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技術專文

4. 結果與討論 度2.5元計算，一年可省下 : 46,654,842元。

4.1 空壓機機房環境溫度改善結果 4.3.2 單機控制→多機連鎖控制之特色和效益

[5]
如 圖8熱排氣管改善前後，由熱顯像儀量測空壓機入 2018年我們根據文獻 於壓縮空氣系統嘗試導入有物
口溫度約由35℃降至30℃。進行此改善工程可降低空壓機 聯網大數據分析概念的Atlas ES360中央控制器及改變控壓
[2]
機房環境溫度5℃，由文獻 經驗式推估約可提升壓縮效能 點將壓力計(Sensor)位置移至緩衝槽，然後將供應端空壓
1%。當時台積電F14B廠共運轉9台Atlas ZH900型(60Hz/ 機連線至中央控制器由其統一下指令調控，將控制模式由
1250Hp/8000CMH)離心式空壓機，一年可節省電量 : 單機控制改由多機連鎖控制。導入中央控制器特色為：①
結合主供/副供控制和容調控制的優點，文獻 指出藉由追
[5]
1250Hp×0.746×24hr×9×1%×365天=735183kWh=
壓緩衝槽較平穩的壓力達到穩壓控壓取代主供/副供控制的
735,183度，若以1度2.5元計算，一年可省下 : 1,837,957元
壓力階梯設定之排氣控壓窄化整體控壓帶寬達到節能效果
空壓機入口溫度監測 ，實際觀察CDA控壓帶寬約減少0.05kg/cm ，如 圖10。
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40 改善前 改善後 5. 結論與建議
35 ②中央控制器不間斷接收緩衝槽壓力計回傳數據並經由程
30
溫度℃ 25 式分析運算後動態預測壓力回饋調整各台運轉中空壓機狀 我們整合了文獻上的節能技術進行壓縮空氣系統之環
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10 態使其達到節能最小負載(Minimum Load)，如 圖11。 境改善、機台改善、控制模式改善，最後導入新的物聯網
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Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5 Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5 撈取Atlas ES360上線前後台積電F14B廠CDA_ECF數據 大數據分析概念，使用Atlas ES360中央控制器進一步程式
F14P5 35 36 35.6 37.2 38.1 30.2 30.1 31.3 30.8 30.7
F14P6 34.9 35.5 36.2 36.9 37.7 31.1 30.6 30.7 29.7 29.9
計算(取自tsmc Module/FAC用電量報表系統)並經由經濟 運算分析配置端緩衝槽壓力數據然後由其動態預測壓力回
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圖8、熱排氣管改善前後之空壓機入口溫度監測圖 部工業局108年度產業自願性節能減碳績效查訪報告 之 饋調整供應端空壓機進行中央多機連鎖控制，使連線的空
眠區間(Unload~Motor Stop)，使閒置空車運轉機台由 CDA查核項目驗證單機控制改成多機連鎖控制後，CDA_ 壓機達到最小負載狀態進而更節電節氣。
空車/重車控制改為休眠控制達到零能耗，最後經由 ECF均有下降，共節省電量 : 4,281,084度，若以1度2.174元 環境改善面 : 我們降低環境溫度5℃，解決空壓機吸入
4.2 空壓機卻水吹洩改善結果
tsmc Module/FAC用電量報表系統撈取CDA(Clean Dry 計算，一年可省下 : 9,307,076元。 高溫高濕空氣問題，節能735,183度/年。
Air)之能源轉換係數(Energy Conversion Factors, ECF) 我們關閉常開20%的卻水手閥改由機械浮球式自動 機台改善面 : 我們改用無耗氣的浮球式卻水器自動排
數據計算改善前後之效益。 卻水器排水，觀察改善前後的空壓機排水狀況有明顯變 水，改善卻水吹洩時假性需求問題，節氣408CMH。
No Atlas ES360 Flow Out<Flow In
少，如 圖9。當時台積電F14B廠共運轉12台Atlas ZH 控制模式改善面 : 我們將非供應中的空車運轉空壓機
3.3.2 單機控制→多機連鎖控制 Flow In Sensor 改為休眠模式，解決閒置機台耗能問題，節電18,661,937
900型離心式空壓機，一年可節省氣量 : 34CMH×12= 排氣控壓
前一節我們已針對非供應中閒置運轉機台進行有效 408CMH，此相當於省下1台Atlas ZH900型離心式空壓 Flow Out 度/年。並且透過分析緩衝槽壓力數據進而優化空壓機控制
，由中央多機連鎖控制取代局部單機控制窄化控壓帶寬約
能源管理，現在將討論運轉中空壓機的群組控制模式改 機產氣量的5%。 2
Atlas ES360 0.05kg/cm 改善耗能問題，節電4,281,084度/年。
善。台積電F14B廠於建廠時運轉中空壓機即使用主供/ With Atlas ES360 Flow Out=Flow In
改善前 改善後 綜觀全文亦可視為壓縮空氣系統節能技術演進的編年
副供控制和容調控制，然而此兩種模式畢竟是空壓機各 史，我們已透過整併壓縮空氣系統的供應端和配置端之節
零排氣 Sensor
自控壓而非整體系統的控壓，如 圖7局部單機控制。
3.3 空壓機控制模式精進方法 能技術達到不錯的效益，總共節能23,678,204度/年，省下
2018年我們根據文獻 的評估於壓縮空氣系統嘗試導入 Flow In Flow Out 57,799,875元。目前台積電新廠設計業已將本文的壓縮空
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3.3.1 空車/重車控制→休眠控制 有物聯網大數據分析概念的Atlas ES360中央控制器及 穩壓控壓 氣系統節能技術納入建置，期許未來更能運用人工智慧和
改變控壓點將壓力計(Sensor)位置移至緩衝槽，然後將 第五代通訊技術整合壓縮空氣系統和線上需求端達到整體
閒置空車運轉空壓機即主馬達轉子仍然運轉但空壓
供應端空壓機連線至中央控制器由其統一下指令調控， 節能。
機為不供氣狀態，會有15％∼35％的耗電量。如文獻探 圖9、改善前後的空壓機排水狀況
如 圖7中央多機連鎖控制。最後經由tsmc Module/FAC
討，我們嘗試使用空壓機另外一種內建模式：休眠控制
用電量報表系統撈取CDA之能源轉換係數ECF數據計算
，將非供應中的閒置空車運轉機台設定為備機使用。於 4.3 空壓機控制模式改善結果
改善前後之效益。
2016~2017年間在不變更供氣中空壓機主管壓力下
4.3.1 空車/重車控制→休眠控制之效益 圖10、No/With Atlas ES360控制暨CDA壓力圖
(Compressor Outlet=9.7kg/cm)，如 圖6，我們漸進式

修改空車運轉空壓機的參數設定：壓力設定點(Pressure 撈取2015~2017年間台積電F14B廠的CDA之能源轉換
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Set Point) : 9.5kg/cm →9.0kg/cm 和空車偏移量 係數ECF數據計算(取自tsmc Module/FAC用電量報表系統)
(Unload Level Offset) : 0.5kg/cm →0.3kg/cm ，將控 並經由經濟部工業局107年度產業自願性節能減碳績效查訪
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報告 之CDA查核項目驗證空車/重車控制改成休眠控制後
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壓區間從空車區間(Pressure Set Point~Unload)改到休
，CDA_ECF均有下降，共節省電量 : 18,661,937度，若以1
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