著重用熱水量對耗電量的影響,因此在有用熱水時是以一分鐘計錄一筆資料的方式進行。
    分析過程採用統計軟體(如SPSS、Statistica)對耗電因子分析方法選擇使用逐步迴歸分析(結合向前逐步與向後逐步)。但由於變數繁多且為避免有高度共線性的情形發生,所以採用因素分析(Factor Analysis)來解決共線性,並能找出因子背後的共同因子。另外利用集群分析(Cluster Analysis)以加熱時段每個小時的耗電量為分群變數將觀測紀錄分為多群,並利用分群結果搭配變異數分析命名耗電集群與探討影響各群的主要變數。

    ◆研究成果
     (1)每天的使用熱水行為與氣候相關不大:唯有住戶平均每次開關使用熱水量與室外均溫呈現負相關。
     (2)使用熱水行為不會影響耗電量:由迴歸結果可知在用水行為方面只有用水量與儲電熱桶的比值會與耗電量有關。
     (3)加熱設定時間長短影響耗電因子類型:短時間的加熱設定時間(3小時內)的主要的耗電因子為白天非加熱時段用水量與儲、電熱桶的比值,以及加熱期間用熱水量與電熱桶的比值。加熱時間超過3小時,則之後各小時耗電量受到用熱水量與儲熱桶容量的比值影響。
     (4)不同加熱設定時間應注意太陽能熱水器系統的適用性:若為單一電熱桶的太陽能熱水器應將加熱設定時間低於3小時。若加熱設定時間超過3小時,應選用多儲水桶單一電熱桶的太陽能熱水器,並且儲、電熱桶比值應為2倍以上。
    (5)加熱設定溫度最好低於55℃:加熱設定從第二小時最會開始影響耗電量。若加熱溫度50~55℃,均時耗電量介於0.5~2.5Kwh;加熱溫度60℃,會使均時耗電量增加2.5Kwh以上。

      The research of SDHWS (Solar Domestic Hot Water System) by P.O.E shows that the energy consumption only 30% are less than traditional gas heater,and 15% are bigger than it. Only half of SDHWS can approach predicted profit. The group of max energy consumption are higher than the group of minimum energy consumption 6.8 times,the group of median energy consumption 3.5 times. It is not sure that SDHWS can truly save energy. Therefore, this study are focus on use behavior, climate and heating set of SDHWS, and following the result of research, put forward a proposal of main factors of energy consumption of SDHW.

    ◆Goal
     (1)To analyze the hot water use behavior and volume of SDHWS.
     (2)To put forward a proposal of main influence factors of energy consumption of SDHW.
     (3)To put forward a proposal of main influence factors of significant energy consumption pattern of SDHWS.

    ◆Methods
    This study use auto-monitor to record the volume of hot water use, energy, value of input-water temperature and output-temperature. The analyzing process use software of statistic, SPSS and Statistica, to analyze the factors of energy consumption. Use methods including Auto Regression, Factor Analysis, Cluster Analysis and MAOVA.

    ◆Result
     (1)The correlation between daily hot water use behavior and climate is not much:Only average hot water of each switch has minus correlation with outdoor temperature.
     (2)Use behavior of hot water doesn’t concern with energy consumption:In use behavior of hot water, only the rate of hot water use volume divided to storage tank volume and heating tank volume relate with energy consumption.
     (3)The heating time can effect energy consumption factors:When heating time under 3 hours, main factors of energy consumption are the rate of W/S and W/H in daytime and the rate of W/H in heating period. When heating time over 3 hours, the rate of S/H is main factor of energy consumption.
     (4)Different heating time should notice that the SDHWS can be suitable:If SDHWS is one storage tank and heater inbuilt, the heating time should under 3 hours. If SDHWS is multi-storage tank and a single heating tank, the heating time can over 3 hours but the rate of S/H must over two.
     (5)The setting of heater temperature batter less than 55℃:If temperature is between 50~55℃,energy consumption between 0.5~2.5Kwh;over 60℃, energy consumption bigger than 2.5Kwh.

    1. 緒論 1 1.1. 研究背景 1 1.2. 研究動機與目的 2 1.3. 研究範圍 3 1.4. 太陽能熱水器相關文獻回顧 3 1.4.1. 家用太陽能熱水器原理與種類概述 3 1.4.2. 相關文獻回顧 5 1.4.3. 太陽能熱水器耗能相關因子及獲取方法 9 1.5. 研究分析方法 11 1.6. 研究架構 13 2. 資料取得與監測住戶使用概況 16 2.1. 實驗方法與儀器 16 2.2. 住戶基本資料與實驗背景 18 2.2.1. 住戶太陽能熱水器種類與現況 18 2.2.2. 集熱板設備差異的轉換 21 2.3. 觀測背景與樣本狀態概述 23 2.3.1. 觀察期間之氣候狀況 23 2.3.2. 設備差異之影響 25 2.4. 住戶使用熱水概況  27 2.4.1. 觀測期間用熱水量 27 2.4.2. 用熱水模式 28 2.5. 控制設定 33 2.6. 小結 33 3. 耗電因子分析 34 3.1. 耗電因子事先假設與說明 34 3.2. 控制設定更改之影響分析 37 3.2.1. 住戶一設定更改分析 37 3.2.2. 住戶二設定更改分析 38 3.2.3. 住戶三設定更改分析 39 3.3. 各住戶耗電因子分析 40 3.3.1. 住戶一耗電因子分析 40 3.3.2. 住戶二耗電因子分析 44 3.3.3. 住戶三耗電因子分析 49 3.3.4. 各住戶耗電因子綜合分析 53 3.4. 整體耗電因子分析  56 3.4.1. 以加熱時間為區隔之耗電因子分析 56 3.4.2. 以加熱設定時數為區隔之耗電因子分析 60 3.4.3. 整體耗電因子整合分析 62 3.5. 小結 65 4. 耗電結構特質分析 66  4.1. 依各住戶耗電結構作特質分析 66 4.1.1. 住戶一耗電結構特質分析(S1) 66 4.1.2. 住戶二耗電結構特質分析(S2) 70 4.1.3. 住戶三耗電結構特質分析(S3) 80 4.2. 依整體耗電結構作特質分析 85 4.3. 依加熱設定時數作特質分析 92 4.3.1. 加熱設定時數之特質 92 4.3.2. 加熱設定時數耗電特質整合分析 100 4.4. 小結 103 5. 結論、建議與後續研究 104 5.1. 結論 104 5.2. 建議 104 5.3. 後續研究 106 參考文獻 附錄

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-08-02公開
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